神经网络监督控制范文

导语：如何才能写好一篇神经网络监督控制，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：模糊控制；滑模控制；复杂系统

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）14-094-01

随着控制理论实践的不断深入，被控对象的结构及数学模型也越来越复杂，呈现出时变性、多输入多输出、高度复杂性、非线性、不确定性等特点。面对这些复杂特征，传统的基于精确数学模型的控制理论的局限性日趋明显，于是出现了诸如变结构控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制以及智能控制等新的控制手段。本文就模糊滑模控制的产生及发展现状做简单介绍。

滑模控制因其独特的优势在伺服机构、飞行器控制等领域有着广阔的发展前景。但是，实际系统由于切换装置不可避免地存在惯性，变结构控制在不同的控制逻辑中来回切换，会导致实际滑模运动不是准确地发生在切换面上，容易引起系统的剧烈抖动。这一缺点使其在实际应用中受到了很大的限制。抖动不仅影响控制的精确性，增加能量消耗，而且系统中的高频未建模动态很容易被激发起来，破坏系统性能，甚至使系统产生振荡或失稳，损坏控制器部件。而将模糊控制与滑模变结构控制结合应用来克服变结构控制所带来的抖动便成为很多专家学者的研究重点。

一、常规模糊滑模控制

模糊控制和滑模变结构控制各有优缺点，有某种相似之处，又有互补之处。90年代以后专家学者把二者结合，构成模糊滑模控制，实现两者之间的取长补短。同时还可在一定程度上削弱或克服滑模变结构控制的抖动现象。目前，模糊控制与滑模变结构控制的结合运用主要有以下三种方式[1]。

1、通过模糊控制规则自适应地调节符号函数项的值，可以在保证趋近速度和减小抖动的前提下较好地选择和 。

2、通过模糊控制规则直接确定滑模控制量，即直接把切换函数及其微分 作为输入量，通过模糊推理获得滑模控制的控制量。

3、变结构控制、模糊控制的复合控制策略。在大偏差时采用滑模变结构控制，在小偏差时采用模糊控制的运行方式。

二、自适应模糊滑模控制

普通的模糊滑模控制的设计仍然是基于经验的。由于模糊规则的选取有很大的任意性，在很多情况下有效经验的获取并不是容易的事。为了达到一定精度，选择的模糊规则可能非常复杂[2,3]，且系统参数在控制过程中也没有自适应和自学习能力。为使系统在不确定性以及对象出现参数和结构变化的情况下保证不变性，自适应模糊滑模控制应运而生，并成为非线性系统自适应控制方法研究的主流[4]。

三、基于模糊神经网络的滑模控制

人工神经网络同样具有自学习和自适应的能力。它和模糊系统的结合有助于扩大二者在滑模控制领域内的应用。模糊神经网络（Fuzzy Neural Networks, FNN）结合了模糊控制与神经网络控制两者的优势，不仅具有神经网络自学习和快速处理的能力，而且具有模糊控制系统能够充分利用先验知识、以较少的规则数来表达知识的优势，避免了神经网络不能很好地利用已有经验知识，往往将初始权值取为零或随机数使网络训练时间变长或者陷入非要求的局部极值的缺点，也避免了模糊控制由于缺乏自学习和自适应能力，给控制器参数的学习和调整带来的困难。模糊神经网络与滑模控制的结合应用可以通过以下几种方式：一、用T-S模糊神经网络等价系统不确定的动态特性 和 ，再按一般滑模控制的方法形成控制律。控制过程中FNN 的参数根据实际系统的输入输出数据在线自学习。或者以 为输入的标准模糊神经网络实时估计系统动态不确定性的上界，以此与状态反馈相结合构造滑模控制。也可用结构自组织的广义参数学习的模糊径向基函数网络完成系统动态不确定性的等价，在此基础上构造系统的滑模控制律。这几种方式均是通过模糊神经网络来等效系统不确定项的，也可直接采用模糊神经网络构造滑模控制率，如：L in等[8]直接用以 为输入的标准模糊神经网络构造滑模控制律，基于 最小化用梯度下降方法完成FNN的参数自适应；为了保证滑模产生条件存在，还构造了带符号函数的监督控制律。当与系统状态相关的李亚普洛夫函数值进入零的一个邻域时，监督律作用撤消。于是从总体上保证了滑模产生条件的满足和稳态时的无抖振。

四、模糊滑模控制与其它策略的结合

除了以上所描述的问题之外，关于模糊滑模控制和其它策略相结合还有其他诸多方面的内容，它们体现了控制理论的交叉融合。遗传算法作为一种优化算法，在模糊滑模控制中亦得到较多应用。可以采用遗传算法对控制器增益参数、模糊规则、隶属函数进行优化，有效减小或消除抖振。当然还有其他算法与模糊滑模控制的结合应用，在此就不在累述。

参考文献：

[1] 王翠红 自适应模糊滑模控制的设计与分析[D] 西南交通大学 2002

[2] Yoo B, Ham W. Adaptive fuzzy sliding mode control of nonlinear system [J]. IEEE Trans. Fuzzy Syst., 1998, 6(2): 315-321

[3] Yu X, Man Z, Wu B. Design of fuzzy sliding-mode control systems [J], Fuzzy Sets and Systems, 1998, 95:295-306

[4] Kaynak O, Erbatur K, Ertugrul M. The fusion of computationally intelligent methodologies and sliding mode control-a survey [J]. IEEE Trans. Industrial Electronics, 2001, 48(1): 4-17

[5] Lu Y S, Chen J S. A self-organizing fuzzy sliding mode controller design for a class of nonlinear servo system [J]. IEEE Trans. on Industrial Electronic, 1994, 41(5): 492-502

[6] Lin S C, Chen Y Y. Design of adaptive fuzzy sliding mode for nonlinear system control[C]. Proc.of IEEE Int. Conf. on Fuzzy Systems, 1994, (1):35-39

