智能控制論

前言

1977年，我在中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所工作，曾在《自動(dòng)化》刊物上發(fā)表論文“智能控制及其應(yīng)用”。三十多年來，國內(nèi)外學(xué)者在智能控制理論及應(yīng)用方面做了大量研究開發(fā)工作，出版、發(fā)表了許多專著和論文?？刂普摚╟ybernetics）研究生物與機(jī)器的控制過程的共同規(guī)律，智能控制論（in-telligent cybernetics）研究生物與機(jī)器的智能控制過程的共同規(guī)律，是介于生物科學(xué)技術(shù)與工程科學(xué)技術(shù)之間的邊緣學(xué)科，是基于廣義智能、面向廣義控制的廣義智能控制理論。1991年，我在中國人工智能學(xué)會(huì)第2屆全國計(jì)算機(jī)視覺與智能控制學(xué)術(shù)大會(huì)報(bào)告中，曾提出智能控制論學(xué)科的初步架構(gòu)。根據(jù)廣義人工智能、智能科學(xué)技術(shù)的新進(jìn)展，本書將給出智能控制論學(xué)科的新架構(gòu)?！叭藶槿f物之靈”，人是地球上已知生物中最聰明、最靈巧、最高等的生物，人體控制系統(tǒng)、人群控制系統(tǒng)是智能水平最高的生物控制系統(tǒng)。因此，智能控制論重點(diǎn)研究、模擬人的智能控制系統(tǒng)，開發(fā)、設(shè)計(jì)擬人的工程智能控制系統(tǒng)。2002～2006年，我兼任北京郵電大學(xué)信息工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，曾與王樅教授等合作，指導(dǎo)博士生，開設(shè)“智能控制論”、“大系統(tǒng)控制論”研究生課程。在多年相關(guān)科研、教學(xué)工作基礎(chǔ)上，修訂了專著《大系統(tǒng)控制論》，出版了精品教材。本書是《大系統(tǒng)控制論》的姐妹篇，智能控制論是控制論向智能水平高度發(fā)展的新分支，大系統(tǒng)控制論是控制論向系統(tǒng)規(guī)模廣度發(fā)展的新分支。因此，本書以“智能特性”為綱，如自尋優(yōu)、自學(xué)習(xí)、自識(shí)別、自適應(yīng)、自穩(wěn)定、自組織、自協(xié)調(diào)等，編排全書內(nèi)容。在本書寫作和出版過程中，得到中國人工智能學(xué)會(huì)的支持和幫助，并獲得華夏英才基金的資助，在此表示感謝。

內(nèi)容概要

智能控制論（intelligent cybemetics）研究生物與機(jī)器的智能控制過程的共同規(guī)律，是基于廣義智能、面向廣義控制的廣義智能控制理論，是控制論向智能水平高度發(fā)展的新分支。    本書是關(guān)于智能控制論學(xué)科的專著，以“智能特性”為綱編排全書內(nèi)容，如自尋優(yōu)、自學(xué)習(xí)、自識(shí)別、自適應(yīng)、自穩(wěn)定、自組織、自協(xié)調(diào)等，重點(diǎn)研究擬人的智能控制系統(tǒng)。    本書可作為控制學(xué)科、智能學(xué)科等領(lǐng)域的高年級(jí)本科生和研究生的教學(xué)參考書，也可供相關(guān)領(lǐng)域的研究人員參考。

