Saridis提出的三級遞階智能控制理論，基于3個控制層和IPDI原理。分級遞階智能控制（HiearchicalIntelligentControl）是在人工智能控制、自適應控制和自組織控制、運籌學等理論的基礎上，逐漸發展形成的，是智能控制的最早理論之一。分級遞階智能控制系統Villa提出的兩層混合智能控制理論，基于知識描述/數學解析。內容遞階智能控制的基本原理遞階智能控制的結構與理論2.1.1遞階控制的基本原理（1）大系統的基本結構2.1.遞階智能控制的基本原理復雜大系統的的特點：階次高、子系統相互關聯，系統的評價目標多且相互矛盾，故分解為互相關聯的子系統。1)集中控制2)分散控制3)遞階控制根據信息交換的方式和子系統關聯方式的不同，可將大系統控制分為以下三種基本類型：圖2.1集中控制系統框圖控制中心子系統1子系統n…被控對象或過程圖2.2分散控制系統框圖控制中心子系統1子系統n子系統i被控對象或過程分散控制器1分散控制器i分散控制器n圖2.3遞階控制系統框圖全局組織級子系統子系統子系統被控對象或過程局部控制器局部協調級局部協調級…局部控制器局部控制器局部控制器子系統…………遞階控制系統主要有以下3種基本的遞階形式：多重描述(Stratifieddescription):主要從建模考慮。多層描述(Multilayerdescription):把一個復雜決策問題進行縱向分解。多級描述(Multileveldescription):考慮各子系統之間的關聯，將每一層的決策問題橫向分解。這三種形式可以單獨或組合存在。（2）遞階控制的基本原理最下面一級的每個控制器只控制一個子系統。每一級控制器從上一級控制器接受信息，以控制下一級，各控制器之間的沖突由上一級進行協調。協調的目的：通過對下層控制器施加干預信號來調整該層各控制器的決策，滿足整個系統的控制目標完成協調作用的決策單元稱為協調器。基本原理：把一個總體問題P分解為若干有限數量的子問題Pi(i=1,…,n)。P的目標是使復雜系統的總體準則取得極值，則不考慮子系統之間的關聯時，有[P1,P2,…,Pn]的解P的解考慮到子問題之間因關聯產生沖突，引入協調參數λ，以解決關聯產生的目標沖突。[P1(λ),P2(λ),…,Pn(λ)]|λ→λ*的解P的解適當選擇λ，從初值λ

0迭代到終值λ*，使遞階控制達到最優

。協調枕一般顯基于磚以下懶兩種蕩基本證原則送：1）關勤聯預謝測協疑調原走則在控歲制中騰，協慕調器俘預測介各子距系統稼的關困聯輸雄入輸占出變壁量，嫌下層歲的決每策單越元根界據預溝測的搶關聯御變量趙求解棍各自忽的決文策問停題。堤協調秧器再凡根據真各子袍系統臭達到化的性描能指植標修旅正關挨聯預輩測值濾，下旋層的策預測成但愿懂再根摩據新憲預測刻的關紛聯變魯量求咽解決獸策問量題。悅不斷病預測—求解—修正漸預測—求解呆，直伐到總級體最德優。蠟可在廉線應詢用。2）關顆聯平螺衡協留調原駝則在控低制中撕，下揀層的豪決策勵單元簡把關倡聯變沉量作終為獨碌立變芽量處僚理，嚷獨立企求解唱各自歐的決其策問章題。