智能控制技術

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用是現(xiàn)代控制理論在深度和廣度上的拓展。20世紀80年代以來，信息技術、計算技術的快速發(fā)展及其他相關學科的發(fā)展和相互滲透，也推動了控制科學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、運籌學和控制論），在取得豐碩研究和應用成果的同時，智能控制理論也得到不斷的發(fā)展和完善。智能控制是多學科交叉的學科，它的發(fā)展得益于人工智能、認知科學、模糊集理論和生物控制論等許多學科的發(fā)展，同時也促進了相關學科的發(fā)展。智能控制也是發(fā)展較快的新興學科，盡管其理論體系還遠沒有經(jīng)典控制理論那樣成熟和完善，但智能控制理論和應用研究所取得的成果顯示出其旺盛的生命力，受到相關研究和工程技術人員的關注。隨著科學技術的發(fā)展，智能控制的應用領域將不斷拓展，理論和技術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、技術和應用。比較詳細地闡述了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、專家系統(tǒng)控制及集成智能控制系統(tǒng)的作用機理、類型結構、控制特性、設計要求與方法、應用示例，對不同的控制系統(tǒng)，闡述的重點和方法也有所區(qū)別。在本書的最后，討論了智能控制應用研究中存在的問題及智能控制技術的發(fā)展趨勢。作為教材及教學參考書并兼顧到相關工程技術人員的學習和參考，本書力求能反映出智能控制技術研究的最新成果，在內容的先進性、科學性和實用性方面做到有機結合。在內容選擇、講授的系統(tǒng)性和邏輯性方面考慮研究生的學習特點，力求做到取材新穎、邏輯嚴謹、系統(tǒng)性強。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、王立權教授主審。在本書撰寫過程中，作者學習、參考了許多學者的論著，在此對書后所列參考文獻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。本書內容涉及面廣且內容新，再加上編者學識有限，書中難免會有疏漏甚至錯誤，敬請讀者指正。

內容概要

本書討論智能控制的基本原理及其應用。簡述了智能控制的產(chǎn)生及發(fā)展、智能控制系統(tǒng)的基本構成，比較詳細和系統(tǒng)地介紹了模糊控制理論基礎及模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡模型及神經(jīng)網(wǎng)絡控制、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)的作用機理、類型結構、設計要求、控制特性和應用示例。本書側重于介紹智能控制的基本原理、設計實現(xiàn)及工程應用。同時也簡單介紹了智能控制的最新研究進展及展望。    本書可作為機械電子工程、機械制造及自動化、船舶與海洋工程結構設計制造等相關學科的博士、碩士研究生的教材或教學參考書，也可作為機械類高年級本科生的教學參考書，可供從事智能控制系統(tǒng)研究、設計和應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)的基本構成　1.3 智能控制系統(tǒng)的特點與分類　1.4 智能控制的學科基礎第2章  模糊控制　2.1 引言　2.2 模糊控制數(shù)學基礎　2.3 模糊控制技術基礎　2.4 模糊控制器設計　2.5 模糊PID控制　2.6 模糊控制器設計舉例　小結　習題第3章  神經(jīng)網(wǎng)絡控制　3.1 引言　3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡結構與學習規(guī)則　3.3 多層前向網(wǎng)絡與BP學習算法　3.4 動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡模型　3.5 非線性系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡辨識　3.6 神經(jīng)網(wǎng)絡控制器　3.7 神經(jīng)網(wǎng)絡自適應控制　3.8 基于神經(jīng)網(wǎng)絡的水下機器人預測控制　小結　習題第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 專家控制應用　4.7 實時專家智能控制系統(tǒng)簡介　小結　習題第5章  集成智能控制系統(tǒng)　5.1 引言　5.2 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制　5.3 神經(jīng)網(wǎng)絡專家系統(tǒng)　5.4 其他智能控制簡介　5.5 智能控制技術展望　小結　習題參考文獻

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)越來越復雜，借助于數(shù)學模型描述和分析的傳統(tǒng)控制理論已難以解決復雜系統(tǒng)的控制問題。智能控制是針對控制對象及其環(huán)境、目標和任務的不確定性和復雜性而產(chǎn)生和發(fā)展起來的。從20世紀60年代起，計算機技術和人工智能技術迅速發(fā)展，為了提高控制系統(tǒng)的自學習能力，控制界學者開始將人工智能技術應用于控制系統(tǒng)。1965年，美籍華裔科學家傅京孫教授首先把人工智能的啟發(fā)式推理規(guī)則用于學習控制系統(tǒng)，1966年，Mendel進一步在空間飛行器的學習控制系統(tǒng)中應用了人工智能技術，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70年代初，傅京孫、Glofis0和Saridis等學者從控制論角度總結了人工智能技術與自適應、自組織、自學習控制的關系，提出了智能控制就是人工智能技術與控制理論的交叉的思想，并創(chuàng)立了人機交互式分級遞階智能控制的系統(tǒng)結構。20世紀70年代中期，以模糊集合論為基礎，智能控制在規(guī)則控制研究上取得了重要進展。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80年代，專家系統(tǒng)技術的逐漸成熟及計算機技術的迅速發(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用的實例。

編輯推薦

《智能控制技術》可作為機械電子工程、機械制造及自動化、船舶與海洋工程結構設計制造等相關學科的博士、碩士研究生的教材或教學參考書，也可作為機械類高年級本科生的教學參考書，可供從事智能控制系統(tǒng)研究、設計和應用的科技工作者參考?！吨悄芸刂萍夹g》的最后，討論了智能控制應用研究中存在的問題及智能控制技術的發(fā)展趨勢。 作為教材及教學參考書并兼顧到相關工程技術人員的學習和參考，《智能控制技術》力求能反映出智能控制技術研究的最新成果，在內容的先進性、科學性和實用性方面做到有機結合。在內容選擇、講授的系統(tǒng)性和邏輯性方面考慮研究生的學習特點，力求做到取材新穎、邏輯嚴謹、系統(tǒng)性強。

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