智能控制技术论文范文
时间：2023-04-10 09:14:40
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篇1
1.控制目标和策略
在实际工作中，极其的作业形式和作业方法都存在着一定的差异，所以智能控制技术在控制目标和控制策略的选择上也存在着很大的不同。在智能控制技术应用于挖掘机领域方面，其主要要实现的控制目标就是要实现节能环保，同时也要提高机械生产的效率。智能控制技术使用在压路机领域方面主要就是要实现碾压的质量和压实的速度。当前挖掘机主要有两种控制策略,一是“负载适应控制”另一种是“动力适应控制”。负载适应控制主要就是指在发动机发出功率已经稳定的情况下，液压系统能够根据实际的需要对自身的运行状态进行适当的调整，从而使其能够以最佳的状态来完成工作。动力适应控制就是在实际的工作中发动机要根据运行的具体情况支持发动机的动力输出，这也极大的节约了能源。采用“负载适应控制”技术的挖掘机,一般设有几种动力选择模式,如最大功率模式,标准功率模式和经济功率模式,每种模式下的发动机输出功率基本恒定,同时液压泵业设有几条恒功率曲线与之匹配。由于系统中采用了发动机速度传感控制技术（ESS控制技术）,在匹配时将每种功率模式下的泵的吸收功率设定为大于或等于该模式下的发动机输出功率,这样可以使液压系统充分吸收利用发动机的功率,减少能量损失。还可以通过对泵的吸收功率的调节,协调负载与发动机的动力输出,避免发动机熄火。在实际的工作中，操作人员需要根据作业面的具体情况选择发动机电费模式，所以这种方式在实行的过程中还需要一定的人工参与，如果操作不当，非常容易造成浪费的现象。采用动力适应控制以后挖掘机就能够开启自动控制的模式，在作业的过程中，该技术可以根据实际的需要为发动机的运行提供一定的动力，这样也有效的避免了资源和能源的浪费现象，该系统可以根据机械运行的实际需要来供给动力，在运行的过程中不需要过多人工的操作和参与，在经济性和高效性上都有着很好的表现。这一系统的运行思路是让机器对施工的具体情况进行有效的识别，同时根据其分析的具体状况制定适当的解决办法，发动机和该系统在运行的过程中会对运行的状态进行适当的调整，这样就能够保证其在运行的过程中处于良好的状态。在挖掘机智能控制技术中还需要一些节能和为操作提供方便的方法，采用这些方法能够更好的对系统进行维护和保养，能够更加有效的提升整个系统的性能和运行质量。智能压路机在使用智能控制技术的过程中需要根据设定的质量和目标对压实的效果进行有效的检测和控制，同时还要通过系统的自我调节来寻找最佳的解决方案。
2.控制方法
任何智能控制系统包含三个过程：
（1）采集信息；
（2）处理信息并做出决策和思考；
（3）决定执行。挖掘机是通过检测液压系统得运行参数来识别载荷大小的,如检测液压系统中泵的控制压力,泵的输油压力和各机构（行走,回转,动臂提升和斗杆收回）的工作压力等。有的还检测先导手柄的位移量和系统流量等。挖掘机控制器根据采集的信息,通过模糊控制理论推理出所需功率的大小和发动机的最佳转速。执行决定的过程是由控制器驱动发动机油门执行器,使发动机设定到理想的转速和输出功率。而压路机是通过连续检测振动轮的振动加速来识别地面压实质量的。振动轮内的旋转偏心快产生的振动,理论上是一条正弦曲线。当振动轮在地面上振动时,曲线总是被扰动的,在软地面上额度扰动小,在硬地面上的扰动大。通过对压路机振动轮的加速度进行快速傅立叶变换处理,能够计算出地面压实的数据。
二、结语
篇2
电气工程是以计算机为操作平台，现代控制技术的应用可以为住户提供技术信息，在实现信息共享的同时，为住户提供极大的便利。在电气工程中，电气控制控制技术以电气工程的实时监控为基础，及时分析系统反馈的运行数据，并评价系统的运行状况，以便于能够及时、有效的发现运行故障，提高了电气工程的安全性；同时在节能环保的基础上极大的保证了居民生命财产的安全。
2电气控制技术的发展阶段
2.1手动化到自动化
电气控制技术的初始阶段是手工控制阶段，随着科学技术的发展，手工操作逐渐迈向了半自动化操作阶段，并随着应用经验的积累和科学技术的进步，逐渐实现了自动化。其主要的表现形式为控制方法和控制设备的自动化，这一阶段的电气控制技术是一次革命化的变化，极大解放了人力资源，优化了人力资源配置，为电气控制技术的发展奠定了基础。
2.2简单化到智能化
电气控制技术实现简单的自动化后，还需要借助人力的操作，因此其故障率一直比较的高，同时这些失误通过控制人力操作是难以避免的。因此，相关的专家把研究的重点放在了更高级的电气控制技术上，尤其是智能化技术更是科学家研究的重点，自动化的电气控制技术不可避免的会出现故障问题，人为故障比率较高，但是智能化控制技术则提高了机器的改错能力，极大提高了系统运行的可靠性，因此，电气控制技术实现了智能化的控制是一次深层次的革命，实现了控制技术的质的飞跃。
2.3逻辑化到网络化
电气控制技术在漫长的发展历史中已经实现了智能化的发展模式，但是随着人们需求的提高，智能化的控制技术已经不能满足时展的需求，因此进行控制技术的革新势在必行，尤其是简化控制技术是革新的重点。当前电器控制技术面临着从逻辑化到网络化的发展趋势，海量的统计数据整理发展到了信息化的处理模式，电气控制技术的控制原理也从单一的触头硬接线逻辑控制系统发展到了微处理器或者微计算机为中心的网络化自动控制系统，同时其控制设备的体积减小，设备操作更加简洁。
3智能化技术在电气工程中的应用
智能化技术在电气工程中应用取得了很好的效果，在自动化控制、设备故障监测、工程优化等方面发挥着重要作用，提高了自动化程度、加快了电气工程的设备事故监测维修速度，极大地优化了电气工程。
3.1智能化技术理论基础