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关键词：智能控制；方法；形式

中图分类号：TP31 文献标识码：A

1智能控制的发展

科学技术和生产的迅速发展是智能控制学科发展的动力。以往以单纯数学解析结构为基础的控制理论，其局限性日益明显。它的局限性主要体现在以下几方面：其一，在航空、航天、航海及各种工业部门，受控对象日益复杂。受控对象不仅规模大，运动学结构复杂，而且各运动变量之间严重耦合，同时还带有严重的不确定性（包括结构和参数两个方面的不确定性）和非线性。这样复杂的受控对象使得以确定模型和数学解析方法为基础的传统控制理论遇到了困难和挑战。其二，控制任务和目标的复杂化，也使传统的控制理论难于胜任。例如，一架性能优良的攻击机必须具备对空、地多目标自动攻击的能力，必须具备自动地形跟踪、回避的能力，必须具备自动导航和高品质自动飞行的能力。这样复杂的控制任务和控制指标要求，对于传统的控制理论来说是很困难的。其三，系统工作环境的复杂化，也使传统的控制理论产生麻烦。例如，在空战条件下，战场敌我态势的突变，气象条件的突变，敌方对我方系统的破坏和干扰，驾驶员的疲劳和意外失误，或者系统处于不利的化学物质环境中工作等。上述复杂受控对象，复杂的控制任务和控制目的，复杂的系统运行环境都促使人们研究新的控制方式去实现对它们的有效控制。这就是智能控制产生和发展的背景和动力。

另一方面，近代迅速发展的人工智能技术和计算机技术又为智能控制的发展提供了条件。诸如符号、语言的知识表达，状态特征的辨识，定性与定量，精确与模糊信号的处理，分析推理，逻辑运算，判断决策，自然语言理解和视觉系统等一系列拟人思维和功能均可通过计算机来实现。可以说，人工智能和计算机技术为智能控制的发展提供了物质条件。因此，智能控制不仅是科学技术和生产发展的推动和需要，也是科学技术发展的必然趋势；不仅是控制科学的继承、发展和提高，也是多学科相结合、共同迸发出的新的科学技术的火花。

2智能控制的主要形式

智能控制这一学科正在蓬勃发展，智能控制的形式也日新月异。目前正在兴起和研究的形式很多，其中主要的有如下几种。

2.1分级递阶智能控制

分级递阶智能控制是从系统工程出发，总结了人工智能与自适应控制、自学习控制和自组织控制的关系之后逐渐形成的，是智能控制最早的理论之一。

分级递阶智能控制有两种比较重要的理论：知识基/解析混合多层智能控制理论，该理论是由意大利学者A.Villa提出的，可用于解决复杂离散事件系统的控制设计问题。萨里迪斯三级智能控制理论，按照这种理论设计的智能控制系统是由组织级（最高级）、协调级（中间级）和执行级（最下级）三级组成的，并用熵函数来衡量每一一级的执行代价和效果，用熵进行最优决策。这一方法为现代工业、空间探测、核处理和医学领域应用自主控制系统提供了一个有效的方法。总之，分级递阶智能控制是为求解大系统，复杂系统的寻优、决策和有效控制而提出来的，是研究多级自寻优控制、多级模糊控制、多级专家控制、递阶智能多目标预测控制以及大型空间运动结构系统的三级递阶智能控制的有效方法。

2.2专家系统控制

专家系统控制（包括仿人智能控制和智能PID控制），是工程控制论和专家系统相结合的产物。这类智能控制的特点是专家的知识和经验与传统的PID控制器的结合，它所设计产生的控制规则简单易于实现，如飞行控制过程、化工PH过程的智能控制。在这一类智能控制中，还应指出的一种形式是实时监督控制专家系统，由故障检测、故障诊断和故障处理三部分组成，这种形式在航天、航空和化工等领域都有大量应用。

2.3模糊控制

该控制方法最早提出者之一是美国著名控制论专家LA.Zadeh，1965他发表了模糊集合论。模糊控制理论主要以模糊数学和规则表组成控制决策。它适用于难以建模的受控对象，但很难做到高精度。

2.4人工神经元网络控制

20世纪50年代末就已问世的神经元网络模仿生物神经系统，主要模仿人的大脑的神经网络模型和信息处理机能，如信息处理、判断、决策、联想、记忆、学习等功能，以实现仿人行为的智能控制。

2.5各种智能控制方法的交叉和结合

为了发挥各种不同智能控制方法的优点，克服它们各自的缺点和不足，各种组合、结合、互相交叉渗透的智能控制方法不断被提出和研究。例如，专家模糊控制、模糊神经网络控制、专家神经网络控制、模糊PID控制、专家PID控制和模糊学习控制等。

2.6各种智能控制方法与传统控制理论方法的交叉和结合

它们既能发挥智能控制的优点，也能发挥传统控制方法的优点，在工程实际中可获得完美的控制效果。它不仅是方法研究的交叉，而且也是多学科研究的交叉和发展。这些交叉和结合有模糊变结构控制、自适应模糊控制、自适应神经网络控制、神经网络变结构控制和专家模糊PID控制等。上述交叉和结合还可以举出一些，这些控制有的学者又称为综合控制理论和方法。

3智能自主控制

随着科学技术发展和生产的需要，自主控制，特别是用智能化的方法实现自主控制成为当今的热门研究课题。智能自主控制也是智能控制的一种形式。什么是智能自主控制，至今没有统一的定义，根据普遍的理解，给出如下说明。

3.1智能自主控制的含义

智能自主控制系统应该具有如下功能：系统能自动接受控制任务、控制要求和目标，并能对任务、目标和要求自主进行分析、判断、规划和决策。系统能自主感知、检测自身所处的状态信息、环境信息和干扰信息，并能自主进行融合、分析、识别、判断和决策；同时能作出能否执行任务的决策。

