01智能控制系统简介.ppt

天津大学自动化学院 3.智能控制理论的主要分支 3.6 集成智能控制系统 模糊神经控制系统 模糊专家系统 …… 天津大学自动化学院 4. 课程目标和时间安排 共8周，32学时 主要内容： 掌握智能控制的基本概念； 了解智能控制的基本理论，掌握智能控制的基本技术； 学会智能控制算法和系统的设计方法 掌握模糊控制器的组成、工作原理和设计方法； 掌握神经网络的基本概念、神经网络控制器的工作原理和设计方法； 掌握遗传算法的基本概念、工作原理。 天津大学自动化学院 智能控制系统 天津大学电气与自动化工程学院 李长滨 cbli@tju.cn 天津大学自动化学院 绪论 控制理论的发展 1 智能控制理论基本概念 2 智能控制理论主要分支 3 课程目标和时间安排 4 天津大学自动化学院 1. 控制理论的发展 1.1 经典控制理论 20 世纪40～50 年代,以伯德和伊文思为代表的学者采用以传递函数、频率特性、根轨迹为基础的频域分析法对单回路反馈系统的深入研究。 1779 Laplace —拉普拉斯变换 1868 Maxwell —论文“论调速器” 1892 Lyapunov —李雅普诺夫稳定理论 1922 N. Minorsky —PID 控制方法 1927 Black —反馈放大器 天津大学自动化学院 1. 控制理论的发展 1932 Nyquist—基于频域分析的稳定性判定方法 1948年 维纳—《控制论》 1954年 钱学森—《工程控制论》 经典控制理论的一些特点 研究对象：由线性定常微分方程所描述的单输入单输出( SISO)系统。 研究手段：传递函数、频率特性、根轨迹。 PID控制在当今世界工业生产中仍牢牢居于主导地位。 天津大学自动化学院 1. 控制理论的发展 1.2 现代控制理论 20 世纪60 ～70年代随着具有强大计算能力的电子计算机的发展和航天技术要求的不断提高,以最优控制为代表的现代控制理论登上历史舞台。 最优控制(Optical Control) ：对于给定性能指标的最优化控制。 随机控制( Stochastic Control) ：噪声干扰下的控制问题。 自适应控制(adaptive Control) ：改变自动控制的参数或结构以保证控制质量. 鲁棒控制(Robust Control) ：　着眼于对控制系统稳定性要求的提高。 天津大学自动化学院 1. 控制理论的发展 预测控制( Predictive Control) 　根据历史信息预测未来输出，实现滚动优化。 内模控制( Internal Control) 逆系统的思想设计控制器。 现代控制理论的一些特点 研究对象：多输入多输出（MIMO）线性系统。 理论基石：庞特里亚金的极大值原理、贝尔曼的动态规划和卡尔曼的线性滤波和估计理论。 系统数学模型：状态空间描述法。 研究重点：复杂性系统的控制问题。 天津大学自动化学院 1. 控制理论的发展 1.3 传统控制理论面临的挑战 不确定的模型 高度非线性 复杂的任务需求 智能控制思想的提出 很多复杂的生产过程和难以实现的控制目标都可以通过熟练的操作工、技术人员和专家来操作来获得满意控制效果。如何将这些人的经验知识和控制理论结合起来去解决复杂系统的控制问题，就是智能控制原理研究的目标所在。 天津大学自动化学院 2.智能控制理论基本概念 智能控制：人工智能、控制理论和计算机科学等学科发展和结合的结果。 专家系统、模糊控制、神经网络和遗传算法等技术对智能控制的发展起到了推动作用。 2.1 智能控制的形成 人工智能 利用来模拟和实现人类的智能，进而实现或部分实现脑力劳动的自动化 。 人工智能的实现方法 符号主义、连接主义和行为主义 符号主义 ：机器通过逻辑和数值在内的符号推理，从外部功能上模拟人的智能。标志：专家系统 天津大学自动化学院 2.智能控制理论基本概念 专家系统：基于知识的系统。 专家知识按照逻辑和数值关系来表达 If[某种动物是哺乳动物]Then[该动物吃肉] 连接主义：从仿生学的角度建立人脑模型。标志：人工神经网络。 人工神经网络：通过建立神经元模型与神经元之间的关系来实现。 天津大学自动化学院 2.智能控制理论基本概念 行为主义：认为智能行为是基于“感知——行为”的模式不断进化的过程。 研究重点：人在控制中所表现出来的自学习、自适应、自寻优和自整定等行为特征。 人工智能与自动控制的结合，促成了智能控制的形成。 1965年，傅京逊提出把基于符号操作和逻辑