智能控制技術(shù)簡明教程

前言

控制理論經(jīng)過了經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論兩個具有里程碑的重要階段，在科學(xué)理論和實際應(yīng)用上都取得了輝煌的成就，這是有目共睹的。當(dāng)前，國內(nèi)外控制界都把復(fù)雜系統(tǒng)的控制作為控制科學(xué)與工程學(xué)科發(fā)展的前沿方向。大型復(fù)雜工業(yè)過程作為重要的背景領(lǐng)域，以其特有的復(fù)雜性推動著這一學(xué)科的發(fā)展。在過去的幾十年里，以模糊推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等為主要內(nèi)容的智能控制技術(shù)取得了長足的發(fā)展，在一些復(fù)雜大系統(tǒng)、對象解析模型難以建立的系統(tǒng)控制中發(fā)揮著重要作用，因而也引起了眾多研究者的關(guān)注。目前根據(jù)實際系統(tǒng)的控制需要，在模糊推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能控制理論和方法方面取得了很多成果，也有很多的出版物，在控制領(lǐng)域已出版了很多書籍。由鞏敦衛(wèi)教授和孫曉燕副教授編著的《智能控制技術(shù)簡明教程》一書，其主要特點就是“簡明”，能夠精辟地把一個方向的主要理論和方法凝練成一本教材并不是容易的事情，這與做該方面的學(xué)術(shù)研究工作也有很大的不同。學(xué)術(shù)研究是要搞清楚各種方法有何特點、不同之處以及對于不同問題的針對性，在此基礎(chǔ)上再發(fā)展新的方法，而編著教材是把該領(lǐng)域的共性理論和方法加以概括，使得學(xué)生從初學(xué)者的角度掌握要領(lǐng)，學(xué)到精髓，因而做好學(xué)術(shù)研究是編著教材的重要基礎(chǔ)。本書作者具有多年在智能控制領(lǐng)域的研究工作積累，并有多年的教學(xué)工作經(jīng)驗，了解學(xué)生們的需求，使本書具有較好的針對性，做到了該講的要講清楚，不適合給學(xué)生階段講的不講，不求多而全。因為智能控制這一領(lǐng)域還在不斷發(fā)展，不可能把所有的方法傳授給學(xué)生，所以教師傳授知識給學(xué)生要授人以漁，使學(xué)生能夠?qū)W到課程的精髓，在日后的學(xué)習(xí)與研究中掌握智能控制這門課程的學(xué)術(shù)思想和研究方法。本書配合一些典型實例加上Matlab的toolbox程序，使學(xué)生能夠針對書中講授的方法進行學(xué)中做，做中學(xué)，從而深刻領(lǐng)會這門課程的核心。智能控制在電子計算機、先進制造、能源動力、生物信息，以及社會經(jīng)濟、智能交通等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，這些領(lǐng)域的需求也不斷推動著智能控制的不斷發(fā)展。我們期待著本書對于推動智能控制課程的教學(xué)和有關(guān)的學(xué)術(shù)研究起到重要的促進作用。

內(nèi)容概要

本書主要闡述智能控制的基本內(nèi)容，包括智能控制概述、模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、典型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。本書通過通俗的語言，簡明扼要地闡述智能控制的基本理論和基本方法，并通過實例說明理論與方法的應(yīng)用過程，以及給出了模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法的Matlab實現(xiàn)?！　”緯勺鳛楦叩仍盒Ｗ詣踊㈦姎夤こ膛c自動化、自動控制、機電工程、信息電子工程、計算機應(yīng)用等專業(yè)高年級本科生和控制科學(xué)與工程碩士研究生的智能控制教材，也適合于從事工業(yè)自動化領(lǐng)域的工程技術(shù)人員閱讀。