系统能根据控制任务、目标要求，结合系统所处的当前自身状态信息、环境信息、干扰信息，自主地进行分析、综合，并作出执行任务和如何完成任务的控制决策。系统能根据上述决策自主形成控制指令，自主操控系统状态的行为，并朝着完成控制任务和目标的方向运动。

在上述运动过程中，如果出现任务改变，出现事先未预见的环境变化和自身状态变化，或出现系统自身损伤，系统能根据任务改变、新的环境（干扰属环境变化）信息和自身状态信息的改变，自主地作出分析、判断，并作出改变系统状态行为的指令，使系统改变自身的状态。或自主进行系统重组，以适应外界环境的变化；或自主进行系统的故障诊断、自修复，以适应完成控制任务和目标的要求，最终自主完成控制任务，达到控制的目标。具有上述功能的系统可以认为是智能自主控制系统，或称为智能自主控制。

3.2智能自主控制系统的应用

智能自主控制的关键是用智能化的方法实现完全无人参与的控制过程，并使系统运行达到预期的目的。

现以智能自主控制的行驶车辆为例说明其智能自主控制的过程。假定要使车辆完成由A城去B城送货的任务。智能自主控制行车系统接受这一任务后，首先要做的工作是，接受任务，分析任务，同时检测系统自身所处状态（是否处于运行准备状态）和车辆重心目前所处的地理坐标位置。第二步，开启环境状态检测识别系统，确定车辆自身的环境坐标位置，即确定车身是否处于地理坐标的道路中间，车头和道路规定的行车方向是否相同。第三步，将以上检测结果与任务要求相结合，进行决策分析。根据智能自主控制行车系统存储的数字地图，决策、规划出行车路线，选择好行车道路，同时根据规划出的行车路线和道路向行车智能自动驾驶系统发出行车指令，给出行车控制信号。该系统能协调地启动发动机，能控制油门，方向盘和刹车，驾车按规划的行车路线和所选择的道路行驶。第四步，在行车过程中，智能自主控制行车系统中的智能自主导航系统，能不断记录行车方向、路线、行车速度和里程，确定车身重心的地理位置坐标；智能环境状态检测识别系统能确定车身相对周围环境的坐标。如果行车中的地理位置坐标偏离了规划出的行车路线，智能自主控制行车系统应能根据车身目前所处的位置，结合系统携带的数字地图重新规划出新的行车路线，并能选好行车道路。如果行车中车身偏离了行车道路中间线，或行车前方出现障碍，则智能自主控制行车系统能通过环境视觉识别系统，给出行车方向修正指令和停车指令，避免行车事故，保持行车任务的正常执行。第五步，当行车到达终点B城时，智能自主控制行车系统的智能导航系统能根据行车规划的终点位置的地理坐标和行车当前的地理位置坐标，判断行车的终点任务是否完成。

如果行车终点位置到达，则将停车任务转交给环境状态检测识别系统，由该系统搜索选择停车位置，并将此停车位置与出发前记录在系统数据库中的停车位置环境图像相匹配，匹配无差，则命令行车智能自动驾驶系统关闭油门、发动机，并停车。如果行车过程中，智能自主控制行车系统发生损坏，系统自身应能实现故障自诊断、自修复或系统自重组。这种自修复和系统自重组往往要求能在车辆行进中完成。

结语

智能控制系统的设计是一项复杂的系统工程，随着科技的发展与进步，有关技术还在不断的发展之中，但发展迅速，各种不同智能控制水平的系统正在不断的研究，其实际应用也不断涌现为人们的生活带来可极大的便利。

参考文献

[1]游明坤.智能控制理论的发展及应用[J].软件导刊，2006.

[2]胡氢，司纪凯.智能控制技术现状分析及发展[J].煤矿机械，2006.

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关键词：模糊控制；模糊逻辑系统；自适应控制

0 引 言

自从1956年美国Zadel教授首次把模糊集这个概念在发表的关于模糊集合理论论文中期提出之后，模糊理论已发展了50年，模糊理论知识体系现已成熟和完善，同时也在工业生产的实践应用的领域越来越广泛。把模糊逻辑技术当做控制规则融入与控制技术中，能有效解决和处理那些传统控制模式构造的控制器难以解决的难题，模糊自适应控制是将模糊逻辑理论与自适应控制相结合，具有鲁棒性强、易于掌握和操作、控制性能好等特点。近年来，模糊自适应控制理论日趋成熟，控制技术也得到很大的发展，尤其是在智能控制、电子自动化以及航天航空等多方面解决了许多实际问题，引起了越来越多学者和技术人员的重视。

1 模糊控制理论的基本思想

从1960年至今，现代控制理论广泛应用于重工业的生产实践、电子信息自动化以及航空航天等多方面并且取得了巨大的成功。例如最优化控制这类问题中可以使用极小值原理来参与解决；运用卡尔曼滤波器解决含有有色噪声的系统中的问题加以研究；对大滞后过程的控制使用预测控制理论则能有效控制等等。同样上述控制及应用都需一个基本条件：需能对被控对象进行精确的数学建模。但是由于科技生产力的飞速发展，被控对象和系统的结构越来越繁琐复杂，控制过程中需要考虑和解决的问题越来越多，对于非线性的多参数的复杂被控对象，对被控对象和系统结构的精确建模往往难以进行，这也使得对复杂对象的控制难以进行和处理。

与上述必须对被控对象进行建模才能设计控制器的这种模式恰好相反的是，在对于以上原因和问题处理和解决的过程，通常有丰富操作经验的工作人员并不需要通过对被控对象建模而是可以靠自身丰富的动手经验和熟练地手动控制就可以达到很好的处理和控制效果。这些丰富的经验包括对被控对象的熟知以及在全部可能会发生的情景下应如何改变控制规则从而采取的相对应的控制对策。这些对策和判断常常是通过自然语言来表述的，与精确地数学模型相比这些语言不是系统的而是具有模糊性。即从外界不断的获取相关反馈信息，对这些信息经过分析、研究和整理，做出相对应的决策同时改变控制规则和方式，从而是控制目的达到预期的目标。在这些操作工作过程上，通过研究和分析人的自主能动性和自主控制的行为，利用这些行为特点，让计算机模拟人得思维方式用来控制那些无法构建精确的数学模型的被控对象，从而形成了模糊控制。

