本書是智能控制的導論性教材，主要介紹智能控制的基本概念、原理、技術與應用，滿足本科生的教學需要

內容系統、全面、新穎、精練，反映出國內外智能控制研究和應用的最新進展

地球上的生物經歷了長期和不斷的進化歷程，并最終得到進化的高級產品——人類。人類經過長期進化，通過自然競爭和自然選擇，成為當今最有智慧的高級生物種群。人類的進化歸根結底是智能的進化，而智能反過來又為人類的進一步進化服務。學習與研究智能系統、智能機器人和智能控制，其目的就在于創造和應用智能技術和智能系統為人類進步服務。因此，可以說，對智能控制的鐘情、期待、開發和應用，是科技發展和人類進步的必然。

我自1988年應征《智能控制》教材招標，開始編寫智能控制教材，至今將近20年了。隨著智能控制學科的發展，在從對智能控制知之較少到知之較多的過程中，我所編著的智能控制教材也從寫得較薄到寫得較厚，其篇幅和深度已遠遠超過本科教學要求。因此，多年來我一直存在編寫一本比較簡練的本科生智能控制教材的愿望。現在，中國水利水電出版社和鄒逢興教授盛情邀請我寫一本比較適用的智能控制本科生教材，為我提供了實現愿望的機會。

本書定名為《智能控制導論》，是一本智能控制的導論性教材。本書介紹智能控制的基本概念、原理、技術與應用，共10章。第1章介紹智能控制的概況，包括智能控制的起源與發展、定義、特點、結構和分類，尤其是智能控制的學科結構理論；第2～6章逐一研究遞階控制、專家控制、模糊控制、神經控制和學習控制；第7章討論進化控制和免疫控制；第8章講解復合智能控制；第9章探討仿人控制、基于MAS的控制及基于Web的控制，第10章論述智能控制進一步研究的問題，并展望智能控制的發展方向。本書內容系統、全面、新穎、精練，反映出國內外智能控制研究和應用的最新進展。

本書可作為高等學校自動化、自動控制、機電工程和電子工程類等專業本科生的智能控制教材，也可供從事智能控制、人工智能與智能系統研究、開發和應用的科技工作者參考，還可作為大專院校和高等職業技術學院有關專業的教學參考書。對于研究生課程，請使用本書的姊妹篇《智能控制原理與應用》一書，網址為http://netclass.csu.edu.cn/jpkc2006/ic/index.htm。

本書相當大一部分內容是我及我指導的博士研究生們合作研究的成果。我主持的國家級研究課題組成員、國家精品課程“智能控制”教研組成員和我所指導的研究生們為本書做出了特別貢獻。梁昔明、蔡競峰、王璐、陳白帆、陳愛斌和余伶俐等參加了本書大綱討論和部分章節的編寫工作。本書的編寫得到眾多專家的親切關懷指導和廣大讀者的熱情支持幫助。中南大學及其信息科學與工程學院的有關領導和師生對本書的編寫給予許多幫助。國家自然科學基金委員會、國家教育部新世紀網絡課程建設工程和國家精品課程工程以及湖南省教育廳精品課程工程對本項研究提供了重要支持。在此，謹向他們表示誠摯的感謝。

今年是我從事信息科學研究50周年和從事高等教育45周年。愿借本書出版的機會，向所有教導過我的老師，向所有教育、鼓勵、支持和幫助過我的領導、朋友和親人，向所有與我合作和交流過的同行和合作者，向所有我的學生們表示最誠摯的感謝。

本書的編著和出版是獻給我的兩位新問世的可愛孫子的最好禮物。我滿懷喜悅地祝賀他們的誕生，衷心地祝愿他們茁壯成長。

雖然智能控制已取得長足進展，但它仍然是一門十分年輕的學科，作者對許多問題并未深入研究。由于編寫時間較緊，作者水平有限，書中一定存有不足之處，希望各位專家和廣大讀者批評指正。

