控制理論與控制工程研究生課程.ppt

2020/8/10,1,控制理論與控制工程研究生課程文獻綜述,鄧成 湘潭大學(xué)信息工程學(xué)院,2020/8/10,2,目 錄,第一講 文獻綜述簡介 第二講 文獻綜述的分類 第三講 文獻綜述的基本特點 第四講 文獻綜述的基本結(jié)構(gòu) 第五講 文獻綜述的寫作步驟 第六講 文獻綜述應(yīng)注意的問題 第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,3,第一講 文獻綜述簡介,文獻綜述是文獻綜合評述的簡稱，指在全面搜集、閱讀大量的有關(guān)研究 文獻的基礎(chǔ)上，經(jīng)過歸納整理、分析鑒別，對所研究的問題(如學(xué)科和專題) 在一定時期內(nèi)已經(jīng)取得的研究成果、存在問題以及新的發(fā)展趨勢等進行系 統(tǒng)、全面的敘述和評論。文獻綜述在碩士、博士論文寫作中也占據(jù)著重要地 位，是論文中的一個重要章節(jié)。,2020/8/10,4,第一講 文獻綜述簡介,文獻綜述的好壞直接關(guān)系到論文的成功與否。但是，大部分同學(xué)在寫文 獻綜述時往往容易犯以下錯誤： 1先寫文章再寫文獻綜述。 2文獻綜述的標(biāo)題、結(jié)構(gòu)與文章的標(biāo)題、結(jié)構(gòu)都是一樣的。 3大量羅列堆砌文章。 4選擇性地探討文獻。 因此，我們對文獻綜述應(yīng)該有系統(tǒng)的全面的認識，以嚴謹?shù)目茖W(xué)設(shè)計來 尋找、評估和整合科學(xué)研究的證據(jù)，確保文獻綜述完整不偏，使論文的研究 結(jié)果對后續(xù)研究有真實的應(yīng)用價值和理論意義。,2020/8/10,5,第二講 文獻綜述的分類,1 按時間劃分 回顧性綜述：主要反映某一學(xué)科領(lǐng)域或某一方面目前的研究水平，是歷 史回顧加上目前水平，重點是目前水平。 前瞻性綜述：是在總結(jié)和分析現(xiàn)有文獻資料的基礎(chǔ)上，對某一學(xué)科領(lǐng)域 或某一方面的發(fā)展前景和趨勢以及可能結(jié)果進行預(yù)測。,2020/8/10,6,第二講 文獻綜述的分類,2 按是否參與作者個人意見劃分 歸納性綜述：偏重于客觀敘述某一學(xué)科領(lǐng)域或某一方面的研究水平和發(fā) 展現(xiàn)狀，沒有或者很少有作者個人的評論。 評論性綜述：除對某一學(xué)科領(lǐng)域或某一方面的文獻資料進行客觀地歸納 與分析外，還提出作者自己的觀點、見解和建議，即有“敘述”，又有“評 論”。,2020/8/10,7,第二講 文獻綜述的分類,3 按內(nèi)容劃分 動態(tài)性綜述：一般是對某一學(xué)科領(lǐng)域或某一方面的發(fā)展動態(tài)，按照其自身 的發(fā)展階段，由遠及近地介紹其主要進展，一直介紹到目前發(fā)展的程度。動 態(tài)性綜述對制定科研規(guī)劃，作出科研決策，有重要的指導(dǎo)作用。 成就性綜述：專門介紹某一學(xué)科領(lǐng)域或某一方面的新理論、新成果、新技 術(shù)、新方法。對開拓新課題、尋找新技術(shù)和新方法具有重要的啟迪作用。 爭鳴性綜述：一般是對某一學(xué)科領(lǐng)域或某一方面存在的學(xué)術(shù)觀點上的分 歧，進行分類、歸納和綜合，按不同見解分別敘述。爭鳴性綜述的作者可發(fā) 表傾向性的意見，但作者的觀點要與被引用文獻的觀點分開敘述。,2020/8/10,8,第三講 文獻綜述的基本特點,1 新穎性 文獻綜述所引用的文獻一般是近35年發(fā)表的。陳舊的資料隨科學(xué)的發(fā) 展和時間的推移可能被新近發(fā)表的資料所包含或超越，失去了被搜集、綜合 和歸納的意義。只有近期發(fā)表的資料才能對科研工作有指導(dǎo)作用，對讀者引 發(fā)興趣和有所啟發(fā)。 2 綜合性 文獻綜述綜合了某一學(xué)科領(lǐng)域在一定時期內(nèi)的研究概況，既有縱的描 寫，又有橫的對比，并進行分析比較。,2020/8/10,9,第三講 文獻綜述的基本特點,3 評述性 文獻綜述的作用不僅對某一學(xué)科領(lǐng)域的文獻資料進行綜合描述，而是在 分析研究的基礎(chǔ)上，發(fā)表自己的見解和觀點，即所謂“評論”。 4 客觀性 文獻綜述的作者在介紹他人的研究進展、成就和觀點時，要如實地反 映；在以評論的形式闡述自己的觀點和看法時，也要客觀分析，決不能臆 想、推測和拔高。,2020/8/10,10,第四講 文獻綜述的基本結(jié)構(gòu),文獻綜述的基本格式由題目、作者及工作單位、緒言、主體、總結(jié)或結(jié) 論和參考文獻六部分組成。 (1) 題目或標(biāo)題：文獻綜述的題目比較靈活，從內(nèi)容上看，可以對某一個領(lǐng) 域、一個學(xué)科分支、一個專題甚至一種方法進行綜述。題目要確切，要一目 了然，顧名思義，切不可大題小作或者是文不對題，題目名稱要恰到好處。,2020/8/10,11,第四講 文獻綜述的基本結(jié)構(gòu),(2) 署名作者及工作單位：作者署名，要反映實際情況，反映誰對該文作了 主要工作，承擔(dān)主要責(zé)任，它記錄了作者的辛勤勞動，記下了他們對人類科 學(xué)事業(yè)作出的貢獻。一般要署真實姓名，不用筆名，并要求寫明工作單位和 地址、郵政編碼，便于讀者咨詢，國外期刊還要求寫出作者的最高學(xué)位，以 示尊重和便于聯(lián)系。