模糊控制是集模糊集理论、模糊语言变量及模糊逻辑推理的知识应用在控制方法上，以此来模拟人的模糊逻辑思维，用来解决无法建立精确的数学模型的过程的智能控制方法。模糊控制是在模糊集等理论的基础上将人的推理、判断、思维过程应由比较简单的数学形式描述出来。模糊控制的目标是为解决各种问题提供更加有效的思路和方法，再加上比起传统控制方法，模糊控制可以融入人的思维判断，所以这种控制方法在实际应用中更加得到重视，应用领域也越来越广泛。

2 模糊控制

模糊系统是指与模糊概念、模糊逻辑直接相关的系统。它通常是由模糊器、模糊规则库、模糊推理机以及解模糊器这四个模块组成。模糊器首先是把系统输入量进行适当比例对应地量化作为论域中的数值，然后对应每一个量化的数值定义一个模糊子集，并把每个模糊子集所相对应的隶属函数定义出来，最后把数值对应的隶属度应用合适的语言值求出来。模糊规则库中对应的每个规则都是由进行手工操作的工作人员的丰富和熟练的操作经验和知识以及这些工作人员在控制过程中用来计算各种数据的相关算法。模糊推理机是指应用模糊逻辑法则把模糊规则库中的规则用某种映射表达出来。解模糊器则和模糊器的作用相反，解模糊器就是把模糊推理最终得来的结果转换成相应的数值量。

模糊控制系统就是在常规的控制系统中，用模糊逻辑系统来取代传统的控制器，进而使得复杂难以建模的被控对象能得到更有效的控制。

3 自适应模糊控制

模糊控制的应用领域越来越广泛，在应用模糊控制进行解决问题过程中可以看出，是否能够制定出好的模糊控制规则将会直接影响到控制效果，而控制规则的制定原则通常是由工作人员在具体操作过程中对被控对象的熟知和了解以及在实际操作过程的实践中总结出来的。在把模糊控制应用那些复杂的时变的非线性不确定的系统时，由于被控过程中出现一些时变的非线的以及高阶性的其他随机干扰等因素，造成纵使采用了模糊控制也不能达到很好的控制目的，如果控制能够自动调节这个问题就能得到解决，所以人们在模糊控制的基础上融于了能够自组织、自学习、自适应的技术，结合这些因素的模糊控制在控制过程中可以利用自学习的功能从外界环境以及自身控制过程当中得到相关有用的信息，并依这些搜集到的信息进行相关的反馈和修改控制规则或参数，从而使得整个系统的控制功能随着问题的变化给出不同的控制规则。

4 自适应模糊控制系统结构

自适应模糊控制的设计是为了使得控制具有自组织、自学习、自适应这些特点的，为了能够在控制运行过程中，结合相应地控制效果和外部环境，对控制器的控制方案做进一步的修改和完善使得控制效果达到更好的结果，这就使得模糊控制具有更高的智能性，所以在最常见的自适应模糊控制方案的设计中是把偏差测量、控制校正和规则修改这三个功能块附加在基本模糊控制器中。

其中，偏差测量块，用于测量实际输出和期望输出的偏差值，从而确定系统控制中需要校正的量，以便为系统控制规则的修正提供信息；控制量校正块，用于把输出应答需要校正的量转换成控制量需要校正的量；规则修改块，对控制量的修改通过校正控制规则来实现校正量。自适应模糊控制器的工作原理是：通过测量输出误差的差值来获得需要校正的信息，然后将需要校正的输出应答的校正量转换成控制量需要的校正量，最终通过修改控制规则来实施校正量。

5 自适应模糊控制的研究与发展

1960年代中期，Zadeh教授创建了模糊集理论，与 Mamdani教授 等人分别开展了一系列关于模糊控制的研究工作，自从模糊控制得到了学者的大量研究和实践，模糊控制理论逐渐发展成富有发展成果和发展吸引力的研究领域。

1979年， Procyk和他的导师Mamdani提出了一种能使模糊控制规则自动生成和自动修改的自组织模糊控制器（SOC），第一次在模糊控制的结构中加入了自组织的功能，首次在较高起点上实现了如何用自组织模糊控制器在较短时间内在一类大过程的问题上取得更好地控制效果。Shao等人后来对算法作了一些改进并应用在实际生产中，之后Rhee和Vander等人进一步通过由定量过程来获得定性控制规则的方法改进了控制器。

Pedrycz 提出了一种模糊关系模型的辨识方法，该方法是基于参考模糊集的系统模糊关系模型而实施的；T.Takagi 和 M.Sugeno 紧跟R.M.Tong 的研究步伐，提出了一种用模糊集理论去辨识系统模糊模型的语言的方法。这两种极具有代表意义辨识方法为工业的实际生产中的建模提供极有效的工具，并为自适应模糊控制的进一步研究发展提供了非常有效的工具。Z.Bien和Yong-Tae Kim应用了变结构控制的思想设计了鲁邦自学习的控制器用于解决传统的自组织模糊控制过程中出现的外部干扰敏感问题，在双关节倒立摆控制过程中取得了良好的控制效果，但是控制过程中出现了震动现象。