蔡自興

2007年2月

于長沙岳麓山

總序
前言
第1章 概述 1
1.1 智能控制的產生與發展 2
1.1.1 自動控制面臨的機遇與挑戰 2
1.1.2 智能控制的發展和學科的建立 3
1.2 智能控制的基本知識 5
1.2.1 智能控制的定義與特點 5
1.2.2 智能控制器的一般結構 6
1.2.3 智能控制系統的分類 7
1.3 智能控制的結構理論 9
1.3.1 二元交集結構理論 10
1.3.2 三元交集結構理論 10
1.3.3 四元交集結構理論 11
1.4 本書概要 14
習題1 15
第2章 遞階控制 17
2.1 遞階智能機器的一般結構 18
2.2 遞階智能控制系統舉例 20
2.2.1 汽車自主駕駛系統的組成 20
2.2.2 汽車自主駕駛系統的遞階結構 21
2.2.3 自主駕駛系統的結構與控制算法 24
2.3 小結 25
習題2 25
第3章 專家控制 27
3.1 專家系統的基本概念 28
3.1.1 專家系統的定義與一般結構 28
3.1.2 專家系統的建造步驟 29
3.2 專家系統的主要類型及其結構 30
3.2.1 基于規則的專家系統 30
3.2.2 基于框架的專家系統 32
3.2.3 基于模型的專家系統 33
3.3 專家控制系統的結構與類型 35
3.3.1 專家控制系統的控制要求與設計原則 35
3.3.2 專家控制系統的結構 37
3.3.3 專家控制系統的類型 41
3.4 專家控制系統應用舉例 41
3.4.1 實時控制系統的特點與要求 41
3.4.2 高爐監控專家系統 42
3.5 小結 44
習題3 45
第4章 模糊控制 47
4.1 模糊數學基礎 48
4.1.1 模糊集合、模糊邏輯及其運算 48
4.1.2 模糊邏輯推理 50
4.1.3 模糊判決方法 52
4.2 模糊控制系統原理與結構 53
4.2.1 模糊控制原理 54
4.2.2 模糊控制系統的工作原理 54
4.3 模糊控制器的設計內容 55
4.3.1 模糊控制器的設計內容與原則 55
4.3.2 模糊控制器的控制規則形式 59
4.4 模糊控制系統的設計方法 60
4.4.1 模糊系統設計的查表法 60
4.4.2 模糊系統設計的梯度下降法 61
4.4.3 模糊系統設計的遞推最小二乘法 64
4.4.4 模糊系統設計的聚類法 66
4.5 模糊控制器的設計實例與實現 67
4.5.1 模糊控制器的設計 68
4.5.2 模糊控制器的在線實現 70
4.6 小結 72
習題4 73
第5章 神經控制 75
5.1 人工神經網絡的初步知識 76
5.1.1 神經元及其特性 76
5.1.2 神經網絡與智能控制 77
5.1.3 人工神經網絡的基本類型和學習算法 78
5.1.4 人工神經網絡的典型模型 79
5.1.5 基于神經網絡的知識表示與推理 81
5.2 神經控制的結構方案 84
5.2.1 NN學習控制 84
5.2.2 NN直接逆模控制與內模控制 84
5.2.3 NN自適應控制 85
5.3 神經控制器的設計 87
5.4 小結 91
習題5 91
第6章 學習控制 93
6.1 學習控制概述 94
6.1.1 學習控制的定義與研究意義 94
6.1.2 學習控制的發展及其與自適應控制的關系 96
6.1.3 對學習控制的要求 98
6.2 學習控制方案 99
6.2.1 基于模式識別的學習控制 100
6.2.2 迭代學習控制 101
6.2.3 重復學習控制 104
6.2.4 基于神經網絡的學習控制 105
6.3 學習控制系統應用舉例 105
6.3.1 無縫鋼管張力減徑過程壁厚控制迭代學習控制算法 105
6.3.2 鋼管壁厚迭代學習控制的仿真及應用結果 107
6.4 小結 110
習題6 111
第7章 進化控制與免疫控制 113
7.1 遺傳算法簡介 114
7.1.1 遺傳算法的基本原理 114
7.1.2 遺傳算法的求解步驟 117
7.2 進化控制基本原理 119
7.2.1 進化控制原理與系統結構 119
7.2.2 進化控制的形式化描述 121
7.3 進化控制系統示例 122
7.3.1 進化控制系統的體系結構 122
7.3.2 進化規劃器的結構與算法 122
7.3.3 運動規劃算法 124
7.4 免疫算法和人工免疫系統原理 124
7.4.1 免疫算法的提出和定義 124
7.4.2 免疫算法的步驟和框圖 126
7.5 免疫控制的系統結構 128
7.5.1 免疫控制的四元結構 128
7.5.2 免疫控制系統的一般結構 129
7.6 免疫控制系統示例 130
7.6.1 免疫反饋規則 130
7.6.2 免疫反饋控制器的設計 131
7.7 小結 132
習題7 133
第8章 復合智能控制 135
8.1 復合智能控制概述 136
8.2 模糊神經復合控制原理 137
8.3 模糊神經復合控制系統舉例 139
8.3.1 自學習模糊神經控制模型 139
8.3.2 自學習模糊神經控制算法 140
8.3.3 弧焊過程自學習模糊神經控制系統 142
8.4 專家模糊復合控制器 143
8.4.1 專家模糊控制系統結構 143
8.4.2 專家模糊控制系統示例 144
8.5 小結 146
習題8 146
第9章 其他智能控制 147
9.1 仿人控制 148
9.1.1 仿人控制的基本原理和原型算法 148
9.1.2 仿人控制器的智能屬性與設計依據 149
9.1.3 仿人智能控制器的設計與實現步驟 151
9.2 基于多真體系統的控制 154
9.2.1 分布式人工智能與真體（agent） 154
9.2.2 真體的要素、特性和結構 155
9.2.3 多真體系統 158
9.2.4 多真體控制系統的工作原理 159
9.3 基于Web的控制 162
9.3.1 基于Web的控制系統的一般原理與結構 162
9.3.2 基于Web的控制系統結構實例分析 164
9.4 小結 165
習題9 165
第10章 展望智能控制 167
10.1 人工智能爭論及其對智能控制的影響 168
10.1.1 人工智能的主要學派 168
10.1.2 人工智能主要學派理論上的爭論 169
10.1.3 人工智能主要學派對智能控制的影響 169
10.2 智能控制的應用研究問題 170
10.2.1 智能機器人規劃與控制 170
10.2.2 生產過程的智能監控 171
10.2.3 自動加工系統的智能控制 171
10.2.4 智能故障檢測與診斷 172
10.2.5 飛行器的智能控制 172
10.2.6 醫療過程智能控制 173
10.2.7 智能儀器 174
10.3 智能控制進一步研究的問題 174
10.4 展望智能控制的發展 176
10.4.1 發展更新的理論框架 176
10.4.2 創建更優的技術集成 176
10.4.3 開發更好的應用方法 177
10.5 結語 178
習題10 179
附錄 各章教學重點、難點和要求 180
參考文獻 184

1. 智能控制導論（第三版） [蔡自興 編著]
2. 智能控制導論（第二版） [蔡自興]