,2020/8/10,12,第四講 文獻綜述的基本結(jié)構(gòu),(3) 緒言或前言：用來說明作者寫作的目的、意義和作用，有關(guān)概念的定 義、規(guī)定綜述的范圍，扼要說明有關(guān)問題的歷史、發(fā)展?fàn)顩r與動態(tài)，以及 目前對主要問題的爭論焦點，使讀者在閱讀完前言后便對全文獲得一個大 體了解。,2020/8/10,13,第四講 文獻綜述的基本結(jié)構(gòu),(4) 主體部分：主體部分是全文的“軀干”，主要包括論據(jù)和論證兩部分，通 過提出問題、分析問題和解決問題，比較各家對同一問題的不同看法及其理 論根據(jù)，進一步闡明問題的來龍去脈和作者的見解。主體部分的敘述是靈活 多樣的，沒有固定格式，不論哪種方式，都應(yīng)比較各家學(xué)說及論據(jù)，闡明有 關(guān)問題的歷史背景、現(xiàn)狀和發(fā)展方向等，一般都要反映出主題的理論發(fā)展階 段，而且應(yīng)該多引用創(chuàng)造性的工作。,2020/8/10,14,第四講 文獻綜述的基本結(jié)構(gòu),(5) 總結(jié)或結(jié)論：總結(jié)或結(jié)論部分主要是對主體部分的論證結(jié)果，提出幾條 語言簡明、含義確切的意見。并扼要地概括主題，提出問題的焦點和結(jié)論， 最好提出自己的見解，贊成什么，反對什么。,2020/8/10,15,第四講 文獻綜述的基本結(jié)構(gòu),(6) 參考文獻：參考文獻是文獻綜述的重要組成部分，一般都在文章的最 后，它除了表示尊重被引證學(xué)者的勞動及表明文章中引用的資料是有根有據(jù) 之外，更重要的是為讀者在深入探討某些問題時，提供尋找有關(guān)文獻的線 索。因文獻綜述這種論文是產(chǎn)生于文獻，不像科研論文是產(chǎn)生于科研實踐， 所以，研究報告或其它文章的參考文獻，可根據(jù)實際需要省去，而綜述的參 考文獻則不能省略。它的編排應(yīng)眉目清晰，查找方便，它的內(nèi)容應(yīng)該準(zhǔn)確無 誤地按所列出的線索找到被引用的文獻。,2020/8/10,16,第五講 文獻綜述的寫作步驟,(1) 選擇恰當(dāng)?shù)念}材 計劃撰寫文獻綜述之初，首先應(yīng)當(dāng)確定題材。綜述可以是全面系統(tǒng)地介 紹某一領(lǐng)域的進展，也可以是某專題的一個側(cè)面。然而，選題一定要有創(chuàng) 新，最好具有實用價值。通常選擇近年來發(fā)展較快、進展較多，又切合實際 需要的課題。選題通常不宜過大，主要選擇自己所從事的專業(yè)及擬研究的課 題，或者與其密切相關(guān)的問題。因為選擇自己比較專長或熟悉的課題，才有 利于收集資料，對接觸的文獻也容易融會貫通，準(zhǔn)確理解，由于密切聯(lián)系實 際，寫起來更容易得心應(yīng)手，事半功倍。,2020/8/10,17,第五講 文獻綜述的寫作步驟,其次，要根據(jù)實際工作的需要，選擇科研中迫切需要解決的問題，也就 是要充分考慮讀者的實際需要，便于被期刊采用刊出。必要時應(yīng)請有關(guān)專家 指導(dǎo)，做到心中有數(shù)，如從事某項科研工作，在開題論證時，常常要復(fù)習(xí)大 量文獻，以了解該研究課題的最新動態(tài)及存在問題，此時寫文獻綜述，正如 瓜熟蒂落，順理成章。,2020/8/10,18,第五講 文獻綜述的寫作步驟,隨著專業(yè)知識不斷增長，閱讀和寫作能力也不斷提高，收集的文獻不斷 增多，就可以根據(jù)需要和可能，逐漸增加撰寫難度，撰寫一些選題較大的文 獻綜述。在幾個方面同時收集文獻，待其中某個專題收集到足夠的文獻，而 心中有數(shù)時，即可動手撰寫，也就是“成熟”一個題，就寫一篇的“高效率”。,2020/8/10,19,第五講 文獻綜述的寫作步驟,(2) 查閱文獻，廣泛掌握資料 文獻的檢索、收集、閱讀、消化，積累掌握豐富的切合主題的資料，是 撰寫文獻綜述的關(guān)鍵步驟。當(dāng)今世界科技飛速發(fā)展，研究成果大量涌現(xiàn)，因 此，不閱讀大量新近文獻，以掌握豐富的新資料，不掌握近代科技動態(tài)，就 只能是“無米之炊”，縱有生花妙筆，也難寫出優(yōu)秀的綜述。在知識的海洋 中，要收集有關(guān)專業(yè)或?qū)ｎ}的文獻，必須掌握檢索文獻的方法，才能盡快找 出盡可能多而又切題的文獻。,2020/8/10,20,第五講 文獻綜述的寫作步驟,文獻的檢索方法基本上分為手工檢索和計算機檢索兩類。 手工檢索：方法簡便但較費時。最初步的方法是根據(jù)自己熟知的專 業(yè)期刊，先找出23篇最新的，比較權(quán)威的文獻；再將這些文獻中的參考文 獻進行摘錄，再進一步從這些參考文獻本身所列的參考文獻進行追蹤，由近 溯遠，順藤摸瓜，不斷擴大線索向前找，就基本上可把該專題的有關(guān)文獻查 出。如有某專題的?？破诳部芍鹉臧淳聿殚喢烤淼乃饕?，通常連查35 年即可。,2020/8/10,21,第五講 文獻綜述的寫作步驟,更全面的手工檢索方法是查閱檢索性期刊，通常有文題的檢索和帶有文 摘的檢索兩種，都附有原刊名，出版年、月、卷、期及所在頁碼，目前，國 內(nèi)外都采用主題詞檢索，極為方便。有些檢索性期刊還編有作者索引，只要 你了解某個專題方面有成就的作者姓名，就可以把該作者發(fā)表的論文都檢索 出來。 文獻檢索一般由近及遠， 通常35年內(nèi)的文獻已夠用。個別專題，如 有必要也可繼續(xù)將更前的文獻查出。,2020/8/10,22,第五講 文獻綜述的寫作步驟, 計算機檢索：計算機問世以來，科技文獻的儲存和檢索已能做到又 快又全大大地節(jié)省了人力。