智能控制第八章课后习题答案

第八章机器人规划8-1有哪几种重要的机器人高层规划系统?它们各有什么特点?你认为哪种规划方法有较大的发展前景?基于谓词逻辑的规划是用谓词逻辑来描述世界模型及规划过程的一种规划方法(1)规划演绎法。

用F规则求解规划序列。

(2)逻辑演算和通用搜索法。

STRIPS和ABSTRIPS系统。

(3)具有学习能力的规划系统。

如PULP-I系统(4)分层规划方法。

如NOAH规划系统，它特别适用于非线性规划(5)基于专家系统的规划。

如ROPES规划系统，它具有更快的规划速度，更强的规划能力和更大的适应性。

发展前景？8-2让right(x),left(x),up(x)和down(x)分别表示八数码难题中单元x左边、右边、上面和下面的单元(如果这样的单元存在的话)。

试写出STIPS规划来模拟向上移动B(空格)、向下移动B、向左移动B和向右移动B等动作。

8-3考虑设计一个清扫厨房规划问题。

(1)写出一套可能要用的STRIPS型操作符。

当你描述这些操作符时，要考虑到下列情况：·清扫火炉或电冰箱会弄脏地板。

·要清扫烘箱，必须应用烘箱清洗器，然后搬走此清洗器。

·在清扫地板之前，必须先行打扫。

·在打扫地板之前，必须先把垃圾筒拿出去。

·清扫电冰箱造成垃圾污物，并把工作台弄脏。

·清洗工作台或地板使洗涤盘弄脏。

(2)写出一个被清扫厨房的可能初始状态描述，并写出一个可描述的(但很可能难以得到的)目标描述。

(3)说明如何把STRIPS规划技术用来求解这个问题。

(提示：你可能想修正添加条件的定义，以便当某个条件添加至数据库时，如果出现它的否定的话，就能自动删去此否定)。

8-4曲颈瓶F1和F2的容积分别为C1和C2。

公式CONT(X，Y)表示瓶子X含有Y容量单位的液体。

试写出STRIPS规划来模拟下列动作：(1)把F1内的全部液体倒进F2内。

(2)用F1的部分液体把F2装满。

8-5机器人Rover正在房外，想进入房内，但不能开门让自已进去，而只能喊叫，让叫声促使开门。

习题集第一章概论1.试从学科和能力两个方面说明什么是人工智能。

2.哪些思想、思潮、时间和人物在人工智能发展过程中起了重要作用?3.近年来人工智能研究取得哪些重要进展?4.为什么能够用计算机模拟人类智能?5.目前人工智能学界有哪些学派?它们的认知观为何?6.自动控制存在什么机遇与挑战?为什么要提出智能控制?7.简述智能控制的发展过程,并说明人工智能对自动控制的影响。

8.傅京孙对智能控制有哪些贡献?9.什么是智能控制?它具有哪些特点?10.智能控制器的一般结构和各部分的作用为何?它与传统控制器有何异同?11.智能控制学科有哪几种结构理论?这些理论的内容是什么?12.为什么要把信息论引入智能控制学科结构?13.人工智能不同学派的思想在智能控制上有何反映?第二章知识表示方法1.状态空间法、问题归约法、谓词逻辑法和语义网络法的要点是什么?它们有何本质上的联系及异同点?2.设有3个传教士和3个野人来到河边,打算乘一只船从右岸渡到左岸去。

该船的负载能力为两人。

在任何时候,如果野人人数超过传教士人数,那么野人就会把传教士吃掉。

他们怎样才能用这条船安全地把所有人都渡过河去?3.利用下图,用状态空间法规划一个最短的旅行路程:此旅程从城市A开始,访问其他城市不多于一次,并返回A。

选择一个状态表示,表示出所求得的状态空间的节点及弧线,标出适当的代价,并指明图中从起始节点到目标节点的最佳路径。

4.试说明怎样把一棵与或解树用来表达下图所示的电网络阻抗的计算。

单独的R、L或C可分别用R、jωL或1/jωC来计算,这个事实用作本原问题。

后继算符应以复合并联和串联阻抗的规则为基础。

5.试用四元数列结构表示四圆盘梵塔问题,并画出求解该问题的与或图。

6.用谓词演算公式表示下列英文句子(多用而不是省用不同谓词和项。

例如不要用单一的谓词字母来表示每个句子)。

A computer system is intelligent if it can perform a task which,if performed by a human, requires intelligence.7.把下列语句表示成语义网络描述:(1)All man are mortal.(2)Every cloud has a silver lining.(3)All branch managers of DEC participate in a profit-sharing plan.8.作为一个电影观众,请你编写一个去电影院看电影的剧本。

