智能控制技术及其应用前景郝智红.ppt

智能控制技术及其应用前景,录音：各位老师同学大家好,我给大家带来的专题是智能控制技术及其应用前景,那么看到智能二字,大家一定会想到智能手机,智能冰箱,智能空调,热水器等.也就是说，在智能控制技术日趋成熟的今天，我们已经在享用着智能控制所带来的成果。那么大家一定会有一些疑问：什么是智能控制？智能控制技术又包括哪些？以及智能控制技术在实际中如何实现？好，下面我们就带着这些疑问开始今天的专题。,头 像,录音：智能控制代表着当今科学和技术发展的最新方向之一。目前，智能控制技术已经日渐完善，并得到广泛应用，例如智能家电、智能家居、智能电网、智能交通，航空航天、军事以及工业、医疗等领域。,一、智能控制应用领域,智能家电已成新宠,一、智能控制应用领域,录音：智能家电已成新宠。在日本，几乎所有家用电器制造厂商都使用模糊技术。,智能家电已成新宠,录音：松下和日立公司已生产了智能洗衣机，拥有更加人性化的设计，可以自动调整洗衣服得各项参数，根据衣服来调整洗涤所需水位及洗涤时间。根据不同衣物的面料调整洗衣过程，更好保护衣物。目前，很多大型家电集团已开发了国产模糊控制洗衣机，如：“小天鹅”，“海尔”等名牌智能洗衣机。,智能洗衣机,品味从容生活，以人性为理念，点滴智能皆随心所愿.,一、智能控制应用领域,机器“IQ”的提高,一、智能控制应用领域,录音：三菱和夏普公司生产的空调因使用了模糊控制技术而可节省能源20%以上。佳能和索尼公司生产的照相机使用模糊逻辑技术来实现自动对焦功能。,智能空调,智能电视,录音：索尼和三洋生产的一些电视机使用模糊逻辑来自动调整屏幕的颜色、对比度和亮度。另外，我国的智能家电产品也取得了一些进展。,一、智能控制应用领域,智能家居让家心有灵犀,一、智能控制应用领域,智能家居让家心有灵犀,一、智能控制应用领域,智能家居控制系统,一、智能控制应用领域,智能家居系统提供面向家庭设备的网络平台，将通信设备、家用电器设备和安防装置等连接成网络，进行集中监视与控制，达到家庭事务管理的目的。智能家居系统向用户提供家电统一管理、室内无线遥控、家居安全保障等功能，为住户提供一个温馨舒适、安全节能、先进易用的智能家居环境。,一、智能控制应用领域,智能电网-能源价值链的变革,一、智能控制应用领域,智能电网-能源价值链的变革,一、智能控制应用领域,录音：“智能电网”将传统的煤炭发电电网转变为智能化、交互式电网，这对能源价值链的革命性变化就如同因特网在上世纪90年代末对IT行业的变革一样。,智能电网-能源价值链的变革,因特网,IT行业,一、智能控制应用领域,智能电网的应用,一、智能控制应用领域,汽车与智能交通,录音：汽车中也使用了大量的智能控制技术来完成控制功能。如Nissan豪华汽车中使用了模糊控制的反咬死刹车系统，基于模糊逻辑的无级变速器。其他汽车生产厂家也已开发了模糊发动机控制和自动驾驶控制系统等。,一、智能控制应用领域,日本仙台的地铁使用模糊控制技术，使地铁机车启动和停车非常平稳，乘客不必抓住扶手也能保持平衡。,一、智能控制应用领域,汽车与智能交通,录音：智能交通系统是灵活运用信息通信及智能控制技术，使人、车、路融为一体，提高交通设施的利用率，削减交通出行，从而达到建立安全、高效、快速、舒适，并有利于环境的交通运输系统。,一、智能控制应用领域,汽车与智能交通,录音：近年来，智能控制技术的迅速发展促进了其在航天航空及军事领域的应用，像神经网络控制、模糊控制等智能技术特别适合于航空发动机这样复杂的强非线性的多变量系统，在航天航空领域中的应用具有十分广阔的前景。,航空发动机,一、智能控制应用领域,航空航天及军事领域,航空航天及军事领域,航空发动机,一、智能控制应用领域,一、智能控制应用领域,航空航天及军事领域,模糊逻辑现已应用于各种导航系统，如美国航空和宇航局正在开发一种用于将引导航天飞机和空间站相连的自动系统。,工 业,录音：最早的实用工业过程模糊控制是丹麦F.L.Smith公司研制的水泥窑模糊逻辑计算机控制系统，它已作为商品投放市场，是模糊控制在工业过程中成功应用的范例之一。,一、智能控制应用领域,工 业,录音：现在模糊逻辑已广泛应用于各种从简单到复杂的工业诊断和控制系统中。,一、智能控制应用领域,工 业,高炉炼铁,一、智能控制应用领域,智能控制作为一项关键技术，尤其在钢铁冶金行业中也得到了较多的应用。