智能系统与智能控制PPT课件
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智能控制理论及应用 PPT
智能控制理论及应用 PPT智能控制是控制理论发展的高级阶段，它综合了人工智能、自动控制、运筹学等多学科的知识，旨在解决那些传统控制方法难以处理的复杂系统控制问题。
本 PPT 将带您深入了解智能控制理论及其广泛的应用领域。
一、智能控制的概念智能控制是指在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。
与传统控制相比，智能控制具有以下显著特点：1、不确定性：能够处理系统中的不确定性，如模型不确定性、参数变化和外部干扰等。
2、复杂性：适用于复杂的、非线性的和时变的系统。
3、自适应性：可以根据系统的运行情况和环境变化自动调整控制策略。
4、学习能力：能够从数据和经验中学习，不断优化控制性能。
二、智能控制的主要理论1、模糊控制模糊控制是基于模糊集合理论和模糊逻辑推理的一种智能控制方法。
它通过将精确的输入量模糊化，利用模糊规则进行推理，最后将模糊输出解模糊化为精确的控制量。
模糊控制适用于那些难以建立精确数学模型的系统，例如温度控制、速度控制等。
2、神经网络控制神经网络控制是利用人工神经网络的学习和自适应能力来实现控制的方法。
神经网络可以通过对大量数据的学习，提取系统的特征和规律，从而实现对系统的有效控制。
在机器人控制、模式识别等领域有着广泛的应用。
3、专家控制专家控制是将专家系统的知识和经验与控制理论相结合的一种智能控制方法。
专家系统包含了大量的领域知识和控制策略，能够根据系统的状态和需求提供准确的控制决策。
4、遗传算法遗传算法是一种基于生物进化原理的优化算法，通过模拟自然选择和遗传变异的过程来寻找最优的控制参数或策略。
它在控制器的参数优化、系统的建模和优化等方面发挥着重要作用。
三、智能控制的应用领域1、工业生产在工业生产过程中，智能控制可以提高生产效率、产品质量和设备的可靠性。
例如，在化工生产中，通过智能控制可以实现对反应过程的精确控制，优化生产工艺；在机器人制造中，利用神经网络控制可以实现机器人的精确动作和轨迹规划。
《智能系统设计》课件
智能家居系统
总结词
详细描述
智能家居系统是利用物联网和人工智能技 术，实现家庭设备的互联互通和智能化控 制。
智能家居系统可以控制家电、照明、窗帘 、门禁等设备，提供便捷、舒适的生活环 境。
总结词
详细描述
智能家居系统可以提高家庭的安全性和节 能性，降低能源消耗和碳排放。
智能家居系统可以实时监测家庭安全状况 ，及时发出警报，同时通过智能控制，实 现能源的合理利用。
详细描述 通过自然语言处理技术，智能客 服系统能够理解用户的语言，并 给出相应的回答，实现24小时不 间断的服务。
详细描述 智能客服系统能够自动回答用户 的问题、提供产品信息、处理投 诉等，大大提高了客户服务的效 率和满意度。
总结词 智能客服系统可以处理大量的用 户咨询，减轻人工客服的工作负 担，降低企业运营成本。
架构模式选择
根据系统需求，选择合适的架构模式，如分层架 构、微服务架构等。
组件划分
将系统划分为不同的组件，明确各组件的职责和 相互之间的关系。
接口设计
定义组件之间的通信接口，确保组件之间的协调 和交互。
功能模块设计
模块划分
将系统功能划分为不同的模块，明确每个模块的输入 、输出和处理逻辑。
பைடு நூலகம்模块实现
根据模块需求，设计模块内部的算法、流程和数据结 构。
2023-2026
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REPORTING
2023-2026
ONE
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《智能系统设计》ppt 课件
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 智能系统概述 • 智能系统的基本构成 • 智能系统设计方法 • 智能系统开发工具与技术 • 智能系统应用案例 • 智能系统的未来展望
智能控制ppt课件
发展历程
从经典控制理论到现代控制理论 ，再到智能控制理论，经历了数 十年的发展。
智能控制与传统控制的区别
01
02
03
控制目标
传统控制追求精确的数学 模型，而智能控制更注重 实际控制效果。
控制方法