樣協調刊器通思過施榆加干客預信理號去趣平衡棒、修釣正各自自系煤統的提性能偷指標纏，以充保證但最后洲子系含統的李關聯伏約束掠滿足閃，總門體目曲標最背優。狠又成坦為目擾標協克調原磚則。遞階翅系統太協調氣控制熔的任達務：使各秋子系耽統相原互協調調、詠配合島、制未約、東促進腳。從老而在詳實現借各自非系統利的子涂目標畢、子科任務拖的基需礎上茂，實箱現整垃個大拐系統年的總搞目標龍、總障任務舉。遞階闊結構沸兼有扮集中短結構處和分貓散結雄構的沫優點熊，成秒為大該系統堡控制與的重榨要形毅式。秋對于錢大型園、復懶雜和滑不確刑定性怨系統笛，往字往采凍用遞君階控遵制。2.茅1.劉2分級從遞階呼智能穿控制垃的基彼本結袋構多級育遞階蓄的控京制結叉構是蛙智能街控制靜的典村型結嬸構遞階泰智能京控制陶理論姐最早常應用賞于工延業實瓶踐。多級毯遞階融智能斬控制站系統襖的結宣構與旦一般拐多級預遞階壟控制憤系統失的結真構形酒式基霧本相賤同，唇差別慈是前棄者采辦用了呢智能帥控制鐵器。薩里毫迪斯釣提出駛的三殺級遞袍階智所能控納制理乏論的苗原則經是IP無DI（In滋cr泛ea克si榨ng扯P愈re贊ci發si幸on娃w辛it帳h丹De倍cr智ea奇si素ng培I跪nt兆el委li舅ge羞nt何)愧“精度聰隨智涼能降薯低而目提高笨”。票由組聾織級故、協卵調級蓋、執描行級悅三級謎組成齡。如肉下圖漠所示澇。智能扎遞增精度筋遞增圖2.稼4分級呆遞階慘智能膝控制扶系統籍結構噴示意紅圖三個挺控制刪層級脫的功襯能和享結構欺如下沈：1.組織活級（Or旗ga龜ni舍za銳ti段on泛l咽ev濾el）組織議級是次遞階叮智能六控制鋼系統企的最諷高級欺，是世智能泄系統滿的“跑大腦喪”，忌能模躺仿人葵的行柄為功食能，距具有腎相應蛋的學申習能仰力和江高級要決策密能力鄉豐，需織要高夕級的塑信息水處理傘。組沒織監伸視并敵指導狗協調彈級的雖所有躁行為侄，具旨有最繁高的硬智能常程度初。根晝據用炒戶對膛任務另的不議完全攀描述弱與實拼際過圓程和堵環境尤的有飛關信痰息，套組織湊任務帆，提嬸出適款當的肌控制委模式豬向下怨層傳甲達，勒以實捐現預藝定控贊制目狹標。（2）協巧調級(C爪oo斧rd鍋in飼at損io焰n伯Le肢ve局l)次高葵級，舍任務米：協店調各洽控制剩器的建控制揀作用劈燕與各瘡子任舟務的餓執行繁。進一上步分幼為兩選層：猴控制雜管理叔分層零和控叔制監序督分恩層。管理翼分層股：根悄據下歪層的駝信息弊決定逃如何險完成餡組織屢級下舉達的勁任務廟，以暢產生妨施加邊于下愿一層門的控歪制指鄙令。監督列分層眨：保仗證、粱維持詞執行氣級中忙各控巡壽制器京的正書常運覆行，家并進請行局紙部參層數整欺定和姻性能鉗優化烈。由多勾個協菊調控嘴制器債組成攻。是組惑織級悲和執馳行級述之間暑的接哄口，約運算痛精度德較低且，但績有較面高的趴決策攪能力土與學外習能托力。（3）執圾行級擠（Ex醉ec醫ut富iv電e吧Le郊ve退l）是最狹低一賢級，誰由多廳個硬脊件控鄉豐制器谷組成考。任箱務：姻完成柴具體戰的控輝制任侮務，突通常鉤是執仆行一鐘個確揪定的榴動作毛，直透接產誕生控錘制信征號，錘通過遵執行齡機構嬸作用裳于被護控對件象；綿同時怠通過妄傳感煤器測外量環財境的救有關直信息你，并舊傳遞劫給上施一級遠控制納器，普給高叛層提覺供相穗關決蛾策依偵據。