神经网络模糊控制及专家系统第一章

神经网络、模糊控制及专家系统

张严心yxzhang@2013年秋季研究生课程主要教学参考书教材：王耀南，智能控制系统——模糊逻辑、专家系统、神经网络控制，湖南大学出版社，1996主要参考书:[1]王永骥，涂健，神经元网络控制，机械工业出版社，1998[2]诸静，模糊控制原理与应用，机械工业出版社，1995[3]C.H.Chen,Fuzzylogicandneuralnetworkhandbook,NewYork:McGraw-Hill,c1996[4]SimonHaykin,Neuralnetworks:acomprehensivefoundation,Beijing:TsinghuaUniversityPress,2001[5]KevinM.Passino,StephenYurkovich,Fuzzycontrol,Beijing:TsinghuaUniversityPress,2001[6]SpyrosG.Tzafestas,Methodsandapplicationsofintelligentcontrol,Dordrecht:KluwerAcademicPub.,1997[7]Zi-XingCai,Intelligentcontrol:principles,techniquesandapplications,Singapore:WorldScientific,1997[8]王伟，人工神经网络原理——入门与应用，北京航空航天大学出版社，1995[9]阎平凡，张长水，人工神经网络与模拟进化计算，清华大学出版社，2000[10]杨辉，王金章，模糊控制技术及其应用，江西科学技术出版社，1997[11]刘增良，刘有才，模糊逻辑与神经网络——理论研究与探索，北京航空航天大学出版社，1996[12]张乃尧，阎平凡，神经网络与模糊控制，清华大学出版社，1996[13]史忠科，神经网络控制理论，西北工业大学出版社，1997主要教学参考书先修内容现代控制理论或线性系统线性代数或矩阵分析MATLAB语言第一部分概述（3）第二部分模糊控制（12）第三部分神经网络（10）第四部分集成智能控制系统（7）课程安排第一章绪论第二章模糊控制的数学基础第三章

模糊控制的基础理论第四章模糊控制系统与模糊控制器第五章常用人工神经网络原理及学习算法第六章神经网络控制器设计第七章集成智能控制系统理论第八章其他智能控制总学时:32学时，1-8周，每周4学时

智能家居开关图示

世界上最小机器人身高只有16.5厘米、体重仅有350克，但能在90种不同背景音乐的伴奏下行走、跳舞，还能听懂10个语言命令、完成200多种动作、说出约180个短语！

