智能控制的产生与发展[1]
智能控制技术的研究与发展
智能控制技术的研究与发展现代科技日新月异，智能控制技术已经被广泛应用于生产、教育、医疗、家庭等各个领域。
智能控制技术通过自动化、机器视觉、传感器等多种手段，实现科学、高效、智能的管理和控制，有效提高生产效率和人们的生活质量。
智能控制技术包括自动控制技术、智能识别技术、智能监控技术等多个领域。
自动控制技术可以将自动化程度提高到最高，使设备和系统运转更加安全、稳定。
智能识别技术则可以通过机器视觉和语音识别等手段，实现智能感知和识别，人机交互更加友好，智能化程度更加高。
智能监控技术可以通过传感器和网络技术等手段，实现设备、环境、安全等多方面的监控，对生产和生活环境进行实时管理和调节。
智能控制技术的研发和应用早已成为全球性的工程项目。
随着科技的不断推动，智能控制技术已经不再是简单的数据处理，而是变得更加智能化和自动化。
例如，在工业自动化领域，人们已经实现了全线自动化运行，从厂房运行到生产线的运营管理都可以完全实现自动化监控。
在家居领域，智能家居系统已经逐渐普及，通过手机APP或语音控制，可以实现家电设备的智能化管理和控制，对人们的生活带来很多方便。
智能控制技术的发展对整个社会的进步和发展起着积极作用。
首先，智能控制技术能够有效提高生产效率，缩短生产周期和流程，减少人力和资源的浪费。
其次，智能控制技术可以提高生产的安全性和稳定性，降低事故发生的风险。
第三，智能控制技术能够减少人类对自然环境的破坏，实现可持续发展，从而更好地保护地球家园。
然而，与智能控制技术的普及相对应的是不断增长的安全隐患。
网络安全和隐私泄露等问题已经成为智能控制技术的主要问题之一。
因此，我们需要不断探索和总结经验，提出更加完善的安全和保密策略来保护我们的数据安全和隐私。
另外，在智能控制技术的开发和应用过程中，还需要更加注重人机交互设计，以更好地满足人们的需求和能力，提高产品的使用率和用户满意度。
总之，智能控制技术的研究和发展势不可挡，它必将成为推动社会发展进步的重要力量。
智能控制第1讲 智能控制概论
Data, Information, Knowledge, IntelligenceIntelligence Knowledge Information Data房间温度高 解决温度 高的办法温度高原因通风量不足增大通风量房间温度 32℃理想温度 23℃Data, Information, Knowledge, IntelligenceIntelligence KnowledgeInformation Data传统控制面临的挑战 实际系统由于存在复杂性、非线性、时变 性、不确定性和不完全性等，一般无法获得精 确的数学模型。
应用传统控制理论进行控制必须提出并遵循 一些比较苛刻的线性化假设，而这些假设在应 用中往往与实际情况不相吻合。
传统控制面临的挑战 传统控制方法在解决大范围变工况、异常 工况等问题方面往往不尽人意。
环境和被控对象的未知和不确定性，导致无 法建立模型。
9 传统控制往往不能满足某些系统的性能要 求。
控制科学发展过程进展方向最优控制 确定性反馈控制 开环控制 智能控制 自学习控制自组织控制 自适应控制 鲁棒控制 随机控制对象的复杂性智能控制的发展¾ 1985 年 8月，IEEE在纽约召开第一届智能控制学术 研讨会，主题：智能控制原理和智能控制系统。
会议 决定在 IEEE CSS 下设 IEEE 智能控制专业委员会。
这 标志着智能控制这一新兴学科研究领域的正式诞生。
¾ 1987 年 1 月 ， 美 国 费 城 ， 第 一 次 智 能 控 制 国 际 会 议，IEEE CSS与CS两学会主办； ¾ 1987 年以来，一些国际学术组织，如 IEEE 、 IFAC 等定期或不定期举办各类有关智能控制的国际学术会 议或研讨会，一定程度上反映了智能控制发展的好势 头。
智能控制的发展¾ 1991年7月，中国人工智能学会成立。
¾ 1993年7月，成都，中国人工智能学会智能机器人专 业委员会成立大会暨首届学术会议。
智能控制技术的发展现状与应用
智能控制技术的发展及其应用一、国内外研究现状及发展趋势智能控制（intelligent controls），是指在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器，以实现控制目标的自动控制技术。
自1932年奈魁斯特（H.Nyquist）的有关反馈放大器稳定性论文发表以来，控制理论的发展已走过了60多年的历程。
一般认为，前30年是经典控制理论的发展和成熟阶段，后30年是现代控制理论的形成和发展阶段。
随着研究的对象和系统越来越复杂，借助于数学模型描述和分析的传统控制理论已难以解决复杂系统的控制问题。
