控制科學與技術的發(fā)展及其思考(編輯修改稿)
2025-07-20 08:33 本頁面
【文章內容簡介】 和困難。同時，網絡自身的安全與控制也是一個十分重要和非常棘手的問題。不同性質、不同控制對象組合而成的混雜系統(tǒng)還缺乏理論支持和相應的技術手段。多任務、多機器人的協調控制問題。2）理論問題由于復雜系統(tǒng)的建模、穩(wěn)定性與系統(tǒng)設計缺乏理論支撐和指導，有必要綜合應用其他學科，如數學、信息科學、系統(tǒng)科學與認知科學的最新進展來建立一個解決復雜性問題的完整理論。3）控制要求具有多種信息或傳感信息的綜合能力；具有自學習和自適應能力，能夠自主調整控制機構；高可靠性；控制系統(tǒng)本身應該具有良好的控制特性；在出現故障和意外時，能及早進行自我故障診斷及排除?，F代控制系統(tǒng)應該具有良好的容錯性和魯棒性。在一些情況下需要構造一個合理的人機協作的控制系統(tǒng)?；谏鲜鰡栴}，控制科學界多年來一直在探索著新的方法，尋求更加符合實際的“發(fā)展軌跡”。近十年來，人工智能學科新的進展給人們帶來了希望。由于得益于計算機科學技術和智能信息處理的高速發(fā)展，智能控制逐漸形成一門學科，并在實際應用中顯示出強大的生命力。與此同時，許多控制學科領域的工作者也開始認識到，在許多系統(tǒng)中，復雜性不只是表現在高維性上，更多的則是表現在系統(tǒng)信息的模糊性、不確定性、偶然性和不完全性上。能否用人工智能的人工神經網絡、模糊邏輯推理、啟發(fā)式知識、專家系統(tǒng)等理論去解決難以建立精確數學模型的控制問題一直是我們十多年來追求的目標。3 智能信息處理技術和控制科學的交融與結合隨著許多復雜的社會經濟與生態(tài)問題和全球網絡信息安全問題的出現及對許多復雜系統(tǒng)“涌現”機理的研究，許多科學家對傳統(tǒng)的控制理論與非線性分析、隨機系統(tǒng)、統(tǒng)計學習、人工智能、認知科學等學科的結合產生了極大興趣，特別是將人工神經網絡、模糊邏輯、遺傳計算、專家系統(tǒng)、混沌和其它常規(guī)信號信息處理相結合，在新的層次上實現控制的自適應和反饋。20世紀70年代，傅京孫教授提出把人工智能的直覺推理方法用于機器人控制和學習控制系統(tǒng)，并將智能控制概括為自動控制和人工智能的結合。傅京孫、Glorioso和Sardi等人從控制理論的角度總結了人工智能技術與自適應、自學習和自組織控制的關系，正式提出了建立智能控制理論的構想。1967年，Leondes和Mendel首次正式使用“智能控制”一詞。1985年8月在美國紐約IEEE召開的智能控制專題討論會，標志著智能控制作為一個新的學科分支正式被控制界公認。智能控制不同于經典控制理論和現代控制理論的處理方法，它研究的主要目標不僅僅是被控對象，同時也包含控制器本身?？刂破鞑辉偈菃我坏臄祵W模型，而是數學解析和知識系統(tǒng)相結合的廣義模型，是多種知識混合的控制系統(tǒng)。經驗主義和理性主義的模型與解釋在很大程度上影響著人類的認知過程。人的經驗是在多次的“反饋”過程中逐步積累。因此，對于智能和控制的關系，應該合理地發(fā)揮經驗的作用，從進化的角度把智能活動看成動態(tài)發(fā)展的過程，即實現控制系統(tǒng)的“反饋”應是動態(tài)、分層、綜合的過程。智能信息處理技術為“反饋”提供了更“聰明”的實現形式。長期以來，人們在信息處理中的認知模型和基于感知的智能化信息處理研究領域作了不少工作，取得了很大進展，但其水平距人們所期望的還相差甚遠。這主要是由于所使用的方法與人腦的認知信息處理過程有這種大差別，如頻譜分析方法、句法分析和傳統(tǒng)的人工智能方法等不具有開放性、動態(tài)性和靈活性等智能信息處理方法所應有的特征，因而它們只在特殊的應用領域內取得有限的成功。事實上，人類的許多科學成就都來自對自然界中相應事物的觀察和深入研究，例如人類由鳥類的飛行得到啟發(fā)從而發(fā)明了飛機。同樣，對信息的加工處理和智能控制系統(tǒng)的設計，自然界也給我們提供了一個非常完美的范例——人腦。因而智能信息處理系統(tǒng)的研究與發(fā)展需要借助于對大腦認知功能深入全面的研究。人對外部世界的認知過程，本質上是一個多傳感信息的融合過程。人腦通過對多通道信息的相互監(jiān)督（selfsupervision）完成學習，從而獲得對外部事物的知識；通過對多傳感信息的融合，實現對目標的識別與解釋；并可以根據已有知識對各傳感器實行控制。這種前饋和反饋過程的完美結合，使人腦具有極高的智能水平，即使在噪聲環(huán)境下或傳感信息不可靠時，人腦也能有效地完成其智能活動。這為構造智能系統(tǒng)提供了完美的典范。自從人工智能形成一個學科以來，科學家們遵循著一條明確的指導思想，即研究和總結人類思維的普遍規(guī)律，并用計算機模擬它的功能實現。正如飛機并不是簡單模擬鳥而發(fā)明的，因此智能信息處理系統(tǒng)的研究也不應該機械照搬人腦認知模式。 智能控制系統(tǒng)的基本功能特點1） 容錯性。對復雜系統(tǒng)（如非線性、快時變、復雜多變
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