智能控制論

前言

1977年，我在中國科學院自動化研究所工作，曾在《自動化》刊物上發(fā)表論文“智能控制及其應用”。三十多年來，國內(nèi)外學者在智能控制理論及應用方面做了大量研究開發(fā)工作，出版、發(fā)表了許多專著和論文?？刂普摚╟ybernetics）研究生物與機器的控制過程的共同規(guī)律，智能控制論（in-telligent cybernetics）研究生物與機器的智能控制過程的共同規(guī)律，是介于生物科學技術與工程科學技術之間的邊緣學科，是基于廣義智能、面向廣義控制的廣義智能控制理論。1991年，我在中國人工智能學會第2屆全國計算機視覺與智能控制學術大會報告中，曾提出智能控制論學科的初步架構(gòu)。根據(jù)廣義人工智能、智能科學技術的新進展，本書將給出智能控制論學科的新架構(gòu)?！叭藶槿f物之靈”，人是地球上已知生物中最聰明、最靈巧、最高等的生物，人體控制系統(tǒng)、人群控制系統(tǒng)是智能水平最高的生物控制系統(tǒng)。因此，智能控制論重點研究、模擬人的智能控制系統(tǒng)，開發(fā)、設計擬人的工程智能控制系統(tǒng)。2002～2006年，我兼任北京郵電大學信息工程學院教授、博士生導師，曾與王樅教授等合作，指導博士生，開設“智能控制論”、“大系統(tǒng)控制論”研究生課程。在多年相關科研、教學工作基礎上，修訂了專著《大系統(tǒng)控制論》，出版了精品教材。本書是《大系統(tǒng)控制論》的姐妹篇，智能控制論是控制論向智能水平高度發(fā)展的新分支，大系統(tǒng)控制論是控制論向系統(tǒng)規(guī)模廣度發(fā)展的新分支。因此，本書以“智能特性”為綱，如自尋優(yōu)、自學習、自識別、自適應、自穩(wěn)定、自組織、自協(xié)調(diào)等，編排全書內(nèi)容。在本書寫作和出版過程中，得到中國人工智能學會的支持和幫助，并獲得華夏英才基金的資助，在此表示感謝。

內(nèi)容概要

智能控制論（intelligent cybemetics）研究生物與機器的智能控制過程的共同規(guī)律，是基于廣義智能、面向廣義控制的廣義智能控制理論，是控制論向智能水平高度發(fā)展的新分支。    本書是關于智能控制論學科的專著，以“智能特性”為綱編排全書內(nèi)容，如自尋優(yōu)、自學習、自識別、自適應、自穩(wěn)定、自組織、自協(xié)調(diào)等，重點研究擬人的智能控制系統(tǒng)。    本書可作為控制學科、智能學科等領域的高年級本科生和研究生的教學參考書，也可供相關領域的研究人員參考。