传统控制主要采用基于模 型的控制方法，而智能控 制则采用基于知识、学习 和经验的方法。
适应性
传统控制对环境和模型变 化适应性较差，而智能控 制具有较强的自适应能力 。
仿真调试、实验调试
调试方法
优化策略
性能评估
05
CATALOGUE
智能控制在工业领域的应用
工业自动化概述
工业自动化的定义和 发展历程
工业自动化对现代工 业的影响和意义
工业自动化的主要技 术和应用领域
中的应用
02
智能传感器和执行器在工业自动化中的应用
模糊控制器设计
包括模糊化、模糊推理、去模糊化等步骤，实现输入 输出的非线性映射。
神经网络控制技术
神经元模型
模拟生物神经元结构和功 能，构建基本计算单元。
神经网络结构
通过神经元之间的连接和 层次结构，构建复杂的神 经网络系统。
学习算法
基于样本数据训练神经网 络，调整连接权重和阈值 ，实现特定功能的控制。
。
智能控制在智能家居中的应用
智能照明控制
通过智能控制器和传感器，实 现灯光的自动调节和远程控制 ，提高照明舒适度和节能效果
。
智能窗帘控制
通过智能控制器和电机，实现 窗帘的自动开关和远程控制， 提高居住便捷性和私密性。
智能空调控制
通过智能控制器和温度传感器 ，实现空调的自动调节和远程 控制，提高居住舒适度和节能 效果。
从经典控制理论到现代控制理论 ，再到智能控制理论，经历了数 十年的发展。
智能控制与传统控制的区别
01
02
03
控制目标
传统控制追求精确的数学 模型，而智能控制更注重 实际控制效果。
控制方法
传统控制主要采用基于模 型的控制方法，而智能控 制则采用基于知识、学习 和经验的方法。
适应性
传统控制对环境和模型变 化适应性较差，而智能控 制具有较强的自适应能力 。
仿真调试、实验调试
调试方法
优化策略
性能评估
05
CATALOGUE
智能控制在工业领域的应用
工业自动化概述
工业自动化的定义和 发展历程
工业自动化对现代工 业的影响和意义
工业自动化的主要技 术和应用领域
中的应用
02
智能传感器和执行器在工业自动化中的应用
模糊控制器设计
包括模糊化、模糊推理、去模糊化等步骤，实现输入 输出的非线性映射。
神经网络控制技术
神经元模型
模拟生物神经元结构和功 能，构建基本计算单元。
神经网络结构
通过神经元之间的连接和 层次结构，构建复杂的神 经网络系统。
学习算法
基于样本数据训练神经网 络，调整连接权重和阈值 ，实现特定功能的控制。
。
智能控制在智能家居中的应用
智能照明控制
通过智能控制器和传感器，实 现灯光的自动调节和远程控制 ，提高照明舒适度和节能效果
。
智能窗帘控制
通过智能控制器和电机，实现 窗帘的自动开关和远程控制， 提高居住便捷性和私密性。
智能空调控制
通过智能控制器和温度传感器 ，实现空调的自动调节和远程 控制，提高居住舒适度和节能 效果。
智能控制基础总结-PPT
0.09 0.6 0.4 0.84 0.49
1.0
NS
ZE
3.3231
0.7
0.3
u
0
2
4
6
u=3.32
27
人工神经网络
❖ 人工神经网络就是模拟人脑细胞的分布式工作特 点和自组织功能，且能实现并行处理、自学习和 非线性映射等能力的一种系统模型。
❖ 神经网络系统研究主要有三个方面的内容，即神 经元模型、神经网络结构和神经网络学习方法。
相等：对于所有的u∈U ，均有μA(u)＝μB(u)。记作A=B。 包含：对于所有的u∈U ，均有μA (u) ≤μB(u)。记作AB。 空集：对于所有的u∈U ，均有μA(u) ＝0 。记作：A＝ 。 全集：对于所有的u∈U ，均有μA(u) ＝1。
14
交、并、补
交集：对于所有的u∈U ，均有
μC(u)=μA∧μB=min{μA(u),μB(u)} 则称C为A与B的 交集，记为 C=A∩B 。
28
人工神经元模型
❖ 神经元模型是生物神经元的抽象和模拟。可看 作多输入/单输出的非线性器件 。
xi 输入信号，j=1,2,…,n;
wij 表示从单元uj 到单元ui 的
连接权值;
i
si 外部输入信号；
ui 神经元的内部状态；
θi 阀值；
yi 神经元的输出信号；
Neti wij x j si i , ui f(Neti ), yi g(ui ) j ❖ 通常假设yi=f(Neti)，而f为激励函数。
8
智能控制的三元结构
❖ AC：动态反馈控制。
❖ AI：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。
《智能控制导论》课件
程护理等。
02
CATALOGUE
