分层递阶智能控制课件.ppt

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1、第6章分层递阶智能控制6.1一般结构原理为了实现规划、决策、学习等智能功能，智能控制所实现控制的含义要比常规控制广泛得多。广义的控制可以定义为：驱使系统实现要求功能的过程。为了实现广义的控制功能，智能控制需要将认知系统研究的结果与常规的系统控制方法加以有机的结合。1认知系统认知系统传统上是作为人工智能的一部分，它主要实现类似于人的一些行为功能。如声音识别和分析、图像和景物分析、数据库组织、学习和高层决策等。在控制方面，它们可用来进行运动控制和轨迹跟踪及优化控制等。2分层递阶智能控制系统理论它将计算机的高层决策、系统理论中的数学建模以及处

2、理不精确和不完全信息的语言学方法结合在一起，形成了一种适合于工程需要的统一的方法。该理论可认为是三个主要学科领域的交叉：人工智能、运筹学和控制理论。3分层递阶智能控制系统的结构它由组织级，协调级和执行级三个层次组成，并按照自上而下精确程度渐增、智能程度逐减的原则进行功能的分配。智能控制系统上层的作用主要是模仿人的行为功能，因而主要是基于知识的系统。它所实现的功能主要是对知识进行处理。智能控制系统下层的作用是执行具体的控制任务。它主要是对数值进行操作和运算。4机器人分层递阶智能控制系统56.2组织级它的作用是对于给定的外部命令和任务，设法找

3、到能够完成该任务的子任务组合。再将这些子任务要求送到协调级。最后对任务执行的结果进行性能评价，同时对以前存储的知识信息加以修改，从而起到学习的作用。66.3协调级协调级是分层递阶智能控制结构的中间层，它按受从组织级传来的命令，经过实时信息处理，产生一系列可供执行级执行的具体动作的序列。7协调级的原理结构其中D是根结点，称为分派器，C是子结点的有限集合，称为协调器，每个协调器与分派器之间均存在双向联系，而在协调器之间没有直接的联系。8分派器需具备的功能：①通讯功能。它能够向上层的组织级和下面的协调级发送和接收信息。②数据处理功能。它能对组织

4、级来的命令信息和从协调器来的反馈信息进行描述。③任务处理功能。它能对要执行的任务进行识别，为相应的协调器选择合适的控制步骤，以及为组织级产生必要的反馈信息。④学习能力。它能够根据任务不断执行所取得的经验来逐渐减小决策过程的不确定性。9协调级的语言翻译每个协调器均与一定的装置相联系，并将对这些装置进行操作和数据传输。分派器的一步可以变为协调器的许多步，所有协调器必须在分派器的统一管理下协同工作。10分派器和协调器的统一结构11数据处理器的功能是提供需要执行的任务的信息以及当前系统的状态。它分为以下三个层次的描述：任务描述、状态描述以及数据描

5、述。在任务描述中，它给出来自上层的需要执行的任务清单；状态描述按一种比较抽象的形式给出每次任务执行的前件和后件以及系统的状态；数据描述则给出状态描述的具体数值。12任务处理器的功能是为下层单元提供控制命令的准确描述。它分以下三步：任务调度、任务翻译和任务的准确描述。任务调度是通过检查任务描述及其前件和后件来识别要执行的任务。任务翻译是根据当前状态，以合适的方式将任务或者内部操作分解为控制作用。任务的准确描述是将完整的控制命令送至低层单元。13学习处理器的功能是用来改善任务处理器的性能及减小决策和信息处理的不确定性。为了实现这个功能，可以采

6、用各种各样的学习机制。146.4执行级执行级即为常规硬件控制级。对于控制级，通常采用系统理论中的指标函数来衡量系统的性能。15