第一章习题1. 简述可编程序控制器的定义。

2. 可编程控制器的基本组成有哪些？3. 输入接口电路有哪几种形式？输出接口电路有哪几种形式？各有何特点？4. PLC的工作原理是什么？工作过程分哪几个阶段？5. PLC的工作方式有几种？如何改变PLC的工作方式？6. 可编程序控制器有哪些主要特点?7. 与一般的计算机控制系统相比可编程序控制器有哪些优点?8. 与继电器控制系统相比可编程序控制器有哪些优点?9. 可编程序控制器可以用在哪些领域?第二章习题1. S7-200系列PLC有哪些编址方式？2. S7-200系列CPU224 PLC有哪些寻址方式？3. S7-200系列PLC的结构是什么？4. CPU224 PLC有哪几种工作方式？5. CPU224 PLC有哪些元件，它们的作用是什么？6. 常见的扩展模块有几类？扩展模块的具体作用是什么？7. PLC需要几个外电源？说明各自的作用？第三章习题1. 如何建立项目？2. 如何在LAD中输入程序注解？3. 如何下载程序？4. 如何在程序编辑器中显示程序状态？5. 如何建立状态图表？6. 如何执行有限次数扫描？7. 如何打开交叉引用表？交叉引用表的作用是什么？第四章习题1. 填空1）通电延时定时器（TON）的输入（IN）时开始定时，当前值大于等于设定值时其定时器位变为，其常开触点，常闭触点。

2）通电延时定时器（TON）的输入（IN）电路时被复位，复位后其常开触点，常闭触点，当前值等于。

3）若加计数器的计数输入电路（CU），复位输入电路（R），计数器的当前值加1。

当前值大于等于设定值（PV）时，其常开触点，常闭触点。

复位输入电路时计数器被复位，复位后其常开触点，常闭触点，当前值为。

4）输出指令（=）不能用于映像寄存器。

5）SM 在首次扫描时为1，SM0.0一直为。

6）外部的输入电路接通时，对应的输入映像寄存器为状态，梯形图中对应的常开接点，常闭接点。

7）若梯形图中输出Q的线圈“断电”，对应的输出映像寄存器为状态，在输出刷新后，继电器输出模块中对应的硬件继电器的线圈，其常开触点。

第一章计算机控制系统是怎么样分类的按功能和控制规律可各分几类答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。

按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。

（2）直接数字控制（简记为DDC）。

（3）监督控制（简记为SCC）。

（4）分级控制。

（5）集散控制。

（6）计算机控制网络。

按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。

（2）比例积分微分控制（简称PID控制）。

（3）有限拍控制。

（4）复杂规律控制。

（5）智能控制。

计算机控制系统由哪些部分组成并画出方框图。

答：计算机控制系统由控制对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。

方框图：P115 图输出反馈计算机控制系统简述采样定理及其含义。

答：采样定理：如果采样角频率=2/T大于2，即≥2，则采样的离散信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)。

式中是连续信号y(t)的频谱特性中的最高角频率。

含义：要使采样信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)，必须正确选择采样角频率，使≥多路巡回检测时，采样时间，采样周期T和通道数N之间的关系。

答：采样时间是足够短的时间，y(kT)y(kT+),0<<。

应满足 T≥N。

设有模拟信号(0～5)V和～5)V，分别用8位、10位和12位A/D转换器，试计算并列出各自的量化单位和量化误差。

答：量化单位q=,量化误差根据以上公式可求得(05)V：转换位数81012量化单位q/mV量化误差V：转换位数81012量化单位q/mV量化误差试述数模转换器的作用如何选择转换器的位数答：数模转换器把数字量u(kT)转换成离散的模拟量(t)。

转换的精度取决模-数转换器的位数n，当位数足够多时，转换可以达到足够高的精度。

计算机控制系统有哪些主要的性能指标如何衡量答：计算机控制系统主要有动态指标，稳态指标和综合指标如何衡量系统的稳定性答：用相角裕量和幅值裕量来衡量计算机控制系统的稳定程度。

第一章1.1 计算机控制系统是怎么样分类的？按功能和控制规律可各分几类？答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。