,高炉生产工艺流程,一、智能控制应用领域,工 业,原料供应系统,工 业,一、智能控制应用领域,医疗诊断,赖祖亮小木虫,赖祖亮小木虫,中医诊治系统,新生儿血糖代谢系统,肌电信号识别系统,一、智能控制应用领域,录音：在医学诊断方面，根据智能专家控制技术得出的医疗诊治系统，其诊断准确率与传统的专家系统完全一致；基于DP网络肌电信号识别系统，准确性也明显优于时域分析方案；基于逆传播的中医诊治系统和基于RBF网络的新生儿血糖代谢系统等，在疾病的诊治过程中均取得了良好的结果。,一、智能控制应用领域,医 学,录音：以上介绍了智能控制目前的应用概况，也就是说，在智能控制技术日趋成熟的今天，我们已经在享用着智能控制所带来的成果。那么什么是智能控制？智能控制技术又包括哪些？以及智能控制技术在实际中如何实现？好，下面我们就带着这些疑问首先来了解一下智能控制的发展、定义及特点。,头 像,智能控制的产生和发展,录音：智能控制思潮出现于60年代，智能控制的产生和发展经历了萌芽、形成和发展三个阶段。,二、智能控制的发展、概念及特点,智能控制的发展,二、智能控制的发展、概念及特点,1965年，加利福尼亚大学的扎德(L.A.Zadeh)教授提出了模糊集合理论；,1）萌芽期（19601970）,L.A.Zadeh,智能控制的发展,二、智能控制的发展、概念及特点,这标志着智能控制的思想已经萌芽。,1967年，利昂德斯（）和门德尔首先使用“智能控制”一词。,1）萌芽期（19601970）,智能控制的发展,二、智能控制的发展、概念及特点,1965年，加利福尼亚大学的扎德(L.A.Zadeh)教授提出了模糊集合理论，为解决复杂系统的控制问题提供了强有力的数学工具；,这标志着智能控制的思想已经萌芽。,1967年，利昂德斯（）和门德尔首先使用“智能控制”一词。,1）萌芽期（19601970）,二、智能控制的发展、概念及特点,智能控制的发展,2）形成期（19701980）,20世纪70年代可以看做是智能控制的形成期：1974年英国工程师曼德尼（）将模糊集合和模糊语言用于锅炉和蒸汽机的控制，取得良好的结果。1977年，萨里迪斯(Saridis)提出智能控制三元结构定义。,1985年，IEEE在纽约召开了第一届全球智能控制学术讨论会，标志着智能控制作为一个学科分支正式被学术界接受。1987年在费城举行的国际智能控制会议上，提出了智能控制是自动控制，人工智能、运畴学相结合的说法。此后，每年举行一次全球智能控制研讨会，形成了智能控制的研究热潮。,二、智能控制的发展、概念及特点,智能控制的发展,3）发展期（1980）,智能控制的发展,二、智能控制的发展、概念及特点,经典控制理论,现代控制理论,智能控制理论,智能控制的发展,二、智能控制的发展、概念及特点,录音：随着被控对象复杂程度的增加以及控制要求的提高，自动控制也经历了由经典控制理论里最简单的开环控制、反馈控制到现代控制理论的最优控制、随机控制以及自适应鲁棒控制，到目前发展为智能控制理论中的自学习控制和智能控制。,智能控制在控制理论中的位置,二、智能控制的发展、概念及特点,智能控制是目前控制理论的最高级形式，代表了控制理论的发展趋势，能有效地处理复杂的控制问题。其相关技术可以推广应用于控制之外的领域：金融、管理、土木、医疗等等。,智能控制的概念,控制目标,实现控制的核心,重要的是,二、智能控制的发展、概念及特点,智能控制的智能,模仿人的智能，包括利用人类现有的控制知识和推理方法，当然也结合了机器学习来产生知识、结合计算推理来得出结论。,智能控制的概念,录音：智能控制的目标仍然是实现自动控制，但其实现控制的核心是“知识”和“推理思考”。其中重要的是模仿人的智能，包括利用人类现有的控制知识和推理方法，当然也结合了机器学习来产生知识、结合计算推理来得出结论。所以智能控制的智能是人类智能和机器计算智能的结合。,录音：智能控制属于典型的交叉学科，涉及人工智能、自动控制、运筹学、系统论、信息论等，在系统的实现上则必须依托计算机技术。,二、智能控制的发展、概念及特点,智能控制的特点,智能控制的特点,二、智能控制的发展、概念及特点,赖祖亮小木虫,自适应能力、鲁棒性好,非线性、时变和复杂不确定控制对象,节能好，并行操作，开发成本低,录音：1）被控过程节能好，具有并行操作特点，开发成本低；2）控制效果具有自适应能力、鲁棒性好：智能控制不依赖于对象模型，可以自适应调整控制策略。同时，由于智能的非定量粗略描述性，智能控制系统更能容忍噪声干扰；3）特别适合非线性、时变和复杂不确定的控制对象。这些对象正好是传统控制方法难以取得好控制效果的被控对象。,智能控制的特点,二、智能控制的发展、概念及特点,录音：以上介绍了智能控制的发展,基本概念及特点.,智能控制的特点,二、智能控制的发展、概念及特点,