Harris和Moore 提出了建立在过程模糊模型基础上而不是直接把模糊逻辑技术直接当成控制器的间接自适应模糊控制，使得类似自校正调节器的控制功能最终得以实现。Layne等人在传统的模型参考自适应控制的控制过程中加入了模糊逻辑技术从而得到了新的模糊模型参考学习控制。张化光在借鉴TS模型的模糊自校正控制的基础上在控制器上应用了广义预测控制律，用这种方法很好的解决了具有不确定时滞问题，同时能顾及系统模型失配的影响，具有良好的鲁棒性。G.V.S.Raju和J.Zhou 基于K.F.Glu和S.Daley把自适应控制器应用在复杂多变过程的研究成果上提出了递阶模糊控制以及自适应递阶模糊控制。G.V.S Raju等人在戴忠达的算法基础上，提出了一类自适应多级模糊控制器。之后A.Gegov提出了应用于城市交通控制网络的一类多级智能模糊控制器。K.Y.Tu等人设计了利用滑动超平面连接多个单变量的FLC的多层模糊控制器，并阐述了闭环系统稳定性的条件。

6 结语

模糊控制相对于传统的控制理论能够解决更多实际复杂的建模以及控制问题，是一种极为有效的控制方法，自适应模糊控制是一种具有自组织、自学习、自适应的控制方法，在控制过程中，自适应模糊控制系统能够在系统运行过程中根据外界反馈的信息不断修改自身的控制规则，使得系统的性能更加的完善改善了系统的性能。近几年来，自适应模糊控制因为其自身的控制特性而取得了很大进展，基于模型的自适应模糊控制与神经网络控制的结合，使系统功能以及稳定性得到进一步增强，为非线性系统的建模以及控制提供了有效的工具。自适应模糊控制在近几年的发展中已开始向多元化和交叉学科方向发展，加强对自适应模糊控制的研究是近几年越来越迫切的问题，同时模糊-神经网络混合系统的出现给自适应模糊控制的研究带来了新的生机，但是由于系统的非线性与复杂性使得研究工作的难度大大增加。自适应模糊控制系统逐渐向混合系统模式方向发展，对于自适应模糊控制的研究有着很大的发展潜力和广阔的应用前景。

参考文献：

[1]M. Krstic， I. Kanellakopoulos， and P. Kokotovic， Nonlinear and Adaptive Control Design，New York： Wiley， 1995.

[2]郑亚琴，刘艳军，佟绍成.具有监督控制功能的非线性系统的直接自适应模糊控制，2009 Chinese Control and Decision Conference （CCDC 2009）.

[3]Ya-Qin Zheng，Yan-Jun Liu， Shao-Cheng Tong and Tie-Shan Li， Combined Adaptive Fuzzy Control for Uncertain MIMO Nonlinear Systems. 2009 American Control Conference.

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关键词：PLC 钢铁行业 生产应用

随着信息化、智能化、电子化、自动化的蓬勃发展，国内工业领域已逐渐将研究方向或者发展指导转至生产线研究方向，而PLC技术是整个钢铁生产过程的关键控制技术，能在一定程度上提高钢铁生产过程的安全性与稳定性，能够有效地改善整个钢铁作业流程。例如邯钢4#高炉煤气除尘系统，由原来的湿法比肖夫法除尘改为布袋干式除尘，于2013年6月投入使用，效果良好。相比过去的湿法除尘，降低了大量水耗。高炉煤气的压力降及显热损耗较小，同期建设的高炉余压透平发电能多做功发电30%左右，由此可见该系统的投入使用对使用单位为节能降耗，提高经济效益，改善环境状况，有非常重要的意义。但PLC系统的产品选择，自动化控制系统的程序完美实现，操作画面的美观、易操作等方面是除尘系统的核心，我们应当如何将PLC技术有效地应用至钢铁行业的生产过程呢？

1 PLC控制技术的主要特点

1.1 完成自动化、智能化的钢铁生产流程

钢铁企业将PLC控制技术渗透至生产线当中，能够科学有效地制定出自动化、智能化的生产流程，能够降低工作人员对钢铁生产过程的影响力，能够减少工作人员在恶劣条件下作业的次数，从而在根本上提高钢铁生产的作业环境与条件。与此同时，PLC控制技术能够灵活地应用语言设置功能，并依据钢铁生产流程来规划设计一系列语言程序，这不仅了降低劳动者不必要的工作失误，而且在根本上增强了钢铁行业生产过程的技术支撑。

1.2 拥有强大、稳定、安全的生产适应功能

PLC控制技术是钢铁行业新型的生产线控制技术，在根本上是代替了传统钢铁生产流程中的继电器设备，并且从性能来看，传统化的继电器设备并没有具备一定的生产稳定性、可行性、科学性、抗干扰性，对钢铁行业的生产全过程没有起到一定的质量控制保证，而PLC控制技术则是通过精确、复杂、安全的设计流程进行制定开发的，其内部安装了不少能够有效协助生产全流程的接口与继电器，这些协助设备在促进钢铁生产、提高作业效率方面则起到了至关重要的推动作用。

2 PLC控制技术在钢铁行业的应用研究

2.1 钢铁行业网络集成化作业研究

随着科学技术的快速发展，不少当代工业企业已逐渐向无人操作、智能化、电子化的方向转变，网络集成化必定是工业领域未来发展的必然方向，尤其是钢铁行业。众所周知，PLC控制技术是一项钢铁行业生产线当中最为基础的技术，可以在一定程度上集成生产线所涉及的各个部门，可以在钢铁生产企业的全范围内构建全面性、安全性的网络集成系统。钢铁企业在通过PLC控制技术来构建生产线网络集成系统时，务必要着重关注与强调信息的传递性与共享性，确保钢铁企业的内部信息能够得到高效、安全的共享与传送，从而有效地保证钢铁企业后续落实的行为决策具有一定的可行性、安全性。与此同时，现代化的钢铁企业网络集成系统需求PLC控制技术务必要满足钢铁作业过程的相关规定，让企业内部的各个部门组成分管队伍，共同构造数据资料库，从而为安全储存PLC控制技术的数据信息提供稳定化的空间场所。

