以蔡自興教授提出的全新的“智能控制學(xué)科體系思想”指導(dǎo)全書。

構(gòu)建全新的內(nèi)容架構(gòu)：基于知識(shí)的智能控制、基于數(shù)據(jù)的智能控制、知識(shí)與數(shù)據(jù)復(fù)合智能控制、智能控制的算法與算力、智能控制的應(yīng)用。

注重理論創(chuàng)新，做到技術(shù)理論與實(shí)踐應(yīng)用相統(tǒng)一。

當(dāng)前，人工智能及其產(chǎn)業(yè)化熱潮已在國(guó)內(nèi)外洶涌澎湃，令人鼓舞。《智能控制導(dǎo)論（第四版）》的修訂與出版，正適應(yīng)智能控制新發(fā)展的需要，將為我國(guó)智能控制的人才培養(yǎng)做出積極貢獻(xiàn)。

《智能控制導(dǎo)論（第四版）》介紹智能控制的基本原理及其應(yīng)用，涉及的智能控制系統(tǒng)包括遞階控制、專家控制、模糊控制、神經(jīng)控制、進(jìn)化控制、網(wǎng)絡(luò)控制和學(xué)習(xí)控制等。本次修訂以作者提出的智能控制學(xué)科體系思想為指導(dǎo)，對(duì)全書架構(gòu)和內(nèi)容進(jìn)行全面調(diào)整和更新，將智能控制分為基于知識(shí)的智能控制、基于數(shù)據(jù)的智能控制、知識(shí)與數(shù)據(jù)復(fù)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(gòu)等部分。新增補(bǔ)的內(nèi)容體現(xiàn)對(duì)智能控制的創(chuàng)新，這些內(nèi)容涉及人工智能的核心要素和學(xué)科體系、智能控制的學(xué)科體系和系統(tǒng)分類、學(xué)習(xí)控制方案和應(yīng)用、復(fù)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(nèi)容都是第一次出現(xiàn)。

誠(chéng)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(duì)本人以往多部的智能控制著作作序、給予的關(guān)心與指教，衷心感謝國(guó)家教育部對(duì)我主持的國(guó)家級(jí)精品課程“智能控制”和“人工智能”、國(guó)家級(jí)精品資源共享課程“智能控制”和“人工智能”以及國(guó)家級(jí)“智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)”等項(xiàng)目的立項(xiàng)與支持。特別感謝新世紀(jì)電子信息與自動(dòng)化系列課程改革教材編審委員會(huì)和全國(guó)控制類國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)合作聯(lián)盟及其成員高校對(duì)本教材的關(guān)愛(ài)與鼓勵(lì)。編審委員會(huì)主任委員、全國(guó)高等學(xué)校第一屆國(guó)家級(jí)教學(xué)名師、國(guó)防科技大學(xué)鄒逢興教授不僅為新世紀(jì)電子信息與自動(dòng)化系列課程改革教材作了總序，現(xiàn)在又為《智能控制導(dǎo)論（第四版）》專門作序，體現(xiàn)了鄒教授對(duì)智能控制科技發(fā)展的高見(jiàn)和對(duì)智能控制課程教材建設(shè)的關(guān)注以及對(duì)本人和本教材的充分肯定和大力支持。對(duì)此，我深表感謝！感謝中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能控制研究所和湖南省自興人工智能研究院的厚愛(ài)與幫助，感謝肖曉明、余伶俐、肖赤心、王晶、蔡競(jìng)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(jià)值的國(guó)內(nèi)外智能控制文獻(xiàn)，由衷感謝中國(guó)水利水電出版社副總編輯楊慶川和責(zé)任編輯楊元泓等出版人員為本書付出的辛勤勞動(dòng)。他們的鼓勵(lì)、支持與幫助是本書順利出版的重要保證。

本書是國(guó)家級(jí)精品課程和國(guó)家級(jí)精品資源共享課程“智能控制”的配套教材以及新世紀(jì)電子信息與自動(dòng)化系列課程改革教材，可作為全國(guó)普通高校和職業(yè)高校的自動(dòng)化、電氣工程與自動(dòng)化、智能科學(xué)與技術(shù)、測(cè)控工程、信息工程、機(jī)器人、人工智能、機(jī)電工程和電子工程等專業(yè)的本科生智能控制類課程教材或教學(xué)參考書，也可供從事智能控制和智能系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的科技工作者參考。

