智能控制的产生与发展[1]
智能控制的产生与发展 [1]
路漫漫其悠远
2020/11/16
智能控制的产生与发展[1]
主要内容
v 智能控制的产生和发展 v 智能控制的定义、特点 v 智能控制的主要分支 v 智能控制的结构理论体系
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智能控制的产生和发展
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瓦特蒸汽机
瓦特
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智能控制的产生和发展
v 智能控制的发展
§ 1965年,著名的美籍华裔科学家傅京孙(K.S.Fu)教 授首先把人工智能的启发式推理规则用于学习控 制系统；然后,他又于1971年论述了人工智能与自 动控制的交接关系。由于傅先生的重要贡献,他已 成为国际公认的智能控制的先行者和奠基人。
§ 模糊控制是智能控制的又一活跃研究领域。扎德 (Zadeh) 于 1965 年 发 表 了 他 的 著 名 论 文 “ 模 糊 集 合”(fuzzy sets),开辟了模糊控制的新领域。
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传递函数
经
典
根轨迹图
单输入
控 制
波特图
单输出
理
奈奎斯特图
反馈系统
论
v 主 要 代 表 人 物 ： Bode, Evans, Nyquist ， Routh，……
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状态空间法
现
代
卡尔曼滤波
控 制
最优控制
理
能控性和能观性
论
具有多个 相互耦合 回路的多 变量系统
v 主要代表人物：卡尔曼(Kalman),庞特里亚金
(Pontryagin),贝尔曼(Bellman),奥斯特隆姆
(Astrom)，……
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智能控制的产生和发展
模糊控制
智
能
神经网络
控
制
进化计算
理
论
……
复杂系统
v 主 要 代 表 人 物 ： Zadeh ， Hopfield ， J.Holland，……
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v 传统控制理论面临的难题
§ 精确数学模型和复杂性、非线性、时变性、不确 定性、不完全性之间的矛盾，导致无法获得精确 的数学模型；
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v 两次学术会议
§1985 年 8 月 美 国 纽 约 ， IEEE 召 开 了 第 一届智能控制学术讨论会，成立IEEE 智能控制专业委员会。
§1987 年 1 月 美 国 费 城 ， 第 一 次 智 能 控 制国际会议。标志着智能控制作为一 门独立学科，正式在国际上建立。
随机控制
最优控制
确定性反馈控制
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开环控制
控制复杂性
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v 控制理论发展的三个阶段
§ 第一阶段：经典控制理论（形成于20世纪40到60 年代）。
§ 第二阶段：现代控制理论（形成于20世纪60到70 年代）
§ 第三阶段：智能控制理论（20世纪70年代至今）
§ 苛刻的系统假设在应用中往往与实际不相吻合；
§ 复杂、不确定性的对象,以传统方法无法解决建模 问题；
§ 为了提高性能,传统控制系统可能变得很复杂,从 而增加了设备的初投资和维修费用,降低系统的可 靠性；
§ 应用要求进行创新，提出新的控制思想，进行新
的集成开发，解决未知环境中复杂系统的控制问
题。
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v 源自物理学与数学的自动控制理论(在当时称为自动 调节原理，简称调节原理)开始逐步形成。
v 1892年，俄国李亚普诺夫(Lyapunov)的博士论文-“论运动稳定性的一般问题”，提出了李亚普诺夫 (Lyapunov)稳定理论。
v 1922年，美国N.Minorsky 研制出用于船舶驾驶的伺 服结构，提出了PID控制律。
§ 此 外 ， 奥 斯 特 洛 姆 (ÅstrÖm) 、 迪 席 尔 瓦 (de Silva)、周其鉴、蔡自兴、霍门迪梅洛(Homen de Mello)和桑德森(Sanderson)等于80年代分别提出 和发展了专家控制、基于知识的控制、仿人控制、 专家规划和分级规划等。
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v 1868年，以离心式调速器为背景，物理学家麦克斯韦 尔(Maxwell)研究了反馈系统的稳定性问题，发表了 目 前 公 认 的 控 制 理 论 最 早 的 理 论 论 文 --“ 论 调 速 器 (On Governors)”。
v 1942年尼克尔斯 Nichols提出了回路整定技术(PID整 定表和设计用的尼可尔斯图 )。
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v 长期以来，自动控制科学已对整个科学技术 的理论和实践作出了重要贡献，并为人类社 会带来了巨大利益。然而，现代科学技术的 迅速发展和重大进步，对控制和系统科学提 出了更新更高要求，自动控制理论和工程正 面临新的发展机遇和严峻挑战。
§ 1967年,利昂兹(Leondes)等人首次正式使用“智 能控制”一词。这一术语的出现要比“人工智能” 晚11年,比“机器人”晚47年。
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§ 萨里迪斯(Saridis)对智能控制系统的分类作出贡 献。他把智能控制发展道路上的最远点标记为人 工智能。他认为,人工智能能够提供最高层的控制 结构,进行最高层的决策。
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瓦特的离心调速器
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v 在公元1788年前后，瓦特采用离心调速器， 改进了蒸气机，促进了工业大生产的进程。 这种采用机械式调节原理实现的动力机速度 自动控制是自动化发展中的第一个里程碑。
v 离心调速器开启了近代自动化控制的先河， 实现了自动化控制，标志着近代自动化控制 技术的诞生，对工业革命的影响巨大而深远。 离心调速器结构简单，性能可靠，至今仍在 大范围使用，具有不可或缺的作用！
v 传统控制理论：经典反馈控制、现代控制、 大系统理论等，在应用中遇到不少难题。多 年来，自动控制一直在寻找新的出路。现在 看来，出路之一就是实现控制系统的智能化， 以期解决面临的难题。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
自动控制的发展过程
进 展 方 向
智能控制 自学习控制
自适应、鲁棒控制