智能控制是针对控制对象及其环境、目标和任务的不确定性和复杂性而产生和发展起来的。
从20世纪60年代起，计算机技术和人工智能技术迅速发展，为了提高控制系统的自学习能力，控制界学者开始将人工智能技术应用于控制系统。
1965年，美籍华裔科学家傅京孙教授首先把人工智能的启发式推理规则用于学习控制系统，1966年，Mendel进一步在空间飞行器的学习控制系统中应用了人工智能技术，并提出了“人工智能控制”的概念。
1967年，Leondes和Mendel 首先正式使用“智能控制”一词。
20世纪70年代初，傅京孙、Glofiso和Saridis等学者从控制论角度总结了人工智能技术与自适应、自组织、自学习控制的关系，提出了智能控制就是人工智能技术与控制理论的交叉的思想，并创立了人机交互式分级递阶智能控制的系统结构。
20世纪70年代中期，以模糊集合论为基础，智能控制在规则控制研究上取得了重要进展。
1974年，Mamdani提出了基于模糊语言描述控制规则的模糊控制器，将模糊集和模糊语言逻辑用于工业过程控制，之后又成功地研制出自组织模糊控制器，使得模糊控制器的智能化水平有了较大提高。
模糊控制的形成和发展，以及与人工智能的相互渗透，对智能控制理论的形成起了十分重要的推动作用。
20世纪80年代，专家系统技术的逐渐成熟及计算机技术的迅速发展，使得智能控制和决策的研究也取得了较大进展。
智能控制发展综述
智能控制发展综述作者：杨彦伟来源：《动动画世界·教育技术研究》2011年第11期摘要：回顾了智能控制的发展过程，讨论了现有智能控制系统的方法，并分析了它们的特点及不足，通过分析智能控制的主要方法和总结它的应用现状，指出智能控制的当前研究热点，并提出了一些发展前景的见解。
关键词：智能控制神经网络控制模糊控制传统控制热点应用1 智能控制的发展过程在智能控制产生之前，控制理论已经历了三个阶段。
第一个阶段是20世纪40~60 年代的经典控制理论，主要采用传递函数，频率特性，根轨迹为基础的频域分析方法来解决单输入单输出问题。
第二阶段是20 世纪60~70 年代，由于空间技术的发展，形成以多变量控制为特征的现代控制理论。
第三阶段从20 世纪70 年代开始，以分解和协调为基础，形成用于复杂系统的大系统控制理论。
2 智能控制主要方法2.1专家控制这是一种将人的感知经验（浅层知识）与定理算法（深层知识）相结合的传统的智能控制方法。
主要优点是在层次结构上，控制方法上和知识表达上有灵活性，启发性和透明性，既可以采用符号推理也允许数值计算；既可以精确推理也可以模糊决策。
专家系统的基本组成部分有：知识获取，知识库，推理机和解释器四个部分，知识获取为修改知识库中原有的知识和扩充知识提供手段；知识库用于存储领域内的原理性知识专家的经验知识以及有关的事实等，并为推理机提供求解问题所需知识；推理机根据当前的输入数据或信息，再利用知识库中的知识，按一定的推理策略去处理，解决当前的问题；解释器根据知识的语义，对找到的知识进行解释，向用户提供了一个认识系统的窗口。
由于专家系统控制不需要被控对象的数学模型，因此它是目前解决不确定性系统的一种有效方法，应用较为广泛。
但具有灵活性的同时也带来了设计上的随意性和不规范性，而且知识的获取，表达和学习，以及推理的有效性和实时性也难以保证。
2.2模糊控制模糊控制是应用模糊集合理论，从行为上模拟人的模糊推理和决策过程的一种实用方法。
智能控制的产生与发展
智能控制的产生和发展
智能控制的发展
1965年,著名的美籍华裔科学家傅京孙 (K.S.Fu)教 授首先把人工智能的启发式推理规则用于学习控 制系统；然后 ,他又于1971年论述了人工智能与自 动控制的交接关系。由于傅先生的重要贡献 ,他已 成为国际公认的智能控制的先行者和奠基人。 模糊控制是智能控制的又一活跃研究领域。扎德 (Zadeh) 于 1965 年发表了他的著名论文 “模糊集 合”(fuzzy sets),开辟了模糊控制的新领域。 1967 年 , 利昂兹 (Leondes) 等人首次正式使用“智 能控制”一词。这一术语的出现要比“人工智能” 晚11年,比“机器人”晚47年。
智能控制初步介绍
——产生与发展
主要内容
智能控制的产生和发展 智能控制的定义、特点 智能控制的主要分支 智能控制的结构理论体系
2
智能控制的产生和发展
瓦特 瓦特蒸汽机
3
智能控制的产生和发展
瓦特的离心调速器
4
智能控制的产生和发展
在公元 1788 年前后，瓦特采用离心调速器， 改进了蒸气机，促进了工业大生产的进程。 这种采用机械式调节原理实现的动力机速度 自动控制是自动化发展中的第一个里程碑。 离心调速器开启了近代自动化控制的先河， 实现了自动化控制，标志着近代自动化控制 技术的诞生，对工业革命的影响巨大而深远。 离心调速器结构简单，性能可靠，至今仍在 大范围使用，具有不可或缺的作用！