書籍目錄

前言第1章  緒論  1.1  智能控制    1.1.1  智能控制發(fā)展概況    1.1.2  智能控制歷史背景    1.1.3  國外智能控制研究進展    1.1.4  國內(nèi)智能控制研究進展  1.2  智能控制系統(tǒng)    1.2.1  智能控制系統(tǒng)的概念    1.2.2  智能控制系統(tǒng)的評判  1.3  智能控制理論    1.3.1  控制理論的發(fā)展    1.3.2  智能控制理論的概念  1.4  智能控制論    1.4.1  控制論的發(fā)展    1.4.2  人工智能的發(fā)展    1.4.3  智能控制論的概念  1.5  小結(jié)  思考題第2章  智能控制論的學科架構(gòu)  2.1  智能控制論的研究對象    2.1.1  廣義智能控制系統(tǒng)    2.1.2  智能廣義控制系統(tǒng)  2.2  智能控制論的學科內(nèi)容    2.2.1  廣義智能控制系統(tǒng)協(xié)同建模    2.2.2  廣義智能控制系統(tǒng)協(xié)同分析    2.2.3  廣義智能控制系統(tǒng)協(xié)同設計  2.3  智能控制論的科學方法  2.4  智能控制論的學科架構(gòu)  2.5  小結(jié)  思考題第3章  自尋優(yōu)智能控制  3.1  人的自尋優(yōu)性能  3.2  自尋優(yōu)控制的概念  3.3  自尋優(yōu)控制器的結(jié)構(gòu)  3.4  自尋優(yōu)控制的方法    3.4.1  極值搜索自尋優(yōu)控制方法    3.4.2  區(qū)間優(yōu)選自尋優(yōu)控制方法  3.5  多級自尋優(yōu)控制系統(tǒng)    3.5.1  多級自尋優(yōu)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    3.5.2  多級自尋優(yōu)控制系統(tǒng)的方法  3.6  自尋優(yōu)控制系統(tǒng)的應用    3.6.1  鍋爐燃燒過程的自尋優(yōu)控制系統(tǒng)    3.6.2  熱風爐燃燒過程的自尋優(yōu)控制系統(tǒng)  3.7  小結(jié)  思考題第4章  自學習智能控制  4.1  自學習控制模型    4.1.1  自學習控制的概念    4.1.2  自學習控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    4.1.3  自學習控制器的設計原理  4.2  廣義機器學習    4.2.1  機器學習的概念與方法    4.2.2  基于知識的機器學習    4.2.3  基于神經(jīng)網(wǎng)絡的機器學習    4.2.4  基于模式識別的機器學習  4.3  自學習控制系統(tǒng)    4.3.1  基于知識推理的自學習控制系統(tǒng)    4.3.2  基于神經(jīng)網(wǎng)絡的自學習控制系統(tǒng)    4.3.3  基于模式識別的自學習控制系統(tǒng)  4.4  產(chǎn)生式自學習控制系統(tǒng)    4.4.1  產(chǎn)生式自學習控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    4.4.2  產(chǎn)生式自學習控制系統(tǒng)的原理    4.4.3  產(chǎn)生式自學習控制系統(tǒng)的實驗  4.5  小結(jié)  思考題第5章  自識別智能控制  5.1  人的自識別智能控制    5.1.1  人的自識別性能和機制    5.1.2  人的運動控制性能和機制  5.2  工程自識別智能控制    5.2.1  工程自識別智能控制的概念    5.2.2  工程自識別控制系統(tǒng)的概念    5.2.3  工程自識別智能控制系統(tǒng)的類型  5.3  自識別控制系統(tǒng)的方法    5.3.1  視覺圖像的自識別方法    5.3.2  物景分析的自識別方法    5.3.3  自然語音的自識別方法  5.4  自識別控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    5.4.1  機器視覺系統(tǒng)    5.4.2  機器聽覺系統(tǒng)    5.4.3  自然語言人-機對話系統(tǒng)  5.5  自識別智能控制系統(tǒng)的應用    5.5.1  球磨機磨音自識別控制系統(tǒng)    5.5.2  窯爐爐膛火焰自識別控制系統(tǒng)    5.5.3  汽車駕駛路況自識別控制系統(tǒng)  5.6  小結(jié)  思考題第6章  自適應智能控制  6.1  自適應控制的概念  6.2  自適應模型    6.2.1  自適應模型的概念    6.2.2  自適應模型的結(jié)構(gòu)方案    6.2.3  自適應模型的設計方法    6.2.4  自適應模型的類別  6.3  自適應控制系統(tǒng)設計原理    6.3.1  自校正控制系統(tǒng)    6.3.2  模型參考自適應控制系統(tǒng)  6.4  自適應控制系統(tǒng)的類型  6.5  自適應控制的方法和技術    6.5.1  基于神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應控制方法    6.5.2  基于神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應建模方法    6.5.3  基于專家系統(tǒng)的自適應建模方法  6.6  自適應控制系統(tǒng)的應用  6.7  小結(jié)  思考題第7章  自穩(wěn)定智能控制  7.1  穩(wěn)定性的概念  7.2  