《智能控制技術(shù)》考試試題

1、一、 概念題（每小題5分，共20分）（1） 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究是人工智能、認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、非線性動(dòng)力學(xué)等學(xué)科的交叉熱點(diǎn)。2 模糊推理知道了語(yǔ)言控制規(guī)則中蘊(yùn)含的模糊關(guān)系后，就可以根據(jù)模糊關(guān)系和輸入情況，來(lái)確定輸出的情況，這就叫“模糊推理”。3 專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)是一個(gè)具有大量專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)，根據(jù)某個(gè)領(lǐng)域或多個(gè)人類專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過(guò)程，以解決那些需要專家決定的復(fù)制問(wèn)題。4 遞階控制對(duì)遞階結(jié)構(gòu)的大系統(tǒng)所采用的控制方式。二、 簡(jiǎn)答題（每小題10分，共40分）1 簡(jiǎn)述智能控制的發(fā)展過(guò)程,并說(shuō)明智能控制的特點(diǎn)。從20世紀(jì)6

2、0年代至今，智能控制的發(fā)展過(guò)程通常被劃分3個(gè)階段：萌芽期、形成期和 發(fā)展期。智能控制具有以下基本特點(diǎn)：1） 應(yīng)能為復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行有效的全局控制，并具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。2） 定性策劃和定量控制相結(jié)合的多模態(tài)組合控制。3） 從系統(tǒng)的功能和整體優(yōu)化的角度來(lái)分析和綜合系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)，并具有自組織能力。4） 同時(shí)具有以知識(shí)表示的非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)表示的數(shù)學(xué)模型的混合控制過(guò)程，系統(tǒng)在信息處理上，既有數(shù)學(xué)運(yùn)算，又有邏輯和知識(shí)推理。2  智能控制學(xué)科有哪幾種結(jié)構(gòu)理論?這些理論的內(nèi)容是什么?二元結(jié)構(gòu)理論    傅京孫曾對(duì)幾個(gè)與自學(xué)習(xí)控制(learnin

3、g control)有關(guān)的領(lǐng)域進(jìn)行了研究。為強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的問(wèn)題求解和決策能力,他用“智能控制系統(tǒng)”來(lái)包括這些領(lǐng)域。他指出“智能控制系統(tǒng)描述自動(dòng)控制系統(tǒng)與人工智能的交接作用”。我們可以用式(1.3)和(1.6)以及圖1.3來(lái)表示這種交接作用,并把它稱為二元交集結(jié)構(gòu)。1.4.2  三元結(jié)構(gòu)理論    薩里迪斯于1977年提出另一種智能控制結(jié)構(gòu),它把傅京孫的智能控制擴(kuò)展為三元結(jié)構(gòu),即把智能控制看作為人工智能、自動(dòng)控制和運(yùn)籌學(xué)的交接,如圖1.4所示。薩里迪斯認(rèn)為,構(gòu)成二元交集結(jié)構(gòu)的兩元互相支配,無(wú)助于智能控制的有效和成功應(yīng)用。必須把運(yùn)籌學(xué)的概念引

4、入智能控制,使它成為三元交集中的一個(gè)子集。  蔡自興提出四元智能控制結(jié)構(gòu),把智能控制看做自動(dòng)控制、人工智能、信息論和運(yùn)籌學(xué)四個(gè)學(xué)科的交集,如圖1.5(a)所示,其關(guān)系如式(1.5)和(1.8)描述。圖1.5(b)表示這種四元結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化圖。3 什么是模糊集合和隸屬函數(shù)?模糊集合有哪些基本運(yùn)算?滿足哪些規(guī)律?隸屬函數(shù)(membership function)，用于表征模糊集合的數(shù)學(xué)工具。對(duì)于普通集合a，它可以理解為某個(gè)論域u上的一個(gè)子集。為了描述論域u中任一元素u是否屬于集合a，通?？梢杂?或1標(biāo)志。用0表示u不屬于a，而用1表示屬于a ，從而得到了u上的一個(gè)二值函數(shù)a（u），

5、它表征了u的元素u對(duì)普通集合的從屬關(guān)系，通常稱為a的特征函數(shù)，為了描述元素u對(duì)u上的一個(gè)模糊集合的隸屬關(guān)系，由于這種關(guān)系的不分明性，它將用從區(qū)間0，1中所取的數(shù)值代替0，1這兩值來(lái)描述，記為（u），數(shù)值（u）表示元素隸屬于模糊集的程度，論域u上的函數(shù)即為模糊集的隸屬函數(shù)，而（u）即為u對(duì)a的隸屬度。設(shè)a和b為論域u中的兩個(gè)模糊集,其隸屬函數(shù)分別為 和,則對(duì)于所有,存在下列運(yùn)算:    (1) a與b的并(邏輯或)    (2) a與b的交(邏輯與)    

