智能控制技术综述

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为：智能控制是人工智能、运筹学和控制系统理论三者的结合。 近年来，智能控制技术在国内外已有了较大的发展，已进入工程化、实用化的阶段。但 作为一门新兴的理论技术，它还处在一个发展时期。然而，随着人工智能技术、计算机技术 的迅速发展，智能控制必将迎来它的发展新时期。
结论
智能控制与智能自动化是自动化科学和技术的一个崭新的分支， 在整个科学技术领域占有重 要位置， 其发展和应用将对整个科学和技术的进步起到积极的推动作用。 智能控制是一门边 缘交叉学科，它的核心在高层控制，它的任务在于对实际环境或过程进行组织，即决策和规 划，实现广义问题求解。为了实现这些任务，需要采用符号信息处理、启发式程序设计、知 识表示， 以及自动推理和决策等相关技术。 这些问题的求解过程与人的思维过程具有一定的 相似性，即具有不同程度的智能。可以看出，智能控制研究的主要目标不再是单一的数学解 析模型， 而是基于知识的非数学广义模型。 在正文的最后部分， 介绍了智能控制的发展状况， 说明智能控制是一门形成不久的学科，无论在理论上和应用上都还不够成熟、不够完善，有 待于我们进一步的研究和开发。
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它是针对问题求解和控制指标的不同要求，对系统动态信息空间
Ʃ
的一种划分。
如此划分出的每一个区域分别表示系统的一种特征状态ƒi，特征模型为所有特征状 态的集合，即 F={ƒ1，ƒ2...,ƒ n}, ƒ i
ϵƩ
2. 特征记忆：是指智能控制器对一些特征信息的记忆，这些特征信息或者集中地表示 了控制器前期决策与控制的效果，或者集中地反映了控制任务的要求以及被控对象 的性质。所记忆的信息称为特征记忆量，其集合记为
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学习报告
课程名称：自动化技术导论
报告题目：智能控制技术综述
班级 姓名 学号
xxxxxx 学自动化学院 2016 年 4 月
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前言
智能控制是自动控制发展的高级阶段，是人工智能、控制论、系统论和信息论等多种学科的 高度综合与集成，是一门新的交叉前沿学科。 智能控制是一类无需人的干预就能够独立地驱动机器实现目标的自动控制技术。 随着信息时 代的到来，信息量不断增大，对信息分析工具的要求也越来越高，人们希望自动地从数据中 获取其潜在的依赖模型， 因而智能信息处理技术也成为当前信息科学理论和工程应用中的前 沿性研究课题。
致谢
感谢 xxxxx 大学图书馆提供的图书！
参考文献
《智能控制技术》——易继锴、侯媛彬编著（北京工业大学出版社） 附加题:（1）浅谈你对自动化学科（或专业）的认识。 自动化是一个涉及学科较多、 应用广泛的综合性科学技术， 归属于控制科学与工程的范 畴。自动化的研究内容有自动控制和信号处理两个方面，包括理论、方法、应用硬件和软件 等。从应用观点来看，研究内容有过程自动化、机械制造自动化、武器及军事自动化、办公 室自动化和家庭自动化等等。 采用自动化技术不仅可以使人从繁重的体力劳动、 部分脑力劳 动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大的提高劳动生产 率，增强人类认识世界和改造世界的能力。 自动化是新的技术革命的重要方面。自动化技术的研究、应用和推广，对人类的生产、 生活方式将产生深远的影响。目前正在推行的利用信息技术来改造旧生产工艺和提高产量、 提高管理及经营水平的政策----以信息化带动工业化的政策，就是例证。 生产过程的自动化和办公室自动化可极大地提高社会生产率和工作效率， 节约能源和原 材料消耗，保证产品质量，改善劳动条件，改进生产工艺和管理体制，加速社会的产业结构 调整和社会的程序或指令自动地进行操作或运 行。广义地讲，自动化还包括模拟或再现人的智能活动。自动化技术广泛地应用于工业、农 业、国防、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务以及家庭等各方面。因此自动化是一个 国家或社会现代化水平的重要标志。
ʌ={λ1, λ2, … , λp}, λiϵƩ}特征记忆的引入，可使控制器接受大量的信息