智能控制系统的基本组成
传感器
传感器是智能控制系统的首要环节，负责采集各种物理量、化学量、生物量等原始 数据，并将其转换为可处理的电信号或数字信号。
传感器的性能指标包括精度、稳定性、灵敏度、响应速度等，直接影响智能控制系 统的性能。
常见的传感器类型包括温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器等，可 根据具体应用需求进行选择。
详细描述
智能控制的主要特点包括自主学习、自适应、自组织、自决策和自修复等，它 能够根据环境变化和系统状态，自主地调整控制策略，实现最优的控制效果。
智能控制的历史与发展
总结词
智能控制的历史可以追溯到20世纪50年代，随着人工智能和 计算机技术的不断发展，智能控制得到了广泛的应用和发展 。
详细描述
智能控制的发展经历了三个阶段，分别是萌芽阶段、形成阶 段和成熟阶段。目前，智能控制已经广泛应用于工业、农业 、军事、医疗等领域，成为现代控制技术的重要组成部分。
模糊控制器结构
模糊控制器通常包括模糊化、模 糊推理、反模糊化三个主要部分 。其中，模糊推理是核心，基于 模糊规则库和模糊集合运算进行 推理。
应用领域
模糊控制在工业控制、智能家居 、智能交通等领域有广泛应用， 尤其在处理不确定性和非线性问 题时表现出色。
神经网络控制
神经元模型与网络结构
神经网络控制基于神经元模型和网络结构，通过模拟人脑 神经元之间的连接和信息传递机制进行学习、记忆和决策 。
《智能控制导论》 ppt课件
contents
目录
• 智能控制概述 • 智能控制系统的基本组成 • 智能控制的主要技术 • 智能控制在工业自动化中的应用 • 智能控制面临的挑战与未来发展
02
CATALOGUE
智能控制系统的基本组成
传感器
传感器是智能控制系统的首要环节，负责采集各种物理量、化学量、生物量等原始 数据，并将其转换为可处理的电信号或数字信号。
传感器的性能指标包括精度、稳定性、灵敏度、响应速度等，直接影响智能控制系 统的性能。
常见的传感器类型包括温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器等，可 根据具体应用需求进行选择。
详细描述
智能控制的主要特点包括自主学习、自适应、自组织、自决策和自修复等，它 能够根据环境变化和系统状态，自主地调整控制策略，实现最优的控制效果。
智能控制的历史与发展
总结词
智能控制的历史可以追溯到20世纪50年代，随着人工智能和 计算机技术的不断发展，智能控制得到了广泛的应用和发展 。
详细描述
智能控制的发展经历了三个阶段，分别是萌芽阶段、形成阶 段和成熟阶段。目前，智能控制已经广泛应用于工业、农业 、军事、医疗等领域，成为现代控制技术的重要组成部分。
模糊控制器结构
模糊控制器通常包括模糊化、模 糊推理、反模糊化三个主要部分 。其中，模糊推理是核心，基于 模糊规则库和模糊集合运算进行 推理。
应用领域
模糊控制在工业控制、智能家居 、智能交通等领域有广泛应用， 尤其在处理不确定性和非线性问 题时表现出色。
神经网络控制
神经元模型与网络结构
神经网络控制基于神经元模型和网络结构，通过模拟人脑 神经元之间的连接和信息传递机制进行学习、记忆和决策 。
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contents
目录
• 智能控制概述 • 智能控制系统的基本组成 • 智能控制的主要技术 • 智能控制在工业自动化中的应用 • 智能控制面临的挑战与未来发展
《智能控制》PPT课件
（3）组织功能：对于复杂任务和分散的传感信息具有自组织和协调功能，使系统具有 主动性和灵活性。智能控制器可以在任务要求范围内进行自行决策，主动采取行动，当 出现多目标冲突时，在一定限制下，各控制器可以在一定范围内自行解决。
1.1.4 智能控制的研究对象 （1）不确定性的模型
7
模型的不确定性包含两层意思：一是模型未知或知之甚少；二是模型的结构和参数可 能在很大范围内变化。
可以概括为：智能控制是“三高三性”的产物。即“控制系统的高度复杂性、高度不 确定性及人们要求越来越高的控制性能”
8
1.1.5 智能控制系统的结构 1.智能控制系统的基本结构
数据库
感知信息 与处理
认知学习 智能控制器
评价机构
传感器
环境 广义对象
还包括外部各种干 扰等不确定制、神经网络控制、专家控制、 学习控制及仿人控制等。
3
第一章
第一节 智能控制的基本概念 1.1.1 智能控制的由来