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智能控制的产生和发展
两次学术会议
1985年8月美国纽约，IEEE召开了第一 届智能控制学术讨论会，成立 IEEE 智 能控制专业委员会。 1987年1月美国费城，第一次智能控制 国际会议。标志着智能控制作为一门 独立学科，正式在国际上建立。
智能控制综述
智能控制综述姓名：杨凡学号：1506006专业：电力电子与电力传动摘要介绍了智能控制的产生、发展和定义，分析了智能控制理论结构，讨论了智能控制的主要方法，列举了智能控制在不同领域成功实施的例子。
关键词：智能控制；专家控制；模糊控制；神经网络；遗传算法Summary of Intelligent ControlAbstractThe history and development of intelligent control are introduced. The definition of intelligent control is given. The main methods of intelligent control are included. Some successful examples of intelligent control which are successful implemented are shown.Key words: intelligent control; expert control; fuzzy control; neural networks control; genetic algorithms引言控制理论在近一个多世纪的发展过程中，经历了经典控制理论和现代控制理论的两大阶段，形成了控制理论的体系。
科学技术的快速发展和巨大进步对系统和控制科学提出了新的更高的要求，自动控制理论和工程正面临新的发展机遇和严峻挑战。
传统的控制理论在应用中遇到不少难题。
随着人工智能学科的发展，对控制理论研究的深度和广度得到开拓，形成了智能控制理论。
智能控制作为一门新兴学科，也是控制论发展的第三阶段，其研究领域相当广泛，涉及的应用领域也十分丰富。
与传统控制理论相比，智能控制的应用研究十分活跃，能更有效的解决实际应用问题，且取得了很多成功的应用。
智能控制技术呈现出的强大生命已引起世界各国专家学者的关注。
智能控制的产生与发展
图 １ 自动控制的发展过程
（） ３ 遗传算法 与模糊逻辑。模糊 系统可以 比较严密地表示
收稿 日期 ．０ ８ ０ — ６ ２０—８２ 作者简介： 丁群燕（ ７ － ） 湖北黄冈人， １ ５ ， ９ 女， 工程硕士， 高级技师 ， 高校讲师， 研究方 向： 电系统控制 。 机
充分利用两者的优点 。 两者的结合包括多种形式。 一是将遗传
科学发展的最新进程 。已经被广泛应用于社会众多领域 ， 解决
了大量 的传统控制无法解决 的实际控制应用问题 ，呈现 出强
算 法用于神经 网络 中，利用遗传算法的寻优能力来对神经 网 络的连接权值进行优化学习 ， 以获得最佳权 值。 将遗传算法用
与神经 网络系统相结合 ， 形成一个优势互补系统。 神经 网络从
结构上模仿人脑 ， 形成“ 硬件” 拓扑结构 ； 模糊逻辑从功能上模 仿人 的大脑 ， 形成“ 软件 ” 模拟。将这两 种对人脑 “ 硬件” “ 和 软
件” 的模拟 进行有机地结 合 ， 可相互 取长补短 ， 使得 系统控制 性能得到 明显 提高 ，将 会获得传统控制方法和其它现代控制
信息论 、 人工 智能 、 生学 、 仿 神经生理学 及计算机科学发展 的
基础上逐渐形成 的一类高级信息与控制技术 。智能控制突破
了传统控制理论 中必须基 于数学模型 的框架 ，又继承了人类
思维的非线性特性。 某些智能控制方法还具有在线辨识 、 策 决
术讨论会 。这次会议之后不久 ， Ｉ Ｅ 在 Ｅ Ｅ控制 系统学会 内成立 了 ＩＥ Ｅ Ｅ智能控制专业委员会 ， 该专业委员会组织 了对智能控 制定义 和研究生课程教学大纲的讨论。１ ８ ９ ７年 １ ， ＩＥ 月 由 ＥＥ 控 制系统学 会与计算机学 会联合召开 了智 能控 制 国际会议 ，
智能控制基本原理
3
智能控制的基本概念
以上关于智能控制结构理论的不同见解中，存在着以下几 点共识： （1）智能控制是由多种学科相互交叉而形成的一门新兴 学科； （2）智能控制是自动控制发展到新阶段的产物，它以人 工智能和自动控制的相互结合为主要标志； （3）智能控制在发展过程中不断地吸收着控制论、信息 论、系统论、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理 学、仿生学等学科的思想、方法以及新的研究成果，目前仍在 发展和完善之中。