國際性的大型文獻庫已經(jīng)建立，我國許多城市已 建立國際聯(lián)機檢索的終端，,2020/8/10,23,第五講 文獻綜述的寫作步驟,對檢索到的文獻，首先要通讀摘要或小結(jié)，以初步了解該文獻的主要內(nèi) 容，衡量其學(xué)術(shù)價值及實用性，對撰寫綜述的用途如何。然后，有選擇性地 對原文進行精讀和摘錄。一般提倡讀原文，因為只讀摘要，或間接地閱讀他 人轉(zhuǎn)引的文章，或翻譯的文摘，有時難以深入理解，進行消化，以便吃透原 文的精神，真正掌握要旨。同時還要善于分析比較，不能有聞必信必錄，切 忌缺乏明確的觀點。摘錄文獻時應(yīng)包括：作者、文題、刊名、出版年 月、 卷、期的起止頁碼及重要內(nèi)容，包括引言、材料和方法、結(jié)果、討論等。應(yīng) 摘錄文獻中的重要數(shù)據(jù)及核心觀點，以便寫綜述時引用而不必再查原文。,2020/8/10,24,第五講 文獻綜述的寫作步驟,(3) 構(gòu)思和擬定寫作提綱 構(gòu)思俗稱“打腹稿”，是正式撰寫之前必不可少的一個重要步驟，構(gòu)思成 熟，則撰寫自然順利，否則就難免會出現(xiàn)困難，甚至發(fā)生“返工”，所謂構(gòu) 思，就是在確定綜述的主題之后，對于所收集到的文獻資料進行分析和歸 納，圍繞主題，思考如何進行介紹和論證。因為文獻綜述絕不是資料的堆 積，必須在精讀大量文獻資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己的工作和科研，才能列出 較詳細的撰寫提綱，列出大小標(biāo)題，做到有綱有目，前后呼應(yīng)，逐漸引深。,2020/8/10,25,第五講 文獻綜述的寫作步驟,一般的做法可采取以下 幾種步驟： a. 首先全面復(fù)習(xí)積累的文摘卡片，確定綜述的幾個大段落及其標(biāo)題； b. 將文摘卡片分別納入上述大段落中，然后按各段細讀文摘卡片； c. 每個大段落中如有必要再分出幾個問題，列出次級標(biāo)題； d. 根據(jù)上述分析和歸納結(jié)果，擬定寫作提綱，這就是“搭架子”。 應(yīng)做到標(biāo)題與內(nèi)容一致，具有邏輯性 ，提綱是文章的骨架，應(yīng)力爭做 到層次分明，前后呼應(yīng)， 由淺入深，力爭詳盡，有綱有目，撰寫內(nèi)容要有 論點，又有具體數(shù)據(jù)，讓實驗數(shù)據(jù)來“說話”。,2020/8/10,26,第五講 文獻綜述的寫作步驟,(4) 成文和修改 擬好提綱后，在構(gòu)思明確、材料齊全的基礎(chǔ)上，就可以進一步組織材 料、撰寫文章。同其它文章一樣，對寫好的文章草稿要進行多次修改，以期 達到完美。準(zhǔn)備工作完成后，一般應(yīng)在短期內(nèi)寫出初稿，以免時間拖得太長 可能造成的思路前后脫節(jié)、條理紊亂或文筆不暢等。一旦動筆，最好一氣呵 成，不必在寫作過程中過分推敲用詞，全文寫畢后再逐段認真斟酌、推敲 (主要是內(nèi)容取舍是否合理、事實根據(jù)是否充分)，每次修改后最好放置 23天后(冷凍!)再修改一遍，直至滿意為止，必要時也可請指導(dǎo)教師或同 行好友閱讀提意見，力求完善。,2020/8/10,27,第五講 文獻綜述的寫作步驟,這里值得注意的三點是： 一是各稿最好都保存下來，比如你對“修改稿”做了較大的手術(shù)后，可以 存為“修改稿2”，這樣就不會亂； 二是對于引文。可以跟著原文走，不要事先就給它們編好號，等定稿時 再編號，這樣會省很多不必要麻煩； 三是碰到疑難和矛盾的地方，要通過多方途徑來解決，搜索、查書、詢 問等，有時可能是由于自己查的東西太少，有時的確是有不同觀點，這時要 仔細診查他們主要的不同點，盡可能逐一做出解釋。,2020/8/10,28,第六講 文獻綜述應(yīng)注意的問題,(1) 忌作重復(fù)綜述 綜述應(yīng)從一、二次文獻中歸納綜合而成，不宜在別人的綜述基礎(chǔ)上再作 相同范圍內(nèi)相同課題的綜述。,2020/8/10,29,第六講 文獻綜述應(yīng)注意的問題,(2) 忌選題范圍過于寬泛 綜述雖然是綜合論述某課題的文稿，但論述范圍不能過于寬泛，否則篇 幅過長，容易使論述主題不集中。選題要切合實際，簡潔明了，能夠概括全 篇主題，且能引人注意。單純追求選題的大而全，范圍過于寬廣，反而會出 現(xiàn)選題過寬而內(nèi)容過窄，文題不符的問題。忌生搬硬套，對知識進行再創(chuàng)造 能力和概括性差。綜述雖然是綜合敘述但它絕對不是一次性文獻的疊加和 堆積，必須對知識進行再創(chuàng)造。,2020/8/10,30,第六講 文獻綜述應(yīng)注意的問題,(3) 忌添枝加葉、各取所需 綜述的基本原則是忠于原文、用事實說話。因而綜述的內(nèi)容一定要具有 真實性和科學(xué)性，科學(xué)性是綜述寫作的生命。綜述中所引用的數(shù)據(jù)、結(jié)果、 結(jié)論一定要符合科學(xué)性，不能主觀判斷，更不能憑空想象或推測、加工。如 果僅通過閱讀或摘錄，在別人綜述的基礎(chǔ)上作第二手綜述，則可能出現(xiàn)片面 性、甚至以訛傳訛。,2020/8/10,31,第六講 文獻綜述應(yīng)注意的問題,(4) 詳略把握得當(dāng)，重點突出 綜述由于信息量大，綜合性強，所以在撰寫時，涉及的一次性文獻范圍 廣、材料多，而且結(jié)構(gòu)龐大，所以如果不注意詳略得當(dāng)，那么，重點就難以 突出，就難以起到濃縮資料的作用。