作者簡介

鞏敦衛(wèi)，男，1970年生，江蘇省銅山縣人，博士，中國礦業(yè)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。研究方向主要是智能優(yōu)化與控制的理論、方法與應(yīng)用；近年來主持國家自然科學(xué)基金4項、省部級科研項目4項；研究成果獲省部級科技獎勵4項；出版專著3部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文150余篇。孫曉燕，女，1978年生，江蘇省豐縣人，博士，中國礦業(yè)大學(xué)副教授、碩士生導(dǎo)師。研究方向主要是進化優(yōu)化理論與應(yīng)用，近年來主持省部級科研項目1項；出版專著1部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇。

書籍目錄

第一章　智能控制概述　第一節(jié)　智能控制的提出　第二節(jié)　智能控制的基本概念　第三節(jié)　智能控制的發(fā)展　第四節(jié)　智能控制的構(gòu)成　第五節(jié)　智能控制的特點　第六節(jié)　智能控制的分類　第七節(jié)　智能控制的主要研究內(nèi)容　第八節(jié)　智能控制的研究工具　習(xí)題和思考題第二章　模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)　第一節(jié)　模糊數(shù)學(xué)的創(chuàng)立及發(fā)展　第二節(jié)　經(jīng)典集合及其運算　第三節(jié)　模糊集合及其運算　第四節(jié)　隸屬函數(shù)的確定　第五節(jié)　模糊關(guān)系與模糊矩陣　第六節(jié)　模糊邏輯　第七節(jié)　模糊推理　習(xí)題和思考題第三章　模糊控制　第一節(jié)　模糊控制概述　第二節(jié)　模糊控制算法　第三節(jié)　模糊控制器設(shè)計　第四節(jié)　模糊控制查詢表　第五節(jié)　模糊控制器設(shè)計舉例　第六節(jié)　模糊控制與PID控制的結(jié)合　習(xí)題和思考題第四章　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)　第一節(jié)　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、特性與研究內(nèi)容　第二節(jié)　生物神經(jīng)元　第三節(jié)　人工神經(jīng)元　第四節(jié)　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類　第五節(jié)　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)　習(xí)題和思考題第五章　典型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　第一節(jié)　感知器　第二節(jié)　徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　第三節(jié)　Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　習(xí)題和思考題第六章　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制　第一節(jié)　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制基本原理　第二節(jié)　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)辨識　第三節(jié)　單神經(jīng)元PID自適應(yīng)控制　第四節(jié)　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直接逆模型控制　習(xí)題和思考題參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第一章智能控制概述智能控制是一門新興的邊緣交叉學(xué)科，是自動控制發(fā)展的高級階段，是當(dāng)今國內(nèi)外自動化學(xué)科十分活躍且具有很大挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域之一。對于一個新的學(xué)科，人們自然要問如下問題：智能控制是如何產(chǎn)生的？什么樣的系統(tǒng)才是智能控制系統(tǒng)？對這類系統(tǒng)，有哪些特殊問題需要研究？在研究過程中，需要采用什么工具和方法等。本章將概要地介紹智能控制的基礎(chǔ)知識，包括智能控制提出的背景、基本概念、發(fā)展過程、系統(tǒng)構(gòu)成、主要特點、典型的智能控制技術(shù)、主要研究內(nèi)容以及常用的研究工具等，目的是使讀者對智能控制有一個整體性的最基本的認(rèn)識，從而為后續(xù)章節(jié)的深入學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。第一節(jié)智能控制的提出鑒于智能控制是自動控制發(fā)展的高級階段，為了更好地闡述智能控制提出的背景，有必要回顧一下自動控制的產(chǎn)生和發(fā)展過程。一、自動控制的產(chǎn)生自動控制理論的產(chǎn)生，可以追溯到18世紀(jì)中葉英國的第一次工業(yè)技術(shù)革命。1765年，英國機械師瓦特（J.Watt）改進了蒸汽機，使冷凝器與汽缸分離。1788年，他發(fā)明了離心式調(diào)速器，并用于控制蒸汽機的閥門，標(biāo)志著人類以蒸汽為動力機械化時代的開始。

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