智能系统与智能控制

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,1.,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,智能控制的主要实现手段,1.1 Intelligent Control System?,It is a more flexible control system which incorporates other elements,such as logic,reasoning and heuristics into the more algorithmic 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),Astrom,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,的控制系统。,1.2,IEEE,对,ICS,的规定,目前对,ICS,还没有一个完整的定义.,IEEE 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,.,1.3,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,1.4,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,human-like,的,decision-making.,Heuristic reasoning&Learning,Heuristic reasoning,（,启发式推理）：,IFTHENELSE,Learning,（,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习机制,。,1.5,ICS,的发展概况,60,s,：,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 intelligence and automatic control”,IEEE Trans.AC,Febuary,1972.,列举了 3 种智能控制系统。,79:,Saridis,“Toward the realization of intelligent control”.Proc.Of the IEEE,67(8),1979.,从控制理论发展的观点，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。,86：,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。,智能控制实现手段的发展,65：,L A,Zadeh,提出模糊集,(,Fuzzy Sets),理论，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,。,1990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,1.6 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,大系统理论,简介,：,ES/FS/NN/GA,ES：,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,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,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”,1.70,m,1.60,m,1.75,m,身高,隶属度,神经网络,Neural Networks,BP,网,输入层,隐含层,输出层,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 strategies,2.Evolutionary programming,3.Genetic algorithms,都属于,Soft Computation,