0.015
0 01101
2-1 3
011|01 01110
14 ……
3 13 01101 169
0.62
2 01101
3-4 2
01|101 01000
8 ……
4 8 01000 64
0.23
1 01000
4-3 2
01|000 01101
13 ……
智能控制技术 在移动机器人中的应用
所采用的传感器
智能控制的主要内容
• 神经网络 • 模糊控制 • 物元分析与可拓集合理论 • 混沌论 • 遗传算法
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智能控制与传统控制的主要区别
• 处理问题的能力 • 控制模型 • 核心内容 • 解决对象
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智能控制的主要内涵
模糊控制
• 量的概念：
确定性经典数学 量不确定性随 模机 糊性 性 统 模计 糊数 数学 学
Fuzzy reasoning
Defuzzyfication D/A
control
Transducer
Object under control
Executive machine
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智能控制的主要内涵
神经网络控制 • 神经元模型：
多输入单输出的非线性的信息处理单元。
X1
ω1
k ωkj
j
Yj
... ...
... ...
...
Xn
m
r
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n
Yn
智能控制的主要内涵
混沌控制
• 混沌：世界中的混乱、无秩序的现象。
• 主要研究的问题：
从混沌现象中，通过自组织产生有序规律。如蝴蝶效应。
遗传算法
下面举例说明——求 f(x ) x 2 mx a[0 ， x 2],0
160公斤级
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便携式的车体检测
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固定的多自由度云台
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立体公共安全机器人网络
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移动机器人应用实例
HEBUT-1智能移动 机器人
移动机器人跟踪实验 Mobile robot tracking
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公共安全机器人技术方向
1、模块化：机械上、电子上、软件上模块化。不 同功能的机器人可以由不同的模块组成；
2、机器人的智能最为实用的半自主和半遥控模式； 3、开发机器人的专用开放式主板：基于多CPU的
专用主板；
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智能控制的主要内涵
初始群体的生成与编码
适应度检测f(x)=x2 选择（计算选择概率）
Ps=fi/(∑f) 赌轮计数
复制 配对
交叉位置
子代
……
1 6 00110 36
0.132
1 00110
1-2 3
001|10 00101
5 ……
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2 2 00010 4
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智能控制的主要特点及发展过程
智能控制：
• 主要贡献者：
* K.S.Fu: 人机共栖的智能控制系统 Free-Person 自主控制系统
* Saridis: 分层递阶智能控制系统 （右图）：
识别
组织级 协调级 执行级
* K.J.Astrom: 将专家系统引入智能 控制系统。
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对象
智能控制的主要特点及发展过程
• 智能控制：
• 定义：
* 感性定义：模拟人的逻辑（抽象）、直觉（形象）、顿悟 （灵感）思维。
* 过程定义：从控制的三要素出发，具有智能信息处理、智 能反馈、智能决策的控制方式。 智能信息处理？ 智能反馈？ 智能决策？
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控制的发展
大脑
手
眼等器官
控制器
执行机构
传感器
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控制对象 控制对象
智能控制的主要特点及发展过程
传统控制：
• 定义：经典控制与现代控制的统称。 • 特点：Model-based control.
智能控制：
• 问题的提出： * 模型的不确定性 * 高度的非线性 * 控制的复杂性
•主要解决的问题：
将二值逻辑推广到多值逻辑，解决事物本身的模糊性。
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智能控制的主要内涵
模糊控制 • 解决方法：
The anticipant
value
Calculating
A/D control
variable
Fuzzy controller来自Fuzzyfication
Rules of fuzzy
X2
ω2
y
.
Σf
. .
ωn
θ
Xn
X0=1
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智能控制的主要内涵
神经网络控制
主要解决的问题
通过对信息的时间和空间上处理，实现对信息的自组织、自 学习、自联想等功能。
解决问题的方法：
利用多个神经元组成的神经网络实现对事物的联想与识别。
输入层
隐含层
输出层
X1
1
1
1
Y1
...
Xi
i ωik
智能控制技术及其应用
主讲: 2002.11.10
控制的发展
手动控制
经典控制
现代控制
智能控制
经典控制：
❖ 奠基人：H. Nyquist，1932年由反馈放大器发
展而来，60年代末，已经成熟。
❖ 主要研究： 适用于SISO常系数线性系统。 ❖ 模型：传递函数。 ❖ 主要贡献： PID调节器
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移动机器人无冲突运行实验 Mobile robot moving without collision
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移动机器人应用实例
全 方 位 转 向 移 动 机 器 人 试 验 平 台
控制的发展
现代控制： ❖ 奠基人：Belman（动态规划）, Kalman
（Kalman滤波、估计理论），80年代形成系统 的现代控制理论体系。
❖ 主要研究： 适用于MIMO线性系统。 ❖ 模型：状态空间描述。 ❖ 主要贡献： 最优控制、系统辨识、最优估计、
自适应控制
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• 超声传感器 • 视觉传感器 • 位移传感器 • 速度传感器 • 红外传感器
环境识别 避障 路径或目标跟踪 定位 系统技术集成---自主决策技术
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公共安全机器人系统
“911”以来，各国更加强了对安全与反恐机器人的 研制工作。其中，美国处于领先地位。
在美国，军方选择了iRobot公司的Packbot和 Foster-Miller公司的Talon作为目前反恐机器人的 主流产品，共订购了两家公司价值2.64亿美元的 机器人。