書籍目錄

前言第1章  緒論  1.1  智能控制    1.1.1  智能控制發(fā)展概況    1.1.2  智能控制歷史背景    1.1.3  國外智能控制研究進(jìn)展    1.1.4  國內(nèi)智能控制研究進(jìn)展  1.2  智能控制系統(tǒng)    1.2.1  智能控制系統(tǒng)的概念    1.2.2  智能控制系統(tǒng)的評(píng)判  1.3  智能控制理論    1.3.1  控制理論的發(fā)展    1.3.2  智能控制理論的概念  1.4  智能控制論    1.4.1  控制論的發(fā)展    1.4.2  人工智能的發(fā)展    1.4.3  智能控制論的概念  1.5  小結(jié)  思考題第2章  智能控制論的學(xué)科架構(gòu)  2.1  智能控制論的研究對(duì)象    2.1.1  廣義智能控制系統(tǒng)    2.1.2  智能廣義控制系統(tǒng)  2.2  智能控制論的學(xué)科內(nèi)容    2.2.1  廣義智能控制系統(tǒng)協(xié)同建模    2.2.2  廣義智能控制系統(tǒng)協(xié)同分析    2.2.3  廣義智能控制系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)  2.3  智能控制論的科學(xué)方法  2.4  智能控制論的學(xué)科架構(gòu)  2.5  小結(jié)  思考題第3章  自尋優(yōu)智能控制  3.1  人的自尋優(yōu)性能  3.2  自尋優(yōu)控制的概念  3.3  自尋優(yōu)控制器的結(jié)構(gòu)  3.4  自尋優(yōu)控制的方法    3.4.1  極值搜索自尋優(yōu)控制方法    3.4.2  區(qū)間優(yōu)選自尋優(yōu)控制方法  3.5  多級(jí)自尋優(yōu)控制系統(tǒng)    3.5.1  多級(jí)自尋優(yōu)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    3.5.2  多級(jí)自尋優(yōu)控制系統(tǒng)的方法  3.6  自尋優(yōu)控制系統(tǒng)的應(yīng)用    3.6.1  鍋爐燃燒過程的自尋優(yōu)控制系統(tǒng)    3.6.2  熱風(fēng)爐燃燒過程的自尋優(yōu)控制系統(tǒng)  3.7  小結(jié)  思考題第4章  自學(xué)習(xí)智能控制  4.1  自學(xué)習(xí)控制模型    4.1.1  自學(xué)習(xí)控制的概念    4.1.2  自學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    4.1.3  自學(xué)習(xí)控制器的設(shè)計(jì)原理  4.2  廣義機(jī)器學(xué)習(xí)    4.2.1  機(jī)器學(xué)習(xí)的概念與方法    4.2.2  基于知識(shí)的機(jī)器學(xué)習(xí)    4.2.3  基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器學(xué)習(xí)    4.2.4  基于模式識(shí)別的機(jī)器學(xué)習(xí)  4.3  自學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)    4.3.1  基于知識(shí)推理的自學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)    4.3.2  基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)    4.3.3  基于模式識(shí)別的自學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)  4.4  產(chǎn)生式自學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)    4.4.1  產(chǎn)生式自學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    4.4.2  產(chǎn)生式自學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的原理    4.4.3  產(chǎn)生式自學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)  4.5  小結(jié)  思考題第5章  自識(shí)別智能控制  5.1  人的自識(shí)別智能控制    5.1.1  人的自識(shí)別性能和機(jī)制    5.1.2  人的運(yùn)動(dòng)控制性能和機(jī)制  5.2  工程自識(shí)別智能控制    5.2.1  工程自識(shí)別智能控制的概念    5.2.2  工程自識(shí)別控制系統(tǒng)的概念    5.2.3  工程自識(shí)別智能控制系統(tǒng)的類型  5.3  自識(shí)別控制系統(tǒng)的方法    5.3.1  視覺圖像的自識(shí)別方法    5.3.2  物景分析的自識(shí)別方法    5.3.3  自然語音的自識(shí)別方法  5.4  自識(shí)別控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    5.4.1  機(jī)器視覺系統(tǒng)    5.4.2  機(jī)器聽覺系統(tǒng)    5.4.3  自然語言人-機(jī)對(duì)話系統(tǒng)  5.5  自識(shí)別智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用    5.5.1  球磨機(jī)磨音自識(shí)別控制系統(tǒng)    5.5.2  窯爐爐膛火焰自識(shí)別控制系統(tǒng)    5.5.3  汽車駕駛路況自識(shí)別控制系統(tǒng)  5.6  小結(jié)  思考題第6章  自適應(yīng)智能控制  6.1  自適應(yīng)控制的概念  6.2  自適應(yīng)模型    6.2.1  自適應(yīng)模型的概念    6.2.2  自適應(yīng)模型的結(jié)構(gòu)方案    6.2.3  自適應(yīng)模型的設(shè)計(jì)方法    6.2.4  自適應(yīng)模型的類別  6.3  自適應(yīng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理    6.3.1  自校正控制系統(tǒng)    6.3.2  模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)  6.4  自適應(yīng)控制系統(tǒng)的類型  6.5  自適應(yīng)控制的方法和技術(shù)    6.5.1  基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)控制方法    6.5.2  