按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。

（2）直接数字控制（简记为DDC）。

（3）监督控制（简记为SCC）。

（4）分级控制。

（5）集散控制。

（6）计算机控制网络。

按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。

（2）比例积分微分控制（简称PID控制）。

（3）有限拍控制。

（4）复杂规律控制。

（5）智能控制。

1.2 计算机控制系统由哪些部分组成？并画出方框图。

答：计算机控制系统由控制对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。

方框图：P115 图1.21 输出反馈计算机控制系统1.9 简述采样定理及其含义。

答：采样定理：如果采样角频率ωω=2π/T大于2ωmax，即ωω≥2ωmax，则采样的离散信号ω∗(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)。

式中ωmax是连续信号y(t)的频谱特性中的最高角频率。

含义：要使采样信号ω∗(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)，必须正确选择采样角频率，使ωω≥2ωmax1.10 多路巡回检测时，采样时间τ，采样周期T和通道数N之间的关系。

答：采样时间是足够短的时间，y(kT)≈y(kT+?t),0<?t<ωω。

应满足 T≥Nωω。

1.12 设有模拟信号(0～5)V 和(2.5～5)V ，分别用8位、10位和12位A/D 转换器，试计算并列出各自的量化单位和量化误差。

答：量化单位q=ωωωω∗−ωωωω∗2ω−1≈ωωωω∗−ωωωω∗2ω,量化误差ε=q /2根据以上公式可求得(0~5)V ：(2.5~5)V ：1.14 试述数模转换器的作用？如何选择转换器的位数？答：数模转换器把数字量u(kT)转换成离散的模拟量ω∗(t)。

转换的精度取决模-数转换器的位数n ，当位数足够多时，转换可以达到足够高的精度。

第八章课后习题参考答案
1、A
2、D
3、自动驾驶汽车（Autonomous vehicles；Self-driving automobile ）又称无人驾驶汽
车、电脑驾驶汽车、或轮式移动机器人，是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车。

在20世纪已有数十年的历史，21世纪初呈现出接近实用化的趋势。

4、智慧停车场的关键技术主要包括图像处理、车牌识别、道闸控制等，主要依托于云服务、
后台管理系统、道闸收费、终端服务等技术实现对停车场的智能化、统一化、精细化管理。

5、信号灯识别一般分为三个步骤，首先获取图像，其次对获取到的图像进行处理，识别出
交通信号灯，最后输出识别结果。

在交通信号灯识别过程时，首先检测出图像中的信号灯，然后识别信号灯颜色，最后输出识别结果。

6、自动驾驶的过程中主要包括环境感知、决策与规划、和控制与执行三个阶段：
（1）环境感知阶段：自动驾驶汽车通过车身布置的高清摄像头、高精度雷达等传感器，对周围环境进行数据采集探测，例如行人、车辆位置、车道线位置、车辆速度、交通信号灯等信息。

（2）决策与规划阶段：自动驾驶汽车利用大数据、人工智能等相关技术，将采集到的信息进行分析处理并做出控制决策。

（3）控制与执行阶段：自动驾驶汽车将信息处理阶段做出的控制决策传递给发动机管理系统、电动助力转向系统（EPS）等，从而实现车辆加速、减速和转向等操作。

1．递阶智能控制系统的主要结构特点有哪些。

答：递阶智能控制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后逐渐形成的。

递阶智能控制系统是由三个基本控制级（组织级、协调级、执行级）构成的。

如下所示：1. 组织级组织级代表控制系统的主导思想，并由人工智能起控制作用。

根据贮存在长期存储交换单元内的本原数据集合，组织器能够组织绝对动作、一般任务和规则的序列。

其结构如下：2．协调级协调级是组织级和执行级间的接口，承上启下，并由人工智能和运筹学共同作用。

协调级借助于产生一个适当的子任务序列来执行原指令，处理实时信息。

它是由不同的协调器组成，每个协调器由计算机来实现。

下图是一个协调级结构的候选框图。

该结构在横向上能够通过分配器实现各协调器之间的数据共享。

3. 执行级执行级是递阶智能控制的最底层，要求具有较高的精度但较低的智能；它按控制论进行控制，对相关过程执行适当的控制作用。

其结构模型如下：2．信息特征，获取方式，分层方式有哪些？答：一、信息的特征1，空间性：空间星系的主要特征是确定和不确定的（模糊）、全空间和子空间、同步和非同步、同类型和不同类型、数字的和非数字的信息，比传统系统更为复杂的多源多维信息。

2，复杂性：复杂生产制造过程的信息往往是一类具有大滞后、多模态、时变性、强干扰性等特性的复杂被控对象，要求系统具有下层的实时性和上层的多因素综合判断决策能力，以保证现场设备局部的稳定运行和在复杂多变的各种不确定因素存在的动态环境下，获得整个系统的综合指标最优。