资料图片：一种能钻入血管的机器人想象图

北京一家企业展出的机器人在演奏架子鼓

懂得“甜言蜜语”的会话机器人逗得女客商笑逐颜开

哈工大计算机学院展出的机器人随着音乐表演团体操

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g.掉1克-21.辈1.醋3.智能鞠控制邻理论稀（20世纪70年代蕉）1.腰2智能感控制算的基碧本设赶计方笔法基于范模糊施推理厌和计汽算的尿模糊碎控制左器If始—t风he侵n—婶,替Ru踪蝶le水—b遵as右ed粪C舅on瘦tr泼ol基于抬人工佛神经满网络蠢的神盾经网劲络控滚制器Ne贷ur杰al品N哲et宏wo涂rk基于陈专家四系统监的专狡家智国能控筒制Ex诱pe倾rt案S伏ys舰te从m基于捞信息夫论、仙遗传帐算法味和以携上3种方再法的义集成笔型智毁能控倍制几种逐基本牢的设拥计方纵法1.准2智能隆控制局的基他本设健计方飞法1.期2.匪1模糊伟控制忆（Fu昨zz吉y和co巷nt辅ro兄l)19覆65年L.度A.男Za拉de浴hFi朝g.逢1臭-3(1甘)定义守模糊惰子集疫，建胁立模炒糊控异制规易则(2唯)由基抚本论足域转甚变为雅模糊指集合森论域(3济)模糊良关系凝矩阵蓬运算(4瘦)模糊帅推理屯合成垄，求坐出控讽制输陪出模沟糊子阔集(5嗓)进行券逆模辆糊运溪算，阔判决符，得哀到精隆确控呢制量模糊凑化推理优点伶：缺陷:无需奖建立贞数学娇模型鲁棒究性、艘对非嚼线性童、时遥变、美时滞匀系统离线非计算偶控制年查询压表、厨提高炮系统斩实时春性控制搬的机侄理符铸合人园们对幻玉过程匹控制拌作用城的直珍观描烤述和司思维旋逻辑经验聪控制可解浑决不弃确定略系统智能喂控制五基础信息简单的模糊处理设计缺乏系统性控制精度降低，动态品质变差导致提高精度规则搜索范围扩大，决策速度降低，不能实时控制导致规则的选择、论域的选择，模糊集的定义，量化因子的选取多采用试凑法复杂性========精确性不相容原理1.阅2智能镇控制眉的基蛛本设梳计方项法1.睛2.群1模糊偿控制询（Fu围zz袋y喜co苍nt姥ro算l)模糊纵控制畜研究啄分支(1重)稳定鹿性(2诉)模糊末模型橡及辨匹识(3封)模糊弯最优妄控制(4鸡)模糊编自组侮织控彼制(5探)模糊离自适呼应控丛制(6收)传统PI薯D与Fu马zz耽y相结稠合的敲多模穷态模恰糊控焦制器Fi沿g.柜1效-4模糊腔控制候在控良制领催域中四的重甜要地梳位与鸽作用1.呀2智能轰控制商的基伍本设乏计方围法1.塞2.广1模糊退控制谣（Fu米zz彻y线co鸟nt割ro口l)1.吊2智能泪控制旋的基莫本设吩计方功法1.倍2.假1模糊枯控制鞠（Fu肆zz默y拼co禁nt览ro笑l)发展省史1.池2智能渡控制葱的基恼本设旷计方辟法1.吩2.扭1模糊妈控制岛（Fu汤zz味y掀co厨nt印ro传l)Fi述g.歪1坏-5模糊费系统羞相关摸图1.劝2智能雨控制嫂的基触本设哑计方嫁法1.握2.抱1模糊舰控制拢（Fu磁zz造y后co根nt芽ro多l)模糊熟系统群研究赛计划模糊避理论宇与基处本技恩术人类若功能野实现震与人-机界剑面人类唯智能乓信息纵处理勾过程迫及自宜然现填象、帆社会讨现象保剖析模糊逻辑模糊推理算法模糊计算机开发的基础技术（如：编程语言与体系结构、模拟模糊存储器等）模糊控制技术识别技术感觉信息处理过程的模型化人-机界面技术高速、不稳定系统的智能控制未知结构系统的智能控制实时图象理解手写体文字识别智能信息处理技术（如智能评价系统检索技术）人类行为和社会现象的解释自然现象的解释大系统可靠性评价面向经营与社会问题的模糊方法论与模糊系统开发地震预测技术大气污染宽域预测植物生长模型Fi这g.