基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)建模方法    6.5.3  基于專家系統(tǒng)的自適應(yīng)建模方法  6.6  自適應(yīng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用  6.7  小結(jié)  思考題第7章  自穩(wěn)定智能控制  7.1  穩(wěn)定性的概念  7.2  人體自穩(wěn)定控制的啟示    7.2.1  人體生理狀態(tài)自穩(wěn)定控制系統(tǒng)    7.2.2  人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)自穩(wěn)定控制系統(tǒng)    7.2.3  人群組織的自穩(wěn)定控制系統(tǒng)  7.3  自穩(wěn)定控制的概念和類型    7.3.1  自穩(wěn)定性的概念    7.3.2  自穩(wěn)定控制系統(tǒng)的類型  7.4  自穩(wěn)定控制的方法和技術(shù)    7.4.1  主動(dòng)自穩(wěn)定控制    7.4.2  被動(dòng)自穩(wěn)定控制  7.5  擬人運(yùn)動(dòng)姿態(tài)自穩(wěn)定智能控制系統(tǒng)  7.6  倒立擺自穩(wěn)定控制系統(tǒng)    7.6.1  倒立擺自穩(wěn)定控制概念    7.6.2  倒立擺自穩(wěn)定控制方法    7.6.3  倒立擺仿人智能控制系統(tǒng)  7.7  小結(jié)  思考題第8章  自組織智能控制  8.1  人體組織的自組織性能  8.2  人群組織的自組織性能  8.3  工程自組織控制系統(tǒng)  8.4  大系統(tǒng)自組織控制    8.4.1  大系統(tǒng)的基本控制結(jié)構(gòu)    8.4.2  大系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)自組織  8.5  擬人自組織控制系統(tǒng)    8.5.1  擬人體自組織控制系統(tǒng)    8.5.2  擬人群自組織控制系統(tǒng)  8.6  自組織智能控制的應(yīng)用  8.7  小結(jié)  思考題第9章  自協(xié)調(diào)智能控制  9.1  協(xié)調(diào)學(xué)    9.1.1  協(xié)調(diào)學(xué)的學(xué)科創(chuàng)立    9.1.2  協(xié)調(diào)學(xué)的學(xué)科構(gòu)架  9.2  人體的多級(jí)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)    9.2.1  人體神經(jīng)多級(jí)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)    9.2.2  人體體液多級(jí)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)    9.2.3  人體“神經(jīng)+體液”雙重協(xié)調(diào)控制體制    9.2.4  人體經(jīng)絡(luò)多級(jí)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)  9.3  多變量協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)    9.3.1  多變量協(xié)調(diào)控制理論的提出    9.3.2  多變量協(xié)調(diào)控制理論概要    9.3.3  多變量協(xié)調(diào)控制理論的應(yīng)用  9.4  大系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制    9.4.1  大系統(tǒng)的可協(xié)調(diào)性    9.4.2  大系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可協(xié)調(diào)性    9.4.3  大系統(tǒng)的遞階協(xié)調(diào)控制    9.4.4  大系統(tǒng)的分散協(xié)調(diào)控制  9.5  智能協(xié)調(diào)控制    9.5.1  智能協(xié)調(diào)控制的概念    9.5.2  基于知識(shí)的多級(jí)智能協(xié)調(diào)控制    9.5.3  基于神經(jīng)的多段智能協(xié)調(diào)控制  9.6  社會(huì)協(xié)調(diào)控制    9.6.1  社會(huì)協(xié)調(diào)學(xué)    9.6.2  社會(huì)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)    9.6.3  不同社會(huì)經(jīng)濟(jì)體制的協(xié)調(diào)控制  9.7  小結(jié)  思考題第10章  展望  10.1  《智能控制論》重點(diǎn)回顧  10.2  智能控制論學(xué)科展望  思考題致謝參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1956年，在美國舉行的關(guān)于智能模擬的科學(xué)研討會(huì)上，McCarthy提出人工智能術(shù)語，標(biāo)志著人工智能新學(xué)科的誕生，Newell、Simon、Shaw研制了啟發(fā)程序“邏輯理論機(jī)”證明了《數(shù)學(xué)原理》中38條定理，成為第一個(gè)計(jì)算機(jī)思維的范例。20世紀(jì)60年代專家系統(tǒng)（expert system）的研究開發(fā)，為人工智能從理論走向應(yīng)用、從學(xué)院走向市場開辟了新的途徑。1960年，關(guān)于仿生學(xué)的第一次科學(xué)研討會(huì)在美國舉行，正式命名仿生學(xué)，模仿生物的性能、行為或形態(tài)、結(jié)構(gòu)，研究制造類似的工程技術(shù)裝置或材料。如模仿肌肉伸縮的控制裝置，模仿動(dòng)物腦的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模仿蛙眼、鴿眼的電子眼，模仿水母的超聲電子耳，模仿響尾蛇的熱紅外線敏感器等。自動(dòng)控制、控制論、人工智能、仿生學(xué)的進(jìn)展為智能控制的產(chǎn)生與發(fā)展提供了科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)，為了適應(yīng)復(fù)雜、多變、不確知、不確定的控制對(duì)象與環(huán)境條件，解決傳統(tǒng)的常規(guī)控制難以勝任的控制問題，緩解控制理論研究嚴(yán)重脫離工程實(shí)際的危機(jī)，需要尋求新思路、新方法、新途徑，促進(jìn)了70年代智能控制的研究與發(fā)展。

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《智能控制論》：華夏英才基金學(xué)術(shù)文庫

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