第十二章智能控制人工智能课程北京大学.docVIP

第十二章 智能控制 教学内容：能控制是一类无需人的干预就能够自主地驱动智能机器实现其目标的过程，也是用机器模拟人类智能的又一重要领域。本章介绍智能控制的基本概念、基本理论、基本方法及应用。 教学重点：智能控制的结构理论和特点、各种智能控制系统的原理与构成 教学难点：各种智能控制包括分级递阶智能控制、专家控制、模糊控制、学习控制和神经控制等系统的原理与构成 教学方法：课堂教学为主。注意结合学生已学的内容，如《自动控制理论》等。及时提问、收集学生学习情况。充分利用网络课程中的多媒体素材来表示抽象概念。 教学要求：重点掌握各种智能控制系统的工作机制和系统结构，掌握智能控制的定义和结构理论，了解智能控制的研究领域，一般了解智能控制的应用实例。 12.1 智能控制的发展与定义 内容与作用：本小节介绍智能控制的产生与发展以及一些与智能控制有关的基本概念。 教学重点：智能控制的相关概念 教学方法：课堂教学、学生讨论 教学要求：了解智能控制的发展过程，基本掌握智能控制的相关概念。 12.1.1 智能控制的产生与发展 　　人工智能的发展促进自动控制向智能控制发展。1965年，著名的美藉华裔科学家傅京孙(King Sun Fu)首先提出把人工智能的启发式推理规则用于学习控制系统，并于1971年论述了人工智能与自动控制的交接关系。傅先生是国际公认的智能控制的先行者。 　　1985年8月，IEEE在美国纽约召开了第一届智能控制学术讨论会。1987年1月，在美国费城由IEEE控制系统学会与计算机学会联合召开了智能控制国际会议。这是有关智能控制的第一次国际会议，这次会议及其后续相关事件表明，智能控制作为一门独立学科已正式在国际上建立起来。 　　近十年来，随着人工智能和机器人技术的快速发展，对智能控制的研究出现一股热潮。各种智能决策系统、专家系统、学习系统和故障诊断系统等已被应用于各类工业过程控制系统、智能机器人系统和智能化生产系统。 讨论：传统控制面临哪些挑战？ 　 12.1.2智能控制的定义 1 智能机器(lntelligent Machine) 　　能够在定形或不定形、熟悉或不熟悉的环境中自主地或与操作人员交互作用以执行各种拟人任务(anthropomorphic tasks)的机器。或者比较通俗地说，智能机器是那些能够自主地代替人类从事危险、厌烦、远距离或高精度等作业的机器。 2 自动控制 　　自动控制是能按规定程序对机器或装置进行自动操作或控制的过程。简单地说，不需要人工干预的控制就是自动控制。 3 智能控制 　　智能控制是驱动智能机器自主地实现其目标的过程 4 智能控制系统(lntelligent Control Systems) 　　用于驱动自主智能机器以实现其目标而无需操作人员干预的系统叫智能控制系统。 ? 12.2 智能控制的结构理论与特点 教学内容：本小节介绍智能控制的结构理论以及智能控制器的结构。 教学重点：智能控制的结构理论、智能控制器的一般结构 教学难点：智能控制器的一般结构 教学方法：课堂教学、学生讨论 教学要求：掌握智能控制的结构理论、智能控制器的一般结构，了解智能控制的特点。 12.2.1 智能控制的理论结构 1 二元结构 　　傅京孙指出智能控制系统描述自动控制系统与人工智能交接的作用，即二元交集结构。 2 三元结构 　　萨里迪斯(Saridis)于1977年提出另一种智能控制结构，它把傅京孙的智能控制扩展为三元结构，即把智能控制看作为人工智能、自动控制和运筹学的交接。 　　萨里迪斯认为，构成二元交集结构的两元互相支配，无助于智能控制的有效和成功应用。必须把运筹学的概念引入智能控制，使它成为三元交集中的一个子集。 3 四元结构 　　在研究了前述各种智能控制的结构理论和各相关学科的关系之后，蔡自兴提出四元智能控制结构，把信息论也包括进去，把信息论作为智能控制结构的一个子集是基于下列理由的： 　　（1）信息论是解释知识和智能的一种手段； 　　（2）控制论、系统论和信息论是紧密相互作用的； 　　（3）信息论已成为控制智能机器的工具； 　　（4）信息熵成为智能控制的测度； 　　（5）信息论参与智能控制的全过程，并对执行级起到核心作用。 问题：为什么要把信息论引入智能控制结构？ 　 12.2.2智能控制器的一般结构 1、智能控制器的设计特点 　　(1)具有以微积分(DIC)表示和以技术应用语言(LTA)表示的混合系统方法。 　　(2)采用不精确的和不完全的装置分层(级)模型。 　　(3)含有由多传感器递送的分级和不完全的外系统知识，并在学习过程中不断加以辨识、整理和更新。 　　(4)把任务协商作为控制系统以及控制过程的一部分来考虑。 2、智能控制器的结构 　　见图12.6智能控制器的结构。 讨论：传统控制过程是怎么设计的?