智能控制緒論

2023/1/151《智能控制理論與技術(shù)》

緒論2023/1/152智能控制智能系統(tǒng)：具備一定智能行為的系統(tǒng)。具體說，若對(duì)于一個(gè)問題的激勵(lì)輸入，能夠產(chǎn)生合適的求解問題的響應(yīng)，即為智能系統(tǒng)智能控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)某種控制任務(wù)的智能系統(tǒng)2023/1/153智能控制的應(yīng)用范圍1.不確定的模型

兩種情況： 1）模型未知或知之甚少 2）模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)可能在很大范圍

內(nèi)變化2.高度的非線性

非線性控制理論還不成熟，而且方法比較

復(fù)雜2023/1/154智能控制的應(yīng)用范圍3.復(fù)雜的任務(wù)要求

傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，控制的任務(wù)通常：1）要求輸出量為定值（調(diào)節(jié)系統(tǒng)）2）要求輸出量跟隨期望的運(yùn)動(dòng)（跟蹤系統(tǒng)）

智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，任務(wù)要求更復(fù)雜，如：1）智能機(jī)器人系統(tǒng)中，要求系統(tǒng)具有自行規(guī)劃和決策的能力；2）工業(yè)控制系統(tǒng)中，要求實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)啟停、故障自動(dòng)診斷以及緊急情況的自動(dòng)處理等智能控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2023/1/1551）廣義對(duì)象——包括通常意義下的控制對(duì)象和所處的外部環(huán)境，如：機(jī)器人手臂，被操作物體及其所處環(huán)境。智能控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2023/1/1562）傳感器——包括關(guān)節(jié)位置傳感器、力傳感器、觸覺傳感器、滑覺傳感器、視覺傳感器。智能控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2023/1/1573）感知信息處理——將傳感器得到的原始信息加以處理，如視覺信息便要經(jīng)過很復(fù)雜的處理才能獲得有用信息。智能控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2023/1/1584）認(rèn)知部分——主要接收和儲(chǔ)存知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，并對(duì)它們進(jìn)行分析、推理，作出下一步行動(dòng)的決策，送至規(guī)劃和控制部分。智能控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2023/1/1595）通信接口——除建立人機(jī)聯(lián)系外，也建立系統(tǒng)中各模塊之間的聯(lián)系。智能控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2023/1/15106）規(guī)劃和控制——整個(gè)系統(tǒng)的核心，根據(jù)給定的任務(wù)要求、反饋的信息及經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，進(jìn)行自動(dòng)搜索、推理決策、動(dòng)作規(guī)劃，最終產(chǎn)生具體的控制作用，經(jīng)執(zhí)行部件用于控制對(duì)象。2023/1/1511學(xué)習(xí)內(nèi)容四大塊人工智能——專家系統(tǒng)（ExpertSystem）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NeuralNetwork）模糊邏輯（FuzzyLogic）遺傳算法（GeneticAlgorithm）2023/1/1512課程安排考核方法課程項(xiàng)目2個(gè)： 占40％論文閱讀及匯報(bào)： 占15％期末考試（開卷）： 占40％教材孫增圻，鄧志東，張?jiān)倥d，《智能控制理論與技術(shù)》,清華大學(xué)出版社,2011.參考書許力，《智能控制與智能系統(tǒng)》。機(jī)械工業(yè)出版社程武山，《智能控制理論與應(yīng)用》,上海交通大學(xué)出版社,2006.2023/1/1513專家系統(tǒng)的基本概念專家系統(tǒng)（ExpertSystem）

——一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，內(nèi)部包括某個(gè)領(lǐng)域大量專家的知識(shí)和經(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。專家系統(tǒng)的核心

