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Astrom对智能控制系统的定义
在传统的控制理论中融入诸如逻辑、推理 和启发式机制等非常规的数学手段而构 成的一种更为灵活的控制系统。
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1.2 IEEE 对ICS 的规定
• 目前对ICS还没有一个完整的定义. • IEEE Control System Society 的Technical
• 需要合适的性能指标和有效的学习机制。
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1.5 ICS的发展概况
• 60’s：自控理论和技术已渐趋成熟，AI刚开始
• 66： Mendel将AI引入飞船控制系统的设计
• 71： KS FU提出智能控制这个新兴学科
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“Learning control systems and intelligent
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Heuristic reasoning & Learning
• Heuristic reasoning（启发式推理）： IF…THEN…ELSE
• Learning（学习）:由于系统的不确定性， 使得预先设计的控制方案往往不能取得 好的结果，需要在线积累运行的各种信 息并动态地产生出较好的解决方案。
控制的发展
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1.6 智能控制的主要实现手段
• 专家系统 • 模糊集合 • 神经网络 • 进化计算
• 自适应、自组织和自学习控制 • 知识工程 • 信息熵 • Pertri 网 • 人机系统理论 • 形式语言与自动机 • 大系统理论
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简介：ES/FS/NN/GA
• ES：医疗诊断的专家系统 • FS：人对事物的描述，“漂亮”“难看” • NN：模拟人对事物的学习 • GA：模拟生物进化的优化算法
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• 86 ：Astrom, et al, “Expert Control”, Automatica, 22(3), 1986. 将AI中的专家系统(Expert System) 技术引入到控制系统的设计。
• 以上是“智能控制”概念从产生到发展的过程。 下面介绍智能控制实现手段的发展过程。
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功地应用到机器人的控制。
• 75: Holland, Adaptation in natural and artificial systems. 成为遗传算法的经典之作。
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1990年前后
神经网络研究方兴未艾，神经网络控制的 研究引起广泛关注，Fuzzy, AI, NN, GA 等不断地与控制理论相结合，促进了智能
control”. Proc. Of the IEEE, 67(8), 1979.
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从控制理论发展的观点，论述了从通常的
反馈控制到最优控制、随机控制、再到自适应
控制、自学习控制、自组织控制，并最终向智
能控制这个更高阶层发展的过程。
• 他首次提出分层递阶的智能控制结构形式。
• 85 ： IEEE Control System Society 的Technical Committee on Intelligent Control成立，Saridis为 首任主席。
Astrom, K J & McAvoy, T J. “Intelligent control: an overview and evaluation” in White D A et al: “Handbook of intelligent control: neural, fuzzy adaptive approaches”. (Van Nostrand, N.Y., 1992, pp.3-34)
Committee on Intelligent Control 对ICS的 general characteristics作了如下规定: • An ability to emulate human capabilities, such as planning, learning and adaptation.
control systems: An intersection of artificial
intelligence and automatic control”, IEEE Trans.AC, Febuary, 1972. 列举了 3 种智能控制系统。dis, “Toward the realization of intelligent
智能控制实现手段的发展
• 65：L A Zadeh提出模糊集(Fuzzy Sets)理论，为 模糊控制奠定了基础。
• 74：E H Mamdani将模糊集合理论引入对锅炉 和蒸汽机的控制，标志着模糊控制的诞生。
• 86：BP网络提出，神经网络研究的复苏。 • 87：Miller III将Albus在1975年提出的CMAC成
• It is a more flexible control system which incorporates other elements, such as logic, reasoning and heuristics into the more algorithmic techniques provided by conventional control theory.
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专家系统 expert system
通过计算机软件将专家的经验存储起来，以一 种查询系统的方式提供给用户。用户访问该系 统时，通过人机对话的方式，将自己的情况和 希望了解的情况告诉电脑，而专家系统就把推 断的结果和相应的根据告诉用户。
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1.3 ICS涵盖的领域：多学科
• 控制理论 • 计算机科学 • 心理学 • 生理学 • 运筹学
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1.4 ICS对象的特点：大型复杂 系统
• 大型：很多情况下需要人的介入 • 复杂：用传统的控制理论难以解决 • 系统存在不确定性(uncertainty)和非线性
(non-linearity), 因而需要利用heuristic reasoning & learning进行 human-like 的 decision-making.
1. 绪论
1.1 什么是智能控制（Intelligent Control）？ 1.2 IEEE 对智能控制系统（ICS）的规定 1.3 智能控制涵盖的领域 1.4 智能控制的对象 1.5 智能控制的发展概况 1.6 智能控制的主要实现手段
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1.1 Intelligent Control System ?