智能控制技术复习题课后答案 - 图文(14)

（备注：请将本试卷粘贴在答题本内页）

一、 概念题（每小题5分，共20分）

（1） 人工神经网络

人工神经网络的研究是人工智能、认知科学、神经生理学、非线性动力学等学科的

交叉热点。

2．模糊推理

知道了语言控制规则中蕴含的模糊关系后，就可以根据模糊关系和输入情况，来确定输出的情况，这就叫“模糊推理”。 3．专家系统

专家系统是一个具有大量专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术，根据某个领域或多个人类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，以解决那些需要专家决定的复制问题。 4．递阶控制

对递阶结构的大系统所采用的控制方式。

二、

简答题（每小题10分，共40分）

从20世纪60年代至今，智能控制的发展过程通常被划分3个阶段：萌芽期、形成期和 发展期。 智能控制具有以下基本特点：

1） 应能为复杂系统进行有效的全局控制，并具有较强的容错能力。 2） 定性策划和定量控制相结合的多模态组合控制。

3） 从系统的功能和整体优化的角度来分析和综合系统，以实现预定的

目标，并具有自组织能力。

1．简述智能控制的发展过程,并说明智能控制的特点。

4） 同时具有以知识表示的非数学广义模型和以数学表示的数学模型的

混合控制过程，系统在信息处理上，既有数学运算，又有逻辑和知识推理。 2． 智能控制学科有哪几种结构理论?这些理论的内容是什么?

二元结构理论

傅京孙曾对几个与自学习控制(learning control)有关的领域进行了研究。为强调系统的问题求解和决策能力,他用“智能控制系统”来包括这些领域。他指出“智能控制系统描述自动控制系统与人工智能的交接作用”。我们可以用式(1.3)和(1.6)以及图1.3来表示这种交接作用,并把它称为二元交集结构。 1.4.2 三元结构理论

萨里迪斯于1977年提出另一种智能控制结构,它把傅京孙的智能控制扩展为三元结构,即把智能控制看作为人工智能、自动控制和运筹学的交接,如图1.4所示。萨里迪斯认为,构成二元交集结构的两元互相支配,无助于智能控制的有效和成功应用。必须把运筹学的概念引入智能控制,使它成为三元交集中的一个子集。

蔡自兴提出四元智能控制结构,把智能控制看做自动控制、人工智能、信息论和运筹学四个学科的交集,如图1.5(a)所示,其关系如式(1.5)和(1.8)描述。图1.5(b)表示这种四元结构的简化图。

3．什么是模糊集合和隶属函数?模糊集合有哪些基本运算?满足哪些规律?

隶属函数(membership function)，用于表征模糊集合的数学工具。对于普通集合A，它可以理解为某个论域U上的一个子集。为了描述论域U中任一元素u是否属于集合A，通常可以用0或1标志。用0表示u不属于A，而用1表示属于A ，从而得到了U上的一个二值函数χA（u），它表征了U的元素u对普通集合的从属关系，通常称为A的特征函数，为了描述元素u对U上的一个模糊集合的隶属关系，由于这种关系的不分明性，它将用从区间[0，1]中所取的数值代替0，1这两值来描述，记为（u），数值（u）表示元素隶属于模糊集的程度，论域U上的函数μ即为模糊集的隶属函数，而（u）即为u对A的隶属度。

设A和B为论域U中的两个模糊集,其隶属函数分别为 和,则对于所有,存在下列运算:

(1) A与B的并(逻辑或) (2) A与B的交(逻辑与) (3) A的补(逻辑非)

4． 简述人工神经网络的特点和主要学习算法。

人工神经网络的结构基本上分为两类,即递归(反馈) 网络和前馈网络,简介如下。

(1) 递归网络

在递归网络中,多个神经元互连以组织一个互连神经网络,如图7.2所示。有些神经元的输出被反馈至同层或前层神经元,递归网络又叫做反馈网络。Hopfield网络,Elmman网络和Jordan网络是递归网络有代表性的例子。

(2) 前馈网络

具有递阶分层结构,由一些同层神经元间不存在互连的层级组成。从输入层至输出层的信号通过单向连接流通;神经元从一层连接至下一层,不存在同层神经元间的连接,如图7.3。前馈网络的例子有多层感知器(MLP) 、学习矢量量化(LVQ) 网络、小脑模型联接控制(CMAC) 网络和数据处理方法(GMDH) 网络等。 （2）答：

(1) 有师学习

有师学习需要有个老师或导师来提供期望或目标输出信号。 (2) 无师学习

无师学习算法不需要知道期望输出。在训练过程中,只要向神经网络提供输入模式,神经网络就能够自动地适应连接权,以便按相似特征把输入模式分组聚集。无师学习算法的例子包括Kohonen算法和Carpenter-Grossberg自适应谐振理论(ART)等。 (3) 强化学习

强化学习是有师学习的特例,它不需要老师给出目标输出,采用一个“评论员”来评价与给定输入相对应的神经网络输出的优度(质量因数) 。

三、 计算题（每小题6分，共18分）

1．请分别写出模糊集合“年轻人”、“中年人”和“老年人”的隶属函数。

四、

1．设论域U?{u1,u2,u3,u4,u5}，且

A?0.20.40.910.5????u1u2u3u4u5 B?0.10.710.3??? u1u3u4u5试求A∪B 和A∩B

2．设有下列两个模糊关系:

试求出R1与R2的复合关系R1○R2.

（先取小，再取大）

五、 应用题（本题22分）

（1） 请简述设计智能控制系统的主要步骤；

（2） 列举一个智能控制系统的应用实例，并描述该系统的特点。 智能照明控制系统在广州大学城华南理工大学校区的应用实例

现代化的学校是由多种视觉效果组成的工作环境，视觉环境的舒适性应该从以下几个方面进行考虑：

1．选择合适的照度；

2．减少光源的直接眩光、反射眩光； 3．室内装饰和光源的显色性； 4．室内亮度的合理分布；

5．设计一个良好的建筑空间环境。

学校按照功能区域划分，通常会有教学楼、办公行政楼、图书馆、礼堂、体育场馆等等，各个功能区域的照明具有不同的特点。教学区域照明使用的光源主要是荧光灯与白炽灯，其中荧光灯多用于一般照明，白炽灯多用于局部照明，照度水平的设计主要取决于视觉作业的需要及经济条件的状况。教学区域的工作时间主要是在白天，可以考虑利用窗外入射的大量自然光进行照度补偿，不仅能节约大量能源，更能维持室内舒适的视觉环境。

现代学校的照明控制系统应该具有：1、通过合理管理（在需要的时候，需要的区域把灯点亮到合适的照度）以节约能源和降低运行费用，同时便于操作和管理，提高学校管理水平；2、给学生老师提供一个舒适的工作环境，以保证人员具有较高的工作效率而不能给人员增加麻烦。作为一个真正有效的照明控制系统，以上两方面都应该满足。