得到精炼，消除冗余，有效地利用控制器的储存容量。同时，这些特征记忆状态也 构成了判断系统稳定性的特征模型，以此作为智能控制系统稳定性监控的依据。 3. 控制决策状态：是指智能控制器的输入信息，即当前特征状态和特征记忆量与输出 信息之间的某种定量或定性的映射关系。控制决策模态的集合记为 Ψ = ψ1，ψ2， … ，ψr 其 中 定 量 映 射 关 系 ψi 可 表 示 为 ψi ： μi = Ri e, e, λi, … , μiϵU （ 输 入 信 息 集 ） 定 性 映 射 关 系 ψj 可 表 示 为 ψj ： Rj→ IF 条件 ������������������������ 操作 基于智能理论和技术已有的成果， 以及当前的智能控制系统的研究现状， 可把智能控制 系统分为以下几类。 1. 分级递阶智能控制系统 2. 专家控制系统 3. 模糊控制系统 4. 神经网络控制系统 5. 基于规则的仿人智能控制系统 6. 集成智能控制系统，有几种智能控制方法或机理融合在一起而构成的智能控制系统 称为集成智能控制系统，举例如下。 (1）模糊神经（FNN）控制系统(2）基于遗传算法的模糊控制系统（3）模糊专家系 统 7. 组合智能控制系统 智能控制的发展概况： 由于各种实际工程系统的发展规模越来越大， 所以常规控制理论与技术已越来越难以满足工 程上对提高自动化水平和扩大自动化范围的要求。 智能控制理论正是在这种背景下以常规控 制为基础的进一步的发展和提高。 K.S.FU 在 1972 年指出，为了解决智能控制的问题，用严格的数学方法研究发展新的工具， 对复杂的“环境-对象”进行建模和识别，以实现最优控制，或者用人工智能的启发是思想 建立对不能精确定义的环境和任务的控制设计方法。 这两者都值得一试， 而更重要的也许还 是把这两种途径紧密地联合起来，协调地进行研究。也就是说，对于复杂的环境和复杂的任 务， 如何将人工智能技术中较少依赖模型的问题的求解方法与常规的控制方法相结合， 这正 是智能控制所要解决的问题。 G.N.Saridis 在学习控制系统研究的基础上，提出了分级递阶和智能控制结构，整个结 构自上而下分为组织级、协调级、和执行级三个层次，其中执行级是面向设备参数的基础自 动化级，在这一级不存在结构性的不确定性，可以用常规控制理论的方法设计。协调级实际 上是一个离散事件动态系统， 主要运用运筹学的方法研究。 组织级可以借鉴人工智能的方法 来研究。因此，Saridis 将 K.S.Fu 关于智能控制是人工智能与自动控制相结合的提法发展
正文
智能控制是一门新兴的交叉前沿学科， 它具有非常广泛的应用领域， 例如智能机器人控 制， 智能过程控制、 智能调度与规划、 专家控制系统、 智能故障诊断、 智能仪器、 医院监控、 语音控制、飞行器控制及自动制造系统控制等。 那么什么是智能控制呢？从信息的角度来看，所谓智能，可具体的定义为；能有效地获 取、传递、处理、再生和利用信息，从而在任意给定的环境下成功地达到预定目的能力。可 以看出，智能的核心是一种思维的活动。研究智能理论与技术的目的，是要设计制造出具有 高度智能水平的人工系统，以便在那些必要的场合能够用人工系统替代人去执行各种任务。 按照 K.S.Fu 和 Saridis 提出的观点，可以把智能控制看作是人工智能、自动控制和运筹 学三个主要学科相结合的产物。人工智能(Artificial Intelligence）是一个知识处理系统，具有 记忆、学习、信息处理、形式语言、启发式推理等功能。自动控制（Automatic Control）描 述系统的动力学特性，是一种动态反馈。运筹学（Operations Research）是一种定量优化方 法，如线性规划、网络规划、调度、管理、优化决策和多目标优化方法等。 这三元结构理论表明，智能控制就是应用人工智能的理论与技术和运筹学的优化方法， 并将其同控制理论方法与技术相结合，在未知环境下，效仿人的智能，实现对系统的控制。 智能控制的对象： 智能控制是自动控制的最新发展阶段， 主要用来解决那些用传统控制 方法难以解决的复杂系统的控制问题。 在这样复杂对象的控制问题面前， 将人工智能的方法 引入控制系统，实现了控制系统的智能化，即采用仿人智能控制决策，迫使控制系统朝着期 望的目标逼近。 智能控制系统是实现某种控制任务的一种智能系统， 这是一种多层次结构的系统。 感知 信息处理部分将传感器递送的分级的和不完全的信息加以处理， 并要在学习过程中不断加以 辨识、整理和更新，以获得有用的信息。认知部分主要接受和储存知识、经验和数据，并对 他们进行分析推理， 做出行动的决策并送至规划和控制部分。 规划和控制部分是整个系统的 核心它根据给定任务的要求、反馈信息及经验知识进行自动搜索、推理决策、动作规划，最 终产生具体的控制作用， 经常规控制器和执行机构作用于控制对象。 对于不同用途的智能控 制系统，以上各部分的形式和功能可能存在较大的差异。 一个理想的智能控制系统应具有如下功能：1）学习能力 2）适应性 3）容错性 4）鲁 棒性 5)组织功能 6)实时性 7）人-机协作。 智能控制系统的本质是在宏观结构上和行为功能上对人控制器进行模拟。 在人参与过程 控制中，经验丰富的操作者不是依据数学模型，而是根据积累的经验和知识进行在线推理， 确定或变换控制策略，而这些经验和知识反应系统运动状态所有动态特征信息。 1. 特征模型:智能控制的特征模型ƒ是对系统动态特性的一种定性与定量相结合的描述。