学习控制-控制科学与工程学院-浙江大学
控制科学与工程的二级学科以及排名
控制科学与工程是一门研究控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。
它是20世纪最重要的科学理论和成就之一，它的各阶段的理论发展及技术进步都与生产和社会实践需求密切相关。
11世纪我国北宋时代发明的水运仪象台就体现了闭环控制的思想。
到18世纪，近代工业采用了蒸汽机调速器。
中获得成功应用，才开始形成一门新兴的学科——控制科学与工程。
此后，经典控制理论继续发展并在工业中获得了广泛的应用。
在空间技术发展的了若干相对独立的学科分支，使本学科的理论和研究方法更加丰富。
60年代以来，随着计算机技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，显著加快了工业技术更新的步伐。
在控制科学发展的过程中，模式识别和人工智能与控制相结合的研究变得更加活跃；由于对大系统的研究和控制学科向社会、经济系统的渗透，形成了系统工程学科。
特别是近20年来，非线性及具有不确定性的复杂系统向“控制科学与工程”提出了新的挑战，进一步促进了本学科的迅速发展。
目前，本学科的应用已经遍及工业、农业。
交通、环境、军事、生物、医学、经济、金融、人口和社会各个领域，从日常生活到社会经济无不体现本学科的作用。
控制科学以控制论、信息论、系统论为基础，研究各领域内独立于具体对象的共性问题，即为了实现某些目标，应该如何描述与分析对象与环境信息，采取何种控制与决策行为。
它对于各具体应用领域具有一般方法论的意义，而与各领域具体问题的结合，又形成了控制工程丰富多样的内容。
本学科的这一特点，使它对相关学科的发展起到了有力的推动作用，并在学科交叉与渗透中表现出突出的活力。
例如：它与信息科学和计算机科学的结合开拓了知识工程和智能机器人领域。
与社会学、经济学的结合使研究的对象进入到社会系统和经济系统的范畴中。
与生物学、医学的结合更有力地推动了生物控制论的发展。
同时，相邻学科如计算机、通信、微电子学和认知科学的发展也促进了控制科学与工程的新发展，使本学科所涉及的研究领域不断扩大。
人工智能概论-浙江大学-控制科学与工程学院
张建明
控制科学与工程学系
杭州 • 浙江大学 • 2013
联系方式
办公室：智能系统与控制研究所222室 Email：jmzhang@ 电话：13588011720，87952233-8222（办）
说明
教材：
• Russell & Norvig. 人工智能：一种现代方法 （第二版）, 人民邮电出版社
深蓝计划源自许峰雄在美国卡内基·梅隆大学修读博士学位时的研究，第 一台电脑名为“晶体测试”，后来又研制了另一台电脑“沉思”。 许峰 雄在1989年加入IBM研究部门。1992年IBM委任谭崇仁为超级电脑研究 计划主管，领导研究小组开发专门用以分析国际象棋的深蓝超级电脑。
深蓝是并行计算的电脑系统，基于RS/6000 SP，另加上480颗特别制造 的VLSI象棋芯片。下棋程式以C语言写成，运行AIX操作系统。 1997年 版本的深蓝运算速度为每秒2亿步棋，是其1996年版本的2倍。
专家系统、游戏、机器学习、机器视觉、自然语言理解、自动程序设计、知 识发现、数据挖掘、网络搜索、定理证明、模式识别等。
说明(续)
（2）组织形式 依据学生的兴趣，组成至多3人的项目小组，每个组确定一个选题。
（3）要求 项目小组依据确定的选题，收集相关资料，综述研究现状，提出研究问 题，设计研究方案，实施研究计划。
沃森是能够使用自然语言来回答问题的人工智能系 统，由IBM公司的首席研究员David Ferrucci所领导 的DeepQA计划小组开发并以该公司创始人托马斯 ·J·沃森的名字命名。
“沃森”
《危险边缘》的题目常常包含微妙含义、反讽、谜语、甚至脑筋急转弯 等种种线索，沃森主要依靠的是它对自然语言的理解和高速的计算。
自动化学院 控制科学与工程(学术)培养方案
自动化学院学科：控制科学与工程代码：081100一、培养目标适应社会经济发展需要，培养、智、体全面发展，具有本学科坚实的理论基础和系统的专业知识，了解相关学科前沿技术及研究动态；能熟练使用一门外语，熟练掌握计算机和与本学科相关的先进研究手段,有创新思维能力；具有独立从事科学研究或承担科技开发工作的能力；具有严谨求实的科学作风、开拓创新的进取精神，团结协作的良好品质的科技专门人才。
