智能化控制題目與解答

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1、智能控制題目及解答第一章緒論作業(yè)作業(yè)內(nèi)容1．什么是智能、智能系統(tǒng)、智能控制？2．智能控制系統(tǒng)有哪幾種類型，各自的特點(diǎn)是什么？3．比較智能控制與傳統(tǒng)控制的特點(diǎn)。4．把智能控制看作是AI(人工智能)、OR(運(yùn)籌學(xué))、AC(自動控制)和IT(信息論)的交集，其根據(jù)和內(nèi)涵是什么?5．智能控制有哪些應(yīng)用領(lǐng)域？試舉出一個應(yīng)用實(shí)例，并說明其工作原理和控制性能。1答：智能：能夠自主的或者交互的執(zhí)行通常與人類智能有關(guān)的智能行為，如判斷、推理、證明、識別、感知、理解、通信、設(shè)計、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)等一系列活動的能力，即像人類那樣工作和思維。智能系統(tǒng)：是指具有一定智能行為的系統(tǒng)，對于一定的輸入，它能產(chǎn)生合適的問

2、題求解相應(yīng)。智能控制：智能控制是控制理論、計算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、生物學(xué)和運(yùn)籌學(xué)等多方面綜合而成的交叉學(xué)科，它具有模仿人進(jìn)行諸如規(guī)劃、學(xué)習(xí)、邏輯推理和自適應(yīng)的能力。是將傳統(tǒng)的控制理論與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、人工智能和遺傳算法等實(shí)現(xiàn)手段融合而成的一種新的控制方法。2答：（1）人作為控制器的控制系統(tǒng)：人作為控制器的控制系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和自組織的功能。（2）人-機(jī)結(jié)合作為作為控制器的控制系統(tǒng)：機(jī)器完成需要連續(xù)進(jìn)行的并需快速計算的常規(guī)控制任務(wù)，人則完成任務(wù)分配、決策、監(jiān)控等任務(wù)。（3）無人參與的自組控制系統(tǒng)：為多層的智能控制系統(tǒng)，需要完成問題求解和規(guī)劃、環(huán)境建模、傳感器信息分析和低層的反饋控制任

3、務(wù)。3答：在應(yīng)用領(lǐng)域方面，傳統(tǒng)控制著重解決不太復(fù)雜的過程控制和大系統(tǒng)的控制問題；而智能控制主要解決高度非線性、不確定性和復(fù)雜系統(tǒng)控制問題。在理論方法上，傳統(tǒng)控制理論通常采用定量方法進(jìn)行處理，而智能控制系統(tǒng)大多采用符號加工的方法；傳統(tǒng)控制通常捕獲精確知識來滿足控制指標(biāo)，而智能控制通常是學(xué)習(xí)積累非精確知識；傳統(tǒng)控制通常是用數(shù)學(xué)模型來描述系統(tǒng)，而智能控制系統(tǒng)則是通過經(jīng)驗、規(guī)則用符號來描述系統(tǒng)。在性能指標(biāo)方面，傳統(tǒng)控制有著嚴(yán)格的性能指標(biāo)要求，智能控制沒有統(tǒng)一的性能指標(biāo)，而主要關(guān)注其目的和行為是否達(dá)到。但是，智能控制與傳統(tǒng)的或常規(guī)的控制有密切的關(guān)系，互相取長補(bǔ)短，而并非互相排斥?；谥悄芸刂婆c傳統(tǒng)

4、控制在應(yīng)用領(lǐng)域方面、理論方法上和性能指標(biāo)等方面的差異，往往將常規(guī)控制包含在智能控制之中，智能控制也利用常規(guī)控制的方法來解決“低級”的控制問題，力圖擴(kuò)充常規(guī)控制方法并建立一系列新的理論與方法來解決更具有挑戰(zhàn)性的復(fù)雜控制問題。4答：人工只能（AI）是一個用來模擬人思維的知識處理系統(tǒng)，具有學(xué)習(xí)、記憶、信息處理、形式語言、啟發(fā)推理等功能；自動控制（AC）描述系統(tǒng)的動力學(xué)特性，是一種動態(tài)反饋；運(yùn)籌學(xué)（OR）是一種定量優(yōu)化方法，如線性規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、調(diào)度、管理、優(yōu)化決策和多目標(biāo)優(yōu)化方法等；信息論（IT）信息論是運(yùn)用概率論與樹立統(tǒng)計的方法研究信息、通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸、密碼學(xué)、數(shù)據(jù)壓縮等問題的應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)

5、科。早期產(chǎn)生的的二元結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)是很大程度上局限于符號主義的人工智能，無助于智能控制的有效的、成功的應(yīng)用，所以后來又引入了運(yùn)籌學(xué)?？紤]到信息論對知識和智能的解釋作用、控制論和系統(tǒng)論與信息之間的密切關(guān)系、信息論對智能控制的作用等方面的因素之后，蔡自興教授創(chuàng)新性的提出了四元結(jié)構(gòu)，即在三原結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了信息論作為智能控制的一個重要組成部分。智能控制作為一門交叉的學(xué)科，所用到的知識都包含這幾門學(xué)科的內(nèi)容，所以說可以把智能控制看成是這幾門的交集。5答：主要應(yīng)用領(lǐng)域：智能機(jī)器人控制、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)、工業(yè)過程控制、航空航天控制、社會經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)、環(huán)保及能源系統(tǒng)。實(shí)例應(yīng)用：機(jī)器人運(yùn)動

6、軌跡控制。機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu)由連桿和連接在其端部的從動滾輪組成。機(jī)器人行走是通過后部兩條腿的兩個連桿帶動從動滾輪向后作類似于滑冰動作的后蹬動作實(shí)現(xiàn)。此類機(jī)器人也稱滑冰機(jī)器人。機(jī)器人的行走方向和軌跡通過同時調(diào)整幾個從動滾輪的方向角來控制。這是一個多自由度、非線性、強(qiáng)耦合的系統(tǒng),用常規(guī)控制器對單個從動滾輪方向角,難以實(shí)現(xiàn)精確的軌跡控制。針對上述控制對象運(yùn)動軌跡控制問題,作者提出了一種基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法。該方法利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來辯識機(jī)器人的逆動力學(xué)模型,并以此模型作為控制器提供給機(jī)器人主要的廣義驅(qū)動力,加上常規(guī)的PD控制器構(gòu)成完整的控制系統(tǒng)。當(dāng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型給出的驅(qū)動力合適,系統(tǒng)誤差

7、小,PD控制器的控制作用就很弱;反之,PD控制器起主要作用。模糊規(guī)則的制定是利用PD控制器提取初始模糊規(guī)則,利用專家經(jīng)驗對初始規(guī)則進(jìn)行補(bǔ)充,最后利用誤差的反向傳播算法對參數(shù)進(jìn)行在線自適應(yīng)調(diào)整。文獻(xiàn)給出的驗證結(jié)果表明該方法很好的解決了該種機(jī)器人的運(yùn)動軌跡控制問題。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是利用智能控制理論解決運(yùn)動軌跡控制問題,利用常規(guī)控制方法解決控制系統(tǒng)抗干擾的問題。①舉例說明模糊性的客觀性和主觀性。答：模糊性是客觀世界的普遍現(xiàn)象，世界上許多的