智能蓮程度虛最低鐵，控擊制精哥度最躁高遞階牽智能柳控制辰系統幫三個壯基本櫻控制佛級的墨級聯蹈交互特結構辜圖圖2.例5遞階扎智能吧控制懼系統蜂的級延聯結唉構執行蓄級至響協調級熄的在鍛線反饋婆信號協調愁級至員組織級馬的在詞線反饋稿信號遞階勻智能輕控制辰系統泳作為晶一個飲整體暢，把字用戶亦指令宵轉為盜一個常物理雞序列郊，系亮統的端輸出載是一督組施釣加于腐被控忠過程導的具斗體指型令。豬系統粗的操功作是暮由用森戶指贊令及經與環坐境交噴互作楚用的醉傳感懂器的糠輸入雁信息哈決定郵的。傳感妹器分氣為外瘡部傳浮感器租和內睡部傳謊感器活，分中別提良供工傭作環觸境（銹外部引）和岔每個翅子系督統（冒內部樹）的逗監控魚信息紫。2.興1.那3遞階邪智能畢控制甩的熵忙準則對于貝圖2.裳4所示縮慧的多白級遞恭階智截能控赴制，渡從最弦低級獨執行轎級→次征高級擦協調許級→琴最高役級組幕織級葛，智康能要膀求逐惰步提癢高，傾而精慚度則灘遞減保。此暫類結冒構有綁如下姜特點茅：1）越姐是處級于高際層的蘋控制敘器，窄對系補統影加響也柜越大鑄。2）越型是處嚷于高航層，酸就有頑越多貸的不暢確定匙性是編問題懶的描粱述難梳以量刷化可見睜，智翠能主俯要體渴現在灘高層,因次艦在高產層應貨該采犯用基零于知碎識的猾組織融級。對于拉不確聾定性籃問題叛，通油常采魯用熵(E始nt動ro猶py騰)函數柔作為辱性能稼度量群，以答熵最窯小去掠確定災最優眉控制泊策略雷。香農緒提出君的信趙息負泡熵對于寬離散還的隨獅機過先程x,熵H(x)的定炭義為稈。式中P(x)為x的概伍率密給度函賴數，E[]為期扁望值棉。（2.河1）對于積連續斯的隨達機過鋒程x,熵H(x)的定督義為忌。（2.祥2）從熵匪的表企達式遲可知嚇，熵言是隨悠機變艘量自品信息富的蛙數學憤期望。熵越躲大，碗期望銳值越俘大。咸熵越召大表哨明不囑確定灶性越建大。詳選擇幫對數怕度量謎信息畫的方催便之巨處是踐兩個緊信息獲相加鑒的總專信息裁量等壘于每恢個信泉息單響獨存芳在時敵各自發信息業量之劣和。在薩港里迪遵斯的廁遞階圣智能換控制庭系統飽中，窮對各眨級采仆用熵炸作為乒測度糖。組腫織級慈用熵筍衡量辜所需洋知識衛；協坦調級墓用上柴測量驢協調奪的不岡確定嚼性；騙執行罵機用佳上表祝示系談統的浸執行副代價愚。每位一級悶的熵倘相加謝成為戶總熵塘，用瞞于表跟示控鑒制作還用的洞總代陽價。管設計哄和建寒立控灣制系況統的糧原則各就是傻總熵頁最小勵。2.烘1.知4分級廳遞階惹智能違控制察的基饑本原聽理智能栽機器宋中的肝高層猶功能白模仿枯人的吧行為,是基遭于知購識系欺統的。敞控制蔥系統莊的規挺劃、緒決策凳、學孟習、旦數據面存取葛和任展務協塵調等功能夸，都鴉可看虹作是掉知識別的處膛理與識管理竿。另沃一方環面，鎖控制刪系統的問帆題可呀用熵里作為爺控制蘆度量徒來重桌新闡毫述，攤以便城綜合制高層攤中與機器內有關秒的各尤種硬央件活吼動。波因此蝴，在抬機器亦人控歪制的裕例子情中，視覺框協調蹈、運或動控抓制、額路徑紙規劃賄和力朽覺傳蹲感等斬可集抄成為千適當的函濾數。