二、专业设置及研究方向1．控制理论与控制工程（二级学科代码：081101）研究方向：①先进控制理论与应用②信息融合与信息处理③生产过程综合自动化④优化调度理论与技术⑤故障预测与健康管理2．检测技术与自动化装置（二级学科代码：081102）研究方向：①信号感知与处理技术②智能仪器与仪表③检测与自动化系统④生物信息处理3．系统工程（二级学科代码：081103）研究方向：①系统建模与方正②系统优化与调度③工业系统仿真与集成4．模式识别与智能系统（二级学科代码：081104）研究方向：①人工智能与模式识别②生物医学信息处理③图像处理与计算机视觉④智能机器人三、学习年限本学科学制为2.5年，其中课程学习时间一般为1年，学生参加科研、撰写学位论文和论文答辩的时间为1.5年。
四、培养方式与原则1、学习各环节的设置与安排及学分要求（1）课程学习时间为2学期。
课程设置由学位课、非学位课和必修环节组成。
学位课包括公共学位课、专业基础学位课、专业必修学位课三类；非学位课包括专业选修课和全校公共选修课两类。
硕士研究生在课程学习阶段至少应修满28学分，其中学位课17学分，非学位课8学分，必修环节3学分，但一般不超过33学分。
（2）本学科允许学生在导师指导下，跨学科（仅限理工科类学院）选修专业基础学位课、专业必修学位课、专业选修课，所修学分可以计算作本学科培养方案选修课（含专业选修课和全校公选课）学分。
（3）本学科允许学生在导师指导下，在本学科培养方案内多选修专业学位课（专业基础课、专业必修课），所修学分可以计算作本学科培养方案选修课（含专业选修课和全校公选课）学分。
控制科学与工程学科简介PPT课件
3）模糊智能控制（Fuzzy Control）：
模糊理论是美国加利福尼亚大学的自动控制理论 专家L.A.Zadeh教授1965年最早提出。模糊逻辑控 制是智能控制的重要组成部分。
• 非线性系统的控制： 1）采用应用数学和系统学的知识，深入揭示非线性系 统的本质，这方面的工作含有更高层次的理论价值； 2）联系实际研究非线性系统的设计方法，这类研究较 多地注意工程方法。 几十年来非线性控制系统理论一直没有很大进展， 因此这两方面研究既有重大价值，又有很大难度。
• 故障自动检测和容错控制： 对于复杂的综合自动化系统，该问题成为
• 智能控制的几个主要分支
1）递阶智能控制（Hierarchical Intelligent Control)：
是在研究早期学习控制系统的基础上，从工程控制论 角度总结人工智能与自适应控制、自学习控制和自组 织控制的关系之后逐渐形成的，是智能控制的最早理 论之一。
递阶智能控制系统由组织级、协调级、和执行级3级组 成，遵循“精度随智能降低而提高”的原理分级分布。
神经网络在自动控制领域内的应用目前主要集中在 两个方面：非线性系统的建模和控制器的综合。
• 5）遗传算法与控制理论结合： 遗传算法是人工智能的重要分支，其基本思想是基于 达尔文的进化论和Mendel的遗传学说，是在计算机上 模拟生命进化机制的一门学科。
遗传算法通过将问题转换成由染色体组成的进化群体 和对该群体进行操作的一组遗传算子（复制、交叉和 变异），通过“适者生存，不适者淘汰”的进化机制， 经过“生成—评价—选择—操作”的进化过程反复进 行，即可得到问题的最优解。
2023全国电气专业大学排名
2023全国电气专业大学排名一本：1、清华大学：全国第1名。
2、西安交通大学：全国第2名。
3、浙江大学：全国第3名。
4、华中科技大学：全国并列第3名。
5、武汉大学：全国第5名。
6、华北电力大学：全国并列第5名。
7、天津大学：全国并列第5名。
8、重庆大学：全国并列第5名。
9、东北电力大学：全国并列第5名。
10、河北工业大学：全国并列第5名。
