智能控制第1章绪论.ppt

上海工程技术大学机械学院上海工程技术大学机械学院上海工程技术大学机械学院上海工程技术大学机械学院*上海工程技术大学机械学院*智能控制基础教师：雷菊阳电话E-mail：上海工程技术大学机械工程学院《智能控制基础》课程说明现代装备与控制工程专业特色课之一。课程性质01.新.杂.基础薄.重基础课程特点02上海工程技术大学机械学院3、参考书和阅读期刊蔡自兴，《智能控制原理与应用》，清华大学出版社蔡自兴，《人工智能及其应用》，清华大学出版社韦巍，《智能控制技术》，机械工业出版社诸静，《模糊控制原理与应用》，机械工业出版社模式识别与人工智能智能系统学报智能控制国际会议全球华人智能控制与智能自动化大会4、考核方式（考查）（1）出勤10%（2）作业(包括实验)10%（3）平时表现（包括课堂问题回答）10%（4）期末考试70%（5）答疑时间：周五14:00-15:00,行政楼1219房间上海工程技术大学机械学院01第1章绪论02智能控制的产生和发展智能控制的定义、特点智能控制的主要分支智能控制的结构理论体系03上海工程技术大学机械学院一、自动控制理论的产生与发展上海工程技术大学机械学院1868年，以离心式调速器为背景，物理学家麦克斯韦尔(Maxwell)研究了反馈系统的稳定性问题，发表了目前公认的控制理论最早的理论论文——“论调速器(OnGovernors)”。随后，源自物理学与数学的自动控制理论(在当时称为自动调节原理，简称调节原理)开始逐步形成。1892年，俄国李亚普诺夫(Lyapunov)的博士论文——“论运动稳定性的一般问题”，提出了李亚普诺夫(Lyapunov)稳定理论。1922年，美国N.Minorsky研制出用于船舶驾驶的伺服结构，提出了PID控制律。1942年尼克尔斯Nichols提出了回路整定技术(PID整定表和设计用的尼可尔斯图)。123456上海工程技术大学机械学院01进展方向02开环控制03确定性反馈控制04最优控制05随机控制06自适应/鲁棒控制07自学习控制08智能控制09控制复杂性10自动控制的发展过程11上海工程技术大学机械学院经典控制理论单输入单输出反馈系统传递函数波特图奈奎斯特图根轨迹图能控性和能观性4卡尔曼滤波5上海工程技术大学机械学院1现代控制理论2最优控制3状态空间法具有多个相互耦合回路的多变量系统6上海工程技术大学机械学院01现代控制理论面临的困难和挑战激发了对大系统、复杂系统乃至复杂巨系统的研究，并由此产生了70年代的大系统理论；而对系统论的进一步研究，使得系统和系统工程的方法受到控制科学家与工程师的日益重视。20世纪80年代产生了多变量鲁棒控制理论，该理论引人了一些有效方法，使存在不确定性因素的情况下，控制系统依然能实现期望的闭环特性。02上海工程技术大学机械学院二、传统控制理论面临的难题（1）精确数学模型和复杂性、非线性、时变性、不确定性、不完全性之间的矛盾，导致无法获得精确的数学模型；（2）苛刻的系统假设在应用中往往与实际不相吻合（3）复杂、不确定性的对象,以传统方法无法解决建模问题。（4）为了提高性能,传统控制系统可能变得很复杂,从而增加了设备的初投资和维修费用,降低系统的可靠性。（5）应用要求进行创新，提出新的控制思想，进行新的集成开发，解决未知环境中复杂系统的控制问题上海工程技术大学机械学院研究的对象针对:被控对象、环境及控制任务。被控对象的复杂性表现为模型的不确定性、高度非线性、动态突变性、复杂的信息模式及庞大的数据量。缺乏合适的系统描述方法；传统方法是微分方程、差分方程、状态方程，而新型复杂系统能部分地实现人的智能（如家庭陪护机器人、智能信息检索等）缺乏有效的处理不确定性的理论和方法；缺乏有针对性系统信息获取与处理方法；图形、文字、语音等，需要信息融合、分析及推理，需要根据环境及条件的变化而采取相应的策略和行动。上海工程技术大学机械学院三、智能控制的发展1）傅京孙????1965年,著名的美籍华裔科学家傅京孙()教授首先把人工智能的启发式推理规则用于学习控制系统;然后,他又于1971年论述了人工智能与自动控制的交接关系。由于傅先生的重要贡献,他已成为国际公认的智能控制的先行者和奠基人。2）扎德(Zadeh)与模糊控制