人工智能技术的概念在20世纪50年代提出，随后被其他领域行业普遍接受采纳，并且智能化技术的应用广泛推展。电气工程是人类从事各种生产活动的基本技术要素，作为计算机技术中高端分支的智能化技术正逐渐被应用其中。人工智能技术通过模拟人的智能的方法和技术，开发研究升级的科学技术，人工智能的工作目的是设计出和人类智能相似的机器，以解决工作出现的复杂情况变化，提高工作的效率和精度，通过调查研究显示，在电气工程的自动化控制中使用智能化操作技术能合理整合电气工程中的资源配置，降低成本。
3.2智能技术在电气自动化控制中的应用
智能化技术在电气设备中的应用，涉及的工作领域较多，分工较为明确，是一项很复杂的工作，需要有极强的技术和人才支撑，同时还需要控制人员有较高的责任感和操作能力。另外，要加强电气控制中人工智能的有效使用，电气控制是整个工程中的重要一环，在电气工程中，要加强自动化控制的保护，把GPS定位系统安装在电气控制线路中，通过定位系统控制电气控制的线路工作，以便于能及时的传输、反馈电气工程中的运行数据，并做出智能化分析，及时采用有效的智能化控制措施。
3.3智能技术在电气工程故障检测分析中的应用
在电气工程中，可以使用智能化的控制手段进行系统故障的监测，通过问题的及时反馈，进行智能化的数据分析，以便于进行故障的维修，并能够进一步的实施监控措施，在故障检测中常用的方法有神经网络、模糊网络、专家系统等。对于电气的变压器、发动机、发电机进行有效的监控，利用智能化监测系统能清晰的判断故障的所在，通常在系统中采用模糊理论、神经网络、专家系统来分析，从而提高了工作效率和精度。尤其是在变压器的故障监控中，传统的诊断方法技术是通过检测变压箱中的气体来判断故障，其方法较为复杂、检测时间长，检测精确度差，很难有效的解决故障。
3.4智能技术在电气工程电气设备优化中的应用
主要包含两个方面：①智能化技术的遗传算法，这种算法是通过模仿生物遗传，利用生物的进化规律进行智能搜索和运算，利用生物遗传规律的完美型来优化系统内部缺陷。②智能化专家系统，通过设置完善的数据分析软件，把存在的问题和缺陷进行自我优化。在实际的工程中，一般要结合两种优化措施，以便达到最佳的优化效果。此外，在智能化系统中，也采用模糊逻辑、神经网络的方法进行设备的优化升级，其主要的作用原理是：利用物理学的方法和神经网络的方法进行设备和计算机算法的升级优化，从而解决了神经网络运算的速度问题，极大地提升了计算机的运行处理速度和智能化反应速度。
4数控技术在电气工程中的应用
4.1数控技术的电气工程中的应用前景
数控技术是一种数字化的控制方式，借助于精密的信息处理系统实现了系统数据的监控，同时通过传输系统把相关指令传输到控制中心，控制中心配备的高效、即时的控制系统，可以快速处理传输数据，并做出相关的指令。数控技术在各个领域中发挥着重要作用，数控在20世纪末技术已经逐渐得到了完善，各种系统内的漏洞也逐渐完善化，从而解决了一系列的工程问题，因此为了更好的实现控制技术的安全，保证了电气工程人员的人身安全，实现电气设备的自动化、无人化、程序化、数据化的操作模式应当前数控技术发展的重点。
4.2数控技术在电气工程中应用的合理性与科学性
电气工程系统较为复杂，同时也是一个连续性的工程，因此，数控技术的应用应当结合电气工程的实际，确保电气工程中数控技术运用的合理性与科学性。数控技术的基础环节是数控体系，通常而言，数控体系的完成需要借助于服务主机和控制器，并通过两者之间的连接方式来确定系统的安全性和可靠性。当前KVM主机在电气工程中应用广泛，常采用CATS链接和KVM链接两种模式与数控系统机房进行连接，而本地的控制中心则通过KVM主机收集的信息数据来了解整个电气系统的运行状况，并根据运行数据对系统稳定性做出相应的评估。服务器的功能则是将系统的运行状况转化为数字化的电信号，同时担负着数据的存储和调取功能，这就提高了系统信息存储的科学化和全面，方便了控制工作的进行。此外控制中心也可以根据系统的运行做出相应的指令调整，而指令调整的信息也以同样的方式存储早服务器主机中，方面以后的信息调取工作。远程控制中心则是利用各种网络设备和电气系统与本地控制中心实现有效链接，在同一时内监控多个电气系统，常常应用于较为高层的片区系统。
4.3数控技术对电气工程设备运行环境的监控
数控技术在电气工程的一个重要作用就是运行环境的监控，包括对电气系统运行环境、管理环境的监控。对于电气系统环境的监控包括运行环境湿度和温度、电压、电量等，根据设置的参数来确定外部环境和内部控制系统的匹配度，如果电气控制监控系统的数据出现了异常，例如温度不稳、电压过大或者过小等情况都会造成内部环境的异常，而这些数据都会被及时反馈到控制中心，控制中心接收到相关数据信号后就会与预先设定的警戒值进行比较，从而根据比对的数据做出相应的判断，同时发出有效的指令信号。
5结语
篇3
关键词:双语教学;智能控制课程;教材选用;教学效率;学习兴趣
由于我国高等教育,特别是工科教学过分偏重理论、脱离工程实际、内容比较陈旧;英语语言教学也采用低效的应试教育方式,因而教育部和科技专家都提出了在高校开设双语专业课程[1],选用英语原版教材,甚至引进外国专家授课的建议。从2008年起,教育部连续3年推出了双语教学示范课程。
我国现阶段开展大学双语教学非常有意义,有助于学习国外先进的高等教育理念和人才培养理念,使教学内容务实、结合工程实际,适应科学技术的发展[2];也出现一些问题,如效率低,学生掌握慢、兴趣降低等[3],教学管理难,教学难度大,很多学校主动愿望不强,一些非顶尖的应用型、教学型高校,一般每专业只选择1～3门简单的基础课程进行双语教学。
现在,各层次科研、技术人员的工作与国际科学技术的交流、合作越来越密不可分[4]。因此,教师应逐渐加强双语课程的比例。首先是专业导论课,其次是发展快的新技术课程,太过宽泛的基础课程反而不是首选,因为专业词汇少、新概念少。比如对自动化专业,我们的开设选择顺序是:自动化导论、计算机控制、智能控制技术。相反,电路分析、信号与系统并不适宜作为首选。
