什么是智能控制?

[拼音]：zhineng kongzhi

[外文]：intelligent controls

在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术（见自动控制系统）。对许多复杂的系统，难以建立有效的数学模型和用常规的控制理论去进行定量计算和分析，而必须采用定量方法与定性方法相结合的控制方式。随着人工智能和计算机技术的发展，已经有可能把自动控制和人工智能以及系统科学中一些有关学科分支结合起来，建立一种适用于复杂系统的控制理论和技术。智能控制正是在这种条件下产生的。它是自动控制技术的最新发展阶段，也是用计算机模拟人类智能进行控制的研究领域。

1965年，傅京孙首先提出把人工智能的启发式推理规则用于学习控制系统。20年后，建立实用智能控制系统的条件才逐渐成熟。1985年，在美国首次召开了智能控制学术讨论会。1987年又在美国召开了智能控制的首届国际学术会议，标志着智能控制作为一个新的学科分支得到承认。

智能控制具有交叉学科和定量与定性相结合的分析方法特点。1971年，傅京孙提出把人工智能与自动控制结合起来的思想。1977年,美国G.N.萨里迪斯进而提出把人工智能、控制论和运筹学结合起来的思想。1986年，中国蔡自兴又提出把人工智能、控制论、信息论和运筹学结合起来的思想。按照这些思路已经研究出一些智能控制的理论和技术，用以构造适用于不同领域的智能控制系统。定量方法与定性方法相结合的目的是，要由机器用类似于人的智慧和经验来引导求解过程。因此，在研究和设计智能系统时，主要注意力不放在数学公式的表达、计算和处理方面，而是放在对任务和现实模型的描述、符号和环境的识别以及知识库和推理机的开发上，即智能控制的关键问题不是设计常规控制器，而是研制智能机器的模型。此外，智能控制的核心在高层控制，即组织控制。高层控制是对实际环境或过程进行组织、决策和规划，以实现问题求解。为了完成这些任务，需要采用符号信息处理、启发式程序设计、知识表示、自动推理和决策等有关技术。这些问题求解过程与人脑的思维过程有一定的相似性，即具有一定程度的“智能”。

目前已经提出的用以构造智能控制系统的理论和技术有分级递阶控制理论、分级控制器设计的熵方法、智能逐级增高而精度逐级降低原理、专家控制系统和学习控制系统等。分级递阶智能控制系统和专家控制系统是两种较重要的智能控制系统。

它是在学习控制系统的基础上将人工智能与适应控制系统和自组织系统结合起来逐渐形成的,现已提出两种较重要的理论。

（1）知识基/解析混合多层智能控制，由意大利A.维拉提出，用于解决复杂离散事件的控制设计问题。这类设计问题的主要困难是复杂系统及其驱动事件的描述存在不确定性和控制结构复杂。这种理论把复杂系统分为几段，分别建立各段的数学模型，并把集结算子（见大系统模型降阶）用于段模型集,求出近似的总体模型,从而构造出系统的两层递阶控制结构。在对事件进行检测分类的基础上，高层解决大规模事件的辨识（见系统辨识）以及全局控制设计和目标协调问题，低层解决小规模事件的辨识和局部设计问题。最后对知识基辨识和控制过程以及解析控制进行数学描述，完成整个系统的控制功能。这种混合控制理论已经在一些智能控制系统中得到应用。

（2）萨里迪斯三级智能控制理论。整个系统由组织级、协调级和执行级组成，并具有控制精度随控制智能提高而降低的特点。组织级起主导作用，涉及知识的表示和处理，主要运用人工智能。协调级在组织级和执行级之间起连接作用，涉及决策方式的表示，采用人工智能和运筹学实现控制。执行级是底层，具有很高的控制精度，采用常规控制。在系统中，采用概率模型来表示组织级的推理、规划和决策的不确定性，并据以指定协调级的任务和执行级的控制作用；采用熵来度量智能机器执行指令的效果和进行最优决策。这种方法已在工业、航天、核处理和医学等方面的自主控制系统的设计中得到应用。

它能模仿人类控制专家和 *** 作人员的控制技能和经验，有专家控制系统和专家式控制器两种形式。前者结构复杂、造价高，因而用得不多；后者结构较简单，又能满足工业过程控制的要求，因而应用日益广泛。已经根据不同的应用场合研制了多种不同结构的专家控制器。例如，以知识库为核心再配以特征信息识别处理、推理机和控制规则集等功能块构成的专家控制器。它的知识库由数据库和学习适应器组成，用以存放有关工业生产过程的领域知识。推理机是另一个关键部分，用以记忆所采用的规则、控制策略和推理策略，并根据知识库提供的信息使整个控制器以逻辑方式协调工作，进行推理,作出决策,寻求理想的控制作用。另一种比例积分控制专家调节器具有按任务分级的软件结构。这种软件结构由多个反映人类专家思考决策过程的部分构成，并把每个分级的基本任务分解为适于采用实时控制和专家系统技术的子任务，通过相应子系统完成子任务来实现整个系统的控制功能。专家模糊控制器（见模糊控制）是另一种研究得十分活跃的专家控制器。

智能控制的研究领域很多，它们的研究课题既具有独特性，又相互关联。目前研究得较多的是以下6个方面：

（1）智能机器人。

（2）智能过程规划,即由计算机完成把生产设计转换为加工计划的过程。

（3）智能过程控制，即用计算机模拟人的经验,建立知识基模型,实现自动推理、决策和控制，使生产过程的某些物理量保持在一定精度范围内（见过程控制系统）。

（4）专家控制系统,其任务是自适应地管理对象或过程的未来行为,诊断可能发生的问题，不断修正和执行控制计划（见专家系统）。

（5）语言控制，即把自然语言理解用于自动控制，例如对机器人进行语音控制、根据语音自动查找电话号码、用语音监控设备等。

（6）智能仪表。电子仪表与计算机技术和人工智能技术结合起来能大大增强功能和通用性。目前智能仪表尚处于初级阶段。

参考文章

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