（4）采用传统控制方法时，控制成本高、可靠性差或控 制效果不理想的复杂系统的控制问题。
智能控制的研究内容
根据智能控制基本研究对象的开放性、复杂性、多层次和 信息模式的多样性、模糊性、不确定性等特点，其研究内容主 要包括以下几个方面。 （1）智能控制基本机理的研究 主要对智能控制认识论和方法论进行研究，探索人类的感 知、判断、推理和决策等活动的机理。 （2）智能控制基本理论和方法的研究 主要有以下几个方面的内容： ①离散事件和连续时间混杂系统的分析与设计； ②基于故障诊断的系统组态理论和容错控制方法； ③基于实时信息学习的规则自动生成与修改方法；
智能控制的基本概念
人工智能产生于20世纪50年代，它是控制论、信息论、系 统论、计算机科学、神经生理学、心理学、数学以及哲学等多 种学科相互渗透的结果，也是电子计算机出现并广泛应用的结 果。 智能控制的提出和发展历程，一直伴随着人工智能的发展 而发展，人工智能作为智能控制的基础和重要组成部分，它的 每一个研究成果都对智能控制的发展起到了积极的推动作用。
智能控制的基本概念
由于智能控制是一门新兴学科且正处于发展阶段，所以至 今尚无统一的定义，故有多种描述形式。 从三元交集论的角度定义智能控制：它是一种应用人工智 能的理论和技术以及运筹学的优化方法，并和控制理论中的方 法与技术相结合，在不确定的环境中，仿效人的智能（学习、 推理等），实现对系统控制的理论与方法。 从系统一般行为特性出发，J.S.Albus认为：智能控制是 有知识的“行为舵手”，它把知识和反馈结合起来，形成感知 – 交互式、以目标为导向的控制系统。该系统可以进行规划， 产生有效的、有目的的行为，并能在不确定的环境中，达到预 期的目标。
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2020/11/16
智能控制的产生与发展[1]
主要内容
v 智能控制的产生和发展 v 智能控制的定义、特点 v 智能控制的主要分支 v 智能控制的结构理论体系
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智能控制的产生与发展[1]
智能控制的产生和发展
路漫漫其悠远
瓦特蒸汽机
瓦特
智能控制的产生与发展[1]
智能控制的产生和发展
v 智能控制的发展
§ 1965年,著名的美籍华裔科学家傅京孙(K.S.Fu)教 授首先把人工智能的启发式推理规则用于学习控 制系统；然后,他又于1971年论述了人工智能与自 动控制的交接关系。由于傅先生的重要贡献,他已 成为国际公认的智能控制的先行者和奠基人。
§ 模糊控制是智能控制的又一活跃研究领域。扎德 (Zadeh) 于 1965 年 发 表 了 他 的 著 名 论 文 “ 模 糊 集 合”(fuzzy sets),开辟了模糊控制的新领域。
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智能控制的产生与发展[1]
智能控制的产生和发展
传递函数
经
典
根轨迹图
单输入
控 制
波特图
单输出
理
奈奎斯特图
反馈系统
论
v 主 要 代 表 人 物 ： Bode, Evans, Nyquist ， Routh，……
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智能控制的产生与发展[1]
智能控制的产生和发展
状态空间法
现
代
卡尔曼滤波
控 制
最优控制
理
能控性和能观性
论
具有多个 相互耦合 回路的多 变量系统
v 主要代表人物：卡尔曼(Kalman),庞特里亚金
(Pontryagin),贝尔曼(Bellman),奥斯特隆姆
(Astrom)，……
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智能控制的产生与发展[1]
智能控制的产生和发展
模糊控制
智
能
神经网络
控
制
进化计算
理
论
……
复杂系统
v 主 要 代 表 人 物 ： Zadeh ， Hopfield ， J.Holland，……
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智能控制的产生与发展[1]
智能控制的产生和发展
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v 传统控制理论面临的难题
§ 精确数学模型和复杂性、非线性、时变性、不确 定性、不完全性之间的矛盾，导致无法获得精确 的数学模型；
智能控制的产生和发展
v 两次学术会议
