控制科学与工程学科简介（自动控制系）PPT格式课件下载.ppt

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是在研究早期学习控制系统的基础上，从工程控制论角度总结人工智能与自适应控制、自学习控制和自组织控制的关系之后逐渐形成的，是智能控制的最早理论之一。

递阶智能控制系统由组织级、协调级、和执行级3级组成，遵循“精度随智能降低而提高”的原理分级分布。

2）专家智能控制（ExpertIntelligentControl）：

所谓专家系统，实际上是一种能以人类专家水平完成专门和困难的专业任务的计算机系统。

专家系统能运用专家的经验和知识进行推理、判断和决策；

能够解释本身的推理过程和回答用户提出的问题；

能不断地增长知识，修改原有的知识，不断更新。

它有两种形式：

专家控制系统和专家式控制器。

前者系统结构复杂，研制代价高，因而目前应用较少。

后者结构简单，研制代价明显低于前者，性能又能满足一般工业过程的控制要求，因而获得了日益广泛的应用。

3）模糊智能控制（FuzzyControl）：

模糊理论是美国加利福尼亚大学的自动控制理论专家L.A.Zadeh教授1965年最早提出。

模糊逻辑控制是智能控制的重要组成部分。

所谓模糊控制，就是在被控对象的模糊模型基础上，运用模糊控制器的近似推理手段实现系统的控制。

其基本思想是用机器去模拟人对系统的控制。

4）神经网络智能控制（NeuralNetIntelligentControl）：

1943年麦卡洛克和皮茨提出人工神经网络（ANN）概念。

随着人工神经网络应用研究的不断深入，新的神经网络模型不断推出，现有神经网络模型已达几百种。

其中，应用最多的是BP网、Hopfield网络、自组织神经网络、动态递归网络、联想记忆网络等。

神经网络在自动控制领域内的应用目前主要集中在两个方面：

非线性系统的建模和控制器的综合。

5）遗传算法与控制理论结合：

遗传算法是人工智能的重要分支，其基本思想是基于达尔文的进化论和Mendel的遗传学说，是在计算机上模拟生命进化机制的一门学科。

遗传算法通过将问题转换成由染色体组成的进化群体和对该群体进行操作的一组遗传算子（复制、交叉和变异），通过“适者生存，不适者淘汰”的进化机制，经过“生成评价选择操作”的进化过程反复进行，即可得到问题的最优解。

近年来在自动控制领域,遗传算法在PID控制、线性和非线性、最优、鲁棒、自适应、滑模、模糊逻辑、神经网络、参数估计和系统辨识、模型线性化和控制器降阶和机器人手臂控制等方面得到了广泛的应用.,研究举例,自动控制理论的基础性研究课题复杂系统的建模和辨识：

传统的系统结构已知的对象的参数辨识已经成熟，现在需要重点研究的是复杂的、具有强不确定性的系统的建模方法。

其中包括：

非线性和时变系统的建模、大系统的分散建模、建模和控制的配合等问题。

鲁棒、自适应及智能控制：

1）针对复杂对象，特别是有强不确定性时设计在工程上易于实现的控制器；

2）采用智能化技术设计确保具有强不确定性的系统稳定的自适应控制、在线鲁棒自适应控制等。

建立相应的理论与方法。

模糊及神经网络控制：

1）模糊系统的稳定性分析、动态模糊逻辑、控制模糊系统的结构研究；

2）神经网络学习速度的提高、回避局部最优而取得全局最优、并行处理和信息分布存储机制的研究；

3）创造出更适合于系统建模和控制的新型神经网络；

4）模糊集理论和神经网络的结合。

非线性系统的控制：

1）采用应用数学和系统学的知识，深入揭示非线性系统的本质，这方面的工作含有更高层次的理论价值；

2）联系实际研究非线性系统的设计方法，这类研究较多地注意工程方法。

几十年来非线性控制系统理论一直没有很大进展，因此这两方面研究既有重大价值，又有很大难度。

故障自动检测和容错控制：

对于复杂的综合自动化系统，该问题成为一个独立的课题。

有待解决的问题是1）适应与诊断目标的故障模型；

2）故障诊断理论和方法；

3）软测量理论与技术；

4）保养和维护策略的原理；

5）可靠性分析；

6）冗余度的设置方法。

这项研究工作的社会经济效益是很明显的。

2检测技术与自动化装置“检测技术与自动化装置”是研究被控对象的信息提取、转换、传递与处理的理论、方法和技术的一门学科。

它的理论基础涉及现代物理、控制理论、电子学、计算机科学和计量科学等。

主要研究领域包括新的检测理论和方法，新型传感器，自动化仪表和自动检测系统，以及它们的集成化、智能化和可靠性技术。

先进传感与检测技术；

新型执行机构与自动化装置；

智能仪表及控制器；

测控系统集成与网络化；

测控系统的故障诊断与容错技术。

检测技术研究如何将各种反映被测对象特征的参数按照一定的对应关系转换为易于传递的信号，并提供给自动控制系统；

自动化装置涉及控制系统中的传感器、变送器、控制器、执行机构等，包括他们的集成化、智能化技术和可靠性技术。

本学科培养从事各种检测技术与自动化装置的研究、开发、设计等方面工作的高级专门人才。

工业自动控制装置，系统可靠性评估及设计，控制系统的自动测试方法，数据信息采集、传输、处理、转换方法和相应设备，新型传感器和仪表，传感器数据融合理论及应用，动态系统故障诊断技术，工业现场总线技术，高速企业网络组成及安全技术，新型大功率电子器件及应用，嵌入式系统的研究及相关产品的开发。

