這是一個關(guān)于智能家居控制系統(tǒng)PPT，包括了控制理論的發(fā)展回顧，智能控制的產(chǎn)生及其發(fā)展，智能控制的基本概念及研究內(nèi)容等內(nèi)容，智能控制華東理工大學(xué)自動化系主講教師：羅健旭第一節(jié)：開篇緒論控制理論的發(fā)展回顧智能控制的產(chǎn)生及其發(fā)展智能控制的基本概念及研究內(nèi)容控制理論的發(fā)展回顧經(jīng)典控制理論現(xiàn)代控制理論智能控制經(jīng)典控制理論：產(chǎn)生及發(fā)展 1788年，瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)時用飛球調(diào)節(jié)器控制蒸汽機(jī)。飛球調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)蒸氣流，以便確保引擎工作時速度大致均勻。（1）Maxwell 1868年的論文“論調(diào)節(jié)器”,開創(chuàng)了控制理論研究的先河。 把調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)對象合在一起,看作一個系統(tǒng),導(dǎo)出了調(diào)節(jié)器的微分方程，并在平衡點附近進(jìn)行線性化處理，指出穩(wěn)定性取決于特征方程的根是否具有負(fù)的實部。 如何判別問題并未解決,只解決了三階系統(tǒng)的判別問題. Maxwell是一位天才的科學(xué)家，在許多方面都有極高的造詣。他同時還是物理學(xué)中電磁理論的創(chuàng)立人. (2) Routh穩(wěn)定判據(jù)（1877） 發(fā)表論文“Treatise on the Stability of Motion”，獲得劍橋Adams Prize。 給出了線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件系統(tǒng)特征方程式的根都具有負(fù)實部。3、頻率分析方法 1928年－1945年以美國AT&T公司Bell實驗室(Bell Labs)的科學(xué)家們?yōu)楹诵�，建立了控制系統(tǒng)分析與設(shè)計的頻域方法。（1）Black提出了負(fù)反饋放大器，歡迎點擊下載智能家居控制系統(tǒng)PPT。

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智能控制華東理工大學(xué)自動化系主講教師：羅健旭第一節(jié)：開篇緒論控制理論的發(fā)展回顧智能控制的產(chǎn)生及其發(fā)展智能控制的基本概念及研究內(nèi)容控制理論的發(fā)展回顧經(jīng)典控制理論現(xiàn)代控制理論智能控制經(jīng)典控制理論：產(chǎn)生及發(fā)展 1788年，瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)時用飛球調(diào)節(jié)器控制蒸汽機(jī)。飛球調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)蒸氣流，以便確保引擎工作時速度大致均勻。（1）Maxwell 1868年的論文“論調(diào)節(jié)器”，開創(chuàng)了控制理論研究的先河。 把調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)對象合在一起，看作一個系統(tǒng)，導(dǎo)出了調(diào)節(jié)器的微分方程，并在平衡點附近進(jìn)行線性化處理，指出穩(wěn)定性取決于特征方程的根是否具有負(fù)的實部。 如何判別問題并未解決，只解決了三階系統(tǒng)的判別問題. Maxwell是一位天才的科學(xué)家，在許多方面都有極高的造詣。他同時還是物理學(xué)中電磁理論的創(chuàng)立人. (2) Routh穩(wěn)定判據(jù)（1877） 發(fā)表論文“Treatise on the Stability of Motion”，獲得劍橋Adams Prize。 給出了線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件系統(tǒng)特征方程式的根都具有負(fù)實部。3、頻率分析方法 1928年－1945年以美國AT&T公司Bell實驗室(Bell Labs)的科學(xué)家們?yōu)楹诵�，建立了控制系統(tǒng)分析與設(shè)計的頻域方法。（1）Black提出了負(fù)反饋放大器。（1928）（2）Nyquist 給出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的Nyquist 穩(wěn)定判據(jù)(1932）（3）Bode引入了半對數(shù)坐標(biāo)系，使頻率特性的繪制工作更加適用于工程設(shè)計。