§1985 年 8 月 美 国 纽 约 ， IEEE 召 开 了 第 一届智能控制学术讨论会，成立IEEE 智能控制专业委员会。
§1987 年 1 月 美 国 费 城 ， 第 一 次 智 能 控 制国际会议。标志着智能控制作为一 门独立学科，正式在国际上建立。
随机控制
最优控制
确定性反馈控制
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开环控制
控制复杂性
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智能控制的产生和发展
v 控制理论发展的三个阶段
§ 第一阶段：经典控制理论（形成于20世纪40到60 年代）。
§ 第二阶段：现代控制理论（形成于20世纪60到70 年代）
§ 第三阶段：智能控制理论（20世纪70年代至今）
§ 苛刻的系统假设在应用中往往与实际不相吻合；
§ 复杂、不确定性的对象,以传统方法无法解决建模 问题；
§ 为了提高性能,传统控制系统可能变得很复杂,从 而增加了设备的初投资和维修费用,降低系统的可 靠性；
§ 应用要求进行创新，提出新的控制思想，进行新
的集成开发，解决未知环境中复杂系统的控制问
题。
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v 源自物理学与数学的自动控制理论(在当时称为自动 调节原理，简称调节原理)开始逐步形成。
v 1892年，俄国李亚普诺夫(Lyapunov)的博士论文-“论运动稳定性的一般问题”，提出了李亚普诺夫 (Lyapunov)稳定理论。
v 1922年，美国N.Minorsky 研制出用于船舶驾驶的伺 服结构，提出了PID控制律。
§ 此 外 ， 奥 斯 特 洛 姆 (ÅstrÖm) 、 迪 席 尔 瓦 (de Silva)、周其鉴、蔡自兴、霍门迪梅洛(Homen de Mello)和桑德森(Sanderson)等于80年代分别提出 和发展了专家控制、基于知识的控制、仿人控制、 专家规划和分级规划等。
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智能控制的产生和发展
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v 1868年，以离心式调速器为背景，物理学家麦克斯韦 尔(Maxwell)研究了反馈系统的稳定性问题，发表了 目 前 公 认 的 控 制 理 论 最 早 的 理 论 论 文 --“ 论 调 速 器 (On Governors)”。
v 1942年尼克尔斯 Nichols提出了回路整定技术(PID整 定表和设计用的尼可尔斯图 )。
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智能控制的产生和发展
v 长期以来，自动控制科学已对整个科学技术 的理论和实践作出了重要贡献，并为人类社 会带来了巨大利益。然而，现代科学技术的 迅速发展和重大进步，对控制和系统科学提 出了更新更高要求，自动控制理论和工程正 面临新的发展机遇和严峻挑战。
§ 1967年,利昂兹(Leondes)等人首次正式使用“智 能控制”一词。这一术语的出现要比“人工智能” 晚11年,比“机器人”晚47年。
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智能控制的产生和发展
§ 萨里迪斯(Saridis)对智能控制系统的分类作出贡 献。他把智能控制发展道路上的最远点标记为人 工智能。他认为,人工智能能够提供最高层的控制 结构,进行最高层的决策。
智能控制的产生和发展
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瓦特的离心调速器
智能控制的产生与发展[1]
智能控制的产生和发展
v 在公元1788年前后，瓦特采用离心调速器， 改进了蒸气机，促进了工业大生产的进程。 这种采用机械式调节原理实现的动力机速度 自动控制是自动化发展中的第一个里程碑。
v 离心调速器开启了近代自动化控制的先河， 实现了自动化控制，标志着近代自动化控制 技术的诞生，对工业革命的影响巨大而深远。 离心调速器结构简单，性能可靠，至今仍在 大范围使用，具有不可或缺的作用！
v 传统控制理论：经典反馈控制、现代控制、 大系统理论等，在应用中遇到不少难题。多 年来，自动控制一直在寻找新的出路。现在 看来，出路之一就是实现控制系统的智能化， 以期解决面临的难题。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
自动控制的发展过程
进 展 方 向
智能控制 自学习控制
自适应、鲁棒控制