第二节 智能控制

一、智能控制概述

（一）智能控制的概念

智能控制是一门交叉学科，著名美籍华人傅京逊教授于1971年首次提出智能控制是人工智能与自动控制的交叉，即二元论。美国学者G. N. Saridis于1977年在此基础上引入运筹学，提出了三元论的智能控制概念，即前文所述的IC=AC∩AI∩OR。

三元论除了智能与控制外还强调了更高层次控制中调度、规划和管理的作用，为递阶智能控制提供了理论依据。基于三元论的智能控制示意图如图1-11所示。

图1-11 基于三元论的智能控制示意图

所谓智能控制，即设计一个控制器（或系统），使之具有学习、抽象、推理、决策等功能，并能根据环境（包括被控对象或被控过程）信息的变化做出适应性反应，从而实现由人来完成的任务。

（二）智能控制科学的分类

傅京孙教授归纳了三种类型的智能控制系统：

1）人作为控制器的控制系统：具有自学习、自适应和自组织的功能。

2）人机结合作为控制器的控制系统：机器完成需要连续进行的并需快速计算的常规控制任务，人则完成任务分配、决策、监控等任务。

3）无人参与的自主控制系统：为多层的智能控制系统，需要完成问题求解和规划、环境建模、传感器信息分析和低层的反馈控制任务，如自主机器人。

（三）智能控制的特点

1.学习功能

智能控制器能通过从外界环境所获得的信息进行学习，不断积累知识，使系统的控制性能得到改善。

2.适应功能

智能控制器具有从输入到输出的映射关系，可实现不依赖于模型的自适应控制，即使当系统某一部分出现故障时，也能进行控制。

3.自组织功能

智能控制器对复杂的分布式信息具有自组织和协调的功能，当出现多目标冲突时，它可以在任务要求的范围内自行决策，主动采取行动。

4.优化能力

智能控制能够通过不断优化控制参数并寻找控制器的最佳结构形式，获得整体最优的控制性能。