（1940年）（4）1942年，H.Harris引入了傳遞函數(shù)的概念。 二戰(zhàn)期間，由于軍事上的需要，（包括雷達(dá)系統(tǒng)，火炮控制系統(tǒng)等）使得頻率法得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。 4、控制論的產(chǎn)生 控制論的創(chuàng)始人維納（Wiener)系統(tǒng)地總結(jié)了前人的成果，發(fā)表了著名的“控制論——或關(guān)于在動物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)”，為控制理論這門學(xué)科的誕生奠定了基礎(chǔ)。（1948年） Cybernetics，源于希臘語，是舵手的意思。 控制論的產(chǎn)生背景：（1）哲學(xué)背景，方法論（維納是羅素的弟子）（2）多學(xué)科交流交叉。 與其他學(xué)科專家的交流，如馮.諾曼，瓦.麥克卡洛（神經(jīng)生理學(xué)家），匹茨（數(shù)理邏輯學(xué)家）等。 控制論引起的爭議：褻瀆了人的尊嚴(yán) 5、錢學(xué)森的工程控制論(1954) 書內(nèi)未觸及到人類這種動物的尊嚴(yán)，寫的全是技術(shù)科學(xué)。包括前蘇聯(lián)在內(nèi)的世界各國科學(xué)界立即接受了這一新學(xué)科，從而吸引了大批數(shù)學(xué)家、工程技術(shù)學(xué)家從事控制論的研究，推動了五六十年代該學(xué)科發(fā)展的高潮。龐特里亞金的極大原理和卡爾曼的可觀、可控性定理和遞推濾波器等，都是在此期間內(nèi)出現(xiàn)的。 古典控制理論：特點 1、研究對象：線性定常系統(tǒng)（LTI) 2、研究方法：頻域分析方法，包括傳遞函數(shù)、頻率特性、根軌跡等。著眼于系統(tǒng)的輸出，（外部描述法，黑箱）。 3、數(shù)學(xué)工具：拉氏變換。 4、解決問題：單輸入單輸出（SISO問題）古典控制理論與生產(chǎn)過程的局部自動化相適應(yīng)�，F(xiàn)代控制理論產(chǎn)生背景 1、經(jīng)典控制理論在設(shè)計與分析單輸入單輸出的，線性時不變的集中參數(shù)系統(tǒng)時是行之有效的;然而對于解決多輸入多輸出系統(tǒng)的控制問題顯得無能為力。 2、隨著空間技術(shù)的發(fā)展，控制系統(tǒng)日趨復(fù)雜，其精度要求越來越高，這種理論就日益暴露出它的局限性來。因此，人們又開始尋找新的理論了。 現(xiàn)代控制理論：產(chǎn)生與發(fā)展 1、Lyapunov 判別系統(tǒng)穩(wěn)定性方法(1892) 俄羅斯偉大的數(shù)學(xué)力學(xué)家A.M.Lyapunov發(fā)表了其具有深遠(yuǎn)歷史意義的博士論文“運動穩(wěn)定性的一般問題”(The General Problem of the Stability of Motion，1892)。 用適當(dāng)?shù)哪芰亢瘮?shù)（Lyapunov函數(shù)）的正定性及其導(dǎo)數(shù)的負(fù)定性來鑒別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 是判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的普遍方法，是現(xiàn)代控制理論的重要組成部分。 2、龐特里亞金（Pontryagin）發(fā)表了極大值原理（1956年）這一原理是研究最優(yōu)控制的主要方法。 1953年，費爾德鮑曼(A.A.Feldbaum)提出了最優(yōu)控制。 1956年龐特里亞金（Pontryagin）的提出極大值原理。 3、貝爾曼動態(tài)規(guī)劃的提出（1957） 美國的貝爾曼創(chuàng)立動態(tài)規(guī)劃理論，它是使整個生產(chǎn)過程達(dá)到預(yù)期最佳目的的一種數(shù)學(xué)方法 4、著名的卡爾曼濾波的提出（1959）（1）Kalman提出了關(guān)于控制系統(tǒng)能控性和能觀性理論， 這兩個重要概念是最優(yōu)控制和最優(yōu)估計的基礎(chǔ)。（2）著名的Kalman濾波理論。 A 指揮阿波羅登月 B 和平站回收時至今日，任何航行(包括每一架噴氣客機(jī))都離不開卡爾曼濾波 。 現(xiàn)代控制理論特點 1、研究內(nèi)容：（1）最優(yōu)控制：兩種最重要的方法：龐特里亞金最大值原理、和貝爾曼動態(tài)規(guī)劃。（2）最佳濾波（或稱最佳估計）：Kalman 濾波理論的提出奠定了現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)。 2、解決問題：多輸入多輸出問題.(MIMO) 3、研究方法: 時域中的狀態(tài)空間法。