二本：第1名：山东理工大学第2名：南京工程学院第3名：天津科技大学第4名：集美大学第5名：河南理工大学第6名：青岛理工大学第7名：河南科技大学第8名：太原科技大学第9名：沈阳工程学院第10名：南昌航空大学第11名：河南师范大学第12名：上海应用技术大学第13名：沈阳理工大学第14名：武汉轻工大学第15名：安徽农业大学第16名：郑州轻工业大学第17名：齐鲁工业大学第18名：华北理工大学第19名：河南工业大学第20名：长春工业大学专科：第1名：无锡职业技术学院第2名：常州信息职业技术学院第3名：开封大学第4名：天津市职业大学第5名：西安铁路职业技术学院第6名：陕西工业职业技术学院第7名：长沙航空职业技术学院第8名：天津电子信息职业技术学院第9名：咸阳职业技术学院第10名：陕西能源职业技术学院电气专业电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门新兴学科，但由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关，发展非常迅速，现在也相对比较成熟。
已经成为高新技术产业的重要组成部分，广泛应用于工业、农业、国防等领域，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。
该专业的毕业生主要面向电力行业就业，可从事电力设计、建设、调试、生产、运行、市场运营、科技开发和技术培训等工作，也可从事其他行业中的电气技术工作。
专业简介主干学科：电气工程、控制科学与工程、计算机科学与技术主要课程：电路理论、电子技术、电力电子技术、自动控制原理、微机原理与应用、电气工程基础、电机学、电器学、电力系统分析、电机设计、高低压电器、电机控制、智能化电器原理与应用、电力系统继电保护、电力系统综合自动化、建筑供配电等。
清华考博辅导：清华大学控制科学与技术考博难度解析经验分享
清华考博辅导：清华大学控制科学与工程考博难度解析及经验分享根据教育部学位与研究生教育发展中心最新公布的第四轮学科评估结果可知，全国共有115所开设计控制科学与工程专业的大学参与了2018-2019控制科学与工程专业大学排名，其中排名第一的是清华大学，排名第二的是哈尔滨工业大学，排名第三的是浙江大学。
作为清华大学实施国家“211工程”和“985工程”的重点学科，自动化学院的控制科学与工程一级学科在历次全国学科评估中均名列第一。
下面是启道考博整理的关于清华大学控制科学与工程专业考博相关内容。
一、专业介绍控制科学与工程是研究控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。
控制科学以控制论、系统论、信息论为基础，研究各应用领域内的共性问题，即为了实现控制目标，应如何建立系统的模型，分析其内部与环境信息，采取何种控制与决策行为;而与各应用领域的密切结合，又形成了控制工程丰富多样的内容。
本学科点在理论研究与工程实践相结合、学科交叉和军民结合等方面具有明显的特色与优势，对我国国民经济发展和国家安全发挥了重大作用。
它是20世纪最重要和发展最快的学科之一，其各阶段的理论发展及技术进步都与生产和社会实际需求密切相关。
包括本学科下设的七个二级学科:"控制理论与控制工程"、"检测技术与自动装置"、"系统工程"、"模式识别与智能系统"、"导航、制导与控制"、"企业信息化系统与工程"和"生物信息学"。
清华大学自动化学院控制科学与工程专业在博士招生方面，划分为十六个研究方向：081100 控制科学与工程博士研究方向：01 控制理论与控制工程，02 复杂制造系统建模、控制与优化，03仿真与虚拟制造，04 网络化制造，05导航、制导与控制，06 应用电子技术，07 自动检测技术，08 系统工程理论与方法，09 智能交通系统，10 网络化系统、决策理论与应用，11 模式识别与机器学习，12 信号处理，13 生物信息学（A），14 海洋信息，15 生物信息学(B)，16 网络化系统；能源、电力与制造系统优化。
浙江大学-2019 年“文科+X”多学科交叉人才培养卓越中心博士研究生招生简章
一、 项目特点
本项目依托“文科+X”多学科交叉人才培养卓越中心，由社会科学研究院牵头开展相关工作。本项目 以“智慧社会”为总体招生方向（即基于互联网、大数据、人工智能等信息技术与哲学社会科学学科的交 叉融合而转型发展形成的新兴交叉学科领域），充分利用我校学科门类齐全、学科结构层次丰富、交叉学 科平台集聚等学科生态多样化的优势，实施“一人一案”的个性化育人方案，着力构建聚焦智慧社会领域 的多学科交叉人才培养体系，探索具有文科特色的交叉人才培养方案和评价体系，致力于培养德智体美全 面发展、具有全球竞争力的文科复合型拔尖创新人才。