1双语教学的问题
目前,智能控制课双语教学中的问题表现在教与学两方面:
1) 教师教学难度大、教学效率低。目前的双语教学主体基本都是国内老师,英语水平有限,交流能力不强。智能控制课需要理解理论,更需要掌握应用技术,内容本身就有一定难度。同时,英语讲解慢,课堂传授的信息量减少,按原来的教学课时无法完成教学任务。表1是双语教改前采用全双语教学与未使用双语教学的普通班教学效果对比。
2) 学生学习兴趣低。学生开始学习的兴趣还是很高的,但由于英语水平不够、学习效率低、理解差,会导致很快失去兴趣。作为专业选修课,开始选课学生人数还很多,最后坚持下来的人数少。表2是教改前学生选课人数变化对比。
从表中的数据也可以看到,采用双语教学后,虽然学生的英语水平有提高,但专业学习反而受到影响,教学效果不好,学生意见也很大。
2教学内容和教材选择
结合学生情况和意见进行分析,我们学校是地方高校,以培养应用型人才为主,学生英语水平比较差。为此,我们在教学内容和双语比例上进行了改革。
目前,国内还找不到很满意的双语教学教材,而直接选用国外教材,难度太大,学习效率低。值得借鉴的是,清华大学出版社的《机器视觉算法与应用》教材[5]直接译自德语原著,同时双语对照,虽然占用版面,但学生的学习效果好。
在尚未有好教材的情况下,采用教师自编讲义是一个比较好的选择。自编讲义基本采用双语对照方式,核心概念、新技术内容完全采用国外原版教材内容,同时介绍一些最新技术文献,供学生自学阅读,介绍相关计算机软件英语版的使用。
由于智能控制学科起源于西方,很多基本概念、理论都翻译自国外文献,直接使用原文的概念定义、理论解释、应用举例,对于更准确地理解概念、掌握基础理论是很有帮助的。
3英语讲授比例掌握
在双语教学中,英语讲授比例一直是困扰双语教师的问题。过去只强调英语教学,口语、课本几乎全是英语,教学效率低、学生兴趣差,教学效果很不好。结合双语教学的目的、学生和课程的实际情况,我们提出了“汉语入门、英语加深、双语互助、师洋根本”的教学思想。不把英语在教学中所占的比例数据作为开设双语课程教学的一个指标,而是根据需要采用英语教学。具体措施如下:
1) 新概念、新课程入门时先使用中文介绍,使学生有基本概念,能先入门。
2) 再学习英语材料,对关键概念、知识进行加深理解和正确理解。
3) 对最新技术和发展快的技术知识,较多地使用英语材料,并侧重于阅读,使学生掌握智能控制技术的核心根本,并能灵活应用。
4) 淡化口语、听力教学。绝大多数学生以后主要是阅读英语文字资料,所以双语教学应以专业教学为核心,英语是教学辅助,学习国际最新的先进技术知识是根本。
4教学方法改革
智能控制课教学内容的专业性很强;相关技术发展很快,不断有新的研究突破和技术进步;而且该课程的工程应用性很强,是一门技术应用型课程。在双语教学实践中,结合课程特点,我们在教学方法上进行了改革。
4.1结合英文原著阅读
智能控制的基本概念和基本理论是比较复杂的,照本宣科的讲解不仅使学生没有兴趣,而且也难以准确理解。在教学中,我通过中文介绍,使学生对基本理论先有一个简单了解,然后直接选用著名学者的经典原著、代表性的研究论文作为学习材料。西方学者的研究原著、科技论文是深入浅出的,而且结合理论的图解、实例非常丰富。通过教师讲授,专业词汇学习,学生可以很快看懂、理解这些英语材料,而且对专业基础知识的理解更准确。
例如,学生对模糊集合、模糊推理等概念的理解不好,我在教学中讲授了模糊逻辑创始人扎德教授标志性的研究论文《Fuzzy Sets》[6]。论文中对模糊逻辑的研究背景、思想起源、概念定义、结论推导的翔实介绍,使学生对整个技术的起源、发展都有了了解,对概念理解和知识掌握很有帮助。
为了使教学内容与最新技术成果联系得更紧密,我们还从IEEE数据库下载了很多最新研究论文,布置给学生课后阅读,并进行讨论。
4.2知识讲授结合工程设计应用
智能控制课是技术应用型课程,要培养学生应用开发智能控制系统的能力。美国Matrix公司的MATLAB软件有专门的智能控制技术相关软件工具箱,如模糊逻辑、神经网络、遗传算法等,而且有很好的仿真平台,用户可以利用该软件开展设计和仿真实验。在教学中,我们就是结合MATLAB专业工具箱的智能控制系统开展设计开发和仿真实验。MATLAB软件目前还是英文版,对英语专业词汇的学习有助于学生使用该软件。
在学习了模糊控制技术后,学生可以使用MATLAB的模糊逻辑工具箱设计水箱液位模糊控制器、倒立摆模糊控制器,而且进行仿真实验。动态仿真显示实验效果、曲线显示控制数据,使教学形象生动,既提高了学生的学习兴趣,又培养了他们的实际工程设计应用能力。
在学习遗传算法工具箱时,如果不学习专业词汇,学生根本无法看懂大量的参数设置,更无法使用该工具进行应用开发[7]。图1是MATLAB的遗传算法图形用户界面,可见参数设置要看懂大量的专业词汇。
5教学效果
双语教学改革后,我们在2006级自动化专业同样开设了双语班和传统全中文教学普通班,对表1和2的统计项目重新进行了统计对比,如表3和表4所示。
从表中数据可以看到,经过双语教学改革后,学生不仅英语能力提高了,而且专业成绩大大提高,学习兴趣也提高了,教学效果大大改善。
6结语
由于我国在科学技术和高等教育领域与西方国家存在一定差距,因此双语教学是教育改革的一项很有意义的措施。对双语教学中的具体问题,还必须结合实际进行教学改革,适当掌握双语讲授比例,注意双语教学的根本。随着高等教育的发展,双语教学水平会不断提高,教学效果会更好。
参考文献:
[1] 教育部. 教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见[EB/OL]. [2007-01-22]. edu. cn/gao_deng_781/20070205/t20070205_217843.shtml.