,2020/8/10,32,第六講 文獻綜述應(yīng)注意的問題,引文資料跨度不能太長 有的作者認為綜述資料時間越長越好，因而，收集文獻資料追求篇數(shù) 多、時間長，其實，文獻資料既不是越多越好，也不是時間跨度越長越好， 具體的限度雖然難以規(guī)定，但原則上是參考文獻的引用數(shù)目，期刊一般限定 在20條以內(nèi)，最多不能超過30條，時間上資料以近35年為宜。,2020/8/10,33,第六講 文獻綜述應(yīng)注意的問題,(6) 間接和轉(zhuǎn)引文獻資料不能過多 綜述的文獻資料必須是一次性文獻資料，而且是作者親自閱讀過的。有 的作者為了省事，甚至投機取巧，寫作時直接把一次性文獻資料中的參考文 獻一列舉出來，這不僅違反了綜述參考文獻引用的基本原則，而且對讀者也 是不負責(zé)的。,2020/8/10,34,第七講 文獻綜述范例說明,范例文獻：智能控制綜述 文章結(jié)構(gòu)： 1 引言 2 發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 3 與傳統(tǒng)控制的關(guān)系 4 主要方法與當(dāng)前研究熱點 5 應(yīng)用舉例 6 發(fā)展前景之我見 參考文獻,2020/8/10,35,第七講 文獻綜述范例說明,1 引言 第一個階段是20世紀4060年代的經(jīng)典控制理論，主要采用傳遞函數(shù)、 頻率特性、根軌跡為基礎(chǔ)的頻域分析方法來解決單輸入單輸出問題。著名的 控制科學(xué)家有：Black，Nyquist，Bode。 第二階段是20世紀6070年代，由于空間技術(shù)的發(fā)展，形成以多變量控 制為特征的現(xiàn)代控制理論。主要代表有Kalman的濾波器、Pontryagin的極 大值原理、Bellman的動態(tài)規(guī)劃和Lyapunov的穩(wěn)定性理論。,2020/8/10,36,第七講 文獻綜述范例說明,第三階段從20世紀70年代開始，以分解和協(xié)調(diào)為基礎(chǔ)，形成用于復(fù)雜系 統(tǒng)的大系統(tǒng)控制理論。它綜合了現(xiàn)代控制理論、圖論、數(shù)學(xué)規(guī)劃和決策方面 的成果，是控制理論在廣度上的開拓。重要理論有遞階控制理論、分散控制 理論、隊論等。 在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力水平高速發(fā)展的今天，人們對大規(guī)模、復(fù)雜和不確 定性系統(tǒng)實行自動控制的要求不斷提高。因此，基于精確數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控 制理論就顯得力不從心了，智能控制也就應(yīng)運而生。,2020/8/10,37,第七講 文獻綜述范例說明,2 發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 (1) 20世紀60年代是智能控制的孕育期。 1965年，美國普渡大學(xué)的傅京孫(Fu，KS)提出把人工智能的直覺 推理規(guī)則方法用于學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)，從而最早把人工智能引入到控制技術(shù)中。 1966年， Mendel將人工智能用于飛船控制系統(tǒng)的設(shè)計，并首先提出人 工智能控制的概念。 1967年Leonde和Mendel開始首先使用”智能控制”(IC)一詞。,2020/8/10,38,第七講 文獻綜述范例說明,(2) 20世紀70年代是智能控制的深化時期。 1971年傅京孫提出智能控制二元論。 1974年EHMamdani首次將模糊集理論成功用于過程控制，進而提 出模糊控制方法。 1979年Saridis將運籌學(xué)用于系統(tǒng)整體優(yōu)化，提出了所謂的三元論，并首 次提出“組織一協(xié)調(diào)一執(zhí)行”的分層智能控制結(jié)構(gòu)和“精度隨智能的升高而降 低”的思想，以及定義了“熵”作為智能控制系統(tǒng)的性能度量。,2020/8/10,39,第七講 文獻綜述范例說明,20世紀80年代是智能控制迅速發(fā)展的時期。 1984年瑞典著名學(xué)者KJAstrom將專家系統(tǒng)技術(shù)引入控制系統(tǒng)，提 出專家控制系統(tǒng)。Hopfield網(wǎng)絡(luò)及Rumelhart提出的BP算法為人工神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)注入了新的活力，從而出現(xiàn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。 1985年8月在美國紐約州的Troy召開了第一次智能控制學(xué)術(shù)討論會，此 后不久在IEEE的控制系統(tǒng)學(xué)術(shù)會議上成立了智能控制專業(yè)委員會，標(biāo)志著 智能控制作為一個新的學(xué)科分支正式被控制界所公認。,2020/8/10,40,第七講 文獻綜述范例說明,(4) 從20世紀90年代至今，智能控制進入了新的發(fā)展時期。 隨著對象規(guī)模的擴大和過程復(fù)雜性的加大，以及隨著人工智能技術(shù)、信 息論、系統(tǒng)論和控制論的發(fā)展，人們試圖從更高層次上研究智能控制，如認 知心理學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、進化論及遺傳算法、混沌論等。