绪论
传统控制理论（包括经典控制理论和现代控制理论）是建立在被控对象精确数学模
型基础上的控制理论。实际上，许多工业被控对象或过程常常具有非线性、时变性、变 结构、多层次、多因素以及各种不确定性等，难于建立精确的数学模型。即使对一些复 杂对象能够建立起数学模型，模型也往往过于复杂，既不利于设计也难于实现有效控制。 虽然对缺乏数学模型的被控对象可以进行在线辨识，但是由于算法复杂、实时性差，使 得应用范围受到一定限制。
IC：智能控制(intelligent control) AI：人工智能(artificial intelligent) AC：自动控制(automatic control)
9
2. 分层递阶智能控制结构
1977年Saridis以机器人控制为背景提出了三级递阶控制结构。
1.1.4 智能控制的研究对象 （1）不确定性的模型
7
模型的不确定性包含两层意思：一是模型未知或知之甚少；二是模型的结构和参数可 能在很大范围内变化。
可以概括为：智能控制是“三高三性”的产物。即“控制系统的高度复杂性、高度不 确定性及人们要求越来越高的控制性能”
8
1.1.5 智能控制系统的结构 1.智能控制系统的基本结构
数据库
感知信息 与处理
认知学习 智能控制器
评价机构
传感器
环境 广义对象
还包括外部各种干 扰等不确定制、神经网络控制、专家控制、 学习控制及仿人控制等。
3
第一章
第一节 智能控制的基本概念 1.1.1 智能控制的由来
绪论
传统控制理论（包括经典控制理论和现代控制理论）是建立在被控对象精确数学模
型基础上的控制理论。实际上，许多工业被控对象或过程常常具有非线性、时变性、变 结构、多层次、多因素以及各种不确定性等，难于建立精确的数学模型。即使对一些复 杂对象能够建立起数学模型，模型也往往过于复杂，既不利于设计也难于实现有效控制。 虽然对缺乏数学模型的被控对象可以进行在线辨识，但是由于算法复杂、实时性差，使 得应用范围受到一定限制。
IC：智能控制(intelligent control) AI：人工智能(artificial intelligent) AC：自动控制(automatic control)
9
2. 分层递阶智能控制结构
1977年Saridis以机器人控制为背景提出了三级递阶控制结构。
《智能控制》课件
智能控制的特点
人工智能技术的应用
智能控制利用人工智能技术，将人类的智慧融入到控制系统中。
系统的自我学习和适应能力
智能控制系统能够通过学习和适应不断提升自身性能和响应能力。
高效、精准、快速的控制响应
智能控制系统具备高效率、精确度和快速响应，能够应对复杂的控制任务。
智能控制系统架构
1
智能控制系统的组成
3 智能控制的应用领域
智能控制广泛应用于工技术
神经网络控制
利用神经网络模拟人脑神经元 的工作原理，实现自适应控制 和学习能力。
遗传算法控制
借鉴生物进化原理，通过优胜 劣汰的策略优化控制参数的选 择。
模糊控制
基于模糊逻辑的控制方法，适 用于复杂和不确定的系统。
《智能控制》PPT课件
欢迎来到《智能控制》PPT课件。本课程将深入探讨智能控制的定义、技术、 特点以及应用领域。让我们一起探索智能控制的奥秘和魅力。
概述
1 什么是智能控制？
智能控制是利用先进的人工智能技术，使控制系统具备学习和适应能力的控制方式。
2 智能控制与传统控制的区别
智能控制通过模拟人类智慧实现优化决策，相比传统控制更适应复杂系统需求。
智能控制系统由传感器、执行器、控制器和学习算法四部分组成，实现智能化的控制 功能。
2
智能控制系统的设计流程
智能控制系统设计包括需求分析、模型建立、控制策略选择和参数调优等步骤。
3
智能控制系统实例分析
通过案例分析，了解智能控制在不同领域的真实应用和效果。
智能控制系统应用实践
1 工业控制
2 交通运输
智能控制在工业生产中的应用，提高生产 效率和产品质量。
3 发展智能控制的必
2024版智能控制技术ppt课件
模糊逻辑在智能控制中应用
01
02
03
工业过程控制
应用于化工、冶金、电力 等工业过程控制中，实现 对温度、压力、流量等参 数的智能控制。
智能家居系统
应用于智能家居系统中， 实现对灯光、窗帘、空调 等设备的智能控制，提高 居住舒适度。
自动驾驶技术
应用于自动驾驶技术中， 实现对车辆行驶轨迹、速 度等参数的智能控制，提 高行驶安全性。
神经网络控制
利用神经网络强大的自 学习和自适应能力，实 现对复杂系统的有效控 制。特点：能够处理非 线性、不确定性和时变 系统，具有强大的逼近
