以蔡自興教授提出的全新的“智能控制學科體系思想”指導全書。

構建全新的內容架構：基于知識的智能控制、基于數據的智能控制、知識與數據復合智能控制、智能控制的算法與算力、智能控制的應用。

注重理論創新，做到技術理論與實踐應用相統一。

當前，人工智能及其產業化熱潮已在國內外洶涌澎湃，令人鼓舞。《智能控制導論（第四版）》的修訂與出版，正適應智能控制新發展的需要，將為我國智能控制的人才培養做出積極貢獻。

《智能控制導論（第四版）》介紹智能控制的基本原理及其應用，涉及的智能控制系統包括遞階控制、專家控制、模糊控制、神經控制、進化控制、網絡控制和學習控制等。本次修訂以作者提出的智能控制學科體系思想為指導，對全書架構和內容進行全面調整和更新，將智能控制分為基于知識的智能控制、基于數據的智能控制、知識與數據復合智能控制、智能控制的算法和編程以及智能控制的算力與架構等部分。新增補的內容體現對智能控制的創新，這些內容涉及人工智能的核心要素和學科體系、智能控制的學科體系和系統分類、學習控制方案和應用、復合智能控制原理模型和控制算法、智能控制的算法以及智能控制的算力等。其中許多內容都是第一次出現。

誠摯感謝張鐘俊、高為炳、馮純伯、吳宏鑫、戴汝為等院士和許多智能控制專家對本人以往多部的智能控制著作作序、給予的關心與指教，衷心感謝國家教育部對我主持的國家級精品課程“智能控制”和“人工智能”、國家級精品資源共享課程“智能控制”和“人工智能”以及國家級“智能科學基礎系列課程教學團隊”等項目的立項與支持。特別感謝新世紀電子信息與自動化系列課程改革教材編審委員會和全國控制類國家級教學團隊合作聯盟及其成員高校對本教材的關愛與鼓勵。編審委員會主任委員、全國高等學校第一屆國家級教學名師、國防科技大學鄒逢興教授不僅為新世紀電子信息與自動化系列課程改革教材作了總序，現在又為《智能控制導論（第四版）》專門作序，體現了鄒教授對智能控制科技發展的高見和對智能控制課程教材建設的關注以及對本人和本教材的充分肯定和大力支持。對此，我深表感謝！感謝中南大學智能系統與智能控制研究所和湖南省自興人工智能研究院的厚愛與幫助，感謝肖曉明、余伶俐、肖赤心、王晶、蔡競峰、任孝平、陳白帆、劉芳等參加本書研討或提供了富有參考價值的國內外智能控制文獻，由衷感謝中國水利水電出版社副總編輯楊慶川和責任編輯楊元泓等出版人員為本書付出的辛勤勞動。他們的鼓勵、支持與幫助是本書順利出版的重要保證。

本書是國家級精品課程和國家級精品資源共享課程“智能控制”的配套教材以及新世紀電子信息與自動化系列課程改革教材，可作為全國普通高校和職業高校的自動化、電氣工程與自動化、智能科學與技術、測控工程、信息工程、機器人、人工智能、機電工程和電子工程等專業的本科生智能控制類課程教材或教學參考書，也可供從事智能控制和智能系統研究、設計、開發與應用的科技工作者參考。

本課程的網址是：

國家級精品課程《智能控制》網址https://www.icourses.cn/sCourse/course_6696.html

bilibili智能控制26講網址https://www.bilibili.com/video/av91865493/

由于修訂時間比較匆促以及作者的知識和能力所限，本書可能還存在一些不足之處，熱誠歡迎廣大專家、高校師生和其他讀者提出寶貴意見，供下次修訂時參考與借鑒。

蔡自興

2024年1月27日

于長沙德怡園

總序
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 智能控制的定義、特點與一般結構 6
1.2.1 智能控制的定義與特點 6
1.2.2 智能控制器的設計特點與一般
結構 7
1.3 智能控制的學科結構理論 8
1.3.1 二元交集結構理論 8
1.3.2 三元交集結構理論 9
1.3.3 四元交集結構理論 10
1.4 智能控制的學科體系與系統分類 12
1.4.1 人工智能的核心要素和學科體系 12
1.4.2 智能控制的學科體系與系統分類 14
1.5 本章小結 18
習題1 18
第1篇 基于知識的智能控制

