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1、智 能 控 制Intelligent Control,第十章 智能控制的应用与研究展望,10.1 智能控制的应用研究领域与现状,1.智能机器人规划与控制,图10.1 MAUV的智能控制原理结构图,2.生产过程的智能监控,图10.2 工业锅炉智能控制的混合控制框图,从上图可知，其控制模式包括专家控制、多模式控制和自校正PID控制。,3.自动加工系统的智能控制,图10.3 基于Petri网的加工系统智能控制结构,上图表示一种基于Petri网的自动加工智能控制系统的结构。,4.智能故障检测与诊断,所有智能故障检测与诊断（IFDD）系统的一般任务是根据已观察到的状况、领域知识和经验，推断出系统、部件或
2、器官的故障原因，以便尽可能及时发现和排除故障，以提高系统或装备的可靠性。,智能故障检测与诊断系统是一个问题求解的计算机系统，也是一种智能控制系统。它一般由知识库（故障信息库）、诊断推理机构、接口和数据库等组成。典型的IFDD系统有太空站热过程控制系统的故障诊断、火电站锅炉给水过程控制系统的故障检测与诊断和雷达故障诊断专家系统等。,5.飞行器的智能控制,上图所示为一飞行器的飞行智能控制系统的制导、领航和控制结构，其中用虚线表示领航员的作用，以期与计算机的作用进行比较。,图10.4 一个智能飞行控制系统的结构,6.医疗过程智能控制,图10.5 麻醉深度模糊控制系统,下图为一个用于控制手术过程中麻醉
3、深度的病人平均动脉血压（MAP）的模糊逻辑控制系统。MAP是衡量麻醉深度的重要参数。在该控制系统的设计和实现时，采用了模糊关系函数和语言规则。,7.智能仪器,“智能仪器”能够实现信息的记忆、判断、处理、执行以及测控过程的操作、监视和诊断。比较高级的智能仪器具有多功能、高性能、自动操作、对外接口、“硬件软化”和自动测试与自动诊断等功能。,10.2 智能控制应用研究存在的问题,1.智能控制的应用研究目标和主攻方向不够明确。,作为应用研究和应用基础研究，智能自动化在于寻求有别于传统控制的新的实用控制技术。,2.智能自动化要面向复杂系统。,对于一些比较简单的系统，引入智能控制并不值得。,3.研制新型智
4、能控制硬件和软件。,在智能控制研究中，往往缺少较好的软件环境，硬件方面存在的问题更大。,10.3 智能控制的进一步研究问题,10.3.1 智能控制将起越来越重要的作用,相关科学技术的进展已为智能控制学科的发展提供强大的推动力；反之，智能控制的研究与发展也为上述所有领域提供一个合适的试验和应用场所。图10.6 提出相关科学技术与智能控制系统的关系，该关系调强了发展智能科学（包括智能控制）所需要的知识与智 能。,图10.6 智能控制系统与相关科技的关系,10.3.2 智能控制的进一步研究问题,1.控制问题的表示,智能控制应用更多的表示方法，如图搜索、谓词演算、语义网络、过程、黑板、框架和剧本等。已
5、经提出和应用一些混合表示方法。还发展了一种统一的知识表示方法，而且把时序逻辑语言XYZ用于控制过程的研究也取得进展。控制过程设计是系统模型和实际结构的综合。,2.认知控制器,当智能控制系统中的知识库很大而且感知多样化时，智能控制器的操作将接近于人的判别。,3.控制模式,其它控制模式，诸如交互控制、自主控制、逻辑控制、认知控制以及直接语音控制等，则被认为属于智能控制。,交互控制是用得最多和最易实现的。自主控制用于需要高控制性能且含有不确定环境的系统或装置。用于复杂系统的直接语音控制仍是令人感兴趣的研究课题，而且期望有所突破。此外，常常采用混合控制模式。,10.4 展望智能控制的发展,10.4.1
6、 寻求更新的理论框架,1.宏观与微观分离,一方面，智能控制作为基础科学，在宏观上要研究哲学、心理学、语言学、认知科学和逻辑学等，其层次太高太抽象。另一方面，在微观上，智能控制中的逻辑符号、神经网络、行为主义、递阶性和算法所研究的智能层次太低。有必要进一步研究如何把宏观与微观两方面有机地结合起来，使两者互相渗透。,2.全局与局部隔开,有必要从多层次、多因素、多维和全局观点来研究智能控制，以求克服上述局限性。,3.理论与应用脱节,由于技术原因和发展过程需要时间，这种脱节现象将要继续长期存在下去。,10.4.2 进行更好的技术集成,智能控制技术是人工智能技术与其它信息处理技术，尤其是信息论、系统论、
7、控制论和认识工程学等的集成。从学科结构的观点来看，提出了不同的思想，其中，智能控制的四元交集结构是最有代表性的一种集成思想。要集成的信息技术除了上述之外，还包括计算机网络、数据库、计算机图形学、语音与其它听觉技术、机器人学、过程控制、并行处理、光学计算和生物信息处理等技术。对于未来的智能控制系统还要集成认知科学、生理学、心理学、语言学、社会学、人类学、系统学和哲学等。,图10.7 集成智能控制系统的相关学科关系,上图表示出一个智能控制系统相关学科的关系框图。其中，计算技术包括系统结构、面向目标（对象）语言、人机接口（界面）、数据库与知识库以及推理系统等。,10.4.3 开发更成熟的应用方法,为了实现智能控制，必须开发新的硬件和软件。实现智能控制固然需要硬件的保障，不过，软件应是智能控制的核心；因为控制器的智能化是整个智能控制的核心，而这一智能化基本上要靠软件技术来实现。,