通因此睡，可蛛把知棵識流客看作捆這種遺系統檔的關壩鍵變制量。傭一臺知識蓋機器輔內的艱知識古流分臥別代辣表下弱列幾頓個方浸面作報用：1）數料據處速理與飯管理話；2)由CP障U執行晃的規表劃與殃決策甲；3)通過混外圍口設備柔獲取萬外界鋼信息戒和數遷據；4)定義姐軟件問的形謎式語敗言。為了治介紹IP錘DI，首俯先介安紹一竄下相壘關概咳念。定義2.錄1機器卻知識(M痰ac窮hi衡ne短K熊no杰wl甜ed哈ge波,陶K)消除總智能積機器檔指定惠任務厲的不炮確定磚性所猾需要售的結構信世息。置知識洞是一份個由慰機器盜自然判增長錘的累勸積量裕。定義2.享2機器覽知識塔流量(R螺at芬e塔of賭M黑ac劇hi游ne緒K嫂no懸wl泉ed衛ge阿,洪R)通過徹智能晝機器假的知永識流姓，即朝機器能知識挖的流疲率。對事眉件或蹈活動孕的數墓據庫(D們B)進行蜂操作堆以產詢生知件識流的勁動作員或規蠅劃的視集合證，即念分析許和組杜織數擔據，溉并把數兩據變火換為德知識碧。定義2.帖3機器劇智能(M油ac弱hi邀ne漸I劍nt視el檢li堆ge栽nc刺e，MI皂)定義2.段4機器端不精令確性(M酬ac違hi歸ne酷I逼mp股re連ci胞si形on圍)執行追智能止機器錦任務孔的不戲確定程性。定義2.寨5機器跟精確睜性(M離ac悠hi低ne先P吩re來ci冤si底on教)機器獄不精綱確性頓的補脆。由于攤概率道論是駛處理讓不確鋸定性交的經舌典理需論，英所以睬可用議事件桌發生離的概兩率去摟描述寄和計每算推伐理的禾不確們定性森測度轟。知殼識流你、機柜器智奔能、眠數據灘庫之紡間的合概率瘋關系輛如下吃：MI和DB的聯孩合概訪率產外生知膚識流摘的概劇率為由概逮率論捉的基酬本理拾論可脾推出兩端茫取對壤數該公工式表客示出暑了知俯識流村、機慢器智仙能與碑知識它數據蝴庫之改間的略簡單生概率雅關系門。若MI和DB無關杠，則由上臣式可雹看出盡，期猾望R不變草，若蠟增大DB的熵奇，就撞要減翅小MI的熵笨。反示之，衛若減壟小DB的熵格，就添要增片大MI的熵樹。這排就是IP珠DI原則團。對該雄公式活兩端蕩取數全學期淺望，白可得啞熵方誼程綜上磚所述未，分級蔬遞階肢智能狗控制刻原理撇為：系統也按照譜自上區而下仙精度軋漸增顯、智蔬能漸棕減的謹原則喂建立鳳遞階鹿結構倒，而支智能搜控制晉的設灑計任梨務是丹尋求半正確淘的決積策和悅控制偽序列浴，以獸使整蝴個控乘制系斧統的摩總熵況最小肆。這姜樣，匯遞階采智能潛控制傅系統莖就能負在最肌高級候組織狼級的腦統一干組織緞下，鐮實現兩對復艙雜、給不確凝定系肅統的幣優化欠控制。組織動級智智能高改，但雪精度把低；歡協調舅級具完有一州定的窄智能置；執廈行級虜有很良高的江控制攔精度鹿，但戀智能缸低。2.嚼2分級記智能丑控制沿的結亦構與堆理論組織憐級的原結構弦圖見俯圖2.欣6。其如主要槐功能跪有以早下幾趙種：2.撒2.輛1組織叼級的脾結構厲與理辜論1）推養理：把不俯同的肺基本滅動作捏與所決接收算的指劈燕令通卵過推兵理聯山系起晴來，桃并在顫概率亮上評法估每體個動槐作。2）規排劃：疏對動歸作進湊行排尋序，偏并用電熵函褲數計險算活誼動的轉不確莫定性吃。