本課程的網(wǎng)址是：

國(guó)家級(jí)精品課程《智能控制》網(wǎng)址https://www.icourses.cn/sCourse/course_6696.html

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

蔡自興

2024年1月27日

于長(zhǎng)沙德怡園

總序
序
前言

第1章 概述 1
1.1 智能控制的產(chǎn)生與發(fā)展 2
1.1.1 自動(dòng)控制面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn) 2
1.1.2 智能控制的發(fā)展和學(xué)科的建立 3
1.2 智能控制的定義、特點(diǎn)與一般結(jié)構(gòu) 6
1.2.1 智能控制的定義與特點(diǎn) 6
1.2.2 智能控制器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)與一般
結(jié)構(gòu) 7
1.3 智能控制的學(xué)科結(jié)構(gòu)理論 8
1.3.1 二元交集結(jié)構(gòu)理論 8
1.3.2 三元交集結(jié)構(gòu)理論 9
1.3.3 四元交集結(jié)構(gòu)理論 10
1.4 智能控制的學(xué)科體系與系統(tǒng)分類 12
1.4.1 人工智能的核心要素和學(xué)科體系 12
1.4.2 智能控制的學(xué)科體系與系統(tǒng)分類 14
1.5 本章小結(jié) 18
習(xí)題1 18
第1篇 基于知識(shí)的智能控制

第2章 遞階控制 21
2.1 遞階智能機(jī)器的一般結(jié)構(gòu) 22
2.2 遞階智能控制系統(tǒng)舉例 24
2.2.1 汽車自主駕駛系統(tǒng)的組成 24
2.2.2 汽車自主駕駛系統(tǒng)的遞階結(jié)構(gòu) 25
2.2.3 自主駕駛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與控制算法 28
2.2.4 自主駕駛系統(tǒng)的試驗(yàn)結(jié)果 29
2.3 本章小結(jié) 30
習(xí)題2 30
第3章 專家控制 31
3.1 專家系統(tǒng)的基本概念 32
3.1.1 專家系統(tǒng)的定義與一般結(jié)構(gòu) 32
3.1.2 專家系統(tǒng)的建立步驟 34
3.2 專家系統(tǒng)的主要類型及其結(jié)構(gòu) 34
3.2.1 基于規(guī)則的專家系統(tǒng) 34
3.2.2 基于框架的專家系統(tǒng) 36
3.2.3 基于模型的專家系統(tǒng) 37
3.3 專家控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與類型 39
3.3.1 專家控制系統(tǒng)的控制要求
與設(shè)計(jì)原則 39
3.3.2 專家控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 41
3.3.3 專家控制系統(tǒng)的類型 45
3.4 專家控制系統(tǒng)應(yīng)用舉例 45
3.4.1 實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與要求 45
3.4.2 高爐監(jiān)控專家系統(tǒng) 46
3.5 本章小結(jié) 49
習(xí)題3 49
第4章 模糊控制 51
4.1 模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 52
4.1.1 模糊集合、模糊邏輯及其運(yùn)算 52
4.1.2 模糊關(guān)系與模糊變換 54
4.1.3 模糊邏輯語(yǔ)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(tǒng)的原理與結(jié)構(gòu) 63
4.3.1 模糊控制原理 63
4.3.2 模糊控制系統(tǒng)的工作原理 64
4.4 模糊控制器的設(shè)計(jì) 65
4.4.1 模糊控制器的設(shè)計(jì)內(nèi)容與原則 65
4.4.2 模糊控制器的控制規(guī)則形式 68
4.5 模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 69
4.5.1 模糊系統(tǒng)設(shè)計(jì)的查表法 69
4.5.2 模糊系統(tǒng)設(shè)計(jì)的梯度下降法 71
4.5.3 模糊系統(tǒng)設(shè)計(jì)的遞推最小二乘法 74
4.5.4 模糊系統(tǒng)設(shè)計(jì)的聚類法 75
4.6 模糊控制器的設(shè)計(jì)實(shí)例與實(shí)現(xiàn) 76
4.6.1 模糊控制器設(shè)計(jì) 77
4.6.2 模糊控制器的在線實(shí)現(xiàn) 79
4.7 本章小結(jié) 82
習(xí)題4 83