促1敏-6模糊涝工程堆课题命覆盖嘉图1.胸2智能霸控制军的基齐本设堡计方织法1.盗2.杨1模糊茧控制架（Fu粱zz孤y希co虚nt捆ro泼l)历史灿应用我国19冈79年开裕始1.慈2智能工控制察的基纤本设劳计方狱法1.盖2.稿1模糊河控制钞（Fu何zz卸y木co茂nt腊ro锡l)19演84美国惯推托出“姓模糊短推理校决策念支持乡丰系统险”19驱85萄-1坦99云6日本锡进景入了办模糊泻控制万实用火化时协期——电视腹摄象岁机自请动聚孤焦轮空绿调云全自条动洗肺衣机精吸尘染器现代乐应用硬件求产品蝴：叼开发瓦了蛇“模味糊控非制用阁的通豪用系教统”“模伐糊控球制用曾的通蓬用控娃制器扬”——以模思糊推蜻理来稠决定超控制干动作增的算感法作揉为控柳制系伙统核谦心，窃并且握采用小任何焰一条妇控制绸规则酬，均篇具有腿设定撇的相刷应功睡能的洪一种影调节膊装置页。1.偏2智能把控制磨的基剪本设翼计方丽法1.火2.乓1模糊巧控制陶（Fu雾zz妨y师co被nt孩ro舅l)模糊嚷控制谷工程极大致项要经奸历如亭下4个阶尊段:模糊控制盛行阶段模糊专家系统阶段实现人与计算机之间的自然语言（通讯阶段）模糊人工智能系统阶段不是无判别地把所有的熟练操作者的知识收集起来,而是要用它来分析问题,提高宏系统的结构,如外汇兑换交易支持系统\图象识别\自然语言解释系统,自治式机器人等简单应用。如电器等，比现有的自动化机械具有更好的功能智能机器人——模糊专家系统在设备管理、医疗诊断、经营支持、安全评价等方面普及随机应变的询问和解答能力、推理、判断能力，难度大，可以从某一方面着手，如针对某一问题的对话决策型系统人——创造性思维人工智能——逻辑处理神经网络——学习功能综合信息处理外语翻译论文摘录辅助设计经营支持等结合1.旺2智能护控制抹的基业本设没计方争法1.矛2.状2神经苍网络剑控制昂系统代（Ne恩ur损al和n绕et砍wo枣rk兄c谊on装tr率ol治)起源痛：生荣物神速经元Fi埋g.域1事-7生物碑神经搬元示禾意图突触确：一夏个神艇经元扇末梢锈与另示一神盈经元桂树突帽或细逃胞体狠的接旦触处帅称为杨突触伤。它畏是神克经元应之间圆传递磁信息滑的输超入输匪出接榆口。1.踪蝶2智能华控制平的基阅本设丈计方列法1.耀2.健2神经君网络理控制钟系统料（Ne躲ur济al宁n策et膨wo主rk伟c每on泻tr说ol歇)信息酸处理趋与传爷递：Fi始g.锻1论-8突触展结构担示意厉图传递丹信息折过程费：Fi怒g.滑1必-9传递中信息浪过程1.引2智能青控制茫的基俩本设缺计方旁法1.走2.腿2神经病网络蛮控制丸系统真（Ne占ur彻al奸n诞et授wo局rk未c引on描tr拐ol蜘)一个约神经胜元一麦串脉筝冲多个跌神经欠元多己个脉巴冲特点偷：人脑燥神经处网络槽信息中处理机的特丙点：分布震存储鹅与冗垂余性并行违处理信息午处理沟与存桃储合示一可塑练性与召自组混织性鲁棒塔性Ro弦bu特st分散到多个神经元记忆容错性。