3）決爬策：勤選擇選最大技可能車的決測策。4）反光饋：從較趁低層太選取待反饋收信息任通過自學習園算法投更新尿概率夕。5）存毅儲變鋒換：雷更新喊長效抽記憶偏存儲圈器中碼的內宏容。圖2.匙6組織投級的菠結構跑框圖組織邪級通警過人癢機接蛾口和銜用戶罩進行這交互鵲，執跡行最伙高決鬧策的拐控制針功能吃，主冤要對深知識舍進行霸處理灣。組訓織級稻的功概能建省立在恰人工術智能纏的知逢識表彩示、推理姥、規擺劃、御決策島、學噴習（她反饋唉）和彎記憶擇操作掘的基側礎上裂，其額任務合是典亞型的桐人工過智能炒中的臨問題躁求解醒，可球以用滔模糊撐自動燭機或Bo愚lt醉za愚ma徐nn機神辜經網吃絡(B鑰M網絡)等實卵現組伸織級贏的相技關功配能。她圖2.鴉6可視失為一謊個Bo秒tl掌zm線an慨n機結或構。Bo井lt扭zm槍an敞n機能做從幾步個代螞表不聾同基賄元事向件的栽節點膊（神庫經元充）搜褲索出虛最優乳內連蠢關系襯，以癢產生垂某個對定義展最優絡任務財的信柴息串腸。學習肚時必恒須給律出一城組樣季本協調益級由奔一定手數目喇的具禮有固愿定結初構的串協調壓器組叨成，培接受開從組糧織級鑰傳來摘的命偵令，惠經過嘉實時繭信號毯處理便，向市執行瘋級傳禿送可阿供執酸行的趕具體嗓動作含的序斷列。2.牌2.仆2協調拌級的促結構蓮與理鑰論組織晌級中卷的每遇個任怨務在綠協調滋級分罵解為蕩不同殺的子赴任務召，協笑調級嶺的目造標便腿是闡留述實絮際控柏制問耀題并鉗決定槐如何疫規劃迅執行仗。由互于系率統是拖遞階尊控制拍結構襖的，看因此制規劃則是遞羅減的盡。協調競級一執般采府用圖2.早8所示末的樹候型結影構。協調輪級不瓣具有早組織妙級那娛樣的出推理炎能力巖，其訪智能丑在于穩：用最帆有希江望的嫁方式修執行性組織鉗級的溉規劃令。圖2.利8協調知級的幅結構萄框圖從組某織級松傳來悶的命沫令首講先送雖到分餅配器花，分蝴配器焰根據寇當前恒工作金狀態家，將遷組織怒級的束基元澆事件懷序列壁反映陳為面兇向協花調器彈的控壺制行潮動，耀并送吩往相亮應的總協調腸器。憂協調役器能址夠將臉控制播動作床順序民變換毀成具軌有必魂需數恥據的麻和面餃向硬晨件的解實時甘操作輔動作莊，并拿發送婦給執捷行裝櫻置；役并把望執行炊任務出的結送果報饞告給坊分配咬器。余在分略配器駛的監統督下耐，協條調器兆相互敲協作麥，共床享信揚息。分配努器需翅要有伐以下電能力:通信肉能力賭：數據況處理忌能力偉：任務雁處理屑能力蓮：學習絨能力:協調交器和裁組織番器具挽有相裝同的邁組織鈔結構勸和功橡能。數據拌處理稅器完健成任朝務描原述、票狀態袋描述綿和數肅據描奇述。任務羊處理殊器完杜成任醬務調吩度、射任務厲轉換拉和任錯務建匯立。學習雖處理殲器使慚用不旁同的獎學習幣機制羅，改位善任鵲務處甲理器褲的特這性，墻以減字少在刃決策隆和信睡息處肝理中垮的不領確定綠性。都有賀一個鳳監督半器。協調少級的惠基本居功能猶：將祝組織比級發半出的澆高級倚命令旦語言污翻譯途成低應層裝野置可西以執截行的盆操作招語言撐。實現絹方法盛有很鎖多，醉常用上方法猾是Pe窮tr魯i網翻猾譯器忽。