第2篇 基于數(shù)據(jù)的智能控制

第5章 神經(jīng)控制 87
5.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初步知識(shí) 88
5.1.1 神經(jīng)元及其特性 88
5.1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與智能控制 89
5.1.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本類型和
學(xué)習(xí)算法 90
5.1.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的典型模型 93
5.2 神經(jīng)控制的結(jié)構(gòu)方案 96
5.2.1 NN學(xué)習(xí)控制 96
5.2.2 NN直接逆模控制與內(nèi)模控制 97
5.2.3 NN自適應(yīng)控制 98
5.3 深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí) 100
5.3.1 深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 100
5.3.2 深度學(xué)習(xí)的定義與特點(diǎn) 100
5.5.3 深度學(xué)習(xí)的常用模型 101
5.3.4 深度學(xué)習(xí)應(yīng)用舉例 106
5.4 神經(jīng)控制器的設(shè)計(jì) 106
5.4.1 神經(jīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和
結(jié)構(gòu) 107
5.4.2 神經(jīng)控制器的訓(xùn)練與學(xué)習(xí)算法 108
5.5 本章小結(jié) 111
習(xí)題5 111
第6章 進(jìn)化控制 113
6.1 遺傳算法簡(jiǎn)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(jìn)化控制基本原理 119
6.2.1 進(jìn)化控制原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 119
6.2.2 進(jìn)化控制的形式化描述 121
6.3 進(jìn)化控制系統(tǒng)示例 122
6.4 本章小結(jié) 124
習(xí)題6 124
第7章 網(wǎng)絡(luò)控制 125
7.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)控制基礎(chǔ) 126
7.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其結(jié)構(gòu) 126
7.1.2 數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)通信 127
7.1.3 網(wǎng)絡(luò)控制的基本問(wèn)題 128
7.2 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 129
7.2.1 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的一般原理
與結(jié)構(gòu) 129
7.2.2 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與影響
因素 132
7.3 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 134
7.4 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的應(yīng)用舉例 135
7.4.1 煙草包裝網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)的
工作原理 135
7.4.2 煙草包裝網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)的
功能與特點(diǎn) 138
7.5 本章小結(jié) 139
習(xí)題7 140

第3篇 知識(shí)與數(shù)據(jù)復(fù)合智能控制

第8章 學(xué)習(xí)控制 143
8.1 學(xué)習(xí)控制概述 144
8.1.1 學(xué)習(xí)控制的定義 144
8.1.2 學(xué)習(xí)控制的發(fā)展及其與自適應(yīng)
控制的關(guān)系 145
8.1.3 控制律映射及對(duì)學(xué)習(xí)控制的要求 147
8.2 學(xué)習(xí)控制方案 148
8.2.1 基于模式識(shí)別的學(xué)習(xí)控制 149
8.2.2 迭代學(xué)習(xí)控制 151
8.2.3 增強(qiáng)學(xué)習(xí)控制 154
8.2.4 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)控制 157
8.3 學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)應(yīng)用舉例 157
8.3.1 無(wú)縫鋼管張力減徑過(guò)程壁厚
控制迭代學(xué)習(xí)控制算法 157
8.3.2 鋼管壁厚迭代學(xué)習(xí)控制的
仿真及應(yīng)用結(jié)果 159
8.4 本章小結(jié) 161
習(xí)題8 161
第9章 復(fù)合智能控制 163
9.1 復(fù)合智能控制概述 164
9.2 模糊神經(jīng)復(fù)合控制原理 165
9.3 自學(xué)習(xí)模糊神經(jīng)控制系統(tǒng) 167
9.3.1 自學(xué)習(xí)模糊神經(jīng)控制模型 167
9.3.2 自學(xué)習(xí)模糊神經(jīng)控制算法 168
9.3.3 弧焊過(guò)程自學(xué)習(xí)模糊神經(jīng)
控制系統(tǒng) 170
9.4 專家模糊復(fù)合控制器 171
9.4.1 專家模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 171
9.4.2 專家模糊控制系統(tǒng)示例 172
9.5 本章小結(jié) 174
習(xí)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(diǎn)與分類 180
10.1.1 智能控制算法的定義與特點(diǎn) 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(shè)計(jì)
與實(shí)現(xiàn) 182
10.2.1 MATLAB模糊控制工具箱簡(jiǎn)介 182
10.2.2 模糊控制算法的仿真程序設(shè)計(jì)
與實(shí)現(xiàn) 184
10.2.3 MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱圖形
用戶界面設(shè)計(jì) 185
10.2.4 基于Simulink的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱
及其控制仿真 186
10.3 基于Python的深度學(xué)習(xí)框架設(shè)計(jì) 188
10.3.1 Python語(yǔ)言簡(jiǎn)介 189
10.3.2 深度學(xué)習(xí)框架發(fā)展 189
10.3.3 深度學(xué)習(xí)開(kāi)源框架的比較 191
10.3.4 深度學(xué)習(xí)框架基本功能 193
10.4 本章小結(jié) 197
習(xí)題10 198
第11章 智能控制算力及架構(gòu) 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(fā)展 202
11.2.1 智能芯片的發(fā)展簡(jiǎn)史 202
11.2.2 智能芯片的發(fā)展態(tài)勢(shì) 203
11.3 智能控制算力網(wǎng)絡(luò) 204
11.3.1 智能算力網(wǎng)絡(luò)的定義和特征 204
11.3.2 智能算力網(wǎng)絡(luò)的基本架構(gòu)和
工作機(jī)制 205
11.3.3 智能算力網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù) 207
11.3.4 智能算力網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用示例 208
11.4 智能控制算力的研究與應(yīng)用概況 210
11.5 本章小結(jié) 212
習(xí)題11 213
第12章 智能控制的發(fā)展簡(jiǎn)史與展望 215
12.1 智能控制發(fā)展簡(jiǎn)史 216
12.1.1 國(guó)內(nèi)外智能控制發(fā)展過(guò)程 216
12.1.2 我國(guó)智能控制科技成果 216
12.1.3 我國(guó)智能控制教育與人才培養(yǎng) 220
12.1.4 我國(guó)智能控制的存在問(wèn)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(yīng)用展望 223
12.2.3 智能控制發(fā)展展望 228
12.3 本章小結(jié) 231
習(xí)題12 231
參考文獻(xiàn) 232
附錄 各章教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)和要求 244