[2] 韩秋. 高校专业课双语教学的思考[J]. 中国高等教育,2009(19):37-38.
[3] 吴平. 五年来的双语教学研究综述[J]. 中国大学教学,2007(1):37-45.
[4] 黄明. 我国高校双语教学与国外双语教育之比较[J]. 西南交通大学学报:社会科学版,2006,7(3):49-54.
[5]C. Steger, M. Ulrich, C. Wiedemann. 机器视觉算法与应用[M]. 杨少荣,吴迪靖,段德山,译. 北京:清华大学出版社,2008:1-21.
[6]L. A. Zadeh. Fuzzy Sets[J]. Information Control,1965,8(3):338-353.
[7] 雷英杰,善文,李续武,等. Matlab遗传算法工具箱及应用[M]. 西安:西安电子科技大学出版社,2006:160-172.
Reform on Bilingual Teaching of Intelligent Control
LUO Bing, GAN Jun-ying, ZHANG Jian-min
(School of Information Engineering, Wuyi University, Jiangmen 529020, China)
篇4
关键词：中央空调；节能技术
中图分类号：S210文献标识码： A
引言
近年来，伴随着人们追求更高的物质文化生活水平，要求创造舒适而健康的室内空气环境，中央空调势必成为21世纪健康环境不可或缺的重要组成部分之一。但中央空调系统运行耗能很大，在某些工业发达国家，供暖和空调系统的能源消耗约占国家总能源消耗的1/3。因此，提高空调系统的能源利用效率已成为空调工程技术的一项重要课题。为了降低空调系统的能耗，在世界能源日益紧张、环境保护日益重要的今天，探讨空调系统的节能环保问题意义重大。
一、中央空调的特点
1、对象特性
不同的被控对象,在相同的干扰作用下,被控量随时间的变化过程也不同。空调自控系统的任务就是克服这些干扰因素,维持空调房间一定的温、湿度和空气品质。但温、湿度的控制效果不仅取决于自控系统,更是取决于空调系统的合理性及空调的对象特性。
2、温湿度相关性
多数情况下，空调控制主要是对空调房间内温度和湿度的控制,这两个参数常常是在一个调节对象里同时进行调节的两个被调量，且这两个参数在调节过程中又相互影响。
3、干扰性
空调系统运行中,由于气温、太阳辐射、风、晴、雨、雪等外部条件和空调房间中设备、投入运行的多少,以及人员的增减等内部条件的变化,都会干扰空调系统的运行。
4、整体控制性
空调自动控制系统一般是以空调房间内的空气温度和相对湿度控制为中心,通过工况转换与空气处理过程每个环节紧密联系在一起的整体控制系统。空调系统中空气处理设备的启停都要根据系统的工作程序,按照有关的操作规程进行,处理过程的各个参数调节及联锁控制都是与室内温、湿度密切相关的。
5、多工况运行及转换控制
由于空调系统是在全年的室内外条件变化下,按照一定的运行方式(即工况)进行调节的。同时在内外条件发生显著变化时要改变运行调节方式,即进行运行工况的转换。
二、中央空调系统节能的意义
1、建筑节能法规要求空调系统降低能耗
长期以来，当季节变化、昼夜温差变化、温室效应和空调实际使用工况发生变化时，中央空调系统在传统的运行模式下，能源浪费很大。就我国情况而言，现代建筑中采用中央空调的民用、公用及商用建筑，中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50％左右，商场和综合大楼等的能耗甚至可能高达60％以上。我国属能源消耗大国，能源有限，利用率不高且依赖性强。近年来能源短缺的现实迫使国家把公共建筑节能提升到战略高度，相应制定了节约能源法，对公共建筑能耗国家实施国家节能标准。
2、产业办公楼宇的发展对空调系统节能提出了更高的要求
现阶段，产业办公楼从发展初期的以“产权式商铺”为主要销售模式逐渐被经营持有型物业所取代，从投资者的经济效益来说，过去一段时间由于利润的实现，产业办公楼多以出售为主，受短期利益的驱动，往往只追求建设阶段的低成本和销售时的高收益，对后期实际使用阶段的效果和运营成本很少考虑，后期往往中央空调系统效率低、能耗大。而目前越来越多的项目——主要为商业办公地产，以持有物业持续经营为主要赢利模式，这势必使投资者及发展商从一开始就关注能耗问题。现阶段我国中央空调能耗现状概述我国现阶段中央空调系统的应用中，更多的关注的是空调系统温湿度控制效果及空气品质控制效果，往往忽略了空调系统的能耗情况。
三、中央空调节能环保技术
1、太阳能空调
太阳能是一种可持续利用的清洁能源。利用太阳能供热与制冷是近年来国内外新能源研究领域的热点课题。利用太阳能真空集热管与溴化锂双效吸收式制冷技术的有机结合，形成夏季制冷、冬季供热和全年生活热水供应的空调热水机组，做到一机多用，从而可以显著提高太阳能空调系统的利用率和经济性。
太阳能空调热水系统的优点：季节适应性好。太阳能空调系统的制冷能力是随着太阳辐射能量的增加而增大的，这正好与夏季人们对空调的迫切要求相匹配；太阳能吸收式空调热水系统以不含氟氯烃化合物的溴化锂为工作介质，无臭、无毒，减少了温室气体的排放量，有利于环境保护。
2、变频空调系统
变频空调是指采用变频原理得到可变化交流电源来控制压缩机的转速，从而根据需要控制空调器的输出能力。在中央空调系统中目前运行使用的大部分空调输送系统，大都按传统方法设计运行，即根据空调的最大负荷设计水系统和风系统，而空调系统大部分时间处于部分负荷状态，一般水系统通过阀门节流，风系统通过再加热等措施以适应部分负荷运行的需要，而采用此种调节方式能量浪费严重。有资料统计表明，此类调节方式中，定速泵和风机所耗电能有60％一70％消耗于调节阀、节流控制压降等处，因此改变空调输送系统的流量调节方式，节能潜力巨大，而变频调速技术的发展成熟，可将其应用于空调输送系统中，当空调负荷下降时，通过变频装置调节水泵(风机)的转速，从而减少水(风)量，节省电机的耗电量，达到节能目的。