第2章 遞階控制 21
2.1 遞階智能機器的一般結構 22
2.2 遞階智能控制系統舉例 24
2.2.1 汽車自主駕駛系統的組成 24
2.2.2 汽車自主駕駛系統的遞階結構 25
2.2.3 自主駕駛系統的結構與控制算法 28
2.2.4 自主駕駛系統的試驗結果 29
2.3 本章小結 30
習題2 30
第3章 專家控制 31
3.1 專家系統的基本概念 32
3.1.1 專家系統的定義與一般結構 32
3.1.2 專家系統的建立步驟 34
3.2 專家系統的主要類型及其結構 34
3.2.1 基于規則的專家系統 34
3.2.2 基于框架的專家系統 36
3.2.3 基于模型的專家系統 37
3.3 專家控制系統的結構與類型 39
3.3.1 專家控制系統的控制要求
與設計原則 39
3.3.2 專家控制系統的結構 41
3.3.3 專家控制系統的類型 45
3.4 專家控制系統應用舉例 45
3.4.1 實時控制系統的特點與要求 45
3.4.2 高爐監控專家系統 46
3.5 本章小結 49
習題3 49
第4章 模糊控制 51
4.1 模糊數學基礎 52
4.1.1 模糊集合、模糊邏輯及其運算 52
4.1.2 模糊關系與模糊變換 54
4.1.3 模糊邏輯語言 56
4.2 模糊推理與模糊判決 57
4.2.1 模糊邏輯推理 57
4.2.2 模糊判決方法 61
4.3 模糊控制系統的原理與結構 63
4.3.1 模糊控制原理 63
4.3.2 模糊控制系統的工作原理 64
4.4 模糊控制器的設計 65
4.4.1 模糊控制器的設計內容與原則 65
4.4.2 模糊控制器的控制規則形式 68
4.5 模糊控制系統的設計方法 69
4.5.1 模糊系統設計的查表法 69
4.5.2 模糊系統設計的梯度下降法 71
4.5.3 模糊系統設計的遞推最小二乘法 74
4.5.4 模糊系統設計的聚類法 75
4.6 模糊控制器的設計實例與實現 76
4.6.1 模糊控制器設計 77
4.6.2 模糊控制器的在線實現 79
4.7 本章小結 82
習題4 83

第2篇 基于數據的智能控制

第5章 神經控制 87
5.1 人工神經網絡的初步知識 88
5.1.1 神經元及其特性 88
5.1.2 神經網絡與智能控制 89
5.1.3 人工神經網絡的基本類型和
學習算法 90
5.1.4 人工神經網絡的典型模型 93
5.2 神經控制的結構方案 96
5.2.1 NN學習控制 96
5.2.2 NN直接逆模控制與內模控制 97
5.2.3 NN自適應控制 98
5.3 深層神經網絡與深度學習 100
5.3.1 深層神經網絡 100
5.3.2 深度學習的定義與特點 100
5.5.3 深度學習的常用模型 101
5.3.4 深度學習應用舉例 106
5.4 神經控制器的設計 106
5.4.1 神經控制系統的設計內容和
結構 107
5.4.2 神經控制器的訓練與學習算法 108
5.5 本章小結 111
習題5 111
第6章 進化控制 113
6.1 遺傳算法簡介 114
6.1.1 遺傳算法的基本原理 114
6.1.2 遺傳算法的求解步驟 117
6.2 進化控制基本原理 119
6.2.1 進化控制原理與系統結構 119
6.2.2 進化控制的形式化描述 121
6.3 進化控制系統示例 122
6.4 本章小結 124
習題6 124
第7章 網絡控制 125
7.1 計算機網絡與網絡控制基礎 126
7.1.1 計算機網絡及其結構 126
7.1.2 數據通信與網絡通信 127
7.1.3 網絡控制的基本問題 128
7.2 網絡控制系統的結構與特點 129
7.2.1 網絡控制系統的一般原理
與結構 129
7.2.2 網絡控制系統的特點與影響
因素 132
7.3 網絡控制系統的性能評價標準 134
7.4 網絡控制系統的應用舉例 135
7.4.1 煙草包裝網絡測控系統的
工作原理 135
7.4.2 煙草包裝網絡測控系統的
功能與特點 138
7.5 本章小結 139
習題7 140

第3篇 知識與數據復合智能控制

第8章 學習控制 143
8.1 學習控制概述 144
8.1.1 學習控制的定義 144
8.1.2 學習控制的發展及其與自適應
控制的關系 145
8.1.3 控制律映射及對學習控制的要求 147
8.2 學習控制方案 148
8.2.1 基于模式識別的學習控制 149
8.2.2 迭代學習控制 151
8.2.3 增強學習控制 154
8.2.4 基于神經網絡的學習控制 157
8.3 學習控制系統應用舉例 157
8.3.1 無縫鋼管張力減徑過程壁厚
控制迭代學習控制算法 157
8.3.2 鋼管壁厚迭代學習控制的
仿真及應用結果 159
8.4 本章小結 161
習題8 161
第9章 復合智能控制 163
9.1 復合智能控制概述 164
9.2 模糊神經復合控制原理 165
9.3 自學習模糊神經控制系統 167
9.3.1 自學習模糊神經控制模型 167
9.3.2 自學習模糊神經控制算法 168
9.3.3 弧焊過程自學習模糊神經
控制系統 170
9.4 專家模糊復合控制器 171
9.4.1 專家模糊控制系統的結構 171
9.4.2 專家模糊控制系統示例 172
9.5 本章小結 174
習題9 175