人體自穩(wěn)定控制的啟示    7.2.1  人體生理狀態(tài)自穩(wěn)定控制系統(tǒng)    7.2.2  人體運動姿態(tài)自穩(wěn)定控制系統(tǒng)    7.2.3  人群組織的自穩(wěn)定控制系統(tǒng)  7.3  自穩(wěn)定控制的概念和類型    7.3.1  自穩(wěn)定性的概念    7.3.2  自穩(wěn)定控制系統(tǒng)的類型  7.4  自穩(wěn)定控制的方法和技術    7.4.1  主動自穩(wěn)定控制    7.4.2  被動自穩(wěn)定控制  7.5  擬人運動姿態(tài)自穩(wěn)定智能控制系統(tǒng)  7.6  倒立擺自穩(wěn)定控制系統(tǒng)    7.6.1  倒立擺自穩(wěn)定控制概念    7.6.2  倒立擺自穩(wěn)定控制方法    7.6.3  倒立擺仿人智能控制系統(tǒng)  7.7  小結(jié)  思考題第8章  自組織智能控制  8.1  人體組織的自組織性能  8.2  人群組織的自組織性能  8.3  工程自組織控制系統(tǒng)  8.4  大系統(tǒng)自組織控制    8.4.1  大系統(tǒng)的基本控制結(jié)構(gòu)    8.4.2  大系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)自組織  8.5  擬人自組織控制系統(tǒng)    8.5.1  擬人體自組織控制系統(tǒng)    8.5.2  擬人群自組織控制系統(tǒng)  8.6  自組織智能控制的應用  8.7  小結(jié)  思考題第9章  自協(xié)調(diào)智能控制  9.1  協(xié)調(diào)學    9.1.1  協(xié)調(diào)學的學科創(chuàng)立    9.1.2  協(xié)調(diào)學的學科構(gòu)架  9.2  人體的多級協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)    9.2.1  人體神經(jīng)多級協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)    9.2.2  人體體液多級協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)    9.2.3  人體“神經(jīng)+體液”雙重協(xié)調(diào)控制體制    9.2.4  人體經(jīng)絡多級協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)  9.3  多變量協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)    9.3.1  多變量協(xié)調(diào)控制理論的提出    9.3.2  多變量協(xié)調(diào)控制理論概要    9.3.3  多變量協(xié)調(diào)控制理論的應用  9.4  大系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制    9.4.1  大系統(tǒng)的可協(xié)調(diào)性    9.4.2  大系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可協(xié)調(diào)性    9.4.3  大系統(tǒng)的遞階協(xié)調(diào)控制    9.4.4  大系統(tǒng)的分散協(xié)調(diào)控制  9.5  智能協(xié)調(diào)控制    9.5.1  智能協(xié)調(diào)控制的概念    9.5.2  基于知識的多級智能協(xié)調(diào)控制    9.5.3  基于神經(jīng)的多段智能協(xié)調(diào)控制  9.6  社會協(xié)調(diào)控制    9.6.1  社會協(xié)調(diào)學    9.6.2  社會協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)    9.6.3  不同社會經(jīng)濟體制的協(xié)調(diào)控制  9.7  小結(jié)  思考題第10章  展望  10.1  《智能控制論》重點回顧  10.2  智能控制論學科展望  思考題致謝參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1956年，在美國舉行的關于智能模擬的科學研討會上，McCarthy提出人工智能術語，標志著人工智能新學科的誕生，Newell、Simon、Shaw研制了啟發(fā)程序“邏輯理論機”證明了《數(shù)學原理》中38條定理，成為第一個計算機思維的范例。20世紀60年代專家系統(tǒng)（expert system）的研究開發(fā)，為人工智能從理論走向應用、從學院走向市場開辟了新的途徑。1960年，關于仿生學的第一次科學研討會在美國舉行，正式命名仿生學，模仿生物的性能、行為或形態(tài)、結(jié)構(gòu)，研究制造類似的工程技術裝置或材料。如模仿肌肉伸縮的控制裝置，模仿動物腦的人工神經(jīng)網(wǎng)絡，模仿蛙眼、鴿眼的電子眼，模仿水母的超聲電子耳，模仿響尾蛇的熱紅外線敏感器等。自動控制、控制論、人工智能、仿生學的進展為智能控制的產(chǎn)生與發(fā)展提供了科學技術基礎。同時，為了適應復雜、多變、不確知、不確定的控制對象與環(huán)境條件，解決傳統(tǒng)的常規(guī)控制難以勝任的控制問題，緩解控制理論研究嚴重脫離工程實際的危機，需要尋求新思路、新方法、新途徑，促進了70年代智能控制的研究與發(fā)展。

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