4第四章-神经网络控制-（一）.pdf

北京科技大学自动化学院 智能科学与技术专业必修课 智能控制及其应用 11 第四章 神经网络控制 4.1 神经网络理论基础 4.2 典型神经网络 4.3 神经网络控制 22 4.1 神经网络理论基础 4.1 神经网络理论基础 ☞ 模糊控制从人的经验出发，解决了智能控制中人类语言 ☞ 模糊控制从人的经验出发，解决了智能控制中人类语言 的描述和推理问题，尤其是一些不确定性语言的描述和推理 的描述和推理问题，尤其是一些不确定性语言的描述和推理 问题，从而在机器模拟人脑的感知、推理等智能行为方面迈 问题，从而在机器模拟人脑的感知、推理等智能行为方面迈 出了重大的一步。 出了重大的一步。 ☞ 模糊控制在处理数值数据、自学习能力等方面还远没有 ☞ 模糊控制在处理数值数据、自学习能力等方面还远没有 达到人脑的境界。人工神经网络从另一个角度出发，即从人 达到人脑的境界。人工神经网络从另一个角度出发，即从人 脑的生理学和心理学着手，通过人工模拟人脑的工作机理来 脑的生理学和心理学着手，通过人工模拟人脑的工作机理来 实现机器的部分智能行为。 实现机器的部分智能行为。 3 4.1 神经网络理论基础 4.1 神经网络理论基础 4 4.1 神经网络理论基础 4.1 神经网络理论基础 ☞ 人工神经网络（简称神经网络，Neural Network）是模拟 ☞ 人脑思维方式的数学模型。 ☞ 神经网络是在现代生物学研究人脑组织成果的基础上提出 ☞ 的，用来模拟人类大脑神经网络的结构和行为。神经网络反映 了人脑功能的基本特征，如并行信息处理、学习、联想、模式 分类、记忆等。 ☞ 20世纪80年代以来，人工神经网络（ANN，Artificial ☞ Neural Network）研究所取得的突破性进展。神经网络控制是 将神经网络与控制理论相结合而发展起来的智能控制方法。它 已成为智能控制的一个新的分支，为解决复杂的非线性、不确 定、未知系统的控制问题开辟了新途径。 5 4.1 神经网络理论基础 4.1 神经网络理论基础 一、神经网络发展历史 一、神经网络发展历史 一、神经网络发展历史 神经网络的发展历程经过4个阶段。 1.启蒙期（1890-1969年） 1.启蒙期（1890-1969年） □ 1890年，W.James（詹姆士（1842～1910）美国心理学家，哲学家）发表专 □ 著《心理学》，讨论了脑的结构和功能。 □ 1943年，心理学家W.S.McCulloch（麦卡洛克）和数学家W.Pitts（皮茨） □ 提出了描述脑神经细胞动作的数学模型，即M-P模型（第一个神经网络模型）。 □ 1949年，心理学家Hebb（赫布）实现了对脑细胞之间相互影响的数学描 □ 述，从心理学的角度提出了至今仍对神经网络理论有着重要影响的Hebb学习法则。 □ 1958年，E.Rosenblatt（罗森布拉特）提出了描述信息在人脑中贮存和记 □ 忆的数学模型，即著名的感知机模型（Perceptron）。 □ 1962年，Widrow（威德罗）和Hoff（霍夫）提出了自适应线性神经网络， □ 即Adaline（自适应线性）网络，并提出了网络