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什么是初心?初心就是当初的美梦。
什么是控制界的初心?我的回答是:自适应控制。
从1950年代起,控制界就开始做自适应控制的美梦:对于给定被控对象,自适应控制器可以自动优化控制参数,并跟踪系统的变化。如果能开发出这样的系统,将极大地普及自动控制,产生空前的社会效益。
从1960年代起,做自适应控制梦的研究者分成了两拨,一拨直接做自适应控制,以瑞典的Astrom教授为代表;另一拨去做系统辨识了,以我导师荷兰的 Eykhoff 教授为代表。这两位1970年代都成了各自领域的大牛。Eykhoff 教授告诉我,他一开始也是研究自适应控制,但很快发现模型辨识是自适应系统的一个关键问题,当时的研究很不成熟,于是就放下自适应控制,先把系统辨识搞清楚再说。谁知一开始再没回到自适应控制,不光自己一辈子做系统辨识,还培养了徒子徒孙。从1970年代起,自适应控制和系统辨识成了自动控制领域的两个重要分支。
半个世纪过去了,美梦是否成真?自适应控制的研究从1990年代初开始被鲁棒控制、智能控制等方向取代。技术和应用上,自适应控制不成功,没有产业化。不成功的原因,本人认为是不重视模型(精度),大家被带到证明递推算法收敛性的路上(沟里?)去了。我在另一篇博文中调侃过自适应控制。
系统辨识的研究经过半个世纪仍然经久不衰,虽然1990年代初大家认为没什么可做的了。在应用上,小到PID回路的参数整定,大到多变量预测控制系统,绝大多数控制系统的建模使用系统辨识。但这些还不是自适应控制。
所以说,半个世纪后,自适应控制“革命尚未成功。”而作为自适应控制系统建模部分的系统辨识发展成控制学科的一个独立分支,声势远超自适应控制本身。“有心种花 花不开,无心栽柳 柳成荫。”
梦,还是要做的,因为只有实现自适应控制的基本功能,才能普及自动控制,产生社会效益,得到社会认可。不然控制真要死了。
半个世纪不成功,还需要坚守吗?人工智能最近的初步成功,说明是值得的。人工智能也是1950年代起,信息领域包括控制界的一个美梦。火了一阵后,一直处境不好,因为搞不出实用的东西。我记得1980年代人工智能被讥笑为“人工愚蠢”(artificial stupidity)。自AlphaGo下围棋赢了后,人工智能火了。美梦成真了?其实很初步。当然前景看好。
30年来模型预测控制技术及产业的成功,让我看到自适应控制的希望。自适应控制成功靠什么?套用克林顿总统竞选时的一句话,“It's the model, stupid!”。模型最重要,你个傻瓜!(当时他说的是经济。)
只要解决了模型的适应问题就解决了自适应控制的关键问题。这里要用到所谓模型智能的概念。新一代的自适应控制系统应包含三个部分:控制模块、辨识模块和监测模块。自适应控制器可以是基于采样点适应,也可以是间歇式适应。检验自适应控制技术成功的手段是真枪真刀的应用,而不是收敛性的证明。
我团队具体做的工作有:对于单输入单输出系统,研发自适应PID技术;对于多输入多输出系统,研发自适应MPC技术。
万一成真了呢?!
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GMT+8, 2024-11-20 01:49
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