這不僅形成了智 能控制的多元論，而且在應(yīng)用實踐方面取得了突破性的進展，如基于Agent 的集散遞階結(jié)構(gòu)的智能控制系統(tǒng)為智能控制注入了新的活力。 我國智能控制也興起于這一時期。1991年7月，中國人工智能學(xué)會正式 成立。隨后，在我國召開的有關(guān)智能控制及其應(yīng)用的國際和國內(nèi)的學(xué)術(shù)會議 越來越多。,2020/8/10,41,第七講 文獻綜述范例說明,3 與傳統(tǒng)控制的關(guān)系 傳統(tǒng)控制處理高度非線性和復(fù)雜系統(tǒng)的效果很差，且有較弱的自學(xué)習(xí)、 自適應(yīng)、自組織功能和容錯能力。由于對象模型的不確定性、環(huán)境的復(fù)雜性 和控制任務(wù)或目標(biāo)的復(fù)雜性的不斷加大，基于精確數(shù)學(xué)模型的傳統(tǒng)控制就顯 得力不從心。,2020/8/10,42,第七講 文獻綜述范例說明,與傳統(tǒng)自動控制比較，智能控制有以下五方面區(qū)別： (1) 前者以反饋控制理論為核心，線性定常系統(tǒng)為主要對象，有完善的 理論體系；后者尚無完善的理論體系，目前有二元論和多元論。 (2) 前者建立在精確數(shù)學(xué)模型，對大規(guī)模、復(fù)雜和不確定性系統(tǒng)不易描 述；后者建立在經(jīng)驗和知識的推理上，可以獲取和描述更多的知識信息。可 見前者不能反映人工智能過程，易丟失許多有用的信息。,2020/8/10,43,第七講 文獻綜述范例說明,(3) 前者具有時域法、頻域法、根軌跡法、狀態(tài)空間法等有效的分析和 綜合方法；后者的實現(xiàn)方法建立在學(xué)習(xí)、訓(xùn)練、邏輯推理、判斷和決策等符 號加工上，呈現(xiàn)多樣性，如分級遞階智能控制(運籌學(xué))、模糊控制(模糊數(shù) 學(xué))、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、進化論及遺傳算法、專家系統(tǒng)、大系統(tǒng)智能控制、分層 智能控制、分布式問題求解、認知心理學(xué)等。,2020/8/10,44,第七講 文獻綜述范例說明,(4) 前者有嚴格的性能指標(biāo)體系，如穩(wěn)態(tài)誤差(精度)、動態(tài)性能、系統(tǒng) 穩(wěn)定性、可控和可規(guī)則性；后者以控制的目的和行為來評價系統(tǒng)性能，而無 統(tǒng)一的性能指標(biāo)體系。傳統(tǒng)控制理論已有了許多判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的解析方 法，如李雅普洛夫穩(wěn)定性理論等；而基于人工智能技術(shù)的智能控制理論，由 于自身的非線性和時變性，使這些方法很難直接應(yīng)用。,2020/8/10,45,第七講 文獻綜述范例說明,(5) 前者著重解決單機自動化、不太復(fù)雜的過程控制和大系統(tǒng)的控制問 題；后者主要解決高度非線性、強不確定性和復(fù)雜系統(tǒng)控制問題。因此，后 者應(yīng)用極為廣泛，可涉及自然科學(xué)和社會科學(xué)的各個領(lǐng)域，是控制界當(dāng)前的 研究熱點和今后的發(fā)展方向。,2020/8/10,46,第七講 文獻綜述范例說明,智能控制具有較強學(xué)習(xí)功能、適應(yīng)功能和組織功能，能克服被控對象和 環(huán)境所具有的高度復(fù)雜性和不確定性，實現(xiàn)有效控制。但智能控制系統(tǒng)并不 排斥傳統(tǒng)控制理論，信息與反饋概念在智能控制理論中仍占據(jù)著重要地位。 如在分層遞階結(jié)構(gòu)的智能控制系統(tǒng)中，執(zhí)行級常常采用傳統(tǒng)理論進行設(shè)計。,2020/8/10,47,第七講 文獻綜述范例說明,4 主要方法與當(dāng)前研究熱點 4.1.1 專家控制 這是一種將人的感知經(jīng)驗(淺層知識)與定理算法(深層知識)相結(jié)合的傳 統(tǒng)的智能控制方法。主要優(yōu)點是在層次結(jié)構(gòu)上、控制方法上和知識表達上有 靈活性、啟發(fā)性和透明性，既可以采用符號推理也允許數(shù)值計算；既可以精 確推理也可以模糊決策。,2020/8/10,48,第七講 文獻綜述范例說明,專家系統(tǒng)的基本組成部分有：知識獲取、知識庫、推理機和解釋器四個 部分，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。,2020/8/10,49,第七講 文獻綜述范例說明,知識獲取為修改知識庫中原有的知識和擴充知識提供手段； 知識庫用于存儲領(lǐng)域內(nèi)的原理性知識、專家的經(jīng)驗知識以及有關(guān)的事實 等，并為推理機提供求解問題所需知識； 推理機根據(jù)當(dāng)前的輸入數(shù)據(jù)或信息，再利用知識庫中的知識，按一定的 推理策略去處理、解決當(dāng)前的問題； 解釋器根據(jù)知識的語義，對找到的知識進行解釋，向用戶提供了一個認 識系統(tǒng)的窗口。,2020/8/10,50,第七講 文獻綜述范例說明,由于專家系統(tǒng)控制不需要被控對象的數(shù)學(xué)模型，因此它是目前解決不確 定性系統(tǒng)的一種有效方法，應(yīng)用較為廣泛。