智能控制技術(shù)

前言

控制理論發(fā)展至今已有100多年的歷史，經(jīng)歷了“經(jīng)典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”的發(fā)展階段，已進(jìn)入“大系統(tǒng)理論”和“智能控制理論”階段。智能控制理論的研究和應(yīng)用是現(xiàn)代控制理論在深度和廣度上的拓展。20世紀(jì)80年代以來，信息技術(shù)、計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展及其他相關(guān)學(xué)科的發(fā)展和相互滲透，也推動了控制科學(xué)與工程研究的不斷深入，控制系統(tǒng)向智能控制系統(tǒng)的發(fā)展已成為一種趨勢。自1971年傅京孫教授提出“智能控制”概念以來，智能控制已經(jīng)從二元論（人工智能和控制論）發(fā)展到四元論（人工智能、模糊集理論、運(yùn)籌學(xué)和控制論），在取得豐碩研究和應(yīng)用成果的同時(shí)，智能控制理論也得到不斷的發(fā)展和完善。智能控制是多學(xué)科交叉的學(xué)科，它的發(fā)展得益于人工智能、認(rèn)知科學(xué)、模糊集理論和生物控制論等許多學(xué)科的發(fā)展，同時(shí)也促進(jìn)了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。智能控制也是發(fā)展較快的新興學(xué)科，盡管其理論體系還遠(yuǎn)沒有經(jīng)典控制理論那樣成熟和完善，但智能控制理論和應(yīng)用研究所取得的成果顯示出其旺盛的生命力，受到相關(guān)研究和工程技術(shù)人員的關(guān)注。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能控制的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?，理論和技術(shù)也必將得到不斷的發(fā)展和完善。本書介紹智能控制的基本概念、原理、方法、技術(shù)和應(yīng)用。比較詳細(xì)地闡述了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)控制及集成智能控制系統(tǒng)的作用機(jī)理、類型結(jié)構(gòu)、控制特性、設(shè)計(jì)要求與方法、應(yīng)用示例，對不同的控制系統(tǒng)，闡述的重點(diǎn)和方法也有所區(qū)別。在本書的最后，討論了智能控制應(yīng)用研究中存在的問題及智能控制技術(shù)的發(fā)展趨勢。作為教材及教學(xué)參考書并兼顧到相關(guān)工程技術(shù)人員的學(xué)習(xí)和參考，本書力求能反映出智能控制技術(shù)研究的最新成果，在內(nèi)容的先進(jìn)性、科學(xué)性和實(shí)用性方面做到有機(jī)結(jié)合。在內(nèi)容選擇、講授的系統(tǒng)性和邏輯性方面考慮研究生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，力求做到取材新穎、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、系統(tǒng)性強(qiáng)。本書由張銘鈞主編、趙剛副主編，其中，第l章、第4章、第5章由張銘鈞編寫，第2章和第3章由趙剛編寫，全書由張銘鈞統(tǒng)稿并整理。由孟慶鑫教授、王立權(quán)教授主審。在本書撰寫過程中，作者學(xué)習(xí)、參考了許多學(xué)者的論著，在此對書后所列參考文獻(xiàn)的編著者致以誠摯的謝意。本書引用了本研究室博、碩士研究生的研究成果，在此也表示誠摯的謝意。本書內(nèi)容涉及面廣且內(nèi)容新，再加上編者學(xué)識有限，書中難免會有疏漏甚至錯(cuò)誤，敬請讀者指正。

內(nèi)容概要

本書討論智能控制的基本原理及其應(yīng)用。簡述了智能控制的產(chǎn)生及發(fā)展、智能控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成，比較詳細(xì)和系統(tǒng)地介紹了模糊控制理論基礎(chǔ)及模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)與專家控制和集成智能控制系統(tǒng)。著重講解了各控制系統(tǒng)的作用機(jī)理、類型結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)要求、控制特性和應(yīng)用示例。本書側(cè)重于介紹智能控制的基本原理、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及工程應(yīng)用。同時(shí)也簡單介紹了智能控制的最新研究進(jìn)展及展望。    本書可作為機(jī)械電子工程、機(jī)械制造及自動化、船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造等相關(guān)學(xué)科的博士、碩士研究生的教材或教學(xué)參考書，也可作為機(jī)械類高年級本科生的教學(xué)參考書，可供從事智能控制系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用的科技工作者參考。