4. 多学科交叉博士研究生在申请浙江大学学术新星计划项目、赴国（境）外大学或科研 机构开展联合培养或短期学术交流项目，在同等条件下优先推荐或优先资助。
七、导师简介及联系方式
所在 主导师
学院Βιβλιοθήκη 联系方式导师简介黄华新
人文 学院
Rw211@
Dong-Hee Shin
传媒与 国际文 化学院
新闻传播学
2
陈积明
国际文
（0503）
韦路
化学院
控制科学与工程
计算新闻 (Computational Journalism)
（1）数据新闻研究 （2）算法推荐研究 （3）谣言治理研究 （4）社会情绪研究
新闻传播学 控制科学与工程 计算机科学与技术
和所有其他相关学科
法学 3
（0301）
李有星* 郑小林 杨小虎 金雪军 贲圣林 赵骏 郑春燕
dshin1030@cau.ac.kr drluwei@
李有星
光华法 eclyx@
学院
浙江大学专业排名_浙江省大学最佳专业排行榜
浙江大学专业排名_浙江省大学最佳专业排行榜1、计算机科学与技术专业共有283人认为浙江大学的计算机科学与技术专业不错，推荐就读指数为4.9[满分5.0]。
下面是计算机科学与技术专业的详细介绍：培养目标：本专业培养具有良好的科学素养，系统地、较好地掌握计算机科学与技术包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法的高级专门科学技术人才。
就业方向：计算机科学与技术类专业毕业生的职业发展路线基本上有两条路线：第一类路线，纯技术路线。
第二类路线，由技术转型为管理。
这种转型尤为常见于计算机行业，比方说编写程序，是一项脑力劳动强度非常大的工作。
就业要求即计算机科学与技术类专业大学生应该储备的知识。
2、电气工程及其自动化专业共有204人认为浙江大学的电气工程及其自动化专业不错，推荐就读指数为4.7[满分5.0]。
下面是电气工程及其自动化专业的详细介绍：培养目标：本专业培养能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域工作的宽口径"复合型"高级工程技术人才。
就业方向：电气工程及其自动化专业毕业生主要从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作。
电气自动化在工厂里应用比较广泛。
最好的是电业局。
然后是设计院。
最艰苦的是工程局。
3、数学与应用数学专业共有165人认为浙江大学的数学与应用数学专业不错，推荐就读指数为4.6[满分5.0]。
下面是数学与应用数学专业的详细介绍：培养目标：数学与应用数学是一个学科专业，该专业培养掌握数学科学的基本理论与基本方法，具备运用数学知识、使用计算机解决实际问题的能力，受到科学研究的初步训练的高级专门人才。
就业方向：数学与应用数学专业主要到科技、教育和经济部门从事研究、教学工作或在生产经营及管理部门从事实际应用、开发研究和管理工作。
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题。
4
内容
1、学习控制概述 2、基于模式识别的学习控制 3、迭代学习控制 4、重复学习控制
5
一、学习控制概述
6
10
学习系统的分类
按是否在线分：
离线可训练系统 在线自学习系统
按是否有监督分：
有师学习 无师学习
11
学习控制的定义
学习控制能够在系统进行过程中估计未知信息， 并据之进行最优控制，以便逐步改进系统性能
学习控制是一种控制方法，其中的实际经验起 到控制参数和算法类似的作用
如果一个学习系统利用所学得的信息来控制某 个具有未知特征的过程，则称该系统为学习控 制系统
12
学习控制的数学描述
在有限时间域[0, T]内，给出受控对象的期望的响 应yd(t)，寻求某个给定输入uk(t)，使得uk(t)的响应 yk(t)，在某种意义上获得改善；其中，k为搜索次 数，t[0, T]。称该搜索过程为学习控制过程。当 k→∞时，yk(t) →yd(t) ，该学习控制过程是收敛的。
常规反馈控制环（先验的补偿器） 自适应环 学习环
期望输出 +-
控制输入
常规控制器
被控系统
输出
自适应控制
学习控制
18
学习控制的结构方案
基于模式识别的学习控制
用模式识别方法对输入信息提取和处理，提供控制决策和学习适 应的依据。
迭代学习控制
反复应用系统以前运行得到的信息，以获得能够产生期望输出轨 迹的控制输入，改善控制质量。
