《智能控制系统简介》PPT课件

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1、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。1779Laplace—拉普拉斯变换1868Maxwell—论文“论调速器”1892Lyapunov—李雅普诺夫稳定理论1922N.Minorsky—PID控制方法1927Black—反馈放大器天津大学自动化学院

2、1.控制理论的发展1932Nyquist—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(OpticalControl)：对于给定性能指标的最优化控制。随机

3、控制(StochasticControl)：噪声干扰下的控制问题。自适应控制(adaptiveControl)：改变自动控制的参数或结构以保证控制质量.鲁棒控制(RobustControl)：　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(PredictiveControl)根据历史信息预测未来输出，实现滚动优化。内模控制(InternalControl)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

4、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.

5、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

6、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推理的启发式规则应用于学习控制系统。1967年，Leondes和Mendel第一次使用了智能控制这一名词。1971年，傅京逊确定了智能控制这一名称，提出了智能控制的二元结构。天津大学自动化学院2.智能控制理论基本概念1985年8月，IEEE在美国纽约召开了第一届智能控制学术讨论会，智能控制原理和智能控制系统的结构这一提法成为这次会议的主要议题。这次会议决定，在IEEE控制

7、系统学会下设立一个IEEE智能控制专业委员会。2.2智能控制的发展Saridis提出了分级递阶和智能控制结构，整个结构自上而下分为组织级、协调级和执行级三个层次。K.J.Astrom将人工智能中的专家系统技术引入控制系统。天津大学自动化学院2.智能控制理论基本概念组织级感知环境和追求目标等高层决策，可以借鉴人工智能的方法来研究协调级离散事件动态系统，主要运用运筹学的方法研究执行级面向设备参数的基础自动化级，用常规控制理论的方法设计对象天津大学自动化学院2.智能控制理论基本概念1965年扎德（L.A.Zadeh）提出了模糊集合的概念，产生了模糊识别、模糊控制等

8、一系列前沿学科。1974年Mamdani成功地研制出