2.2 钢铁行业PLC技术探究

为了科学有效地掌控钢铁行业的生产实况、持续有效地完善钢铁作业流程、稳定安全地提高钢铁生产效率，广大钢铁行业的技术研究人员、专家学者深入地分析与研究PLC技术，从PLC技术的特征、性质等方面出发，探究一系列有效将PLC技术融入到钢铁行业生产过程当中的措施。将模糊控制理论和PID控制技术进行有效地融合，可以在一定程度上降低了钢铁行业作业过程精确度不足的可能性，能够有效地弥补工业生产稳定性不够的不足，在根本上完成复合生产的钢铁作业任务。将神经网络和PID控制技术进行有效地融合，可以完成动态控制管理的作业目标，并且能够在一定程度上通过PLC技术来处理钢铁生产过程所出现的噪声、不稳定等作业隐患，从而有效提高钢铁行业的安全性、稳定性。除此以外，现代化的钢铁行业PLC控制系统不再是原来传统化、单一化的逻辑性生产控制设备，其已逐渐转变为高效控制钢铁行业生产全过程的设备，为此钢铁行业技术人员务必要在未来的发展时间与空间内，对PLC技术的算术运算、信息储存加工等功能进行更深一层地改进与完善，从而让复杂化的数据算术运算模式科学合理地渗透至PLC控制系统当中，借此来增强钢铁行业的生产流程。智能化、自动化、电子化的现代化生产技术确实可以给钢铁行业提供科学、合理的技术支撑，可以在一定程度上适应钢铁行业的生产要求，可以在改善钢铁生产流程的同时提高钢铁生产的效能，为促进钢铁行业实现可持续发展提供行之有效的技术基础。

2.3 钢铁行业在线监测与监督系统研究

为高效地控制钢铁生产全流程，钢铁企业务必要让PLC控制系统每时每刻都处于高度监督状态，并且为之配置符合钢铁行业生产流程要求的PLC控制监督系统，让其在推动钢铁行业生产的同时时刻监督PLC控制系统能否适应生产流程规定、能否实现高效稳定地生产，而且生产流程一旦出现生产隐患，该系统能够启动自动化的报警模式，为高效安全的钢铁生产流程提供保证。钢铁行业在线监测与监督系统务必要适应PLC控制系统特点，依据作业过程的各个环节与环境，进行科学有效地分类，且有针对性、目的性地为钢铁生产流程的关键部件提供专业化、安全化、稳定化的作业检测监督分系统，从而在根本上确保钢铁生产线能够顺利、正常、安全地进行生产作业。

而对于邯钢4#高炉煤气除尘系统而言，其的PLC控制系统主要是以Rockwell公司的1756-L63为核心，以WINDOWS XP为操作系统，以Rockwell公司RSViewSE软件为操作界面，以RSLogix5000软件为控制程序，并且在传统PLC控制系统之上配合计算机的优点，达到操作、管理的一体化。在选择PLC控制系统时，为了更好的满足工艺要求，综合性价比，选择Rockwell公司的AB系列产品及相应控制软件，我们主要考虑到了以下几点：首先，AB系列产品为工业自动化控制方面的主流产品，硬件组态和编程，使用单一软件平台，方便，兼容，硬件抗干扰能力超强。该控制系统的系统扩展、升级、改造较为容易，为以后的工艺更新、设备改造等打好基础。其次邯钢已应用多套该产品，技术人员对该产品相对熟悉，应用其各种软件进行系统开发得心应手。再者，由于邯钢已应用多套该系统产品，系统投入使用后，更利于备品备件的统一管理，节省费用。

总而言之，PLC控制技术在钢铁行业生产过程中具有一定必要性与决定性的影响作用，如果钢铁生产企业将PLC技术科学有效地融入到生产线当中，不仅能够恰当地改善当前钢铁生产作业流程，而且还能够增强钢铁企业自身的综合实力。为此，广大钢铁行业研究人员、专家学者应当继续积极性分析与研究PLC控制技术，充分挖掘出PLC技术在钢铁生产线当中的强大功能，从而为钢铁行业未来的发展提供具有一定规模、稳定成熟的技术监督控制体系。

参考文献：

[1]徐芸，李晶.PLC控制系统在轧钢车间水处理中的应用[J].中国新技术新产品，2011（03）.

[2]王广野.罗克韦尔自动化：生产力需求推动PLC的发展[J].电气时代，2008（09）.

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【关键词】化工工业;电气自动化;先进制动控制;现场总线

引言

近年来，随着社会和科技的不断发展，推动了我国工业电气自动化技术的快速发展，并将其逐步应用到各项工业生产和人们的生活中。电气自动化在工业中的广泛应用，大大降低了工人的劳动强度，提高了测量监测的准确性和信息传输的实时性，能保证设备的安全运行，有效地避免了安全事故的发生。而近几年化工企业的自动化技术和装配技术的不断发展，其发展速度和领域的不断扩大，为我国工业的发展做出了重要贡献，同时工业的进一步发展又对化工企业的自动化技术提出了更高的要求，因此，电气自动化技术对于化工自动化技术的布展极其重要。文章阐述了电气自动化在工业发展中的重要应用，并主要分析了工业电气自动化技术在化工企业中的应用。

1 电气自动化在工业生产中的重要性

随着我国工业化的不断发展，信息化时代得到了快速发展，如果无法达到工业化生产，也就无法实现信息化生产，因为工业化与信息之间有着非常密切的关系。工业自动化指的就是工业化与信息化的共同发展。加强工业生产电气自动化的发展，不仅可以促进传统生产行业的发展，还可以促进信息化的快速发展，全面实现我国电气的工业化。因此，对电气自动化控制的不断创新和完善能大幅促进我国工业发展的进程。以下从保护、自动控制和监控三个方面对电气自动化在工业中重要作用展开论述。