3、智能控制技术
智能控制技术是自动化技术发展到高级阶段的产物，融合了控制技术、信息技术和人工智能等多种技术，包括模糊控制技术和神经网络控制技术等。对于现代空调日益复杂的系统，传统控制技术难以实现精确、可靠且有效的控制，智能控制技术因此应运而生。
（1）模糊控制技术
模糊控制是模糊数学、人工智能和计算机科学等多种学科相互渗透而产生的一种具有很强理论性的控制技术。模糊控制系统的理论基础是模糊集合论、模糊逻辑推理规则和模糊语言变量，计算机控制技术是其系统的主要实现形式，其核心为智能模糊语言控制器。这种控制系统具有智能性和自学习性，并且并不需要建立精确的系统数学模型，适用于复杂的系统和过程。目前模糊控制已经在中央空调的定风量空调系统和变风量空调系统中得到了应用。
利用模糊控制技术对空调回风温度和湿度进行自动调节，可以受到不错的节能效果。利用温度传感器将测得的回风温度信号输入到模糊语言控制器中，并与给定值进行比较，根据比较结果自动调节回水调节阀的开度，以实现控制冷冻水流量的目的，从而使室内温度稳定在设定值。对于这个自动控制系统，新风温度的变化是系统的一个干扰量，为了提高系统的控制精确性，可以将新风温度传感器的信号作为一个反馈信号加入到系统中。采用模糊控制的回风湿度自动控制系统与回风温度自动控制系统工作原理相类似。
（2）神经网络控制。神经网络控制融合了人工神经网络理论和系统控制理论，属于智能控制的另一个分支。其原理是模拟人脑神经系统的工作方式，以大量简单的处理单于相互连接，构成一种复杂的网络。神经网络的结构可分为输入层、隐含层、和输出层。在中央空调的控制系统中，采用神经网络代替原来的控制器或辨识器，就构成了神经网络控制系统。这种控制方式对于复杂的、不确定的系统具有良好的控制效果，整个控制系统可以获得较高的稳定性和动静态性能。并且对于变化的环境有着良好的适应性。基于这些优秀的性能，神经网络控制技术在中央空调的控制系统中也得到较多的应用。
结束语
我国的建筑施工中的中央空调的施工建设已经取得了长足地发展，节能环保技术成为施工技术中控制的重点，同样的现今我国的很多的施工建设都是和节能相关联，我国的科学家也在不断地研究和探索节能的新理念，相信我国的中央空调的建设施工会更好的实现节能和环保这两个目标。
参考文献
[1]谭胤.张德源智能中央空调节能系统设计实现[期刊论文]-工业控制计算机2013.
篇5
关键字：优先车辆；交叉口信号；信号控制
Abstract: The urban population increased generation of emergency for the city to bring more possible, so as to solve all kinds of accidents of vehicles reach their destination quickly, first through the crossroad signal to the traffic signal control study brings new problems. This article first past the vehicle urban road intersection signal control do focus analysis. First, determine the priority vehicle range and clearly intersection signal control related concepts; secondly, listing the city intersection signal priority control technology; Finally, make a priority vehicle specific historical intersection signal control scheme.
Keywords: first vehicle; intersection signal; signal control
中图分类号： U491.1 文献标识码：A
1 引言
随着人类社会城市化发展的总趋势，城市已经成为世界上大部分人口居住的场所。城市交通合理规划在实现城市居民生活舒适、便利、安全、愉悦等方面扮演着相当重要的角色。众所周知，欲实现城市交通畅通无阻的最有效办法就是“多修路、多配车”，然而城市的土地面积是有限的，多修路不可行，多配车又因道路空间有限而不可行。实际上，缓解当前城市交通最有效的办法在于高效合理的城市交通管理与控制。交通控制通常采用点控（交叉口信号控制）、线控（干线控制）、面控（交通区域控制）三种控制方式，合理的点控促进线控，恰当的线控可以完善面控。城市道路交叉口信号控制成为整个交通控制系统的基础，故而研究城市道路单点控制的意义不容被忽视。
2 优先车辆范围界定及交叉口相关概念
2.1优先车辆范围
因城市人口数量的增长，一系列的城市灾难、事故数量也随之增长。火灾需要消防车前来救援、突发病症需要救护车来急救、交通事故需要110警车、120急救车来救助以及高考当天为考生提供免费接送的出租车等具有往返性突发或者确定时间发生的事件所用车辆都归属于优先车辆。而且此类救援车辆对某一路段的交通影响具有双重效应，即其交通特点具有往返性，从出发地途径一个或者多个交叉口后到达救援地，完成救援活动后，还会原路返回，对其所经过的各个交叉口会造成2次交通阻抗。简言之，本论文所讨论的优先车辆就是一类对交叉口影响具有往返二重性，且需要优先于其他车辆通行的特殊车辆。
2.2 交叉口信号控制相关重要概念
（1）信号周期
交叉口的信号周期是一个时间长度，指某一相位的绿灯时间、黄灯时间以及红灯时间之和。信号周期是交叉口信号控制的首选考虑参数。