著眼于系統(tǒng)的狀態(tài) 4、數(shù)學(xué)工具：矩陣和向量空間理論是其主要數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 現(xiàn)代控制理論與古典控制理論之比較智能控制的產(chǎn)生背景產(chǎn)生背景：現(xiàn)代控制理論是建立在精確的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上的。而對于絕大多數(shù)的復(fù)雜工業(yè)過程來講，系統(tǒng)信息具有模糊性、不確定性、偶然性和不完全性�；�于精確數(shù)學(xué)模型的現(xiàn)代控制理論無法解決好他們的控制問題。人類具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)和適應(yīng)周圍環(huán)境的能力。有些復(fù)雜的系統(tǒng)，憑人的知覺和經(jīng)驗?zāi)芎芎玫剡M(jìn)行操作并達(dá)到較理想的效果。這就產(chǎn)生了仿人的控制理論形成的背景。從60年代起，隨著空間技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)及人工智能技術(shù)的發(fā)展，控制學(xué)界的學(xué)者開始將人工智能技術(shù)與方法應(yīng)用于控制系統(tǒng)，逐步形成了智能控制理論。 智能控制的產(chǎn)生與發(fā)展 1、傅京孫 1965年，著名美籍華裔科學(xué)家，模式識別領(lǐng)域的知名學(xué)者，美國普渡大學(xué)教授傅京孫把人工智能的啟發(fā)式推理規(guī)則用于學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)。1971年，他發(fā)表論文闡述了人工智能和自動控制的交接關(guān)系。他是國際公認(rèn)的智能控制的奠基人。 美國工程院院士、模式識別創(chuàng)始人 美國ＩＥＥＥ計算機(jī)學(xué)會頒發(fā)的“傅京孫獎” 智能控制的產(chǎn)生與發(fā)展 2、(G.N. Saridis)薩里迪斯 1979年，薩里迪斯首次提出了分層遞階的智能控制結(jié)構(gòu)形式，對智能控制系統(tǒng)的三級結(jié)構(gòu)作了明確的分工和定義。提出了“智能增加而精度降低”這一著名原則。分層遞階智能控制理論已成為智能控制理論中相對比較成熟的分支。 智能控制的產(chǎn)生與發(fā)展 3、奧斯特洛姆 1986年發(fā)表的“Expert control”，將人工智能中的專家系統(tǒng)引入到控制中來，形成了專家控制。近20年來專家控制在實際上有很廣闊的應(yīng)用。 智能控制的產(chǎn)生與發(fā)展 4、扎德（Zadeh) 美國加州大學(xué)柏克萊分校L. A. Zadeh（扎德）教授 于1965年發(fā)表了著名論文“Fuzzy sets”，為模糊控制奠定了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。模糊控制主要是模仿人的控制經(jīng)驗而不是依賴于控制對象的數(shù)學(xué)模型，在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。智能控制的產(chǎn)生與發(fā)展 5、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 早在1943年，神經(jīng)生理學(xué)家麥克卡洛就提出了腦模型。隨著超大規(guī)模集成電路（VLSI)、光電子學(xué)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，80年代中后期，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究獲得了重大進(jìn)展。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和自動控制相結(jié)合的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制具有并行處理、魯棒性好、自適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。智能控制的發(fā)展 80年代中期以來智能控制的研究發(fā)展迅速。 1、1987年，電子電氣工程師學(xué)會（IEEE，INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS ）控制系統(tǒng)學(xué)會與計算機(jī)學(xué)會聯(lián)合召開了智能控制國際會議； 2、1993年，IEEE控制系統(tǒng)學(xué)會內(nèi)成立了IEEE智能控制專業(yè)委員會。 