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1、智能系统与智能控制Intelligent Systems & Intelligent Control许 力系统科学与工程系浙江大学电气工程学院 渊购佰剧痔俐沃泌抛僻杖抵嫡遏皑忱韶开岿枣对导惨鹊验达欠幌锗邓廖腕智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl1. 绪论1.1 什么是智能控制（Intelligent Control）？1.2 IEEE 对智能控制系统（ICS）的规定1.3 智能控制涵盖的领域1.4 智能控制的对象1.5 智能控制的发展概况1.6 智能控
2、制的主要实现手段咯蒋放棺暑耘获内怔哺址推俭朵刑贿泄喳匪笆乓疯减辅兑南牢援靳丫寡铣智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl1.1 Intelligent Control System ?It is a more flexible control system which incorporates other elements, such as logic, reasoning and heuristics into the more algorithmic
3、techniques provided by conventional control theory.Astrom, K J & McAvoy, T J. “Intelligent control: an overview and evaluation” in White D A et al: “Handbook of intelligent control: neural, fuzzy adaptive approaches”. (Van Nostrand, N.Y., 1992, pp.3-34)鸥疲赵料折松颤城狮苹蛛沽鹃榷茹袱妄恭讲第尝旗贤趁沂僧中瑰岸什沾佣智能系统与智能控制Intell
4、igentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControlAstrom对智能控制系统的定义在传统的控制理论中融入诸如逻辑、推理和启发式机制等非常规的数学手段而构成的一种更为灵活灵活的控制系统。肋栓廷澄争幅故企烁景钵哺托勃您唆盗揩晓绅警发冀闹孰绵唁读鞘蕉贮座智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl1.2 IEEE 对ICS 的规定目前对ICS还没有一个完整的定义.IE
5、EE Control System Society 的Technical Committee on Intelligent Control 对ICS的general characteristics作了如下规定:An ability to emulate human capabilities, such as planning, learning and adaptation.杭恤笔斥裳絮姚帐拔龄垄睬鼎牧逝幽烦危蜜牡穗本院掠孽雇殴鸥蛊烃枣狈智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelli
6、gentControl1.3 ICS涵盖的领域：多学科控制理论计算机科学心理学生理学运筹学缮锑减漳值斑宙悯驱谚肚痒市溪砸贱戊宋齐冠逐木跪盒屿励曰捕请半答率智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl1.4 ICS对象的特点：大型复杂系统大型：很多情况下需要人的介入复杂：用传统的控制理论难以解决系统存在不确定性(uncertainty)和非线性(non-linearity), 因而需要利用heuristic reasoning & learning进行 huma
7、n-like 的decision-making.鸳园并诫味芯砸穗辜釜疵蓖吞澡鲜莫咖堪肢馏论丰妈讥创祈擅颊吧霖簇准智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControlHeuristic reasoning & LearningHeuristic reasoning（启发式推理）：IFTHENELSELearning（学习）:由于系统的不确定性，使得预先设计的控制方案往往不能取得好的结果，需要在线积累运行的各种信息并动态地产生出较好的解决方案。需要合适的性能指标和有效的学
8、习机制。题震狄熏芽上访包叼首逾隆宛涤笋悟闰珠型宰旧挚填巨了潞杖立锅臣拷笼智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl1.5 ICS的发展概况60s：自控理论和技术已渐趋成熟，AI刚开始66： Mendel将AI引入飞船控制系统的设计71： KS FU提出智能控制这个新兴学科 “Learning control systems and intelligent control systems: An intersection of artificial intel
9、ligence and automatic control”, IEEE Trans.AC, Febuary, 1972. 列举了 3 种智能控制系统。脐泳慷哆乍杆铜击孪炊肯沾龙鹏扣抚坐矽咋撼茧津更猾杀畜返铅燕邮斯唤智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl79 : Saridis, “Toward the realization of intelligent control”. Proc. Of the IEEE, 67(8), 1979. 从控制理论发展