但具有靈活性的同時也帶來了設(shè) 計上的隨意性和不規(guī)范性，而且知識的獲取、表達和學(xué)習(xí)，以及推理的有效 性和實時性也難以保證。,2020/8/10,51,第七講 文獻綜述范例說明,4.1.2 模糊控制 模糊控制是應(yīng)用模糊集合理論，從行為上模擬人的模糊推理和決策過程 的一種實用方法。如圖2所示，其核心為模糊推理，主要依賴模糊規(guī)則和模 糊變量的隸屬度函數(shù)。,2020/8/10,52,第七講 文獻綜述范例說明,模糊控制的主要特點是： (1) 它是一種非線性控制方法； (2) 不依賴于對象的數(shù)學(xué)模型； (3) 具有內(nèi)在的并行處理機制，并表現(xiàn)出極強的魯棒性； (4) 算法簡單、執(zhí)行快、容易實現(xiàn)。 模糊控制已在一些領(lǐng)域取得了很好的研究成果，展示了其處理精確數(shù)學(xué) 模型，非線性，時變和時滯系統(tǒng)的強大功能。,2020/8/10,53,第七講 文獻綜述范例說明,但是模糊控制系統(tǒng)還有許多理論和設(shè)計問題亟待解決。這些問題主要 有： 模糊控制器的穩(wěn)定性和魯棒性理論分析問題； 模糊控制精度較差，存在優(yōu)化設(shè)計問題； 模糊控制表(規(guī)則庫)一般要人工建立，尚無學(xué)習(xí)功能。 目前已有一些研究者對上述問題進行了探討，如運用自適應(yīng)模糊方法討 論了非線性模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。,2020/8/10,54,第七講 文獻綜述范例說明,4.1.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 20世紀80年代中期以來，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以其獨特的優(yōu)點引起了人們的極 大關(guān)注。它是從機理上對人腦生理系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)模擬的一種控制和辨識方 法是介于符號推理與數(shù)值計算之間的一種數(shù)學(xué)工具，具有較好的學(xué)習(xí)和適 應(yīng)能力。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本身各簡單結(jié)點沒有顯在的物理意義，但綜合網(wǎng)絡(luò)可 描述復(fù)雜和非線性系統(tǒng)的控制和辨識問題，而且能做到并行實時、冗余容錯 的運算。,2020/8/10,55,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制具有如下特點： 能充分逼近任意非線性特性； 分布式并行處理機制； 自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力； 數(shù)據(jù)融合能力； 適合于多變量系統(tǒng)； 多變量處理； 以及可硬件實現(xiàn)。 這些特點使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)成為非線性系統(tǒng)建模與控制的一種重要方法，因此 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)成為實現(xiàn)非線性預(yù)測控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,56,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制在理論和設(shè)計方法上還存在許多問題，有待進一步的研 究。例如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和規(guī)模的選取 及優(yōu)化方法和學(xué)習(xí)和控制算法的收斂性和實時性問題，這些都還有待繼續(xù)深 入研究。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,57,4.1.4 分層智能控制 美國的控制理論家薩里迪斯在提出智能控制系統(tǒng)的人工智能、自動控制 和運籌學(xué)的二元結(jié)構(gòu)的同時，模擬了人腦的分層結(jié)構(gòu)，提出了分層遞階的智 能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,58,如圖3所示，智能控制系統(tǒng)分為三級：執(zhí)行級、協(xié)調(diào)級和組織級，并規(guī) 定各級之間實現(xiàn)“智能遞增精度遞減”的原則。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,59,執(zhí)行級用于高精度局部控制； 協(xié)調(diào)級用于按知識和實際輸出進行控制參數(shù)調(diào)整； 組織級則進行推理、決策和學(xué)習(xí)。 其特點表現(xiàn)為：自下而上智能漸增而精度遞減。 這種分層遞階結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是控制路線明確，易于解析描述，其智能表現(xiàn) 為傳統(tǒng)的”感知、思考、動作”的有意識的行為。它已成功地應(yīng)用于機器人智 能控制、交通系統(tǒng)的控制與管理等一些領(lǐng)域。