控制科學與技術的發(fā)展及其思考-資料下載頁
2025-06-23 08:33本頁面
【正文】 把傳統控制理論與模糊邏輯、神經網絡、遺傳算法等人工智能技術相結合，充分利用人的控制知識對復雜系統進行智能化控制，逐漸形成了智能控制理論的較完整的體系。控制科學所面臨的挑戰(zhàn)問題。1） 高度自主的復雜工程系統的設計與控制。我們面臨的復雜系統是一個由多個子系統構成，每個子系統本身都可能是一個復雜的、具有高度自主性的系統，需要有效地協調這些子系統的行為。所設計的工程系統不僅有很高的復雜度，而且同時還要能在人監(jiān)督最少的情況下運行良好，表現出高度自主的行為。2） 智能控制與基于人類行為的智能化信息處理。智能控制方法是對傳統控制方法的擴展和提高，也是設定和完成控制目標時實現高自主度所必需的，在不確定條件下的規(guī)劃、大量數據的處理中，進行有效的復雜過程控制。3） 復雜工業(yè)系統的故障快速處理、系統重構與修復，復雜環(huán)境中仿人機器人的設計和制造，社會系統中的重大事變（戰(zhàn)爭、自然災害、金融危機）的應急指揮和組織系統都存在著如何適應外部世界不確定性的動態(tài)變化問題。人類的行為特征充分反映了對外界環(huán)境的反應能力。研究基于人類行為特征的信息處理原理和方法，即研究系統在不確定性動態(tài)環(huán)境中的反應能力和對外界事務充分感知的能力。4） 學習控制系統。學習是自動化系統一直追求的目標。它是指系統能夠根據環(huán)境或目標改變其行為。學習控制系統應能夠在控制過程發(fā)生變化時修改控制規(guī)律。5） 綜合智能處理方法。目前，人們在自適應、監(jiān)督與迭代式設計等方面做了大量的研究和開發(fā)工作。由于將人工智能技術引入到控制領域中，可用來處理其它一些學習特征，如估計、聚類、重構、推理、創(chuàng)造、刪除等功能，特別是需要綜合人工智能中的多種技術來實現上述系統功能。6） 復雜系統的理論體系的形成。復雜系統的主要特征歸納為：系統動力學模型的不確定性、測量信息的粗糙性和不完整性、動態(tài)行為或擾動的隨機性、離散層次和連續(xù)層次的混雜性、系統動力學的高度非線性、狀態(tài)變量的高維性和分布性、子系統及層次多樣性和個子系統間的強耦合性、部分子系統的無法建模性等。復雜系統控制在規(guī)模上、復雜性及靈活性上將大大突破傳統的自動控制在概念和方法上的局限性。它要求控制系統對被控對象的動力學模型要有“學習”和“識別”能力，對環(huán)境和擾動的變化要有“適應”和“魯棒”能力。一般地，提高系統的智能度主要有兩種途徑：一是在基于古典精確邏輯的基礎上，通過增加并行度來加快系統的演化速度，從而提高系統的智能；二是開發(fā)新的高智能的邏輯形式。前者，主要是考慮計算速度，這同樣有兩種途徑，一方面在原有算法基礎上開發(fā)相應的并行算法；另一方面是設計出高效且具有高并行度的新型算法。后者，主要是從系統本身出發(fā)來提高它的智能度，其主要手段是通過對人或高等動物以及自然界的研究中得到一些啟示，并應用于新系統的設計中。綜合智能信息處理將以神經網絡并行分布處理和基于專家系統等人工智能符號邏輯推理為兩種重要的基本方式，并與模糊邏輯、進化計算、混沌動力學、信號處理與變換等方法綜合集成，特別是軟計算（神經網絡、模糊邏輯和概率推理）、不確定性推理與自組織及仿生計算等。5 結束語20世紀以來，控制科學與工程技術對近代世界技術文明的許多成就作出了巨大貢獻，發(fā)展了許多研究方法和開創(chuàng)了不少交叉科學，它是現代技術科學的思想基石和方法學?？刂瓶茖W與工程技術的歷史是輝煌的，但我們應該面對客觀世界的現實，更加積極地、嚴謹地開拓和創(chuàng)造未來。控制科學在解決21世紀的社會復雜問題上及跨學科問題方面具有不可替代的重要作用，也是能夠提供最適當、最聰明方法的學科領域之一。今后的控制科學方法需要以一種集成的方式來考慮系統以及相關的設計要求。將控制科學與其它領域密切結合，解決我國經濟與社會發(fā)展中基礎技術科學、工業(yè)、農業(yè)、能源、國防、乃至國家安全所涉及的控制與自動化的重大基礎理論問題，帶動社會全面信息化和工業(yè)化的一些關鍵技術的發(fā)展。復雜系統和智能系統的研究是21世紀控制科學發(fā)展的主要方向，宋健院士在北京IFAC大會上所作的“智能控制——跨越世紀的目標”的報告，在一定程度上指明了今后控制科學發(fā)展的方向。控制科學的發(fā)展面臨著嚴峻問題與挑戰(zhàn)，又存在良好發(fā)展機遇。為了解決面臨的難題，第一要把傳統的控制科學的研究進一步深化、綜合化，重視控制硬件、軟件和智能信息處理方法的結合，實現控制系統的智能化；第二要大力推進控制科學與計算機科學、信息科學、系統科學以及人工智能的有機結合，為控制科學的發(fā)展提供新思想、新方法和新技術；第三要以重大需求為導向推動控制科學與技術的更高層次的發(fā)展，使控制科學與技術在我國以信息化帶動工業(yè)化和社會經濟的快速健康發(fā)展中發(fā)揮重要作用。19 / 19
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