書籍目錄

第1章  緒論　1.1 智能控制的產(chǎn)生及發(fā)展　1.2 智能控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成　1.3 智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與分類　1.4 智能控制的學(xué)科基礎(chǔ)第2章  模糊控制　2.1 引言　2.2 模糊控制數(shù)學(xué)基礎(chǔ)　2.3 模糊控制技術(shù)基礎(chǔ)　2.4 模糊控制器設(shè)計(jì)　2.5 模糊PID控制　2.6 模糊控制器設(shè)計(jì)舉例　小結(jié)　習(xí)題第3章  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制　3.1 引言　3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與學(xué)習(xí)規(guī)則　3.3 多層前向網(wǎng)絡(luò)與BP學(xué)習(xí)算法　3.4 動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型　3.5 非線性系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識　3.6 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器　3.7 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制　3.8 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的水下機(jī)器人預(yù)測控制　小結(jié)　習(xí)題第4章  專家控制　4.1 引言　4.2 專家系統(tǒng)與專家控制系統(tǒng)的概念與特征　4.3 專家控制的知識表示與推理　4.4 直接專家控制系統(tǒng)　4.5 間接專家控制系統(tǒng)　4.6 專家控制應(yīng)用　4.7 實(shí)時(shí)專家智能控制系統(tǒng)簡介　小結(jié)　習(xí)題第5章  集成智能控制系統(tǒng)　5.1 引言　5.2 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制　5.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)　5.4 其他智能控制簡介　5.5 智能控制技術(shù)展望　小結(jié)　習(xí)題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 緒論1.1 智能控制的產(chǎn)生及發(fā)展自1932年奈魁斯特（H.Nyquist）的有關(guān)反饋放大器穩(wěn)定性論文發(fā)表以來，控制理論的發(fā)展已走過了60多年的歷程。一般認(rèn)為，前30年是經(jīng)典控制理論的發(fā)展和成熟階段，后30年是現(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展階段。隨著研究的對象和系統(tǒng)越來越復(fù)雜，借助于數(shù)學(xué)模型描述和分析的傳統(tǒng)控制理論已難以解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。智能控制是針對控制對象及其環(huán)境、目標(biāo)和任務(wù)的不確定性和復(fù)雜性而產(chǎn)生和發(fā)展起來的。從20世紀(jì)60年代起，計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)迅速發(fā)展，為了提高控制系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)能力，控制界學(xué)者開始將人工智能技術(shù)應(yīng)用于控制系統(tǒng)。1965年，美籍華裔科學(xué)家傅京孫教授首先把人工智能的啟發(fā)式推理規(guī)則用于學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)，1966年，Mendel進(jìn)一步在空間飛行器的學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)中應(yīng)用了人工智能技術(shù)，并提出了“人工智能控制”的概念。0967年，Leondes和Mendel首先正式使用“智能控制”一詞。20世紀(jì)70年代初，傅京孫、Glofis0和Saridis等學(xué)者從控制論角度總結(jié)了人工智能技術(shù)與自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)控制的關(guān)系，提出了智能控制就是人工智能技術(shù)與控制理論的交叉的思想，并創(chuàng)立了人機(jī)交互式分級遞階智能控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)70年代中期，以模糊集合論為基礎(chǔ)，智能控制在規(guī)則控制研究上取得了重要進(jìn)展。1974年，Mamdani提出了基于模糊語言描述控制規(guī)則的模糊控制器，將模糊集和模糊語言邏輯用于工業(yè)過程控制，之后又成功地研制出自組織模糊控制器，使得模糊控制器的智能化水平有了較大提高。模糊控制的形成和發(fā)展，以及與人工智能的相互滲透，對智能控制理論的形成起了十分重要的推動作用。20世紀(jì)80年代，專家系統(tǒng)技術(shù)的逐漸成熟及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得智能控制和決策的研究也取得了較大進(jìn)展。1986年，K.J.Astrom發(fā)表的著名論文《專家控制》中，將人工智能中的專家系統(tǒng)技術(shù)引入控制系統(tǒng)，組成了另一種類型的智能控制系統(tǒng)——專家控制。目前，專家控制方法已有許多成功應(yīng)用的實(shí)例。

編輯推薦

《智能控制技術(shù)》可作為機(jī)械電子工程、機(jī)械制造及自動化、船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造等相關(guān)學(xué)科的博士、碩士研究生的教材或教學(xué)參考書，也可作為機(jī)械類高年級本科生的教學(xué)參考書，可供從事智能控制系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用的科技工作者參考?！吨悄芸刂萍夹g(shù)》的最后，討論了智能控制應(yīng)用研究中存在的問題及智能控制技術(shù)的發(fā)展趨勢。 作為教材及教學(xué)參考書并兼顧到相關(guān)工程技術(shù)人員的學(xué)習(xí)和參考，《智能控制技術(shù)》力求能反映出智能控制技術(shù)研究的最新成果，在內(nèi)容的先進(jìn)性、科學(xué)性和實(shí)用性方面做到有機(jī)結(jié)合。在內(nèi)容選擇、講授的系統(tǒng)性和邏輯性方面考慮研究生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，力求做到取材新穎、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)、系統(tǒng)性強(qiáng)。

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