（2）绿信比
绿信比通常用v来表示，是指定相位中绿灯时长g与信号周期c之间的比值，记作v=g/c。
（3）相位相序
相位和相序可以把交叉口分割为不同的空间分布和时间分布。
（4）饱和流量和通过能力
饱和流量（S）用来标记单位时间内通过某一交叉口的最大交通量（最多的车辆数）。通过能力是衡量交叉口通行能力的参数，其大小为饱和流量与绿信比的乘积，若记通行能力为N，则N=S*v 。
3城市交叉口车辆优先信号控制技术
城市交叉口信号控制经过多年的国内外研究，根据时间以及技术发展可归纳为传统控制和智能控制两个部分。
3.1 传统控制技术
（1）定时控制
定时控制根据以往的车流量经验，把交叉口各个相位的各个信号时长定制为固定的控制模式。技术要求较低，便于工作人员操作，但是控制方式呆板，只有个感应控制结合使用，或者结合智能控制来缓解交叉口的拥堵等问题。
（2）感应控制
感应控制相对于定时控制的时效性高很多，而且对于感应测速线圈、实时录像监控设备也提出较高的要求。对于短时内的交通控制效果比较明显，对于较复杂长时间的控制还不够理想。
3.2 智能控制技术
科学技术的发展推动交通信号控制技术的提升，智能交通在世界各大城市迅速使用推广。近些年来主要的信号控制系统由TRANSYT、SCOOT及SCATS系统发展到我国自行开发的海信智能交通HiCon系统。智能交通涉及到数学科学、运筹科学、计算机科学，以模糊理论和生物模拟模型等相关理论知识为基础。信号交叉口智能控制主要以模糊控制、神经网络以及遗传算法等来实现有效的交叉通信号控制。
（1）模糊控制模型
模糊控制理论是一种模仿人类思维的智能控制技术，以数学上的模糊逻辑、模糊集合、模糊运算为基础针对控制领域做研究。模糊理论在车辆密度较小的交叉口相位配时的应用中比定时控制更为实用，故在稀疏车队进入交叉口检测到优先车辆时，此时设L0为交叉口优先车辆相位车辆数，L为下一个相邻相位的车辆数；G0为本相位已开启的绿灯时长，ΔG为该相位绿灯增加时长。记ΔL=L 0- L；该例中单交叉口四相位控制算法[2]如下：
图1 模糊控制模型算例
（2）生物模拟控制
生物模拟控制在交通控制模型中实属多见，例如蚁群算法、神经网络模型、染色体理论等。染色体理论可用于确定交叉口相位数目[2],Petri网模型已有效地应用于信号相位配时[3]。
3.3 车辆优先控制技术
（1）主动优先
交叉口车辆主动优先控制是利用交叉口本相位信号绿灯提前开启和前一相位信号绿灯时间压缩来实现的优先控制。优先车辆驶入路段，由检测器检测其时速，计算出优先车辆到达时间，若到达时该相位是红灯信号，则压缩上一相位绿灯时长，该相位提前亮启绿灯；若本相位是绿灯信号，则延长本相位绿灯时长，确保优先车辆及时通过交叉路口；若对于优先较高的情况，例如需要开行紧急事件通道，则在交叉路口增加信号控制相位。
时效性优先
时效性优先控制，也叫做实时优先控制，通常与自适应通信号控制结合应用：当感应线圈检测到特定车辆到达时，把信息反馈到一个先进的系统当中做及时的运算处理，并输出相位信号控制方案，直接附给当前交叉路口信号控制系统。
被动优先
被动优先控制是指在优先车辆尚未到达交叉路口近内，信号控制根据已有的经验数据为优先车辆预留出相应的信号时间。这种控制适用于优先车辆信息已经由上游路口提供的下游交叉口信号控制或者又城市信息共享平台[5]预警的交通量信号交叉口。
4 优先车辆过往交叉口信号控制
4.1 优先控制原则
（1）就近原则：对于相同优先级的车辆，距交叉口最近的车辆所在相位优先级最高，通过延长本相位绿灯时间长，实现优先车辆快速通过交叉路口；对于不同优先级的车辆，结合距交叉口距离越近的较优先车辆所在相位绿灯提前亮起，压缩当前相位绿灯时间。优先车辆通过，控制系统向上下游交叉口发送信息，报告优先车辆位置。
（2）通过能力最大原则：保证某一相位优先车辆快速通过交叉路口的同时确保其他相位的通过能力最大，避免优先车辆通过后，其他相位车辆延误时间过长。
4.2 优先控制流程
（1）感应车辆属性
通过前端和后端检测器（如图2）、实时监控信息或者上游交叉口信息通知，来确定有优先车辆位置、优先车辆类型、时速进而判断车辆到达时间。目前城市交通感应设备种类较多，检测效果也不尽相同，选取智能程度越高的设备，反馈到控制系统的信息越精确。
图2单相位交叉口信号控制[4]
（2）实时控制车辆通过
利用感应设备收集到的信息，实时选取交叉口信号配时方案。采用petri网模型，离散petri网模型对优先车辆途径信号交叉口各个相位配时结合连续petri网模型控制优先车辆途径相邻的交叉口信号[3]。实时控制系统工作原理如下，流程见图3：
第一步：通过车辆属性，确定到达时间；
第二步：判断绿灯所在相位，结合配时模型调整绿灯信号时长；
第三步：保证车辆优先通过当前交叉路口，向下一交叉路口提交信息。
（3）联动信息反馈
根据本文优先车辆特有属性，研究信息联动是实现信号控制系统提前做出准备的必要措施。城市信息资源在相关部门之间的共享有助于应急情况下的交通指挥控制[5]。特殊交通控制信息反馈到城市信息共享平台，再发送给交通控制部门，预警交通控制系统，为优先车辆进入交通做提前准备，从而实施有效的被动优先控制。
图3 优先车辆途径交叉口信号实时控制系统简图
5 结束语
优先车辆被控于交通流中的现象屡见不见，且严重耽误应急事件救援。文章通过对优先车辆的界定和交叉口控制理论进一步采取交通控制相关技术缩短优先车辆通过交叉口时间，为优先车辆通过城市信号交叉路口信号控制提出理论上的方案，并提出城市信息联通反馈建议，为城市交叉口信号控制增加更多的信号参考依据。
参考文献
[1] 徐丽.单交叉口公交优先信号控制方法研究【学位论文】.西南交通大学.2012
[2] 韩强.刘治平等.城市交叉路口智能控制系统的研究[J].系统工程.2004
[3] 牟海波.俞建宁等.基于混合Petri网的交叉通信号控制研究[J].控制工程.2012
