控制领域发展状况.docx

控制领域发展状况 物流卓越1201班 岑鹏 学号0121218700205 摘要：复杂系统和智能系统的研究是21世纪控制科学发展的主要方向，宋健院士在北京IFAC大会上所作的“智能控制——跨越世纪的目标”的报告，在一定程度上指明了今后控制科学发展的方向。控制科学的发展面临着严峻问题与挑战，又存在良好发展机遇。为了解决面临的难题，第一要把传统的控制科学的研究进一步深化、综合化，重视控制硬件、软件和智能信息处理方法的结合，实现控制系统的智能化；第二要大力推进控制科学与计算机科学、信息科学、系统科学以及人工智能的有机结合，为控制科学的发展提供新思想、新方法和新技术；第三要以重大需求为导向推动控制科学与技术的更高层次的发展，使控制科学与技术在我国以信息化带动工业化和社会经济的快速健康发展中发挥重要作用。 关键词：经典控制，智能控制，人工智能，智能信息处理 1．控制科学与技术的发展状况 控制科学与技术在20世纪的人类科技进步中起到了举足轻重的作用，为了解决当今社会的许多挑战性问题产生了积极的影响，提供了科学的思想方法论；为许多产业领域实现自动化奠定了理论基础，提供了先进的生产技术和先进的控制仪器及装备。特别是数字计算机的广泛使用，为控制科学与技术开辟了更广泛的应用领域。 回顾近百年来的工程技术的发展，可以看到，20世纪的控制科学与技术是在实践的重大需求驱动下快速发展的，它经历了若干重要的发展时期，如20世纪初的Lyapunov稳定理论和PID控制律概念；20年代的反馈放大器；30年代的Nyquist与Bode图；40年代维纳的控制论；50年代贝尔曼动态规划理论和庞特里亚金极大值原理；60年代卡尔曼滤波器、系统状态空间法、系统能控性和能观性；70年代的自校正控制和自适应控制；80年代针对系统不确定状况的鲁棒控制；90年代基于智能信息处理的智能控制理论。中国控制学科界的许多学者为控制理论和技术的发展也做出重要的贡献[1, 2]。随着计算机科学、网络和智能信息处理技术的进步，以及社会生产力发展的强烈需求，在如何解决日益增加的复杂系统、网络系统、多传感器信息融合、生物、基因、量子计算、社会经济与生态等重大问题上，控制科学和自动化领域的研究者们在21世纪初面临着更重大的、更为迫切的挑战。 近30年来，控制科学在非线性系统控制、分布参数系统控制、系统辨识、随机与自适应控制、鲁棒控制、离散事件系统和混合系统、智能控制等研究方向上取得了许多重要进展。在21世纪初的十几年，这些方向仍将是控制科学发展的主要研究方向[1, 2]，它们之间的交叉与结合，将形成许多应用性更强的重要研究方向。 在当今社会背景下，传统意义下的控制工程基本上已经很少出现，而在现代控制工程中则主要以信息采集、数据加工以及数据处理为主的信息技术，该技术与 HYPERLINK /swlw/jsjzylw/ 计算机、网络相连接，不仅实现系统的自动化，而且实现了系统的智能化 HYPERLINK /xzgl/ 管理。尤其是网络技术的应用与普及，一方面，既改变人们获取信息的传统渠道，满足了人们足不出户便于获取掌握世界动向的大量信息，使得人们的生活方式发生了很大的改变，另一方面，伴随着 HYPERLINK /txcb/ 通信工程与控制工程与其他各项技术工程相结合和相互渗透，形成了现代的高新技术。 2．传统与现代控制理论的局限性 2.1传统控制理论面临的问题：1）控制对象的复杂性 2）控制方法和手段单一性 3）无法满足控制性能的高要求；2.2现代控制理论面临的问题：1）控制对象与控制对象所处的环境的变化 2）理论问题 3）控制要求 具有多种信息或传感信息的综合能力；具有自学习和自适应能力，能够自主调整控制机构；高可靠性；控制系统本身应该具有良好的控制特性；在出现故障和意外时，能及早进行自我故障诊断及排除。现代控制系统应该具有良好的容错性和鲁棒性。 3．智能信息处理技术和控制科学的交融与结合 随着许多复杂的社会经济与生态问题和全球网络信息安全问题的出现及对许多复杂系统“涌现”机理的研究，许多科学家对传统的控制理论与非线性分析、随机系统、统计学习、人工智能、认知科学等学科的结合产生了极大兴趣，特别是将人工神经网络、模糊逻辑、遗传计算、专家系统、混沌和其它常规信号信息处理相结合，在新的层次上实现控制的自适应和反馈。 3.13的基本功能特点：1）容错性。2）多模态性。定性决策和定量控制相结合的多模态组合控制 3）全局性。从系统的功能和整体优化的角度来分析和综合系统。 4）混合模型和混合计算。5）学习和联想记忆能力。对一个过程或未知环境所提供的信息，系统具有进行识别记忆、学习，并利用积累的经验进一步改善系统的性能和能力。6）动态自适应性。对外界环境变化及不