一旦一些被破坏，不至于丢失记忆成亿济个神验经元冶协同壳工作斥，与茫目前膨的“坐并行弹处理毯机”仍的机哪理不瓦同大脑鲜皮层竿的大疤部分黑突触问连接济时后称天由悼环境砖的激诱励逐灿步形禾成的喜，随犁环境惩刺激摊性质稿不同扁而不劈燕同。自组织性构成神经网络可塑性形成和改变神经元之间突触连接的现象长期短期一定陵的误淹差和蛋噪声喂不会谎使网甜络的菠性能嗽恶化目前杂计算想机存铺储和吊处理探分别震属于裕两个渠独立景的部蔑件，踏速度受会受旷影响瞧。1.欺2智能瞒控制芹的基朵本设堡计方单法1.罩2.炕2神经沈网络而控制故系统缴（Ne裙ur岁al看n割et胡wo就rk盾c梢on铸tr喘ol条)人工娱神经计元（钓抽象绒模拟叼人脑尖神经吹元）19轧93年由Mo菜Cu蝇ll摇oc叼h和Pi牢tt会s定义Fi腐g.海1盒-9人工推神经团元模毅型加于缩慧输入充端上肌的输妨入信谋号突触蝇连接差权的拦系数榜，模质拟突尊触传铸递强拌度空间刮累加阈值神经斑元相冲应函偏数1.虫2智能燃控制犬的基垄本设欺计方枕法1.冷2.朴2神经抄网络诞控制尽系统梦（Ne缝ur缝al答n衣et活wo围rk尝c雹on回tr膀ol散)1.辞2智能盈控制寇的基幸本设红计方打法1.朋2.铺2神经柄网络役控制舱系统刮（Ne饺ur裕al疼n培et帅wo枝rk理c幼on年tr盯ol布)人工旁神经两网络捏模型究（构烛成）1.前向询网络诉（前熟馈网摇络）Fe讨ed弊fo邪rw担or挣dNe趁tw刘or举k每个抢神经巩元只呈与前好一层位的神税经元兄相连着接感知李机2.从输廊出到呀输入晋有反客馈的达前向假网络Fu芽ku志sh鸦im疏a网络网络弹本身畅是前济向型张的，但输倘出到锡输入乎之间律有反轰馈回搁路3.层内吼互连锐前向保网络罪（混德合型睛网络狭）脉层状赛和网湖状相浅结合同一狂层神交经元崖之间阁有连趟接如自坐组织占竞争疾型神讨经网缝络1.尊2智能悔控制勿的基谅本设概计方叙法1.肺2.闪2神经叙网络秩控制龟系统约（Ne轮ur慈al殃n轨et而wo威rk岛c辛on让tr络ol仿)4.互连下网络耕（相惧互结冈合型蒜网络绘）局部光互连全互及连全互照连是控每个集神经乡丰元都章与其用它神确经元戏互连局部念互连恰指互锤连只宽是局公部的两种全互保连局部副互连Ho被pf之ie馅ld网络Bo做lt莲zm奥an类n机分类唤方法俯有多氏种：如可弄以分贞类为担有瓦教师卧学习无教默师学好习1.陵2智能茂控制他的基织本设县计方郊法1.仓2.路2神经跳网络羽控制既系统锯（Ne毅ur前al喜n给et洋wo正rk百c遭on循tr姐ol紫)输出输入Fi叫g.带1唤-1云0He尝bb学习筒规则耐图示1.糕2智能太控制杠的基猫本设杂计方竭法1.雅2.没2神经怀网络镰控制姓系统桃（Ne渡ur杏al进n揭et清wo炊rk赖c海on垒tr爬ol旬)例：1.泰2智能丙控制乖的基职本设滥计方吉法1.屋2.劝2神经细网络乎控制层系统拿（Ne克ur脉al咬n菠et侄wo篇rk榴c拐on丧tr篮ol病)思考1.踪蝶2智能渔控制情的基荐本设屑计方叨法1.惯2.晚2神经赢网络抹控制糕系统渠（Ne置ur仇al姿n张et音wo航rk鸡c骂on躺tr痰ol鸟)Fi脱g.肉1棒-1馋11.键2智能逮控制叔的基奇本设鱼计方屋法1.评2.裤2神经蛾网络脸控制可系统型（Ne宪ur慈al芦n怖et础wo吨rk反c钉on泄tr皂ol涌)人工签神经宏网络棒的发忌展与伶现状50年代新末F.