智能控制导论
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spContent=您想了解智能设备是如何“思考”的吗?您想用计算机程序再现出自然界中的智能现象吗?《智能控制导论》带您走进充满魅力的信息科技世界。
—— 课程团队
课程概述

在自然界中存在很多种智能现象,例如:人类大脑的思维过程,鸟儿在觅食过程中的协同机制,每只蚂蚁动作行为简单但蚁群却能够完成复杂的任务,染色体之间的交叉变异可以衍生出更适应环境的个体,等等。那么,有没有这种可能性,就是我们通过计算机编程的方法将这种智能现象再现出来,用程序去模拟自然界中的自然现象从而服务于控制过程?答案是肯定的,人类已经为此探索了几十年,而且也已经初步得到了一些成果,我们本门课程就是学习和探索自然界中的智能现象,进而为智能控制服务。

那么,相比传统的经典控制理论、现代控制理论,智能控制有何优势和特点呢:

简单来说,智能控制最大的特点在于无需建立对象的数学模型,而数学模拟在诸如大系统、非线性环节、滞后环节是很难精确建立的,甚至是无法建立的。因此,智能控制的无需数学模型的特点在控制理论中具有广阔的应用前景。

本门课程学习的内容有哪些?

(1)专家控制

专家控制系统主要指的是一个智能计算机程序系统,其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验,能够利用人类专家的知识和解决问题的经验方法来处理该领域的高水平难题。也就是说,专家系统是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统,它应用人工智能技术和计算机技术,根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验,进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,以便解决那些需要人类专家才能处理好的复杂问题。简而言之,专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。

(2)模糊控制

模糊控制就是在控制方法上应用模糊集合论,运用模糊语言变量及模糊逻辑揄实现系统的智能控制。这种方法摆脱了控制对象输入、输出物理量的精确描述,用自然语言描述专家控制策略,以机器模拟人的模糊思维对系统实现有效控制。   在实际控制过程中,将计算机采样的输入量(精确量)模糊化,经模糊揄确定控制量的模糊值,最后进行反模糊处理获得控制量的实际输出,对被控对象进行控制。

(3)人工神经网络控制

人工神经网络是模拟人脑生物神经网络系统处理信息的方式,通过经验而不是通过设计好的程序进行学习、训练,这些构成了人工神经网络具有模式识别、预测、评价和优化决策等能力的基础。神经网络控制是指在控制系统中,应用神经网络技术,对难以精确建模的复杂非线性对象进行神经网络模型辨识,或作为控制器,或进行优化计算,或进行推理,或进行故障诊断,或同时兼有上述多种功能。

(4)遗传算法

借鉴生物进化论,遗传算法将要解决的问题模拟成一个生物进化的过程,通过复制、交叉、突变等操作产生下一代的解,并逐步淘汰掉适应度函数值低的解,增加适应度函数值高的解。这样进化N代后就很有可能会进化出适应度函数值很高的个体。

本课程采用知识图谱结构讲解知识点,内容细致、思路清晰。综合案例分析、习题讲解、联系实际等方式力求达到知识的准确、清晰介绍。并且采用了单独一个章节介绍MATLAB编程知识,能够帮助解决同学们没有编程基础的问题。

总之,本课程通过理论学习和程序设计,实现人工智能与自动控制任务的结合。通过学习本课程,同学们会对自动控制理论有更深一步的理解,为后续的工作和科研打下良好的基础。


授课目标

智能控制是自动控制理论的最新研究阶段,内容涉及专家控制、模糊控制、神经网络控制、以及遗传算法等内容的理论、方法和实验、案例。同时配有MATLAB编程技术的学习,以及SIMULINK仿真平台的使用。本课程的学习有助于掌握和进一步学习深度学习等最新研究方向,能够使用人工智能的方法搭建控制系统,设计控制算法和程序从而实现被控对象的有效控制功能,同时具有避免数学模型的建立、智能、快速、有效的特点,同时能够把学习者从编程中解放出来,更专注于工程问题的解决。


课程大纲
预备知识

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 http://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

[1] 刘金琨.智能控制(4).北京:电子工业出版社出版,2017

[2] 孙增圻,邓志东,张再兴.智能控制理论与技术.北京:清华大学出版社,2011

[3] 师黎.智能控制理论及应用. 北京:清华大学出版社,2009

[4] 王耀南、孙炜等.智能控制理论及应用. 北京:机械工程出版社,2008

[5] 蔡自兴.智能控制原理与应用.北京:清华大学出版社,2007



常见问题

1、问:需要什么版本的MATLAB?

     答:版本在2010以上都可以。


2、问:如何下载和安装MATLAB?

     答:建议使用微信“软件安装管家”,并根据提示一步步安装操作。


3、问:学习本课程有何作用?

     答:本课程的学习对今后学习人工智能、控制工程的研究和工程都有重要的意义。


4、问:我有很多问题想提问怎么办?

     答:课程设有专门的讨论区,希望大家踊跃提问,我们会安排专门的助教老师与大家互动。


5、问:每周要花多长时间学习?

     答:当然是越多越好。