受控对象或过程的先验知识全部或局部未知，则采用以下 两种方案：
忽略未知部分的先验知识，采取保守的控制原则，安于低效和次 优的结果。例，鲁棒控制；
在运行过程中对未知信息进行估计，基于估计信息采用优化控制。 例，自适应控制和学习控制。
3
学习控制技术
智能控制的一个重要分支； 在系统运行过程中获得环境和被控对象的未知信
奖惩函数
当前系统状态及环境状态的瞬时价值，是主要学习目标
估价函数
当前系统状态及环境状态的长期评价，是奖惩函数的累 积
模型
系统与环境的模型
9
学习系统
学习系统是一个能够学习有关过程的未知信息， 并用所学信息作为进一步决策或控制的经验， 从而逐步改善系统的性能的系统
如果一个系统能够学习某一过程或环境的未知 特征固有信息，并用所得经验进行估计、分类、 决策或控制，使系统的品质得到改善，那么称 该系统为学习系统
学习控制
刘山 浙江大学控制科学与工程学院
控制技术发展的主流
鲁棒控制：反馈的延伸 智能控制：前馈的延伸
广义上，具有学习和自我调节的控制
2
工程控制系统设计原则
受控对象或过程的先验知识全部已知，而且能确定地描述， 则采用各种合适的常规控制与最优控制；
受控对象或过程的先验知识全部或局部已知，但只能得到 统计的描述，则采用利用随机设计或统计设计技术的控制 方案；
学习的特点
是一种过程，存在同类特征的重复环境并与环境交互； 存在一种在时间上是比较局部的“成功的”度量，并能
够随时间而改善； 表示系统中的自适应变化，该变化能使系统比上一次更
有效地完成同一群体所执行的同样任务。
8
学习问题的基本方面
学习策略
由当前系统及环境的状态到系统变化的方向，程度，可 以是一张表，也可以是随机策略
13
学习控制的机理
寻找并求得动态控制系统输入与输出间的比较 简单的关系
执行每个由前一步控制过程的学习结果更新了 的控制过程
改善每个控制过程，使其性能优于前一个过程 希望通过重复执行这种学习过程和记录全过程
的结果，能够稳步改善受控系统的性能
14
学习控制系统运行方式
启动学习
控制器启动后初始运行的学习。它反复依据当前的 特征状态，前段运行效果的特征记忆以及相应的学 习规则，确定运
K
-
1
Y s
s 1
Y
s
s
k
k
1
YD
s
y t k 1 y t kyD t
y t
ek1t y
0
t 0
e
k
1t
kyD
d
希望为 yD t
该积分方程无解！
7
学习的定义及特点
学习是一种过程，通过对系统重复输入各种信号， 并从外部校正该系统，使系统对特定的输入作用 具有特定的响应。
重复学习控制
根据内模原理，引入能够产生周期信号的重复补偿器，以跟踪具 有周期的任意目标信号。
基于神经网络的学习控制
以神经网络为辨识模型或控制器，神经网络的学习训练算法是该 控制方案的关键。
19
学习控制的层次
单一目标的精确学习（可归类为自适应学习）：
迭代学习控制、重复学习控制
基于模式的多目标学习（统计学习）：
运行学习
控制运行中对象类型变化时的学习过程。通过尝试 考虑所有可能的决策，修改控制策略和控制参数。
15
学习控制与常规自适应控制比较
相同点
学习系统是自适应系统的发展与延伸，它能够按照运行过程中 的“经验”和“教训”来不断改进算法，增长知识，更广泛地 模拟高级推理、决策和识别等人类的优良行为和功能。
自适应控制着眼于瞬时观点，缺乏记忆。 当受控对象的运动具有可重复性时，即受控制系统每次进行同
样的工作时，就可把学习控制用于该对象。在学习控制过程中， 只需要检测实际输出信号和期望信号，而受控对象复杂的动态 描述计算和参数估计可被简化或被省略。 学习控制强调经验和记忆。
17
一般学习控制系统组成
都是解决系统不确定性问题的方法； 都基于在线的参数调整算法； 都使用与环境，对象闭环交互得到的信息。
16
学习控制与常规自适应控制比较
不同点
自适应控制系统在未知环境下的控制决策是有条件的，其控制 算法依赖于受控对象数学模型的精确辨识，并要求对象或环境 的参数和结构能够发生大范围突变。这就要求控制器有较强的 适应性、实时性并保持良好的控制品质。在这种情况下，自适 应控制算法将变得过于复杂，计算工作量大，而且难于满足实 时性和其它控制要求。因此，自适应控制的应用范围比较有限。
基于模式识别的学习控制
量化的生物学习（连结主义学习）：
基于神经网络的学习
20