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1、智能控制論文摘要:基于智能控制和常規(guī)控制的本質(zhì)區(qū)別和內(nèi)在聯(lián)系,對(duì)智能控制的概念進(jìn)行了研究,同時(shí)介紹了智能控制的學(xué)科基礎(chǔ)和主要分支,并且總結(jié)了智能控制的基本分析方法,最后指出了智能控制的實(shí)現(xiàn)中存在的一些問題。關(guān)鍵詞智能控制,人工控制,控制論1引言自1971年傅京孫教授提出“智能控制”概念以來,智能控制已經(jīng)從二元論(人工智能和控制論)發(fā)展到四元論(人工智能、模糊集理論、運(yùn)籌學(xué)和控制論),在取得豐碩研究和應(yīng)用成果的同時(shí),智能控制理論也得到不斷的發(fā)展和完善。智能控制是多學(xué)科交叉的學(xué)科,它的發(fā)展得益于人工智能、認(rèn)知科學(xué)、模糊集理論和生物控制論等許多學(xué)科的發(fā)展,同時(shí)也促進(jìn)了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。智能控制也
2、是發(fā)展較快的新興學(xué)科,盡管其理論體系還遠(yuǎn)沒有經(jīng)典控制理論那樣成熟和完善,但智能控制理論和應(yīng)用研究所取得的成果顯示出其旺盛的生命力,受到相關(guān)研究和工程技術(shù)人員的關(guān)注。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,智能控制的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?,理論和技術(shù)也必將得到不斷的發(fā)展和完善。2智能控制的概念智能控制的定義一:智能控制是由智能機(jī)器自主地實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過程.而智能機(jī)器則定義為,在結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化的,熟悉的或陌生的環(huán)境中,自主地或與人交互地執(zhí)行人類規(guī)定的任務(wù)的一種機(jī)器.定義二:K.J.奧斯托羅姆則認(rèn)為,把人類具有的直覺推理和試湊法等智能加以形式化或機(jī)器模擬,并用于控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)中,以期在一定程度上實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的智
3、能化 定義三:智能控制是一類無(wú)需人的干預(yù)就能夠自主地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的自動(dòng)控制,也是用計(jì)算機(jī)模擬人類智能的一個(gè)重要領(lǐng)域.,這就是智能控制.他還認(rèn)為自調(diào)節(jié)控制,自適應(yīng)控制就是智能控制的低級(jí)體現(xiàn).定義四:智能控制實(shí)際只是研究與模擬人類智能活動(dòng)及其控制與信息傳遞過程的規(guī)律,研制具有仿人智能的工程控制與信息處理系統(tǒng)的一個(gè)新興分支學(xué)科。3智能控制系統(tǒng)的類型1)集成或者(復(fù)合)混合控制幾種方法和機(jī)制往往結(jié)合在一起,用于一個(gè)實(shí)際的智能控制系統(tǒng)或裝置,從而建立起混合或集成的智能控制系統(tǒng).2)分級(jí)遞階控制系統(tǒng)分級(jí)遞階智能控制是在自適應(yīng)控制和自組織控制基礎(chǔ)上,由美國(guó)普渡大學(xué)Saridis提出的智能控制
4、理論.分級(jí)遞階智能控制(HierarchicalIntelligentControl)主要由三個(gè)控制級(jí)組成,按智能控制的高低分為組織級(jí),協(xié)調(diào)級(jí),執(zhí)行級(jí),并且這三級(jí)遵循"伴隨智能遞降精度遞增"原則。組織級(jí)(organizationlevel):組織級(jí)通過人機(jī)接口和用戶(操作員)進(jìn)行交互,執(zhí)行最高決策的控制功能,監(jiān)視并指導(dǎo)協(xié)調(diào)級(jí)和執(zhí)行級(jí)的所有行為,其智能程度最高.協(xié)調(diào)級(jí)(Coordinationlevel):協(xié)調(diào)級(jí)可進(jìn)一步劃分為兩個(gè)分層:控制管理分層和控制監(jiān)督分層.執(zhí)行級(jí)(executivelevel):執(zhí)行級(jí)的控制過程通常是執(zhí)行一個(gè)確定的動(dòng)作.3)專家控制系統(tǒng)(ExpertSystem)專
5、家指的是那些對(duì)解決專門問題非常熟悉的人們,他們的這種專門技術(shù)通常源于豐富的經(jīng)驗(yàn),以及他們處理問題的詳細(xì)專業(yè)知識(shí).專家系統(tǒng)主要指的是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng),其內(nèi)部含有大量的某個(gè)領(lǐng)域?qū)<宜降闹R(shí)與經(jīng)驗(yàn),能夠利用人類專家的知識(shí)和解決問題的經(jīng)驗(yàn)方法來處理該領(lǐng)域的高水平難題.它具有啟發(fā)性,透明性,靈活性,符號(hào)操作,不一確定性推理等特點(diǎn).應(yīng)用專家系統(tǒng)的概念和技術(shù),模擬人類專家的控制知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)而建造的控制系統(tǒng),稱為專家控制系統(tǒng).專家系統(tǒng)是利用專家知識(shí)對(duì)專門的或困難的問題進(jìn)行描述.用專家系統(tǒng)所構(gòu)成的專家控制,無(wú)論是專家控制系統(tǒng)還是專家控制器,其相對(duì)工程費(fèi)用較高,而且還涉及自動(dòng)地獲取知識(shí)困難、無(wú)自學(xué)能力
6、、知識(shí)面太窄等問題.盡管專家系統(tǒng)在解決復(fù)雜的高級(jí)推理中獲得較為成功的應(yīng)用,但是專家控制的實(shí)際應(yīng)用相對(duì)還是比較少。4)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是指由大量與生物神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)細(xì)胞相類似的人工神經(jīng)元互連而組成的網(wǎng)絡(luò);或由大量象生物神經(jīng)元的處理單元并聯(lián)互連而成.這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有某些智能和仿人控制功能. 學(xué)習(xí)算法是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要特征,也是當(dāng)前研究的主要課題.學(xué)習(xí)的概念來自生物模型,它是機(jī)體在復(fù)雜多變的環(huán)境中進(jìn)行有效的自我調(diào)節(jié).神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備類似人類的學(xué)習(xí)功能.一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)若想改變其輸出值,但又不能改變它的轉(zhuǎn)換函數(shù),只能改變其輸人,而改變輸人的唯一方法只能修改加在輸人端的加權(quán)系數(shù).神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)過
7、程是修改加權(quán)系數(shù)的過程,最終使其輸出達(dá)到期望值,學(xué)習(xí)結(jié)束.常用的學(xué)習(xí)算法有:Hebb學(xué)習(xí)算法,widrowHoff學(xué)習(xí)算法,反向傳播學(xué)習(xí)算法一BP學(xué)習(xí)算法,Hopfield反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法等。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,即基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制或簡(jiǎn)稱神經(jīng)控制,是指砸控制系統(tǒng)中采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這一工具對(duì)難以精確描述的復(fù)雜的非線性對(duì)象進(jìn)行建模,或充當(dāng)控制器,或優(yōu)化計(jì)算,或進(jìn)行推理,或故障診斷等,遺跡同時(shí)兼有上述某些功能的適應(yīng)組合,將這樣的系統(tǒng)統(tǒng)稱為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)