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,60,4.2 當(dāng)前研究熱點 隨著人們對不確定性、復(fù)雜性、模糊性過程控制問題進行廣泛深入研 究，專家系統(tǒng)、模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被廣泛地引入到控制理論之中。由于這 三者都具有解決人工智能中知識表達與不確定性推理的信息表達與處理能 力，人們近來普遍認為以下幾種途徑是智能控制最具吸引力的選擇： 基于知識和經(jīng)驗的專家系統(tǒng)控制； 基于模糊邏輯推理與計算的模糊控制； 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制； 以上途徑的交叉與結(jié)合。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,61,由于專家系統(tǒng)控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制各有特點，因此目前有些 研究者集成這些方法，形成了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和專家模糊控制等多個方 向。例如，一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊焊接控制方法、基于進化計算和神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)的財政預(yù)算方法 、用于醫(yī)學(xué)診斷的粗集神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng) 和基于模糊專 家系統(tǒng)的不穩(wěn)定電壓控制 。小波變換、遺傳算法與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合、 以及混沌理論等，也將成為智能控制的發(fā)展方向。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,62,5 應(yīng)用舉例 智能控制的應(yīng)用領(lǐng)域已大為拓寬，不再局限于傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域。從以下 幾個主要領(lǐng)域來介紹智能控制的工程應(yīng)用及其發(fā)展現(xiàn)狀。 5.1 智能機器人 采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制和專家系統(tǒng)技術(shù)對機器人進行定位、環(huán)境 建模、檢測、控制和規(guī)劃的研究已經(jīng)日趨成熟，并在多個實際應(yīng)用系統(tǒng)中得 到驗證。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,63,同時，遺傳算法和進化計算為機器人系統(tǒng)帶來了新型的優(yōu)化編程和控制 技術(shù)。一種基于遺傳算法的機器人路線規(guī)劃方法，將機器人控制分為兩層。 底層采用傳統(tǒng)的控制理論，通過調(diào)整各個方向馬達的電壓值，來控制機器人 的運動方向；上層采用遺傳算法，對可選路線進行評估，選擇較優(yōu)路線。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,64,為了能翻越障礙物，底層仿照坦克原理，附加一大一小的滾輪組；為取 得最優(yōu)路線，上層將遺傳算法得到的路線，與障礙物之間的附加線，相交得 到一系列交叉點，然后把這些交叉點連成的曲線作為機器人的路線。該方法 使機器人在戶外翻越和繞開障礙物時有較好的行進效果。此外，通過神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)在線或離線訓(xùn)練，獲得學(xué)習(xí)機器人的動力學(xué)模型 ；為提高系統(tǒng)的魯棒性 和適應(yīng)能力，用模糊控制原理構(gòu)造了基于模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制器。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,65,5.2 電子電力學(xué)領(lǐng)域中的智能控制 電力電子學(xué)廣泛應(yīng)用于與電能有關(guān)的各個領(lǐng)域，包括交直流電源、電力 系統(tǒng)、電氣傳動控制以些電子工業(yè)。設(shè)計、生產(chǎn)和運行等控制是一個復(fù)雜的 過程，國內(nèi)外的電氣工作者將人工智能技術(shù)引入到電氣設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計、故 障診斷及控制中，取得了良好的控制效果。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,66,基于模糊專家系統(tǒng)的電視調(diào)測控制方法，用示波器等儀器自動采集頻譜 信息；然后運用基于專家知識的模糊規(guī)則，分析這些信息，得到要調(diào)整的參 數(shù)；依據(jù)分析結(jié)果，調(diào)整電壓、電流和周期等參數(shù)，直至獲得優(yōu)質(zhì)圖像。