研究举例,压力传感器,流量传感器,3模式识别与智能系统“模式识别与智能系统”是六十年代以来在信号处理、人工智能、控制论、计算机技术等学科基础上发展起来的新型学科。

本学科培养从事模式识别与智能系统的研究、开发、设计等方面工作的高级专门人才。

本专业方向主要研究信息的采集、处理与特征提取，模式识别与分析，人工智能以及智能系统的设计。

它的研究领域包括信号处理与分析，模式识别，图象处理与计算机视觉，智能控制与智能机器人，智能信息处理，以及认知、自组织与学习理论等。

智能,控制与智能系统；

专家系统与智能决策；

模式识别理论与应用；

智能信息处理与计算机视觉；

生物信息学。

模式识别、计算机视觉、机器智能的理论及应用；

信号处理的理论及应用；

基于信息理论和技术的生物信息学和中医药现代化；

智能控制与智能系统的理论与应用；

神经网络、模糊系统、统计学习理论及其在信息处理、识别与控制中的应用。

研究课题,模式分析与机器学习模式分类、聚类与特征提取、模型选择机器学习前沿方法：

贝叶斯学习、流形学习、结构化学习大规模数据分类器学习的计算方法计算机视觉与图像分析，视觉计算模型和稳定性分析复杂大范围场景建模目标检测、跟踪和识别新方法脑影像计算及其在脑疾病分析中的应用生物特征识别新方法遥感图像分析新方法数字媒体的自动标注和个性化定制语音语言处理和网络信息处理，面向语言理解的语义计算基于听觉感知的语言信号处理多模态信息融合的口语翻译网络内容（文本、图像、视频等）挖掘，网络内容安全,研究举例,4系统工程系统工程是实现系统最优化的科学。

是一门高度综合性的管理工程技术，涉及应用数学（如最优化方法、概率论、网络理论等）、基础理论（如信息论、控制论、可靠性理论等）、系统技术（如系统模拟、通信系统等）以及经济学、管理学、社会学、心理学等各种学科。

系统工程以工业、农业、交通、军事、资源、环境、经济、社会等领域中的各种复杂系统为主要对象，以系统科学、控制科学、信息科学和应用数学为理论基础，以计算机技术为基本工具，以优化为主要目的，采用定量分析为主、定性定量相结合的综合集成方法，研究解决带有一般性的系统分析、设计、控制和管理问题、系统工程理论及应用；

系统分析、设计与集成；

系统预测、决策、仿真与性能评估；

网络信息技术、火控与指控系统技术；

复杂系统信息处理、控制与应用技术。

本学科培养从事系统工程领域的研究、开发、设计等方面工作的高级专门人才。

本专业主要研究方向（清华大学）：

非线性系统建模、人工神经网络和复杂系统自组织理论方法的研究和应用，高速公路和城市智能交通系统基础理论、智能技术和集成技术的研究与应用，电子商务系统研究、开发与应用，企业管理信息系统与决策支持系统的研究与开发，宏观社会经济系统综合发展和区域开发规划等。

研究举例,5导航、制导与控制“导航、制导与控制”是以数学、力学、控制理论与工程、信息科学与技术、系统科学、计算机技术、传感与测量技术、建模与仿真技术为基础的综合性应用技术学科。

（制导，是控制飞行物体按规定路线飞行的技术）。

该学科研究航空、航天、航海、陆行各类运动体的位置、方向、轨迹、姿态的检测、控制及其仿真，是国防武器系统和民用运输系统的重要核心技术之一。

惯性定位导航技术；

组合导航及智能导航技术；

飞行器制导、控制与仿真技术；

惯性器件及系统测试技术；

火力控制技术。

1.运动体的精密制导、导航与控制的理论与技术；

2.空间探测及飞行器在轨技术研究；

3.天地一体化信息交互与处理技术；

4.智能控制及主动控制技术在飞机设计中的应用；

5.机载（星载，弹载）计算机及嵌入式系统和嵌入式应用软件；

6.虚拟现实技术在航天仿真的应用研究；

7.水声对抗及水下航行器的制导与控制。

研究举例,国家重点学科名单,拥有控制学科与工程国家一级重点学科的高校：

清华大学，北京协和医学院清华大学医学部，北京航空航天大学，东北大学，哈尔滨工业大学，上海交通大学，浙江大学，华中科技大学，西安交通大学，国防科学技术大学,拥有控制科学与工程国家二级重点学科的高校（不含已拥有控制学科与工程国家一级重点学科的高校）1.控制理论与控制工程：

北京理工大学，同济大学，华东理工大学，东南大学，山东大学，湖南大学，中南大学，西北工业大学2.检测技术与自动化装置：

天津大学3.模式识别与智能系统：

南京理工大学4.导航、制导与控制：

哈尔滨工程大学，,控制科学与工程一级学科教育部学科排名,本一级学科在全国高校中具有“博士一级”授权的单位共27个，本次参评24个；

具有“博士点”授权的单位共34个，本次参评11个；

还有3个具有“硕士一级”授权和13个具有“硕士点”授权的单位也参加了本次评估。

参评高校共51所。

1.清华