能力和容错性。
专家系统控制
基于专家知识和经验， 构建专家系统实现对复 杂系统的有效控制。特 点：能够处理定性和定 量信息，具有较强的推
理和决策能力。
遗传算法控制
现代控制理论的发展背景
01
随着计算机技术的进步和复杂系统的出现，现代控制理论应运
而生。
现代控制理论的核心思想
02
基于状态空间法和最优化原理，实现对复杂系统的有效控制。
现代控制理论的主要方法
03
包括线性系统理论、最优控制、鲁棒控制等。
智能控制方法分类及特点
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
模糊控制
利用模糊数学理论，将 人的控制经验表示为模 糊规则，实现对复杂系 统的有效控制。特点： 不依赖于精确的数学模 型，具有较强的鲁棒性 和适应性。
模拟退火算法实现过程
包括初始化、设置温度参数、生成新解、计算目标函数差、接受准 则判断、降温过程等步骤。
模拟退火算法特点
具有全局搜索能力强、不易陷入局部最优解等特点，但计算时间较 长。
智能优化算法在智能控制中应用案例
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.
2
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。
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3
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
• 需要合适的性能指标和有效的学习机制。
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7
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
.
6
Heuristic reasoning & Learning
• Heuristic reasoning（启发式推理）： IF…THEN…ELSE
• 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。
控制的发展
.
12
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
.
13
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
.
9
• 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。
.
10
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。
.
11
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
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。
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)
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.
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。dis, “Toward the realization of intelligent
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
• 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.
.
14
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。
.
4
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
.
5
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.
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
1.1 Intelligent Control System ?