該 方法在調(diào)測電視圖像的模擬實驗中，獲得較好的控制效果。此外，模糊邏 輯、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的集成控制技術(shù)雖在這一領(lǐng)域取得了一些成功的經(jīng) 驗，但目前還處于研究試驗階段。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,67,5.3 工業(yè)過程中的智能控制 工業(yè)制造業(yè)涉及一系列相關(guān)的操作和行為，如產(chǎn)品設(shè)計、材料選擇、工 藝流程設(shè)計和生產(chǎn)過程等等。由于需要依賴那些不夠完備和不夠精確的數(shù)據(jù) 來解決難以或者無法預(yù)測的情況，智能控制被廣泛地應(yīng)用。例如，焊接過程 中的模糊焊縫跟蹤、汽車工業(yè)的模糊控制變速發(fā)動機和轎車中央智能控制系 統(tǒng)等等。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,68,由于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法需要充分多的神經(jīng)元來表示非線性，增加了 學(xué)習(xí)時間。而且這種方法易陷入局部最優(yōu)點，這就限制了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 方法的應(yīng)用范圍。一種基于遺傳算法的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法，用單神經(jīng)元 網(wǎng)絡(luò)表示S形非線性函數(shù)，并用遺傳算法預(yù)學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。遺傳算法 預(yù)學(xué)習(xí)不僅使參數(shù)易收斂到全局最優(yōu)點，也預(yù)先在一定程度上矯正了非線性 函數(shù)的偏差，進而加快了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)速度。結(jié)果表明，該方法取得較好 的柔性連接操作效果。此外，Bongards將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測器和模糊控制器結(jié)合 在一起，在污水處理廠取得成功的應(yīng)用。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,69,53其它領(lǐng)域中的智能控制 廣義上理解的自動控制可以包括那些具體的有形的機械設(shè)備，以及抽象 的時變的信息對象，如股市行情、氣象信息、地震火災(zāi)預(yù)報數(shù)據(jù)等。所以在 其他領(lǐng)域中，智能控制技術(shù)也可得到廣泛應(yīng)用。Mimesis系統(tǒng)將智能控制引 入三維游戲。Mimesis系統(tǒng)是分層的，低層用傳統(tǒng)控制技術(shù)實現(xiàn)Mimesis服務(wù) 器，高層用智能控制技術(shù)實現(xiàn)Mimesis控制器。在Mimesis控制器中，談?wù)撝?能規(guī)劃器合理選擇與用戶交流的技術(shù)方案；敘述智能規(guī)劃器采用專家系統(tǒng)方 法，分析用戶的游戲體驗，從而設(shè)計出面向?qū)ο蟮挠螒蚯楣?jié)。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,70,6 發(fā)展前景之我見 智能控制出現(xiàn)的時間不長，但把追求智能控制系統(tǒng)高度自治的狹隘理解 引導(dǎo)到重視人機結(jié)合、智能互補的方向上來。這促進智能控制學(xué)科健康發(fā) 展，并使它取得了可喜的成果和進展。但在智能控制發(fā)展的熱潮中，應(yīng)當(dāng)看 到，國內(nèi)外智能控制的應(yīng)用研究成果的層出不窮與理論研究的緩慢發(fā)展甚至 停滯不前，形成了一種不平衡現(xiàn)象。從目前來看，智能控制難以存在普遍、 統(tǒng)一的理論體系，而建立具有開放性、形式非唯一性的集成化智能控制框架 則是現(xiàn)實的、必要的。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,71,智能控制在以下幾方面要加強研究工作： (1) 加強理論研究，給出智能控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可控性、可測性、魯 棒性定義及準(zhǔn)則； (2) 解決知識獲取和優(yōu)化的瓶頸問題，特別是動態(tài)系統(tǒng)的知識獲取和分 類； (3) 加強各種智能控制方法結(jié)合的耦合度； (4) 加強對學(xué)習(xí)問題的研究，進而加快收斂速度，提高實時控制能力； (5) 融入更多領(lǐng)域知識，拓寬智能控制的應(yīng)用范圍。,第七講 文獻綜述范例說明,2020/8/10,72,第七講 文獻綜述范例說明,參考文獻： 共18篇參考文獻，其中中文文獻3篇，英文文獻15篇。 本人的建議： 多讀英文文獻，特別是近幾年高級別刊物或會議發(fā)表的文獻。,2020/8/10,73,謝 謝 ！,2020/8/10,74,鄧成的郵箱： 手機號碼：,