執行活級是接遞階獄智能頑控制沈的最陷低層耐，要著求具殺有較所高的腳精度風但較梳低的潔智能會；它風按控機制論麻進行匹控制蒼，對麗相關干過程爸執行纖適當蔥的控醋制作鼓用。菠可采充用最賀優控真制理吼論進須行設狡計。窮執行嘩級的活性能避也可繼由熵穴來表身示，牙可將悔低層夕的實敞際控頸制問芹題與卡高層柄的信索息論狂的分莊析方躍法統摸一起神來。活此熵妖測量純并選惠擇控柜制(執行康某任證務)的不素確定縣性。其我們練能夠章選擇郵某個靠最優律控制假使此儲熵(即執永行的慶不確百定性)為最礙小。哥可把遠此熵蓋看作辯一種睬能量秧。2.慘2.群3執行搖級的瞇分析興理論以上子介紹愛的是Sa玻ri蓄di封s提出卷的用料熵的尋概念那將遞命階智氧能機辛器人狹的三牢級統觀一描玩述的毯方法辱。也忙適用波于一嶺般的部遞階椒智能碰控制遺系統虛。由于載熵滿皇足可娘加性漏，因烏此由犁任何悶子系居統組佳合而襖成的愁系統疊都可梨以對乳其總讀熵最悄小化臉而成初為最學優系沸統。（1）機屢械手蒼分級智能頁控制度系統2.姐2.姜4遞階黑智能挖控制范系統美國妨普渡方大學賠高級臣自動慘化研吧究實非驗室漲成功掉地將東分級智能災控制穴系統司理論撒應用鳳于機暖器人俗控制域，設秘計了謀一個PU盤MA越60袋0機械旱手智患能控逢制系她統，張如圖2.然10。圖2.衛10機械秀手分境級遞牢階智米能控歇制系梳統結下構示隊意圖組織片控制碎器傳感娘器協飲調器手臂班協調阻器視覺館協調產器上臂歸控制加器手部料控制鋤器傳感懲器關節1-玻3關節4-腰6手指攝像鄭機輸入聰指令第一惑級組織提級第二添級協調蓮級第三奶級執行戴級對象該機迎械手濟分級破智能意控制再系統搜的第虹一級逐為組眼織級岔；第留二級酒協調司級由待視覺唯系統仰協調夕器、溪機械瞇臂協怒調器畜、傳吉感協梨調器不組成型；執戲行級膨由上很臂控碰制器晨與手漿部控蠅制器橫組成撥，實喘現6個關須節及袋一個泉夾手尖的具妖體控謹制。該機摘械手結可以斷實現7個自桐由運檢動，脫其中濫三個謊是臂或關節方的轉留動，3個是春手的毅定位還，1個是并手指甘的開跨閉動棋作。2）協猴調運陳動控儉制功右能，垂自主蜂協調搞位置想控制美和速已度控消制燭。該系買統能時實現損以下燦功能慣：1）人-機械舊手通劫訊功析能，野識別汪操作政人員尖指令霧，與鋒操作香人員快交互都作用澤。3）與痛環境源交互寨的功潑能，殿對來禾自攝污像機逆或其上它傳遮感器適的反岡饋信勢息進敬行綜鞭合，徐并修毀正控踩制策兄略與再動作酒序列位，實蹦現各復種控嘉制任答務宮。當發兔出某著個具驅體指殖令時獄，機伍器人播手臂邊控制稻器就鋼能把誦相應件的控忽制信服號加風至各展關節垂控制諸器，懷以移因動手礎臂到巨期望俊的最渴后位喂置。（2）遞階蝴智能統集散淺控制串系統集散介控制趨系統(D尋is呆tr言ib末ut倡ed閥C單on正tr噴ol資S暴ys滴te項m)出現驢于20世紀70年代覆中期房誠，是宜計算桂機技修術、枝通信勝技術描與CR啊T顯示穿技術組相結姐合的旋產物知。以柳微處訊理機貨為核靜心，你并把討工業罩控制仿機、斥數據雅通訊跑系統陸、顯班示操送作裝沈置、蝴模擬乒儀表稠等有回機結姜合起亞來，昏在控周制領每域已乒得到客廣泛舅的應館用。典型培的集顆散控焦制系留統是生分級陣分布己式控熱制結