1.1 保护功能的重要性

电气线路与设备实行自动化控制时， 在不同条件下会产生各种不同的故障， 如果电路电流高于设备电路规定的实际使用限度与范围， 那么系统就会及时终止运行， 而实现这一过程就要合理的制定出一套既健全又完善的检测与排除故障体系， 依照不同情况自动更换与调整系统设备的相应电流与线路， 将保护设备的效用充分发挥出来。

1.2自动控制功能重要作用

为了控制具有庞大体积的大电流开关设备与高压开关设备，达到保证电气自动化控制技术正常运行的目的，首先要科学合理的建立一个能够自动管理和控制电气操作设备与供电设备的系统，从而及时有效的控制和管理整个供电设备。另外电气设备在实际运行工作中，通常会采用分散型操作方式来控制与管理整个系统， 通过操作系统对分闸进行全面控制，特别是电气设备出现突发性故障时，操作系统会及时切断电路。这样才能达到电气自动化控制技术正常运行的目的。

1.3 监控功能的重要作用

针对人们无法用肉眼分辨电气自动化控制技术是否存在电流，也无法分辨电气设备是否带电这一情况，应有效的制定出与之相应的信号指示与信号标示，并加以完善。要能及时的掌握和分析电气设备的实际运行状态和具体生产情况，就应该采取信号灯与故障声音等等的提醒措施来严格管理电气自动化控制设备。这不仅大大提升了电气设备的日常维护效率 ， 还有效的缩短了人工处理故障的时间。

2 工业电气自动化在化工企业中的应用

2.1 先进制动控制的应用

所谓先进控制（APC）是指那些不同于常规单回路的先进性控制，而且比常规PD控制效果更好的控制。对于那些常规控制效果不理想的、或者无法控制的工业自动化过程实施控制，是先进制动控制的最突出表现在化工生产中，由于生产过程的复杂，自动化实施中建立数学模型不容易，非常困难，而应用预估控制技术则降低了对数学模型精度的标准要求。先进控制的特点，比较传统的PD技术，先进控制具有模型控制的特点，可以进行模型预测控制和推断控制，而且正向着智能化方向发展。

过程辨别技术在化工行业的运用，确立变量之间的关系。采取建立一个动态的数学模型来表征一个实际过程，通过多个输入和输出的变量之间关系相互的约束实现控制，主要是通过软件来实施控制。过程变量数据的采集、处理和软件测量必须保证其有效性和可靠性，主要是因为现场的数据采集受噪音的干扰，需要做滤波处理。适时计算不可测量的变量数值正是先进控制的主要内容。在化工业生产中，饱和蒸汽压反应热、某些蒸馏塔的质量指标数值，就需要软测量技术才能准确获得。先进控制的策略包括传统的串级、笔直、前馈控制等内容，还有智能控制系统、专家系统、模糊控制等都是先进控制的策略所在。智能控制是目前自动化发展的趋势及热点，也是先进控制的热点，具体是指专家系统、模糊控制、神经网络等生产过程的故障诊断以及过程的监督控制都需要智能系统来完成。

2.2 现场总线的应用

现场总线（fieldbus）是生产过程中自动化应用，主要是在现场变送器、执行器、记录仪，单回路调节器、可编程序控制器等设备之间实现全数字化、串行、双向、多变量数字通信的基于计算机网络的自动化技术。与现有的DCS PLC等相比，现场总线控制系统FCS的优势在于具有全数字多点通信、现场设备状态可控、开放性、互可操作，是目前化工行业基础自动化系统的主要内容及发展方向。现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的计算机网络控制技术。它连接起了自动化最底层仪器设备和现场仪表，通过网络技术，把现场通信网络和控制系统进行了有机的整合。现场总线的特点是系统开放性、互可操作性和互用性并存，现场设备的智能化、系统结构的分散性是现场总线的有一个技术特点。在化工企业中采用现场总线系统不但节约了初期投资和安装费用，还可以使操作管理人员快速、准确的了解和查询即时的生产情况，对生产现场和自控设备的运行状态可以即时准确地掌控，控制功能可直接在现场完成，从根本上保证了控制系统的可靠性和有效性。

3 结语

电气自动化技术在化工企业生产中的广泛应用，能实现保证安全操作，有效节约能源，最大化经济效益的目的。因此，应加大对电气自动化技术方面的科技投入，增强相关技术的自主研发能力，有效提高我国电气自动化技术的发展水平，适应我国工业发展规范化、规模化的需求，对我国化工企业的发展起到极大的推动作用。同时，在对电气自动化技术进行相关调整和改进的时候要重视先进技术、设备、工艺的应用，加强基础技术的研发，从根本上解决电气自动化发展过程中所遇到的问题，完善电气自动化技术的同时，能够对化工企业进行新一轮的改革，将电气自动化技术更广泛地应用到化工生产中，达到最终提升社会效益和经济效益的目的。

参考文献：

[1]张继兵.浅谈工业电气自动化的应用与发展[J].科技与创新，2014 （11）.

[2]刘永强.浅谈我国电气自动化的现状及发展前景[J].黑龙江科技信息，2011（2）.

