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項目名稱： 智能控制理論與方法的研究
推薦單位： 中國科學院
項目簡介： 智能控制是信息科學自動化領域，對增強國家綜合競爭力具有重大意義。項目完成人王飛躍師從智能控制的創始人Saridis教授，自1986年來致力于智能控制理論與方法的研究，系統地建立了一套關于智能控制的理論與算法體系，并在工程項目中得到驗證和應用。創新成果如下：
1）智能控制的基本理論：在智能控制系統結構與過程的研究中，將智能控制系統作為一個具有組織、協調和執行三層次的智能機來研究，提出了包含調度器和協調器的協調結構解析模型和Petri網轉換器，建立了與協調結構和PNT對應的博弈決策過程；
2）智能控制算法：在智能控制系統的人機交互研究中，提出基于詞計算的語言動力學理論與方法體系，建立了一套關于系統的建模、分析和控制的詞計算方法，通過詞數和數詞轉換器，實現人機的智能交互框架；
3）智能控制的網絡化實現：利用網絡的連通性，提出基于代理的控制和集散控制系統, 及"當地簡單，遠程復雜" 的低成本、高性能的網絡化控制方法。
項目研究成果得到廣泛應用，包括大型裝載挖掘車自動化、銅淬取的網絡化智控和管理、智能汽車和數字高速公路系、基于因特網的遠程教學實驗室、嵌入式汽車電子平臺、城市交通智控系統、智能家居系統等國內外科研項目，解決了一系列技術難題，社會和經濟效益顯著。王飛躍共發表相關SCI文章78篇，SCI引用408次（前十篇引用次數最高的文章總引141次、他引114次），因在此領域的杰出貢獻當選IEEE Fellow和INCOSE Fellow，被國際同行公認為是智控的開拓者和重要研究者之一。部分評價如下：
1）"He is a recognized leader in intelligent control"（1999升職時匿名評審，見附錄），
2）"For Contributions to Intelligent Control Systems and Applications to Complex Systems" (IEEE Fellow Citation, 2003).
3）"For Innovations to the Theory and Application of Intelligent and Complex Systems" (INCOSE Fellow Citation, 2005).
主要發現點： 智能控制是人工智能、自動控制和運籌學三個主要學科相結合的產物，是自動控制科學發展中的又一次飛躍。完成人王飛躍是智能控制的早期開拓者之一，其在該領域的主要發現點如下：
1）智能控制基本理論：在系統結構與過程的研究方面，在本領域首次提出智能機的協調理論與智能控制系統結構和過程的解析模型，主要發現點包括（支持論文：見附件五論文1-43）：
a）Petri網轉換器（PNT, Petri Nets Transducers）及其與Petri語言的相應關系的證明；
b）Petri網的修正可達樹（MRT, Modified Reachability Trees）及其性質和在活性、死鎖、可達性和可逆性分析中的應用；
c）解析協調結構（Coordination Structure）及其衍生Petri網的概念和在智控系統結構和過程性質分析中的應用；
d）建立與協調結構和PNT對應的博弈決策過程, 提出納什、合作和斯德伯格決策在協調結構中的應用規則，證明了學習算法的收斂性。
2）智能控制算法：創立了語言動力學（LDS, Linguistic Dynamic Systems）的概念、框架和基本方法，主要創新點包括（支持論文：見附件五論文44-86）：
a）建立了LDS的基本方程和動態分析理論框架；
b）引入胞空間結構和胞變換及相應的LDS計算方法體系；
c）給出了數值動力學系統抽象化詞分析的方法和分析步驟；
d）提出了利用非線性分析方法和馬爾可夫過程分析單值和多值LDS的途徑。
3）智能控制的網絡化實現：在本領域首先提出了針對聯網系統的基于代理的控制（Agent-Based Control）理論和方法體系，主要創新點包括（支持論文：見附件五論文87-187）：
a）提出了從控制算法到控制代理的"按需求進行控制"的思想，以及對應的控制機制和基于代理的集散控制系統（aDCS, agent-based Distributed Control Systems）；
b）提出了"當地簡單，遠程復雜（LSRC：Local Simple，Remote Complex）" 的網絡系統智能控制設計原則和實現方案；
c）提出了模糊神經網絡（Neuro-Fuzzy Networks）模型和相應的學習算法，利用這一網絡具有模糊控制與神經元網絡之間的一一對應特性，給出了"當地簡單，遠程復雜" 的一個具體的網絡化實現算法。
上述發現點均屬自動控制理論學科。
主要完成人： 1. 王飛躍
作為項目的唯一完成人，研究成果為完善智能控制理論并推動其應用作出了開創性貢獻：
1. 在智能控制系統結構與過程的研究中，提出了包含調度器和協調器的協調結構解析模型和Petri網轉換器，建立了與協調結構和PNT對應的博弈決策過程，從而完善智能機器的協調理論（95%工作量）；
2.首創語言動力學系統的概念，推廣了常規動力學的方法，建立了一套關于復雜系統的建模、分析和控制的計算方法，以及通過詞數和數詞轉換器實現人機的智能交互的框架（100%工作量）；
3. 在智能控制系統網絡化實現的基礎研究中創立代理控制與計算智能理論，提出基于代理的集散控制系統和"當地簡單，遠程復雜" 的低成本、高性能的網絡化智控算法（95%工作量）。
10篇代表性論文： 1. A Coordination Theory for Intelligent Machines, The IFAC Journal Automatica,1990, Vol. 26, No. 5
2. A Petri-Net Coordination Model for an Intelligent Mobile Robot, IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, 1991, Vol.21, No.4
3. Task Translation and Integration Specification in Intelligent Machines, IEEE Transactions on Robotics and Automation, 1993, RA-9 (3), and 1994, RA-10 (1)
4. Protocol Design and Performance Analysis for Manufacturing Message Specification: A Petri Net Approach", IEEE Transactions on Industrial Electronics, 1994, Vol.41, No.6
5. Implementing Adaptive Fuzzy Logic Controllers with Neural Networks: A Design Paradigm, Journal of Intelligent and Fuzzy Systems, 1995, Vol.3, No.2
6. On the Extremal Fundamental Frequencies of One-Link Flexible Manipulators, International Journal of Robotics Research, 1994, Vol.13, No.2
7. A Cell Mapping Method for General Optimum Trajectory Planning of Multiple Robotic Arms, Journal of Robotic and Autonomous Systems, 1994, Vol.12, No.1
8. Agent-based Control for Fuzzy Behavior Programming in Robotic Excavation, IEEE Transactions on Fuzzy Systems, 2004, Vol.12, No.4
9. A Modified Reachability Tree Approach to Analysis of Unbounded Petri Nets, IEEE Transations on Systems, Man, and Cybernetics, Part B, 2004, Vol.34, No.1
10. An Efficient Coordinate Frame Calibration Method for 3D Measurement by Multiple Camera Systems，IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part C, 2005, Vol.35, No.5
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