第4篇 智能控制的算法與算力

第10章 智能控制算法與編程 179
10.1 智能控制算法的定義、特點與分類 180
10.1.1 智能控制算法的定義與特點 180
10.1.2 智能控制算法的分類 181
10.2 智能控制算法的MATLAB仿真設計
與實現 182
10.2.1 MATLAB模糊控制工具箱簡介 182
10.2.2 模糊控制算法的仿真程序設計
與實現 184
10.2.3 MATLAB神經網絡工具箱圖形
用戶界面設計 185
10.2.4 基于Simulink的神經網絡工具箱
及其控制仿真 186
10.3 基于Python的深度學習框架設計 188
10.3.1 Python語言簡介 189
10.3.2 深度學習框架發展 189
10.3.3 深度學習開源框架的比較 191
10.3.4 深度學習框架基本功能 193
10.4 本章小結 197
習題10 198
第11章 智能控制算力及架構 199
11.1 智能算力的定義與分類 200
11.1.1 智能算力的定義 200
11.1.2 智能算力和芯片的分類 201
11.2 智能芯片的發展 202
11.2.1 智能芯片的發展簡史 202
11.2.2 智能芯片的發展態勢 203
11.3 智能控制算力網絡 204
11.3.1 智能算力網絡的定義和特征 204
11.3.2 智能算力網絡的基本架構和
工作機制 205
11.3.3 智能算力網絡的關鍵技術 207
11.3.4 智能算力網絡的應用示例 208
11.4 智能控制算力的研究與應用概況 210
11.5 本章小結 212
習題11 213
第12章 智能控制的發展簡史與展望 215
12.1 智能控制發展簡史 216
12.1.1 國內外智能控制發展過程 216
12.1.2 我國智能控制科技成果 216
12.1.3 我國智能控制教育與人才培養 220
12.1.4 我國智能控制的存在問題 220
12.2 智能控制展望 221
12.2.1 智能控制研究展望 221
12.2.2 智能控制應用展望 223
12.2.3 智能控制發展展望 228
12.3 本章小結 231
習題12 231
參考文獻 232
附錄 各章教學重點、難點和要求 244

1. 新概念英語單詞（全四冊）循環速記一本通 [周琨　編著]
2. Windows Server 2016網絡操作系統 [孟凡樓 劉洋]
3. HTML5+CSS3網頁設計與制作項目化教程 [范佳　胡卓舒　馮迎]
4. 水利水電工程金屬結構和機電設備制造監理工作指南 [主編 張小陽]
5. 廣西瑤族傳統服飾文化研究 [容婷 著]
6. 面向知識元的領域信息抽取與圖譜構建 [朱小龍 著]
7. 電子產品設計與制作 [黃荻　陳志漫]
8. 數據庫原理與實踐（MySQL版） [楊俊杰 劉忠艷]
9. 南陽漢代畫像石造型語言研究 [龐國華 著]
10. C語言程序設計（第三版） [主編 丁紅 王立新 蔡開立]
11. 民航客艙服務實用英語教程 [主編 田靜 徐亞玲]
12. 軟考論文高分特訓與范文10篇—信息系統項目管理師（第二版） [主編 薛大龍]
13. Python數據分析 [主編　馮志輝　趙磊　李放]
14. 大學信息技術 [曾翰穎 編著]
15. 大學生創新創業基礎 [主 編 李婷 張玉萍]
16. Python程序設計與應用（第二版） [主編 張廣淵]
17. 多維視域下的高校籃球教學創新研究 [張利超 李寧 著]
18. 創新創業訓練實踐教程 [主編 王日華 陳武 黃喆誠]
19. 輸水管線工程風險管理 [張勇 黨亥生 著]
20. 民用航空飛機標準線路施工 [主編　王志敏　陳明]
21. 不息的水脈—大運河講談錄 [趙珩　著]
22. 實用運籌學 [主編　邢育紅　于晉臣]
23. 三峽梯級電站水資源決策支持系統研究與開發 [姚華明 潘紅忠 湯正]
24. 海南黎族民俗文化鑒賞 [龐國華　著]
25. 石墨烯在太赫茲及中紅外頻段電磁器件設計中的應用 [李艷秀 莊華偉 著]
26. 電子技術（第二版） [主編 覃愛娜 李飛]
27. 辦公自動化高級應用 [陳萍 朱曉玉]
28. 信息處理技術員考試32小時通關 [薛大龍]
29. 電子產品設計案例教程（微課版）—基于嘉立創EDA（專業版） [王靜 莫志宏 陳學昌 丁紅]
30. C程序設計實踐教程 [劉衛國]