[4] 黄文杰.单个交叉口信号配时的模糊控制[J].交通科技.2009
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关键词：智能变电站； 技术要点； 应用特征
中图分类号：TM76 文献标识码 ：A
1智能变电站的系统构成
在智能变电站之中，主要采用了GIS的控制设备，并对计算机网络监控系统进行了一定程度上的结合。同时，为了有效提高电流与电压的控制能力，智能变电站对传统的互感器进行了替换，取而代之的是目前状况下具有一定先进性的新型传感器。在信息的传输方面，它主要采用了光纤端口传统的线路保护装置和回路装置。智能变电站主要是有三层结构组成，这三层结构分别是站控层、间隔层以及设备层，在着三层结构当中，都采取了不同的技术设备，通过这些技术设备，有效的实现变电过程中的信息收集、设备连接以及电能的输入与输出。
1.1 站控层
站控层在智能变电站之中具有十分重要的地位与作用，因为它控制着整个智能变电站的运行。站控层主要是由三个部分共同组成的，分别是计算器、路由器以及其他的人机交互设备。一般情况下，站控层的主要功能有三项，第一，对变电站进行一定程度上的监测；第二，对变电站进行有效的控制；第三，如果变电站出现异常情况，可以通过站控层进行异常情况警报。在站控层的三个组成部分当中，计算机以及人机交互设备的主要作用是对因变电站出现技术问题二导致的电能交换异常进行记录，并及时进行处理，然后将所处理的结果向远程控制中心进行反馈。这样一来，上级变电站就能够及时而有效的获取相关信息，并针对系统中存在的问题进行应对与整改。
1.2 间隔层
间隔层在智能变电站中起到一个重要的过塑作用，它是站控层以及设备层之间的中间设备层。间隔层主要是由三个部分共同组成的，分别是继电器、测控设备单元以及母线保护设备共同组成的。连接层在整个智能变电站系统之中主要起到三个作用，分别是连接作用、监控作用以及保护作用。电能在转换过程中经过间隔层时，它所产生的信息都会被测控单元进行一定程度的记录，然后，再将记录的信息进行有效的传输，使之转向站控层当中。间隔层的主要功能有三项，分别是对系统故障进行一定程度的初步检测、对继电保护操作进行有效的实现以及实现操作闭锁。相对于其他两层来说，间隔层的元件与设备具有较高的复杂度，而其中的电力设备的主要功能是对电能传输进行有效的保护与监控。
1.3 设备层
从本质上来看，智能变电站的设备层其实是电能的摄入以及接收设备，它主要由两个部分组成，分别是一次设备以及LCP就地控制柜，而在这两部分当中，又存在着诸多的设备，其中最为重要的便是TA、VD以及复合传感器等。在智能变电站中主要应用Rogowski电流互感器，即Rogowski TA，通过其环形磁线，可以在高阻抗环境下实现对电压的测量和信号输出的数字化。而在这其中，VD装置主要指的是高压电显示闭锁装置，它的主要作用是对高压电路进行一定程度的检测，以此来判别高压电路是否带电。如果高压线路带电，VD装置就可以对电器设备进行锁闭，这样一来，就可以对线路安全事故进行有效的防止。而对于复合传感器来说，它具有较高的智能化，通过对复合传感器进行有效的使用，能够实现对一次设备的运行状态进行有效的监控。在智能变电站的一次设备当中，存在着一次设备，它主要是由断路器、电流电压互感器以及变压器等共同组成的。
2智能变电站的应用特征
智能变电站技术是对多项技术的有效融合，主要包含有计算机监控技术、信息监控技术以及信息处理技术。这几项技术相互融合，实现了智能变电站的各项功能。对于智能变电站来说，他最主要的特点便是信息的高度共享和控制的智能化以及设备装置的集成化。下面我们对智能变电站的应用特征进行详细分析。
2.1 运用终端控制系统
终端控制系统对于智能变电站有着十分重要的意义，在变电站之中引入了终端控制系统，无异于给变电站装上一个聪明的大脑。这样一来，终端控制系统可以对电能在变电站中的运行状况进行充分的考虑，并据此及时对其做出有效的判断与处理，在一定程度上对因突发事故处理不当或不及时造成的变电站故障和输变电事故进行减少。
2.2 采取分级控制技术
对符合通用应力安全标准的分布式控制技术进行有效的使用，在智能变电站中的三层结构当中都安装相应的分级控制设备，这些设备具有较高的智能控制能力以及处理能力。这样一来，智能变电站当中的站控层、间隔层以及设备层都具备了相对独立的分级调控功能，并对中央处理设备的负荷进行了有效的减轻与缓解，在很大程度上对设备的工作效率进行了提高，并促使潜在的安全风险也因分级调控而分散和降低。
2.3 发挥光线技术作用
在智能变电站当中引入了光纤技术，有效的促进了智能变电站当中各控制层局域网管理功能的实现。它可以促进信息的流畅传播，即使是在一次设备层和二次设备层到控制中心之间，信息的传播也是无比畅通与自由。除此之外，各个层级之间相关数据的传输也具有较高的稳定性与可靠性。光纤技术的有效利用，使得智能变电站具备了先进的计算机数字技术，这一技术有效的促进了电能进行检测和管理的设备更加集成化，只需要在一定的区域之内，就能够对相关设备的配置进行有效的完成。因此，光纤技术的应用，对设备的占地空间进行了一定程度上的节约，有效的缩短了施工周期，并使得安装成本得到一定的减少，对设备可以在预定时间内进入工作状态进行了有效的保证。
2.4 智能控制策略
智能变电站之所以是智能的，是因为其控制设备具有较高的智能性，因此，在对控制设备进行选择时，一定满足相关的智能化要求。光电技术的应用有效的实现了这一要求。通过在一次设备的控制设备中采用光电技术，促使就地控制柜成为一个微型的GIS。而在二次设备中添加有自动控制功能和漏电锁闭功能的智能电流互感器和高压电流锁闭装置，对小故障不易排查的问题进行了有效的解决，实现了局部设备无人职守。这样一来，在整个智能变电站当中，有效的实现了对电力设备和电能传输的局部和全局智能的控制。