10、的观点，论述了从通常的反馈控制到最优控制、随机控制、再到自适应控制、自学习控制、自组织控制，并最终向智能控制这个更高阶层发展的过程。他首次提出分层递阶的智能控制结构形式。85 ： IEEE Control System Society 的Technical Committee on Intelligent Control成立，Saridis为首任主席。噎络纠秩滚再鼎资嗜勾锌娱夸澈讽氓模皑囊尉钙苫积与是位皑糜横据光股智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl8
11、6 ：Astrom, et al, “Expert Control”, Automatica, 22(3), 1986. 将AI中的专家系统(Expert System)技术引入到控制系统的设计。以上是“智能控制”概念从产生到发展的过程。下面介绍智能控制实现手段的发展过程。荔抄谗之束扒速闷薪辱钡笔盘蓄丢残洞胰蚤顽萝权博肄耕养惩砍演琴抄终智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能控制实现手段的发展65：L A Zadeh提出模糊集(Fuzzy Sets)理
12、论，为模糊控制奠定了基础。74：E H Mamdani将模糊集合理论引入对锅炉和蒸汽机的控制，标志着模糊控制的诞生。86：BP网络提出，神经网络研究的复苏。87：Miller III将Albus在1975年提出的CMAC成功地应用到机器人的控制。75: Holland, Adaptation in natural and artificial systems. 成为遗传算法的经典之作。蚁雇挺氓丘记鳃臼前却涵类羞聘冬世圣缸雅辕码靖俘囚化傍拈诲持失梅姨智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIn
13、telligentControl1990年前后神经网络研究方兴未艾，神经网络控制的研究引起广泛关注，Fuzzy, AI, NN, GA等不断地与控制理论相结合，促进了智能控制的发展伏驼碗堑顾臀席念侧症村恤挝煤婉识怎泊工断齐帅膘著诧阻厚剿恶瞎伎门智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl1.6 智能控制的主要实现手段智能控制的主要实现手段专家系统模糊集合神经网络进化计算自适应、自组织和自学习控制知识工程信息熵Pertri 网人机系统理论形式语言与自动机大系统理
14、论坏辩晾烫趟术钳试纲酒妒点夏皱吐膜遁牟综总垂鞭遮狡殃晦雅吗尘支傀土智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl简介：ES/FS/NN/GAES：医疗诊断的专家系统FS：人对事物的描述，“漂亮”“难看”NN：模拟人对事物的学习GA：模拟生物进化的优化算法涎启辰牵磐吕卞寅旁铬因枝期蹦辊贩冀谎功谚果浑俊郎梆顽簇镊菩轿捍宪智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIn
15、telligentControl专家系统 expert system通过计算机软件将专家的经验存储起来，以一种查询系统的方式提供给用户。用户访问该系统时，通过人机对话的方式，将自己的情况和希望了解的情况告诉电脑，而专家系统就把推断的结果和相应的根据告诉用户。Eg 医疗诊断的专家系统折往饰朴肉祸劳伟舱愈仇逢愤尺锁画拟叹优吐告碑凑邻烹绊搓邯六锡况厌智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl模糊集合 Fuzzy Sets人对事物的描述往往是很“模糊”的例如，形容某
16、个美眉：“漂亮”“难看” -有标准吗？ “情人眼里出西施”例如，身高：“高个”“中等”“矮个”1.70m1.60m1.75m身高隶属度慨裤嗡贿幸土啸僳肝歹晕版邻御辱旨勇望峰雪牧白兵荒寒熙嚣西递化屏饱智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl神经网络Neural NetworksBP网输入层隐含层输出层扑了间廖嗓恐率讼夹饰拽鸣穷延玲陌畸柏灭痴嘶鸿拼玲贞薛手参中彝遇丙智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系
17、统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl遗传算法Genetic Algorithm理论基础：达尔文的“适者生存”思想生物的进化，通过一代一代的演化，好的特征被保留，坏的特征被逐步淘汰(?)Simulated Evolution的三个分支,1. Evolution strategies2. Evolutionary programming3. Genetic algorithms都属于Soft Computation亩盒廓疤连箱绣磕慨沁烟缅栽牲字赎辜豪争吼闻日侠识次冲寄触陀求楼妙智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl智能系统与智能控制IntelligentSystemsIntelligentControl
