现代控制理论借助状态模型，揭示了系统（对象） 输入、输出等外部信息与系统内部信息（即状态 变量）的关系。以前必须通过传感器才能获得系 统内部信息产生了改变。即通过状态观测器（这 不是传感器）就可得到系统的内部信息。为实现 高级控制策略开辟了广阔前景，把控制理论推向 了一个新的里程碑。
• 显然经典控制理论和现代控制理论给予科技发
展和社会进步巨大的推动。
• 但随着时代的前进，人们面临的问题越来越多，
需要加以控制的对象和过程变得越来越复杂。对 控制质量要求也变得日益严格。要求对那些大型、 复杂和具有强烈非线性和不确定性的系统能实现 有效而且精确地控制。在这种情况下不仅经典控 制理论不能解决问题，而且现代控制理论也显得 软弱无力。也就是说自动控制理论面临严峻的挑 战。造成这种局面的根源在于无论是经典还是现 代（我们称它们为传统）的控制理论，在应用时
都要求有对象的数学模型。
• 的确在今天，只要有了精确的线性的数学模型
和只要能提供足够的功率（能量），那么无论 你要求怎样的性能，都是可以实现的。但现实 世界的很多被控对象，不要说难以建立精确的 线性的数学模型，有的甚至根本无法建数学模 型。20世纪70－80年代发展的自适应控制、自 校正控制和鲁棒控制，它们虽然能在一定程度 上解决不确定性的问题，但有的要求对过程和 被控对象进行在线辨识。此外它们还是直接或 间接依赖过程和对象的精确线性模型。在这严 峻形势下，人们一方面探索非线性的控制理论， 另一方面是另辟新径。
• 经典控制理论应用时，首先要建立被
控对象的数学模型。
• 建立模型所用的方法称为端点描述方
法（输入－输出描述法），它是建立 在对象的输入－输出关系，即传递函 数基础上的。
• 20世纪60年代卡尔曼（Kalman）提出用状态空
间的描述方法来建立被控对象的数学模型。这种 方法也称为内部描述法，它是建立在“系统状态” 这个概念上的。用一阶矩阵－矢量方程来描述， 既简单明了而且包含了更多的信息。在此基础上 相继提出并解决了系统的可控、可观性问题。接 着又发展了多变量控制、最优控制、估计理论、 自适应控制理论、滤波理论和辨识理论等，从而 形成了一个新的理论体系，被称为第二代（现代） 控制理论。
x f ，x,u其 中u是一个有约束的控制矢量。它有两
个分量 和 u。1 是u 2前轮u1角度， 为车速u。2
• 两辆停着的车之间的空隙定义为许可的终
局状态的集合 。邻近两辆车定义为 执x
行中的约束，记为集合Ω。我们的任务是
寻找一个控制 u，t 使向量在满足各种约束
的条件下把汽车从初始状态转移到 中去， 如图1-1所示。
报，Vol.16，NO.6，1995
第一章 绪论
• 1.1 智能控制产生的背景
自动控制理论是人类在了解自然和改造自然的 过程中逐渐形成的一门学科。简单反馈控制的最 早应用，可以追溯到古代亚历山大时期的克泰希 比斯水钟，它就是利用反馈原理来调节流量的。 19世纪中叶，J.C.麦克斯威尔对具有调速器的蒸 汽机（这也利用了反馈原理来调速）系统进行了 稳定性的研究。20世纪20年代，布莱克、奈奎斯 特和波德在贝尔实验室的一系列研究工作奠定了 经典自动控制（反馈）的理论基础。
Reasoning,Information Sciences,Vol.8 and
Vol.9,299, 1975
• 12 李友善，模糊控制理论及其在工业过程控制中的
应用，国防工业出版社，1993
• 13 焦李成，神经网络系统理论，西安电子科技大学
出版社，1990
• 14 张明廉，拟人智能控制和三级倒立摆，航空学
二次大战期间，为了解决迫切需要解 决的武器控制问题，各国科学家和工程技 术人员进行了大量的理论与实验研究工作， 使经典自动控制系统在精度、动态特性和 设计方法上都取得极大进展。战后，随着 经济的恢复发展，工业界对自动化提出了 普遍的要求，进一步激发了人们对自动控 制理论研究的热情，并使自动控制在许多 领域获得实际应用。至此，经典控制理论 趋于成熟，一般把它称为第一代（经典） 控制理论。它对工业发展和技术进步起到 了十分重大的作用。
这个表面上看并不复杂的问题。如果用 现代控制理论的求解方法来求解，由于约 束因素过多，所以非常复杂，而难以得到 精确解。
• 但如果由人来控制，就很容易解决停车问题： 首先让车向前运动，同时使前轮向右，过一段 时间后，使前轮向左回中，然后，使车向后运 动。接着前轮再右转，车再向前驶。再使前轮 回中，再使车向后驶。这实际上是要车横行。 当车横移到一个需要的距离时，最后车向前开， 使车正好停在另外两辆车的空隙之中。我们在 实现这些运作时，是通过一些不太精确的观察 和执行一些不太精确的控制，就能达到目的。 精确在这里不但难以实现，而且也无必要。
出版社，1998
• 3 郑君文，数学逻辑学概论，安徽教育出版社，
1995
• 4 王国俊，非经典数理逻辑与近似推理，科学
出版社，2000
• 5 林尧瑞，专家系统原理与实践，清华大学出
版社，1988
• 6 曲成义编译组，决策支持系统与专家系统，
社会科学文献出版社，1988
• 7 钟义信，智能理论与技术-人工智能与神经网
图 1-1
• 我们知道人们在对被控对象实施控制时，并不
要求知道被控对象的数学模型。但却可能得到 很好控制效果。模糊数学的创始人查德提出过 一个停车问题。该问题是要把一辆汽车停在停
车论场 的的 方两 法辆 可车 按之如间下的处空理隙：中 表去示。汽按车现的代位控置制，理 表x 示，汽,如车图运1动-1的所方示向。。车这的样运汽动车微的分状方态程为为
络，人民邮电出版社，1992
• 8 孙增圻，智能控制理论与技术，清华大
学出版社，1997
• 9 陈燕庆，工程智能控制，西北工业大学
出版社，1991
• 10 蔡自兴，智能控制（第二版），电子工业出
版社，2004
• 11 Zadeh L.A.,The Concept of Linguistic
Variable and its控制
主讲人：张明廉
2005年9月
• 第一章 绪论 • 第二章 人工智能 • 第三章 模糊控制 • 第四章 神经网络理论及其应用 • 第五章 其他智能控制 • 第六章 拟人智能控制 • 结束语
参考文献
• 1 傅京孙，人工智能及其应用，清华大学出版
社，1987
• 2 朱保平，数理逻辑及其应用，北京理工大学