——專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)專家系統(tǒng)是一種基于知識(shí)的系統(tǒng) （Knowledge-basedSystem）2023/1/1514專家系統(tǒng)的組成知識(shí)庫規(guī)則庫數(shù)據(jù)庫推理機(jī)解釋程序調(diào)度程序知識(shí)獲取推理咨詢領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)用戶存放作為專家經(jīng)驗(yàn)的判斷性知識(shí)，通常是表達(dá)建議、推斷、命令、策略的產(chǎn)生式規(guī)則存放用于說明問題的狀態(tài)、事實(shí)、概念和各種條件及常識(shí)的數(shù)據(jù)運(yùn)用以上兩類知識(shí)并基于某種問題求解模型進(jìn)行推理和求解問題的軟件建立和更新知識(shí)庫并完成對(duì)知識(shí)的測(cè)試和提煉的過程，主要通過面談和口語記錄分析等人工方式及機(jī)器學(xué)習(xí)方式來進(jìn)行2023/1/1515專家系統(tǒng)的組成知識(shí)庫規(guī)則庫數(shù)據(jù)庫推理機(jī)解釋程序調(diào)度程序知識(shí)獲取推理咨詢領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)用戶建立和更新知識(shí)庫并完成對(duì)知識(shí)的測(cè)試和提煉的過程，主要通過面談和口語記錄分析等人工方式及機(jī)器學(xué)習(xí)方式來進(jìn)行專家系統(tǒng)與用戶溝通的人機(jī)接口，用戶向系統(tǒng)提出咨詢和提問，系統(tǒng)提供結(jié)論和相應(yīng)的推理解釋2023/1/1516知識(shí)的表示知識(shí)表示（KnowledgeRepresentation）產(chǎn)生式規(guī)則（ProductionRule）IF[前提]THEN[結(jié)論]例如：IF[哺乳動(dòng)物]&[吃肉]THEN[食肉動(dòng)物]產(chǎn)生式規(guī)則的推理以演繹推理為基礎(chǔ)，通過規(guī)則的前提與數(shù)據(jù)庫中的事實(shí)的不斷匹配和沖突解決等操作，最終形成一個(gè)推理鏈，得到相應(yīng)的結(jié)論2023/1/1517產(chǎn)生式系統(tǒng)的推理過程（舉例）動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)（七種動(dòng)物的識(shí)別）規(guī)則庫：R1～R2規(guī)定哺乳動(dòng)物的最基本條件：

R1:IF[有毛發(fā)]THEN[哺乳動(dòng)物] R1:IF[能產(chǎn)乳]THEN[哺乳動(dòng)物]R3～R4規(guī)定鳥類動(dòng)物的最基本條件：

R3:IF[有羽毛]THEN[鳥類動(dòng)物] R4:IF[能飛行]&[能生蛋]THEN[鳥類動(dòng)物]2023/1/1518R5～R8把哺乳動(dòng)物分為食肉動(dòng)物和有蹄動(dòng)物：

R5:IF[是哺乳動(dòng)物]&[吃肉]THEN[食肉動(dòng)物] R6:IF[是哺乳動(dòng)物]&[有爪子]&[有利齒]&[眼睛前視]THEN[食肉動(dòng)物] R7:IF[是哺乳動(dòng)物]&[有蹄]THEN[有蹄動(dòng)物] R8:IF[是哺乳動(dòng)物]&[反芻]THEN[有蹄（偶 蹄）動(dòng)物]R9～R10對(duì)食肉動(dòng)物進(jìn)行細(xì)分：

R9:IF[是食肉動(dòng)物]&[黃褐色]&[深色斑點(diǎn)] THEN[獵豹] R10:IF[是食肉動(dòng)物]&[黃褐色]&[黑色條紋] THEN[老虎]2023/1/1519R11～R12對(duì)有蹄動(dòng)物進(jìn)行細(xì)分：R11:IF[是有蹄動(dòng)物]&[有長(zhǎng)腿]&[有長(zhǎng)頸]&[黃褐色]&[有深色斑點(diǎn)]THEN[長(zhǎng)頸鹿]R12:IF[是有蹄動(dòng)物]&[白色]&[黑色條紋] THEN[斑馬]R13～R15對(duì)鳥類動(dòng)物進(jìn)行細(xì)分：R13:IF[是鳥類]&[不會(huì)飛]&[有長(zhǎng)頸]&[有長(zhǎng)腿]&[黑白相間]THEN[鴕鳥]R14:IF[是鳥類]&[不會(huì)飛]&[能游水]&[黑白相間THEN[企鵝]R15