6、(3) a的補(bǔ)(邏輯非)4  簡(jiǎn)述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和主要學(xué)習(xí)算法。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)基本上分為兩類,即遞歸(反饋) 網(wǎng)絡(luò)和前饋網(wǎng)絡(luò),簡(jiǎn)介如下。    (1) 遞歸網(wǎng)絡(luò)    在遞歸網(wǎng)絡(luò)中,多個(gè)神經(jīng)元互連以組織一個(gè)互連神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),如圖7.2所示。有些神經(jīng)元的輸出被反饋至同層或前層神經(jīng)元,遞歸網(wǎng)絡(luò)又叫做反饋網(wǎng)絡(luò)。hopfield網(wǎng)絡(luò),elmman網(wǎng)絡(luò)和jordan網(wǎng)絡(luò)是遞歸網(wǎng)絡(luò)有代表性的例子。(2) 前饋網(wǎng)絡(luò)    具

7、有遞階分層結(jié)構(gòu),由一些同層神經(jīng)元間不存在互連的層級(jí)組成。從輸入層至輸出層的信號(hào)通過(guò)單向連接流通;神經(jīng)元從一層連接至下一層,不存在同層神經(jīng)元間的連接,如圖7.3。前饋網(wǎng)絡(luò)的例子有多層感知器(mlp) 、學(xué)習(xí)矢量量化(lvq) 網(wǎng)絡(luò)、小腦模型聯(lián)接控制(cmac) 網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理方法(gmdh) 網(wǎng)絡(luò)等。（2）答： (1) 有師學(xué)習(xí)    有師學(xué)習(xí)需要有個(gè)老師或?qū)焷?lái)提供期望或目標(biāo)輸出信號(hào)。    (2) 無(wú)師學(xué)習(xí)   &

8、#160;無(wú)師學(xué)習(xí)算法不需要知道期望輸出。在訓(xùn)練過(guò)程中,只要向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供輸入模式,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就能夠自動(dòng)地適應(yīng)連接權(quán),以便按相似特征把輸入模式分組聚集。無(wú)師學(xué)習(xí)算法的例子包括kohonen算法和carpenter-grossberg自適應(yīng)諧振理論(art)等。    (3) 強(qiáng)化學(xué)習(xí)    強(qiáng)化學(xué)習(xí)是有師學(xué)習(xí)的特例,它不需要老師給出目標(biāo)輸出,采用一個(gè)“評(píng)論員”來(lái)評(píng)價(jià)與給定輸入相對(duì)應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出的優(yōu)度(質(zhì)量因數(shù)) 。三、 計(jì)算題（每小題6分，共18分）1 請(qǐng)分別寫出模糊集合“年輕人”、“中年人”和

9、“老年人”的隸屬函數(shù)。四、1 設(shè)論域，且 試求ab 和ab2 設(shè)有下列兩個(gè)模糊關(guān)系:        （先取小，再取大）試求出r1與r2的復(fù)合關(guān)系r1r2.五、 應(yīng)用題（本題22分）（1） 請(qǐng)簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)智能控制系統(tǒng)的主要步驟；（2） 列舉一個(gè)智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例，并描述該系統(tǒng)的特點(diǎn)。智能照明控制系統(tǒng)在廣州大學(xué)城華南理工大學(xué)校區(qū)的應(yīng)用實(shí)例現(xiàn)代化的學(xué)校是由多種視覺效果組成的工作環(huán)境，視覺環(huán)境的舒適性應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：1選擇合適的照度；2減少光源的直接眩光、反射眩光；3室內(nèi)裝飾和光源的顯色性；4室內(nèi)亮度的合理分布；5設(shè)計(jì)一個(gè)良好的建筑空間環(huán)境。學(xué)校按照功能區(qū)域劃分，通常會(huì)有教學(xué)樓、辦公行政樓、圖書館、禮堂、體育場(chǎng)館等等，各個(gè)功能區(qū)域的照明具有不同的特點(diǎn)。教學(xué)區(qū)域照明使用的光源主要是熒光燈與白熾燈，其中熒光燈多用于一般照明，白熾燈多用于局部照明，照度水平的設(shè)計(jì)主要取決于視覺作業(yè)的需要及經(jīng)濟(jì)條件的狀況。教學(xué)區(qū)域的工作時(shí)間主要是在白天，可以考慮利用窗外入射的大量自然光進(jìn)行照度補(bǔ)償，不僅能節(jié)約大量能源，更能維持室內(nèi)舒適的視覺環(huán)