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《控制理论与控制工程 吕钊 智能控制发展综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、智能控制发展综述前言智能控制是自动控制发展的高级阶段，是人工智能、控制论、信息论、系统论、仿生学、进化计算和计算机等多种学科的高度综合与集成，是一门新兴的边缘交叉学科。智能控制是当今国内、外自动化学科中的一个十分活跃和具有挑战性的领域，代表着当今科学和技术发展的最新方向之一。它不仅包含了自动控制、人工智能、系统理论和计算机科学的内容，而且还从生物学等学科汲取丰富的营养，正在成为自动化领域中最兴旺和发展最迅速的一个分支学科。1智能控制的定义智能控制（intelligentcontrols）在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。2智能控制的
2、主要方法智能控制技术的主要方法有模糊控制、基于知识的专家控制和神经网络控制，以及优化算法。2.1模糊控制模糊控制以模糊集合、模糊语言变量、模糊推理为其理论基础,以先验知识和专家经验作为控制规则。其基本思想是用机器模拟人对系统的控制,就是在被控对象的模糊模型的基础上运用模糊控制器近似推理等手段,实现系统控制。在实现模糊控制时主要考虑模糊变量的隶属度函数的确定,以及控制规则的制定，二者缺一不可。2.2专家控制专家控制是将专家系统的理论技术与控制理论技术相结合,仿效专家的经验,实现对系统控制的一种智能控制。主体由知识库和推理机构组成,通过对知识的获取与组织,按某种策略适
3、时选用恰当的规则进行推理，以实现对控制对象的控制。专家控制可以灵活地选取控制率，灵活性高，可通过调整控制器的参数,适应对象特性及环境的变化，适应性好，通过专家规则，系统可以在非线性、大偏差的情况下可靠地工作，鲁棒性强。2.3神经网络控制神经网络模拟人脑神经元的活动，利用神经元之间的联结与权值的分布来表示特定的信息，通过不断修正连接的权值进行自我学习，以逼近理论为依据进行神经网络建模，并以直接自校正控制、间接自校正控制、神经网络预测控制等方式实现智能控制。2.4优化算法控制（1）遗传算法控制智能控制是通过计算机实现对系统的控制,因此控制技术离不开优化技术。快速、高效
4、、全局化的优化算法是实现智能控制的重要手段。遗传算法是模拟自然选择和遗传机制的一种搜索和优化算法,它模拟生物界生存竞争,优胜劣汰,适者生存的机制,利用复制、交叉、变异等遗传操作来完成寻优。遗传算法作为优化搜索算法,一方面希望在宽广的空间内进行搜索,从而提高求得最优解的概率;另一方面又希望向着解的方向尽快缩小搜索范围,从而提高搜索效率。如何同时提高搜索最优解的概率和效率,是遗传算法的一个主要研究方向。（2）迭代学习控制迭代学习控制模仿人类学习的方法，即通过多次的训练,从经验中学会某种技能,来达到有效控制的目的。迭代学习控制能够通过一系列迭代过程实现对二阶非线性动力学
5、系统的跟踪控制。整个控制结构由线性反馈控制器和前馈学习补偿控制器组成,其中线性反馈控制器保证了非线性系统的稳定运行、前馈补偿控制器保证了系统的跟踪控制精度。它在执行重复运动的非线性机器人系统的控制中是相当成功的。3智能控制的发展历史与现状智能控制的发展历史分可为4个阶段：第一阶段为智能控制的萌芽阶段20世纪40~50年代，以频率法为代表的单变量系统控制理论逐步发展起来，并且成功地用在雷达及火力控制系统上，形成了今天所说的古典控制理论.1956年以前,英国数学家图灵(A.M.Turing)为现代人工智能作了大量开拓性的贡献.20世纪60~70年代,数学家们在控制理论
6、发展中占了主导地位,形成了以状态空间法为代表的现代控制理论，它建立在严密精确的数学模型之上,从而造成了理论与实践之间的巨大分歧.1961年以后,人工智能主要内容涉及知识工程、自然语言理解等.人们研究人工智能方法也分为结构模拟派和功能模拟派,分别从脑的结构和脑的功能入手进行研究.20世纪70年代后,又出现了大系统理论.但是,由于这种理论解决实际问题的能力更弱,很快被人们放到了一边。第二阶段为智能控制的发展初期(1965~1979年)建立于严密的数学理论上的控制理论发展受到挫折,而模拟人类智能的人工智能却迅速发展起来.控制理论从人工智能中吸取营养寻求发展成为必然.工业
7、系统往往呈现高维、非线性、分布参数、时变、不确定性等复杂特征.特别是非线性对控制结果的影响复杂,控制工程人员很难深入理解,更谈不上设计出合适的控制算法.不确定性是最难以解决的问题,也是导致大系统理论失败的根本原因.但是,对这些问题用工程控制专家经验来解决则往往是成功的，人是最聪明的控制器,模仿人是一种途径。1965年,美国普渡大学的傅京孙(K.S.Fu)教授首先提出了学习控制的概念,引入了人工智能的直觉推理,提出把人工智能的直觉推理规则方法用于学习控制系统.次年,Mendel在空间飞行器的学习控制中应用了人工智能技术,并提出了人工智能控制的新概念;同年,Leond
8、es和Me
