序 随着科学技术的不断进步，电气工程与自动化技术正以令人瞩目的发展速度，改变着我国工业的整体面貌。同时，对社会的生产方式、人们的生活方式和思想观念也产生了重大的影响，并在现代化建设中发挥着越来越重要的作用。随着与信息科学、计算机科学和能源科学等相关学科的交叉融合，它正在向智能化、网络化和集成化的方向发展。 教育是培养人才和增强民族创新能力的基础，高等学校作为国家培养人才的主要基地，肩负着教书育人的神圣使命。在实际教学中，根据社会需求，构建具有时代特征、反映最新科技成果的知识体系是每个教育工作者义不容辞的光荣任务。 教书育人，教材先行。机械工业出版社几十年来出版了大量的电气工程与自动化类教材，有些教材十几年、几十年长盛不衰，有着很好的基础。为了适应我国目前高等学校电气工程与自动化类专业人才培养的需要，配合各高等学校的教学改革进程，满足不同类型、不同层次的学校在课程设置上的需求，由中国机械工业教育协会电气工程及自动化学科教育委员会、中国电工技术学会高校工业自动化教育专业委员会、机械工业出版社共同发起成立了“全国高等学校电气工程与自动化系列教材编审委员会”，组织出版新的电气工程与自动化类系列教材。这类教材基于“加强基础，削枝强干，循序渐进，力求创新”的原则，通过对传统课程内容的整合、交融和改革，以不同的模块组合来满足各类学校特色办学的需要。并力求做到： 1适用性：结合电气工程与自动化类专业的培养目标、专业定位，按技术基础课、专业基础课、专业课和教学实践等环节，进行选材组稿。对有的具有特色的教材采取一纲多本的方法。注重课程之间的交叉与衔接，在满足系统性的前提下，尽量减少内容上的重复。 2示范性：力求教材中展现的教学理念、知识体系、知识点和实施方案在本领域中具有广泛的辐射性和示范性，代表并引导教学发展的趋势和方向。 3创新性：在教材编写中强调与时俱进，对原有的知识体系进行实质性的改革和发展，鼓励教材涵盖新体系、新内容、新技术，注重教学理论创新和实践创新，以适应新形势下的教学规律。 4权威性：本系列教材的编委由长期工作在教学第一线的知名教授和学者组成。他们知识渊博，经验丰富。组稿过程严谨细致，对书目确定、主编征集、资料申报和专家评审等都有明确的规范和要求，为确保教材的高质量提供了有力保障。 此套教材的顺利出版，先后得到全国数十所高校相关领导的大力支持和广大骨干教师的积极参与，在此谨表示衷心的感谢，并欢迎广大师生提出宝贵的意见和建议。 此套教材的出版如能在转变教学思想、推动教学改革、更新专业知识体系、创造适应学生个性和多样化发展的学习环境、培养学生的创新能力等方面收到成效，我们将会感到莫大的欣慰。 全国高等学校电气工程与自动化系列教材编审委员会 [1]智能控制理论及应用序[2]Ⅴ前言 随着现代科学技术的迅速发展，生产系统的规模越来越大，导致了控制对象、控制器以及控制任务和目的的日益复杂化。这些大型复杂系统具有多种形式的复杂性。在整体结构上，表现为非线性、不确定性、无穷维、分布式及多层次等；在被处理的信息上，表现为信号的不确定性、随机性和不完全性，定性知识及定量计算的混合等。传统的以单纯数学解析结构为基础的控制理论方法，其局限性日益明显，已不适用于复杂系统的控制。建立新一代的控制理论方法，不完全以控制对象为研究主体，而是以控制器为研究主体，运用人工智能的逻辑推理、启发式知识、自学习等优势来解决复杂系统的控制问题，已成为各国控制学术界所共同关心的热门研究课题。智能控制就是在这种背景下提出和形成的。 智能控制技术是自动控制理论发展的高级阶段，是当今国内外自动化学科中一个十分活跃和具有挑战性的研究领域，又是一门新兴的交叉学科。它与人工智能、自动控制、运筹学、计算机科学、进化论、信息论、仿生学和认识心理学等有着密切的关系，是相关学科相互结合与渗透的产物，具有广阔的应用背景。