智能控制导论3.ppt

课程名称：智能控制导论 思考题1、传统控制理论主要解决的问题是什么？共同特点是什么？ 传统控制理论一般包括：经典控制与现代控制理论。 经典控制理论：解决单输入－单输出系统的控制问题 现代控制理论：解决多输入－多输出系统控制问题 共同特点：都需要数学模型支持。如传递函数、微分方程、状态方程等。 2、传统控制理论有那些局限性？ （1）传统的控制理论建立在精确的数学模型基础上——用微 分或差分方程来描述。 不能反映人工智能过程：推理、分析、学习。 丢失许多有用的信息（如：加热炉轧制速度、炉膛氛围 与加热控制 （2）不能适应大的系统参数和结构的变化 参数的时变性与数学模型严重的不确定性无法克服。如加热炉炉墙侵蚀与散热、新炉子与旧炉子、惯性与滞后参数的时变等。 （3） 传统的控制系统输入信息模式单一 通常处理较简单的物理量：电量（电压、电流、阻抗）； 机械量（位移、速度、加速度）； 复杂系统要考虑：视觉、听觉、触觉信号，包括图形、文字、语言、声音等信息。 §1.2 智能控制的基本概念 一、什么是智能？ 所谓智能就是能有效地获取、传递、处理、再生和利用信息，从而在任意给定的环境下成功达到预定目的的能力。关键：对信息再生和利用，对环境有适应性。(航天飞机发射）。核心：包含有一定的思维活动。（机器人避障） 低级智能：感知环境、作出决策、控制行为 高级智能：理解和觉察能力，在复杂和险恶环境环境中进行 选择的能力，力求生存和进步。 成功和系统的最终目标是由智能系统的外界确定。 ◆ 按人类的认知的过程定义(A.Meystel) 智能是系统的一个特征，当集注（Focusing Attention)、组合 有哪些信誉好的足球投注网站(Combinatorial Search)、归纳 （Generalization)过程作用于 系统输入，并产生系统输出时，就表现为智能。 系统输入 系统输出 智能 集中 注意力 组合 有哪些信誉好的足球投注网站 归纳 FA CS G ◆ 按机器智能定义(Saridis) 机器智能是把信息进行分析、组织，并把它转换成知识的过程。知识就是所得到的结构性信息，它可用来使机器执行特定的任务，以消除该任务的不确定性或盲目性，达到最优或次优的结果。 机器智能 把零乱的瓶子摆放整齐 二、什么是智能控制（IC, Intelligent Control） 所谓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，并将其与控制理论的方法、技术相结合，在未知环境下，仿效人的智能，实现对系统的控制。要理解这个概念，应把握两点： 智能控制所用到的三个理论是怎么回事，主要研究什么？智能控制与这三个理论之间的关系？ 1、三种理论 （1）人工智能（AI—Artificial Inteligence） 是一个知识处理系统，具有记忆、学习、信息处理、形式语言、启发推理等功能。通俗讲就是根据对象的特点，建立符合要求的知识库、规则库。（炉墙变薄设定值提高） （2）运筹学（OR-Operation Research） 是一种定量优化的方法。如线性规划、网络规划、调度、管理、优化决策等。通俗讲，运用人工知能所总结的知识、规则所形成的决策有无重复，是否最优，是否最节约系统资源等等，就由运筹学解决。（设定值提到多高最好） （3）自动控制（AC-Automatic Control） 描述系统动力学特性，建立一种动态反馈，通俗讲，由人工智能、运筹理论所形成的控制决策由自动控制去实现。如形成的是一个闭环系统的设定值，设定值改变，被控对象就要跟踪设定值，如何跟踪采用何种算法，这是自动控制理论所要解决的问题。(如何保持） 2、智能控制与三种理论之间的关系 按照K.S.Fu（傅京逊）和Saridis的观点，它们的关系如右图示： IC=AI∩OR∩AC 所以右图所示结构也叫智能控制三元结构。 三、智能控制重点解决的问题 在了解了智能控制的基本概念之后，我们还要知道，为何要研究智能控制？它能解决哪些问题或者是以什么样的目标为研究对象？ 1．重点解决对象数学模型的不确定性。 经典或现代控制理论仅能解决有确定数学模型的对 象的控制问题。如 ， ，或采用根轨迹，或采用频域法，对特性进行分析，然后，确定控制算法，但在实际生产中有许多对象是变化的数学模型或根本求不出数学模型，如回转式水泥窑，加热炉等，数学模型等具有不确定性。 2．高度的非线性 对任何一个加热过程无论加热炉，还是电炉，其升温过程是一个非线性过程，其模型可以表示为 ，