3、很多國際學(xué)術(shù)組織，如IFAC、IASTED等都定期或不定期地舉辦有關(guān)智能控制的國際學(xué)術(shù)會議或研討會。 4、我國從1993年起舉辦了全球華人智能控制大會（現(xiàn)在改名為世界智能控制大會）。智能控制系統(tǒng)的主要功能特點 1、學(xué)習(xí)功能 G.N. Saridis對學(xué)習(xí)功能的定義： 一個系統(tǒng)如果能夠?qū)σ粋�過程環(huán)境所固有的信息進(jìn)行學(xué)習(xí)，并將得到的經(jīng)驗用于進(jìn)一步的估計、分類、決策或控制，從而使系統(tǒng)的性能得到改善，那么就稱該系統(tǒng)為學(xué)習(xí)系統(tǒng)。具有學(xué)習(xí)性能的控制系統(tǒng)我們稱之為學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)。 智能控制系統(tǒng)的主要功能特點 2、適應(yīng)功能 這里所說的適應(yīng)比自適應(yīng)控制中的適應(yīng)功能具有更廣泛的含義。 當(dāng)系統(tǒng)的輸入不是已經(jīng)學(xué)習(xí)過的例子時，由于它具有插補(bǔ)功能，從而能給出合適的輸出。甚至當(dāng)系統(tǒng)中某些部分出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)也能夠正常的工作。如果系統(tǒng)具有更高的智能，他還能自動找出故障甚至具備自修復(fù)的功能。智能控制系統(tǒng)的主要功能特點 3、組織功能 它指的是對于復(fù)雜的任務(wù)和分散的傳感信息具有自行組織和協(xié)調(diào)的功能。該組織功能也表現(xiàn)為系統(tǒng)具有相應(yīng)的主動性和靈活性，具有判斷決策能力。 智能控制的研究對象 智能控制技術(shù)主要用來解決那些用傳統(tǒng)的方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。這些復(fù)雜系統(tǒng)具有以下特點： ①控制對象存在嚴(yán)重的不確定性，控制模型未知或模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)在很大的范圍內(nèi)變化； ②控制對象具有高度的非線性特征； ③控制任務(wù)要求復(fù)雜。例如，在智能機(jī)器人系統(tǒng)中，要求系統(tǒng)對一個復(fù)雜的任務(wù)具有自行規(guī)劃和決策的能力，有自動躲避障礙達(dá)到目的地的能力。 智能控制的研究對象如：智能機(jī)器人系統(tǒng)、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)、復(fù)雜的工業(yè)過程控制系統(tǒng)、航天航空控制系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、環(huán)保與能源系統(tǒng)等。 關(guān)于《智能控制》課程開設(shè)該課程目的：了解自動控制理論發(fā)展的前沿和最新成果，開闊眼界，擴(kuò)大知識面 激發(fā)投身于控制領(lǐng)域研究的興趣 提高科學(xué)素質(zhì)和能力 本門課程的內(nèi)容 1、模糊控制 2、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制（3 遺傳算法） 參考書目（1）模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、和智能控制論，李士勇編著，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社（2）智能控制——基礎(chǔ)和應(yīng)用，蔡自興著，國防工業(yè)大學(xué)出版社（3）智能控制理論和方法，李仁厚編著，西安電子科技大學(xué)出版社（4） 模糊系統(tǒng)與模糊控制教程，王立新著，清華大學(xué)出版社， 2003 參考書目（5）王立新，自適應(yīng)模糊系統(tǒng)與控制___設(shè)計與穩(wěn)定性分析，國防工業(yè)出版社，1995 （6）蔣宗禮，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)論，高等教育出版社，2001年（7）聞新、周露，matlab 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計，科學(xué)出版社，2001年（8）張國良，曾靜 模糊控制及其matlab 應(yīng)用，西安交通大學(xué)出版社（9）Kevin M.Passino， Fuzzy control， 清華大學(xué)出版社CS6紅軟基地

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