目前，智能控制技术已用于工业、农业、国防、航空航天、通信、服务业等各种领域。 为了适应21世纪科学技术的高速发展，及时地在高等院校的教学工作中反映学科的前沿技术，培养更多的智能控制技术人才，作者基于近年来国内外研究人员从事智能控制技术研究的成果，结合高等院校人才培养的特点，编写了本书。 本书注重深入浅出和理论联系实际，可以作为高等院校本科高年级学生以及研究生的入门级教材，也可以作为研究人员的参考书。 全书系统地论述了智能控制系统的概念、理论方法和实际应用，共分成10章。第1章综述了智能控制的发展过程、定义和特点，介绍了智能控制的基本形式，讨论了智能控制系统的现状与发展趋势。第2章对模糊控制的数学基础进行了介绍，详细地论述了模糊集合、模糊关系的概念及其与普通集合、普通关系之间的关系，并给出了如何从人类自然语言规则中提取其蕴涵的模糊关系的方法，介绍了如何根据模糊关系进行模糊推理。第3章介绍了模糊控制器的工作原理、基本思想和组成结构，而后对模糊控制器的设计内容和方法给出了详细的描述，最后针对模糊控制器存在的一些缺点，给出了几种常用的模糊控制改进方法。第4章系统地描述了神经网络的基本原理和特征，并详细给出了几种常用的神经网络模型的结构描述和学习算法。第5章介绍了神经网络技术在自动控制中的应用，重点阐述了神经网络系统辨识技术、神经网络控制技术以及神经网络与其他控制技术的融合。第6章着重讨论神经网络与模糊系统的融合技术，论述了神经网络与模糊系统相结合的几种形式，并详细介绍了两种模糊神经网络的模型。第7章主要介绍基于知识的专家系统、专家控制的知识表示和推理方法、专家控制系统基本原理与方法。第8章对遗传算法的由来、基本操作、特点、理论基础进行了介绍，对遗传算法应用于优化问题的求解方法进行了阐述。在此基础上，给出了遗传算法在参数辨识和控制参数优化中的应用，并介绍了遗传算法和神经网络的结合。第9章给出了许多智能控制技术的应用实例，重点介绍了智能控制在电气传动、过程控制、电力系统和机器人控制中的应用，深入地介绍了多种智能控制方法的具体设计方法。第10章主要介绍MATLAB中智能控制工具箱的使用，重点描述了模糊逻辑工具箱和神经网络工具箱。 在本教材的教学安排上，第1~8章为基础知识部分，深入浅出地阐述了智能控制各种方法的基本原理和方法，要求本科生必须掌握，而模糊控制和神经网络又是其中的重点内容。第9章为应用提高部分，十分详细深入地介绍了智能控制方法在电气传动、过程控制、电力系统和机器人控制中的应用，涉及的知识面较广，任课教师可以根据学生的专业特点和知识结构选择其中的部分内容进行讲授。第10章为辅助工具部分，为学生利用MATLAB中智能控制工具箱实现相关仿真实验提供了快速查询和检索的工具，该部分内容任课教师可以安排在实验环节进行教授。 本书的第1～3章由王耀南教授撰写，第4～6章由孙炜教授撰写，袁小芳博士编写了第7、8章，彭金柱博士编写了第9、10章。感谢主审浙江大学韦巍教授对本教材的审阅以及张辉、蔡玉连、孙程鹏、宁伟等研究生对书稿的精心校对。 本书是机械工业出版社联合中国机械工业教育协会电气工程及自动化学科教学委员会、中国电工技术学会高校工业自动化教育专业委员会组织编写的“普通高等教育电气工程与自动化类‘十一五’规划教材”，得到了机械工业出版社的大力支持和资助。本书还得到了国家自然科学基金、国家863计划和中德国际合作项目等多方面的资助。本书配有电子课件，欢迎选用本书作教材的老师索取，索取邮箱：wbj@mailmachineinfogovcn。 由于智能控制系统是一门新兴学科，很多理论与应用性问题还待进一步深入研究和发展，加上作者学识有限，因而书中尚有不足之处，敬请读者和专家们批评指正。