Introductionto
IntelligentControl
智能控制导论
智能控制导论
第4版
蔡自兴编著
国家精品课程
配套教材
中国水利水电出版社2024
第四篇
智能控制的算法与算力
AlgorithmandProgramming
10.1智能控制算法的定义、特点与分类
10.2智能控制算法的MATLAB仿真设计与实现
10.3基于Python的深度学习框架设计
10.4小结
本节简介智能控制算法的定义、特点与分类，了解智能控制算法的基本概念，建立智能控制算法的一般认识。
10.1.1智能控制算法的定义与特点
1.智能控制算法的定义
定义10.1智能控制算法是求解智能控制问题的一系列指令描述，代表着用系统方法描述智能控制问题求解的策略机制。简而言之，智能控制算法是智能控制问题求解的指令描述。本章
集中讨论智能控制的算法和编程问题。
10.1智能控制算法的定义、特点与分类
Thedefinition,characteristics,andclassificatio
.ofintelligentcontrolalgorithms
2.智能控制算法的特点
一般来说，智能控制语言应具备如下特点：
（1）同时具有符号处理和数值运算能力，即非数值处理能力和数值处理能力。
（2）适于结构化程序设计，易于编程。能够将系统分解成若干易于理解和处理的子系统，从而能够比较容易实现问题求解。
（3）递归功能和回溯功能。
（4）良好的人机交互能力。
（5）能够进行推理。
（6）具有将过程与说明式数据结构混合起来的能力，又要有辨别数据、确定控制模式匹配机制的能力。
10.1.1智能控制算法的定义与特点（续）
3.符号和逻辑处理编程语言的特点
（1）具有表结构形式。LISP处理对象和基本数据结构都是符号表达式，具有一组用于表处理的基本函数，能对表进行比较自由的操作。PROLOG处理对象的项，是表的特例。这类语言特别适用于符号处理。
（2）便于表示知识和逻辑计算。PROLOG是以一阶谓词为基础的，而一阶逻辑是一种描述关系的形式语言，很接近于自然语言的描述方式。
（3）具有识别数据、确定控制匹配模式和进行自动演绎的能力。
（4）能够建立框架结构，便于聚集各种知识和信息，并作为一个整体存取。
（5）具有以最适合特定任务的方式把程序与说明数据结合起来的能力。
（6）具有并行处理的能力。
10.1.1智能控制算法的定义与特点（续）
4.解释型脚本语言Python的特点
（1）可读性Python的设计思想理念可以使用优雅、明确、简单三个词来总结，代码具有极佳的可读性。
（2）简单Python是一种代表简单主义思想的语言。Python的这种伪代码本质是最大的优点之一。
（3）易学Python具有相对少的关键字，语法定义明确，简单易学。
（4）免费与开源Python是自由开放源码软件FLOSS之一。可以自由使用它的源代码。
（5）高层语言使用Python语言编程时，不需考虑内存一类的细节。
（6）可移植性基于开源本质，Python已被成功移植到许多平台上。
（7）可解释性用Python语言写的程序可以直接从源代码运行程序。
（8）面向对象编程既支持面向过程的编程也支持面向对象的编程。
（9）可扩展性可把部分程序用C或C++编写，然后在Python程序中使用它们。
（10）丰富的库：
（1）反馈型智能控制算法
（2）专家控制算法
（3）学习控制算法
（4）仿生算法
（5）马尔可夫随机搜索算法
（6）MATLAB智能控制工具箱
（7）Python编程和开源算法
（8）复合智能控制算法
智能控制算法丰富多彩，既有显式算法，也有隐式算法。
根据算法原理的相似和差异，将智能控制算法归纳分类如下：
MATLAB工具箱是MATLAB软件的智能算法工具包，可实现
多种算法，安装对应的MATLAB工具箱后即可直接调用对应的算法和函数，便于使用。MATLAB工具箱包括MATLAB遗传算法工具
箱、MATLAB模糊控制工具箱、MATLAB神经网络工具箱、
MATLABsvm工具箱、MATLAB小波工具箱、MATLABmpt工具箱等。10.2.1MATLAB模糊控制工具箱简介
MATLAB模糊逻辑工具箱的模糊推理系统(fuzzyinference
system，FIS)