1. 新概念英語(yǔ)單詞（全四冊(cè)）循環(huán)速記一本通 [周琨　編著]
2. Windows Server 2016網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) [孟凡樓 劉洋]
3. HTML5+CSS3網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)與制作項(xiàng)目化教程 [范佳　胡卓舒　馮迎]
4. 水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備制造監(jiān)理工作指南 [主編 張小陽(yáng)]
5. 廣西瑤族傳統(tǒng)服飾文化研究 [容婷 著]
6. 面向知識(shí)元的領(lǐng)域信息抽取與圖譜構(gòu)建 [朱小龍 著]
7. 電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作 [黃荻　陳志漫]
8. 數(shù)據(jù)庫(kù)原理與實(shí)踐（MySQL版） [楊俊杰 劉忠艷]
9. 南陽(yáng)漢代畫像石造型語(yǔ)言研究 [龐國(guó)華 著]
10. C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（第三版） [主編 丁紅 王立新 蔡開(kāi)立]
11. 民航客艙服務(wù)實(shí)用英語(yǔ)教程 [主編 田靜 徐亞玲]
12. 軟考論文高分特訓(xùn)與范文10篇—信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師（第二版） [主編 薛大龍]
13. Python數(shù)據(jù)分析 [主編　馮志輝　趙磊　李放]
14. 大學(xué)信息技術(shù) [曾翰穎 編著]
15. 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ) [主 編 李婷 張玉萍]
16. Python程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用（第二版） [主編 張廣淵]
17. 多維視域下的高校籃球教學(xué)創(chuàng)新研究 [張利超 李寧 著]
18. 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練實(shí)踐教程 [主編 王日華 陳武 黃喆誠(chéng)]
19. 輸水管線工程風(fēng)險(xiǎn)管理 [張勇 黨亥生 著]
20. 民用航空飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)線路施工 [主編　王志敏　陳明]
21. 不息的水脈—大運(yùn)河講談錄 [趙珩　著]
22. 實(shí)用運(yùn)籌學(xué) [主編　邢育紅　于晉臣]
23. 三峽梯級(jí)電站水資源決策支持系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā) [姚華明 潘紅忠 湯正]
24. 海南黎族民俗文化鑒賞 [龐國(guó)華　著]
25. 石墨烯在太赫茲及中紅外頻段電磁器件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 [李艷秀 莊華偉 著]
26. 電子技術(shù)（第二版） [主編 覃愛(ài)娜 李飛]
27. 辦公自動(dòng)化高級(jí)應(yīng)用 [陳萍 朱曉玉]
28. 信息處理技術(shù)員考試32小時(shí)通關(guān) [薛大龍]
29. 電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)案例教程（微課版）—基于嘉立創(chuàng)EDA（專業(yè)版） [王靜 莫志宏 陳學(xué)昌 丁紅]
30. C程序設(shè)計(jì)實(shí)踐教程 [劉衛(wèi)國(guó)]