篇6

【关键词】电能；计量检定；数据安全

检定结果数据是完成计量检定工作的最终体现，检定结果数据的完整程度是真实复现检定过程的前提和保证，也是完善和充实检定证书的唯一内容。保证检定结果数据从产生到保存期限为止的整个过程安全，不仅仅是单一的数据保存完整性，还包括数据使用的诸多环节。

1、存在的主要问题与现状

对于检测的具体数据需要对其保密，保密性是对监测数据的严格要求。对检测数据的很多的方方面都必须注意。对于现代化进程，随着人们生活水平和生活质量的普遍提高，对于数据的检测要求也越来越高。

社会的发展给人们带来了很大的物质满足，人们对于数据检测结果的真实性提出了更高的要求，各级政府和社会都普提高了对于数据检测的要求，为了防止由于数据检测真实性造成的一系列可能的后果，对于数据监测的专业性额检测的具体流程提出了具体的要求，并坚持严格执行。

传统的数据监测体系在数据的检测过程中难免存在很多的问题，出现一系列的误差。因此，为了适应现代化的发展和新时期人们的具体需要，新一代的数据监测系统越来越符合人们的要求，这项系统对于人们的生活产生了很多的有益的影响，对于人们非常有利。

2、对于监测数据的综合分析研究

对于电表的检测给予了非常重要的关注，在数据的关注方面对电表采集的数据特别注意。对于采集的重要数据在电脑的硬盘上给予保存，对于备份给予保密性的处理。因此，对于数据的监控和检测工作成为重要的内容，但是我们仔细检和分析就会发现存在着很多的问题：

（1）数据的具体的保密工作分为很多的环节，但是如果在数据保存的过程中出现停电的问题，就会出现数据保存的空白问题，这数据空白是一个很重要的问题需要在具体问题上解决。对于这方面出现的一系列问题需要在各个方面进行全面的处理只有在根本上根除计算机技术由于突然断电带来的数据保存弊端才能够保障在数据的保存方面可能出现的很多的具体的问题。因此，在数据的管理和维护上多方面都需要注意和综合管理。

数据的保存时间并没有多长，综合算起来从第一个数据的产生到最后一个数据的产生，到保存完成最终需要具体的环节，总体而言，这个过程总共需要的工作环节也比较简单。对于空白段出现的问题也需要总体的处理，对于计算机的综合管理也需要系统处理掉。

（2）计算机的空白段问题也是一项重要的问题，计算机病毒对于空白段的产生问题也是一个必须重点注意的问题。对于计算机病毒是需要特别注意的，在计算机目前发展的水平还没有能够彻底的根除，因此对于计算机病毒的解决还需要很长的时间。但是针对这个问题可以针对性对有关的问题进行综合考察，同时两台计算机进行同样的工作，把数据的备份工作做好，防止问题的出现。

（3）对于数据通过克制光盘的方法进行保存，看似是一项高科技的技术保存方法，但是在具体的操作上却存在着很多的问题。因此，只有在综合对这项问题进行管理才能，才能在具体的操作中发现问题，找出更加便捷和合适的数据管理方法。这有这样才能够把关盘的问题更加先进化，采用更加合理的数据备份方法。

3、对安全管理的控制分析研究

（1）对于数据的安全控制有很多具体的方法。在具体的方法上，出现了很多的问题。因此我们需要全面面分析数据的管理，找到全面的数据管理分析方法。对数据安全的管理方法是非常重要的，只有这样才能将各项数据落实在重要的工作环节上。关于计算机的备份工作也是需要特别重视的，现代计算机技术为数据的备份保存工作提供了很大的便利，是数据的保密工作有了先进的技术保障，只有这样才能够在这项工作中减少了很多人工的繁琐的环节。为了保障检测数据结果的完善，需要在保密工作上的综合管理。

（2）针对本地盘数据库的安全，就性质而言，比较单一的就是实时数据备份，其预控方案主要体现一个实时多点数据备份。就数据备份，前文已经介绍了好几种方法，而解决当前问题依然应遵循低成本、易操作等原则。首先选择既可靠又便宜的异地盘作为备份对象，在前文考虑的数据服务器未建成的前提下，购置一台专用需要配置2～4块硬盘（收缩磁盘产生坏道的影响面）的普通计算机（以下简称备份机）或者指定一台非检定用计算机（临时性）；其次是与装置生产厂家协商修改检定程序，增加保存路径到异地盘指定逻辑分区（一块或两块硬盘可分几十个逻辑分区可供所有装置共用）；最后由专人负责，在每天下班前操作备份机，将通过局域网保存过来的数据库文件备份到不同的物理分区（余下的一块或两块硬盘）中。

（3）在政府技术监督部门对机构依法授权和国家实验室认可等工作的深入开展后，检定证书内容不断地得到完善和充实，应用现代化、法制化、规范化、流程化的证书管理体系将是保证和体现机构能力的重要手段。

4、实行数据统一管理的实施内容

（1）在计量中心内建立一个小型服务器，用于集中存放检验方案和检验结果数据。服务器数据库采用SQLSERVER2000，以满足海量存储需要，校验台检验时，检验方案可以从计量中心服务器下载。

（2）通过改进检定软件数据保存方式，编制数据转换接口程序，在保持现状不变的条件下，增加上传接口，实现数据同步保存到校验台本地计算机、省局营销系统和计量中心服务器。

（3）通过局域网登录计量器具检定数据和证书集中管理程序，按照设定权限实现检定方案建立、数据查询、证书号发放和回收、证书启用和作废、电子证书查阅等功能。在保障数据安全、规范证书出具的同时，利用数据共享功能，提高电力营销的优质服务。1根据检定数据格式、保存要求及证书管理要求编制统一的管理程序软件；根据证书实际流转程序，制定集中管理软件登录权限，对数据的查阅、证书的查阅、证书号发放、证书打印审核、证书生效时间等流程实施监督控制。后期考虑通过WEB服务器接入局域网，实现远程登录，达到数据和证书查询共享；修改现行的数据保存和证书管理的相关规定标准，或制定补充规定，以规范计量器具检定数据和证书集中管理的运作及权限。

实行集中统一管理，可以解决目前在检定数据中每周刻录光盘这种保存方法存在的安全隐患及检索不便的问题。可实现检定数据的实时在线保存、计算机磁盘阵列镜像，使得数据的安全性大幅度提高。计量器具检定数据和证书集中统一管理程序软件的开发，统一了不同检定装置程序软件的结果数据格式、证书格式和检验方案，提高了计量检定工作的法制化、规范化、规模化管理水平。通过局域网登录管理程序共享数据，实现了检定数据、电子证书的快速查询等功能，为电力营销优质服务提供了帮助。

参考文献