粱Ro佩se事nb揪la厦tt—感知拆机（Pe泪rc垦ep秘tr掠on）第一数个完姐整的闯人工假神经糟网络He训bb学习竟规则并行昏处理缓、分很布存剪储和令学习19播69年先美MT翅T的M.屯Mi溉ns午ky和S.抄Pa芬pe泉rt编写《Pe搬rc达ep斩tr巷on》一书单层侧感知携机个线案性问汤题求货解多层钢（隐绝含层佩）的别非线或性问叶题（仅悲观范理论泉？）70年代蛙芬佣兰T.不Ko辱ho艘ne稻n自组悦织映跃射理草论美国S.赴A.尿Gr私os妥sb汤er毛g自适繁应共厦振理笛论日本茫福并岛邦按彦（K.尿Fu换ku断sh退im揉a）认知浙机（Ne蜘oc恒og狮ni效tr货on）模型日本闯甘斗利俊筹（Sh站un购Ic植hiAm衫ar夕i）神经蹄网络邪的数衡学理婆论低谷19托43年篇心凡理学缝家W.僚S.门Mo旨Cu娇ll遥oc出h和数客学家W.题Pi贡tt厉s提出M-办P模型19美49年芳心理键学家D.叼O.搭He州bb提出范连接仔权的奶调整扛正比替于两遗相连谎神经怒元之把间激摩活值植的乘锯积1.保2智能醒控制井的基倡本设手计方张法1.慈2.钱2神经匆网络投控制赠系统斯（Ne虫ur煮al她n宝et呜wo峰rk吧c艘on税tr塌ol说)19槽82年~1贩98姓4年J.猪J.议Ho宗pf毙ie习ldHo星pf良ie杰ld网络艇模型达引入升能量吩函数给出励稳定屿性判巩据19绢84年Hi淘nt泥on引入最模拟趟退火Bo驰lt啊zm凶an斜n机BW网络通模型19麦86年D.市E.势Ru决me丢lh碍ar絮t和J.鄙L.课Mo伏Cl鱼el禽la位nd两本滥专著——堡E非BP算法削（误赠差反纳向传赔播）19宗87年疮美R.更He演ch盲t-画Ni色el政se紧n慌——对向睡传播从（Co粉un厚te申r驻Pr验op文ag拌at箱io驱n）19敞88年轿美L.度O.猎Ch颜ua——粗CN位N细胞森神经察网络掩模型19后87年焰国际秃神经士网络尺学会19找88年《N碎eu屠ra吵l福Ne垒tw司or姑k》创刊19字90年《I健EE胁E勾Tr瞧an你sa诉ct马io筝n许on豪N练eu摸ra约l歇Ne绣tw筐or廊k》同年起北京馆召开歼神经躺网络疑学术红大会人工金智能究理论毯和Vo茧n.斯Ne释um袭an而n计算耗机在屠视、直听、戴等智肃能信建息处兴理上孔受挫脑神谈经科岔学的夜研究说成果VL饿SI技术凉和光锹电技酒术的迹发展80年代高潮人工脂神经志网络胀的发右展与剧现状1.蹄2智能溉控制承的基罢本设贺计方睁法1.可2.秆2神经证网络畜控制飞系统分（Ne幼ur库al茂n兄et魔wo集rk脆c软on驱tr症ol甘)神经口网络供用于涂控制优点扔：缺陷:它能问以任步意精条度逼近近任抵意连沿续非航线性蛇函数对复殖杂不缴确定格问题酷有自春适应防和自推学习扶能力信息岂处理熟的并屿行机醉制——解决独大规里模实简时计慕算问交题信息秀综合农能力——适用返于多阴信息须融合代和多束媒体逼技术神经溪计算——解决崖优化行计算且和矩茎阵代鼓数计匀算便于转用VL馆SI或光端学集术成系雾统实翼现或究用计占算机调技术挠实现冗余定性——容错谊能力高度珠非线阀性矿稳定修性、倘收敛胞性证格明困匠难（奏加强棉）学习碰速度蛾一般软比较悉慢（帝研究梢快速萄学习黑算法蝴）缺乏胃系统葱优化嚷设计抓方法也（与机其它亭控制蚕方法群相结阁合，刚构成攻一个铲集成测智能芳控制作系）缺乏都硬件娇支持状，难蚊以真盼