3，污染性：复杂生产制造过程的信息都会受到污染，但在不同层次的信息受干扰程度不同，层次较低的信号受污染程度较大。

二、获取方式信息主要是通过传感器获得，但经过传感器后要经过一定的处理来得到有效的信息，具体处理方法如下：1，选取特征变量可分为选择特征变量和抽取特征变量。

选择特征变量直接从采集样本的全体原始工艺参数中选择一部分作为特征变量。

智能控制习题答案第⼀章绪论1.什么是智能、智能系统、智能控制？答：“智能”在美国Heritage 词典定义为“获取和应⽤知识的能⼒”。

“智能系统”指具有⼀定智能⾏为的系统，是模拟和执⾏⼈类、动物或⽣物的某些功能的系统。

“智能控制”指在传统的控制理论中引⼊诸如逻辑、推理和启发式规则等因素，使之具有某种智能性；也是基于认知⼯程系统和现代计算机的强⼤功能，对不确定环境中的复杂对象进⾏的拟⼈化管理。

2．智能控制系统有哪⼏种类型，各⾃的特点是什么？答：智能控制系统的类型：集散控制系统、模糊控制系统、多级递阶控制系统、专家控制系统、⼈⼯神经⽹络控制系统、学习控制系统等。

各⾃的特点有：集散控制系统：以微处理器为基础，对⽣产过程进⾏集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统。

该系统将若⼲台微机分散应⽤于过程控制，全部信息通过通信⽹络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单⼀，⼈机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性⾼度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显⽰三⽅⾯集中，⼜实现了在功能、负荷和危险性三⽅⾯的分散。

⼈⼯神经⽹络：它是⼀种模范动物神经⽹络⾏为特征，进⾏分布式并⾏信息处理的算法数学模型。

这种⽹络依靠系统的复杂程度，通过调整内部⼤量节点之间相互连接的关系，从⽽达到处理信息的⽬的。

专家控制系统：是⼀个智能计算机程序系统，其内部含有⼤量的某个领域专家⽔平的知识与经验，能够利⽤⼈类专家的知识和解决问题的经验⽅法来处理该领域的⾼⽔平难题。

可以说是⼀种模拟⼈类专家解决领域问题的计算机程序系统。

多级递阶控制系统是将组成⼤系统的各⼦系统及其控制器按递阶的⽅式分级排列⽽形成的层次结构系统。

这种结构的特点是： 1.上、下级是⾪属关系，上级对下级有协调权，它的决策直接影响下级控制器的动作。

2.信息在上下级间垂直⽅向传递，向下的信息有优先权。

同级控制器并⾏⼯作，也可以有信息交换，但不是命令。

智能控制技术复习题课后答案-图文一、填空题1．智能控制是一门新兴的学科，它具有非常广泛的应用领域，例如、、和1、交叉学科在机器人控制中的应用在过程控制中的应用飞行器控制2．传统控制包括和2、经典反馈控制现代理论控制3．一个理想的智能控制系统应具备的基本功能是、、和3、学习功能适应功能自组织功能优化能力4．智能控制中的三元论指的是：、和4、运筹学，人工智能，自动控制5．近年来，进化论、、和等各门学科的发展给智能控制注入了巨大的活力，并由此产生了各种智能控制方法。

5、神经网络模糊数学专家系统6．智能控制方法比传统的控制方法更能适应对象的、和6、时变性非线性不确定性7．傅京逊首次提出智能控制的概念，并归纳出的3种类型智能控制系统是、和7、人作为控制器的控制系统、人机结合作为控制器的控制系统、无人参与的自主控制系统8、智能控制主要解决传统控制难以解决的复杂系统的控制问题，其研究的对象具备的3个特点为、和8、不确定性、高度的非线性、复杂的任务要求9．智能控制系统的主要类型有、、、、和9、分级递阶控制系统，专家控制系统，神经控制系统，模糊控制系统，学习控制系统，集成或者（复合）混合控制系统10．智能控制的不确定性的模型包括两类：(1)；(2)10、(1)模型未知或知之甚少；(2)模型的结构和参数可能在很大范围内变化。

11．控制论的三要素是：信息、反馈和控制12．建立一个实用的专家系统的步骤包括三个方面的设计，它们分别是、和知识库的设计推理机的设计人机接口的设计13．专家系统的核心组成部分为和知识库、推理机14．专家系统中的知识库包括了3类知识，它们分别为、、和判断性规则控制性规则数据15．专家系统的推理机可采用的3种推理方式为推理、和推理。

