《智能控制技术》 第一章 绪论.ppt

* 智能控制技术 中国计量学院自动化教研室 * 智能控制技术 第1章 绪论 1.1 智能控制理论的产生与发展 1.2 智能控制的几个重要分支 1.3 智能控制系统的一般构成 1.4 本课程概要 * 1.1 智能控制理论的产生与发展 一、自动控制理论的产生 任何一种理论的产生都是由当时的生产力发展水平和人们的认识水平所决定的，是社会发展的客观要求。 控制理论作为一门科学，产生可以追述到18世纪中叶的第一次技术革命。 1.1 智能控制理论的产生与发展 * 一、自动控制理论的产生 1765年???????????瓦特发明蒸汽机 1872年???????????? 劳斯稳定判据 1890年???????????? 赫尔维茨稳定判据 1892年 里亚普诺夫稳定性 1932年??? 乃奎斯特反馈放大器稳定性 1948年??? 维那《控制论-或关于在动物和机器中控制和通讯的科学》 总结了控制论的基本方法，推广了反馈的基本概念，为控制论的产生奠定了基础。 1.1 智能控制理论的产生与发展 * 二、自动控制理论的发展：三个阶段 第一阶段：20世纪40年代～60年代 经典控制理论形成和发展阶段 研究对象：单输入-单输出线性系统（SISO） 数学工具：拉普拉斯变换（ Z变换） 数学模型：系统的传递函数 主要内容：建立典型系统的传递函数，通过根轨迹法研究参数变化对传递函数零极点分布的影响，用频域法研究了系统的稳定判据，以及系统的校正方法。 主要成果：把PID控制广泛成功的应用到单输入单输出的线性控制系统中。 1.1 智能控制理论的产生与发展 * 二、自动控制理论的发展：三个阶段 第二阶段：20世纪60年代～70年代 现代控制理论形成和发展阶段 研究对象：多输入-多输出线性系统（MIMO），部分非线性系统 数学工具：微积分方程，矩阵论，泛函等 数学模型：系统的状态空间表达式 主要内容：通过状态空间表达式，给出了系统的标准型进行系统的能控性和能观性分析，用里亚普若夫方程进行系统稳定性分析，求解最优控制理论与方法，自适应控制，系统辩识等。 主要成果：形成了极大值原理，动态规划，滤波，能控，能观性以及自适应控制一大批成果，为空间科学的发展奠定了基础。 1.1 智能控制理论的产生与发展 * 二、自动控制理论的发展：三个阶段 经典控制理论和现代控制理论合称为传统控制。 第三阶段 20世纪70年代末～现在 智能控制理论发展阶段 ? 为什么会提出智能控制？ 1.1 智能控制理论的产生与发展 * 三、智能控制理论的产生和发展 1.1 智能控制理论的产生与发展 1、传统控制的局限性 传统控制是基于被控对象精确模型的控制。即对象能用数学模型精确描述，如传递函数，差分方程，微分方程等，但是有些对象如中药治病，炒菜等很难建立一个精确的模型。 传统控制难以完成复杂的控制任务。（特别是具有强烈非线性的系统）。 传统控制利用的信息比较单一。例如：中药治病，炒菜系统，可以利用的信息包括了数据，声音，语言，文字等。 * 三、智能控制理论的产生和发展 1.1 智能控制理论的产生与发展 对传统控制无法实现的控制任务，人类（拥有智能）却往往能根据直觉进行操作和判断，达到理想效果。 能不能通过模拟大脑的思维，来实现控制目的，这就是把人的思维过程引入到控制中来，这就是智能控制的基本思想和方法。 * 三、智能控制理论的产生和发展 1.1 智能控制理论的产生与发展 智能：从信息的角度来看，所谓智能，可具体地定义为：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地达到预定目的的能力。 可以看出，智能的核心是一种思维的活动。研究智能控制理论与技术的目的，是要设计制造出具有高度智能水平的人工系统(智能系统)，以便在那些必要的场合能够用人工系统替代人去执行各种任务。 * 三、智能控制理论的产生和发展 1.1 智能控制理论的产生与发展 2、智能控制的发展 1966 Mendel 提出了人工智能控制的概念 1971 傅京逊 提出IC=AI∩AC 1974 Mamdani 把模糊控制器用于工业过程 1977 Saridis 分层递阶的智能控制结构 1987 IEEE 智能控制国际会议 标志着智能控制作为一门学科正式形成。 80年代以来，神经网络、模糊控制等都取得很大的进展，有很多成功的实际应用。 * 三、智能控制理论的产生和发展 1.1 智能控制理论的产生与发展 3、智能控制的定义 傅京逊用智能控制系统描述自动控制系统与人工智能的交接作用，并把它称为二元交集结构。 AI AC IC 智能控制的二元结构 * 三、智能控制理论的产生和发展 1.1 智能控制理论的