智能控制技术.ppt

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1、第六章智能控制技术6.1智能控制概述6.2模糊控制技术6.3神经网络控制技术智能控制的基本概念智能控制已经出现了相当长的一段时间，并且已取得了初步的应用成果.但是究竟什么是“智能”，什么是“智能控制”等问题，至今仍没有统一的定义。归纳起来，主要有如下四种说法：智能控制的基本概念智能控制的定义一:智能控制是由智能机器实现其目标的过程。而智能机器则定义为，在结构化或非结构化的、熟悉的或陌生的环境中，自主地或与人交互地执行人类规定的任务的一种机器。定义二:K.J.奥斯托罗姆则认为，把人类具有的直觉推理和试凑法等智能加以形式化或机器模拟，并用于控制系统的分

2、析与设计中，以期在一定程度上实现控制系统的智能化，这就是智能控制。他还认为自调节控制、自适应控制就是智能控制的低级体现。智能控制的基本概念定义三:智能控制是一类无需人的干预就能够自主地驱动智能机器实现其目标的自动控制，也是用计算机模拟人类智能的一个重要领域。定义四:智能控制实际只是研究与模拟人类智能活动及其控制与信息传递过程的规律，研制具有仿人智能的工程控制与信息处理系统的一个新兴分支学科。智能控制的结构理论智能控制的理论结构明显地具有多学科交叉的特点，许多研究人员试图建立起智能控制这一新学科，他们提出了一些有关智能控制系统结构的思想。按照（傅京孙

3、）和Saridis提出的观点，可以把智能控制看作是人工智能、自动控制和运筹学三个主要学科相结合的产物。称之为三元结构。智能控制的结构理论IC=AI∩AC∩ORIC─智能控制(IntelligentControl);OR─运筹学(OperationResearch）Al─人工智能(ArtificialIntelligence);AC一自动控制(AutomaticControl);∩一表示交集.智能控制的结构理论人工智能（AI）：是一个知识处理系统，具有记忆、学习、信息处理、形式语言、启发式推理等功能。自动控制（AC）：描述系统的动力学特性，是一种动态

4、反馈。运筹学（OR）：是一种定量优化方法，如线性规划、网络规划、调度、管理、优化决策和多目标优化方法等。智能控制与传统控制的关系传统控制（Conventionalcontrol）：经典反馈控制和现代理论控制。它们的主要特征是基于精确的系统数学模型的控制。适于解决线性、时不变等相对简单的控制问题。智能控制（Intelligentcontrol）以上问题用智能的方法同样可以解决。智能控制是对传统控制理论的发展，传统控制是智能控制的一个组成部分，在这个意义下，两者可以统一在智能控制的框架下。分级递阶控制系统专家控制系统模糊控制系统神经网络控制系统学习控制

5、系统混合控制系统智能控制的类型6.2模糊控制技术6.1模糊逻辑的数学基础6.2模糊逻辑的推理6.3模糊控制系统一模糊集合二模糊集合的表示方法三模糊集合的运算四隶属函数确定方法五模糊关系6.2.1模糊逻辑的数学基础一模糊集合在人类的思维中，有许多模糊的概念，如大、小、冷、热等，都没有明确的内涵和外延，只能用模糊集合来描述；有的概念具有清晰的内涵和外延，如男人和女人。我们把前者叫做模糊集合，用大写字母下添加波浪线表示，如A表示模糊集合，而后者叫做普通集合(或经典集合)。一般而言，在不同程度上具有某种特定属性的所有元素的总合叫做模糊集合。隶属函数在普通集

6、合中，曾用特征函数来描述集合，而对于模糊性的事物，用特征函数来表示其属性是不恰当的。因为模糊事物根本无法断然确定其归属。为了能说明具有模糊性事物的归属，可以把特征函数取值0、1的情况，改为对闭区间[0，1]的取值。这样，特征函数就可取0～1之间的无穷多个值，即特征函数演变成可以无穷取值的连续逻辑函数。从而得到了描述模糊集合的特征函数——隶属函数，它是模糊数学中最基本和最重要的概念，其定义为：用于描述模糊集合，并在[0，1]闭区间连续取值的特征函数叫隶属函数，隶属函数用μA(x)表示，其中A表示模糊集合，而x是A的元素，隶属函数满足：0≤μA(x)≤

7、1表示青年的集合有了隶属函数以后，人们就可以把元素对模糊集合的归属程度恰当地表示出来。例如青年是一个集合，用普通集合表示时为集合A，并且有A＝{x

8、15岁≤x≤25岁}则这时的特征函数如图4–1(a)所示。如果用模糊集合A表示，并且有μA(x)＝e则这时的隶属函数如图4–1(b)所示。从图4–1中可以看出，隶属函数较为正确地表示了青年这个集合。因为青年不可能有特征函数那样绝对明确地边界。它们的边界是不清晰的，具有逐步过渡的性质。青年这一层以20岁为中心，其隶属度为最大，距离中心越远，其隶属度也就越小。这样，一个模糊的概念，只要指定论域U中各个元素对

9、它的符合程度，这个模糊概念也就得到一种集合表示了。把元素对概念的符合程度看作元素对集合的隶属程度，那么指定各个元素的隶属度