15、正向推理、反向推理和双向推理16．根据专家控制器在控制系统中的功能，其可分为和16、直接型专家控制器、间接型专家控制器17．普通集合可用函数表示,模糊集合可用函数表示。

1•什么叫产生式系统？它由哪些部分组成？试举例略加说明。

答：如果满足某个条件，那么就应当采取某些行动，满足这种生产式规则的专家系统成为产生式系统。

产生式系统主要由总数据库，产生式规则和推理机构组成。

举例：医疗产生式系统。

2•专家系统有哪些部分构成？各部分的作用如何？专家系统它具体有哪些特点和优点?答：知识库：知识库是知识的存储器，用于存储领域专家的经验性知识以及有关的事实、一般常识等。

知识库中的知识来源于知识获取机构，同时它又为推理提供求解问题所需的知识。

推理机：推理机时专家系统的思维机构，实际上是求解问题的计算机软件系统，综合推理机的运行可以有不同的控制策略。

数据库：它是用于存放推理的初始证据、中间结果以及最终结果等的工作存储器。

解释接口：它把用户输入的信息转换成系统内规范化的表现形式，然后交给相应的模块去处理，把系统输出的信息转换成用户易于理解的外部形式显示给用户，回答提出的问题。

知识获取：知识获取是指通过人工方法或机器学习的方法，将某个领域内的事实性知识和领域专家所特有的经验性知识转化成计算机程序的过程。

对知识库的修改和扩充也是在系统的调试和验证中进行，是一件困难的工作。

专家系统的特点：具有专家水平的专门知识，能进行有效的推理，专家系统的透明性和灵活性，具有一定的复杂性与难度。

3•在专家系统中，推理机制，控制策略和搜索方法是如何定义的，它们之间存在什么样的关系？答：推理机制是根据一定的原则从已有的事实推出结论的过程，这个原则就是推理的核心。

专家系统的自动推理是知识推理。

而知识推理是在计算机或者智能机器中，在知识表达的基础上，进行机器思维，求解问题，实现知识推理的智能操作过程。

在专家系统中，可以依据专家所具有的知识的特点来选择知识表示的方法，而只是推理技术同知识方法有密切的关系。

控制策略求解问题的策略，是推理的控制策略。

而控制策略包括推理方向、推理路线、冲突消解策略等，按推理进行的路线与方向，推理可分正向推理、反向推理、混合推理。

智能控制题目及解答第一章绪论作业作业内容1．什么是智能、智能系统、智能控制？2．智能控制系统有哪几种类型，各自的特点是什么？3．比较智能控制与传统控制的特点。

4．把智能控制看作是AI(人工智能)、OR(运筹学)、AC(自动控制)和IT(信息论)的交集，其根据和内涵是什么?5．智能控制有哪些应用领域？试举出一个应用实例，并说明其工作原理和控制性能。

1 答：智能：能够自主的或者交互的执行通常与人类智能有关的智能行为，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、通信、设计、思考、规划、学习等一系列活动的能力，即像人类那样工作和思维。

智能系统：是指具有一定智能行为的系统，对于一定的输入，它能产生合适的问题求解相应。

智能控制：智能控制是控制理论、计算机科学、心理学、生物学和运筹学等多方面综合而成的交叉学科，它具有模仿人进行诸如规划、学习、逻辑推理和自适应的能力。

是将传统的控制理论与神经网络、模糊逻辑、人工智能和遗传算法等实现手段融合而成的一种新的控制方法。

2 答：（1）人作为控制器的控制系统：人作为控制器的控制系统具有自学习、自适应和自组织的功能。

（2）人-机结合作为作为控制器的控制系统：机器完成需要连续进行的并需快速计算的常规控制任务，人则完成任务分配、决策、监控等任务。

（3）无人参与的自组控制系统：为多层的智能控制系统，需要完成问题求解和规划、环境建模、传感器信息分析和低层的反馈控制任务。

3 答：在应用领域方面，传统控制着重解决不太复杂的过程控制和大系统的控制问题；而智能控制主要解决高度非线性、不确定性和复杂系统控制问题。

在理论方法上，传统控制理论通常采用定量方法进行处理，而智能控制系统大多采用符号加工的方法；传统控制通常捕获精确知识来满足控制指标，而智能控制通常是学习积累非精确知识；传统控制通常是用数学模型来描述系统，而智能控制系统则是通过经验、规则用符号来描述系统。

在性能指标方面，传统控制有着严格的性能指标要求，智能控制没有统一的性能指标，而主要关注其目的和行为是否达到。