3.智能变电站技术要点
3.1 硬件集成技术
硬件设备的继承主要指的是一次设备与二次设备的集成，它包含了智能变电站中的多个元件，主要有变压器、输配电线路、开关设备及各种相关的配套设备、还有新型柔性电气设备（装置）这些电力系统的各种一次设备与保护、控制以及状态诊断等相关二次设备的智能化集成技术。一旦这些设备有效的实现了智能化集成，电网将会成为一个面向自身具备完善保护、控制、诊断等功能，同时对面向整个系统具有标准化、数字化信息接口并在电网中发挥着不同功能作用的智能体的有机结合。同时，这些智能化设备在电网控制调控系统的同意控制之下，相互协调与合作，能够对电网的运行目标进行有效的完成与实现。
3.2 软件构件技术
软件的构件技术包含了多个方面的内容，它主要包含了变电站自动化系统中的一些智能装置的自我描述和规范；也包括基于以太网技术的智能装置的即插即用技术：即对变电站自动化监控系统对智能装置的识别技术、自动建模技术进行的研究与分析；研究当智能装置模型发生一定程度的变化时的系统自适应和系统模型重构技术；研究自动化系统对智能装置的模型进行校验，对智能装置的功能及其模件进行测试、检查的交互技术；研究在变电站运行方式变化时，智能测控和保护装置在线自动重构运行模型的方法，后台系统自动修改智能装置的功能配置和参数整定的技术；研究自动化系统在智能装置故障时对故障节点的快速定位、切除和模型自适应技术。
3.3 分布式电源控制技术
目前状况下，很多新能源得到发展，尤其是太阳能、风能这些清洁能源，受到人们的大力提倡与广泛好评。然而，这些能源所处的地理位置往往较为偏僻，资源分布较为分散。除此之外，这些资源受天气等不确定因素的影响较大，能量波动十分明显。如果运用这些能源来进行发电将会出现间歇性的波动特性。针对这种情况，在智能变电站当中引入了分布式电源控制技术，发展对应的柔性并网技术，对这些能源进行有效的实时监控、功率预测、并能做到灵活控制，尽量的减轻间歇性电源对电网冲击和影响，对电网运行的安全性、可靠性与稳定性进行提高。
结语
本文主要针对智能变电站的应用特征与技术要点进行研究与分析。首先对智能变电站的智能变电站的系统构成进行了一定程度的介绍，分别从站控层、间隔层以及设备层展开论述。然后在此基础之从运用终端控制系统、采取分级控制技术、发挥光线技术作用以及智能控制策略四个方面分析了智能变电站的应用特征。最后，对智能变电站的技术要点进行研究。希望我们的研究能够给读者提供参考并带来帮助。
参考文献
[1] 张晓林，肖云波，范秋风. 智能变电站在线监测系统架构的研究与探[A]. 2010国际计算机科学技术与应用论坛论文集[C]. 2010.
[2] 周枫林，张文佳，崔石春，雷天罡. 基于粒子群优化算法的含多种供能系统的
微网经济运行分析与研究[J]. 电网技术 ，2009（20）.
[3] 曾春来，张亦非. 基于Karush -Tucker最优条件的电网可疑参数辨识与估计
[J]. 电网技术，2010（1）.
[4] 卢文强，甘自霖，JohnN.JIANG. 美国智能电网和分布式发电重点方向的调研
与分析[J]. 电力系统自动化，2010（9）.
篇7
关键词：西门子；S7-300PLC；提升机；测控系统
中图分类号：TN77文献标识码：A
1引言
提升机在矿井生产中素有咽喉设备之称，提升机对于矿井的安全生产有着至关重要的作用。提升机电力传动系统复杂，控制系统要实现的控制功能较多，因此对于提升机的控制系统的设计，需要能够满足提升机频繁制动和不同工作状态相互转换的功能需求。针对提升机如此复杂的控制要求，传统的电气控制难以实现，因此，必须借助于PLC自动控制实现。
本论文主要结合西门子S7-300在副井提升机自动控制系统上的应用，对提升机自动控制系统进行详细的分析设计研究，以期从中能够找到合理可靠的提升机控制系统设计应用方法，并以此和广大同行分享。
2矿井提升机控制系统应用现状分析
(1) 我国提升机控制技术应用现状
我国矿井提升机一直承担着井下与地面之间输送人员或者货物的重任，因此一直素有矿井咽喉设备之称。我国矿井提升机控制技术相较于国外处于落后阶段，国外已经发展到智能实时监控提升机并实现故障智能诊断技术，而目前我国提升机控制系统的技术，还普遍停留在原始的电气控制阶段，对于数字化控制技术、计算机智能控制技术目前还处于研究探索阶段。纵观我国的提升机电控系统控制技术的应用，发展缓慢，多数是借鉴或者仿制国外的电控系统，并且电控系统在实际应用中也存在一定的问题。
(2) 我国提升机控制系统应用中存在的问题
① 我国提升机电控系统没有专业的生产厂家。这是我国目前提升机控制系统和控制技术发展的最大瓶颈。我国的提升机电控系统，要么直接从国外公司进口，这样成本十分高昂，且后期设备维护维修十分不便；国内现有的提升机电控系统均是高校科研院所自发研制的电控系统，多数并不具备通用性。
② 我国提升机电控技术落后。目前仅仅在一些大型煤矿上的先进提升机才采用了计算机、PLC或者数字控制技术，传统的提升机电控系统都是采用电气化控制系统，继电器、接触器控制广泛使用，导致能耗过高，控制不可靠，严重制约了我国提升机电控系统的发展应用。
③ 我国提升机控制系统安全性和可靠性较差。目前我国矿井提升机仅仅在上下井口端采用切除电阻的方法实现提升机运行速度的制动，制动能耗过高，造成提升机电控系统负荷太大，由此导致我国提升机控制系统安全性和可靠性较差。对于提升机运行过程中的关键工作参数、状态参数及运行参数根本没有实现实时监控，经常发生过卷或者超速等安全事故。
鉴于以上问题，我国必须要大力发展提升机在运行过程中的电控系统的自动化、智能化控制，逐步形成具有自主知识产权的提升机电控系统。
3西门子S7-300在副井提升机上的应用分析
3.1 基于PLC的控制系统设计
利用西门子S7-300构建提升机电控系统，根据提升机的工作模块，将PLC电控以网络化模式进行布控，分为主控PLC、监控PLC和信号PLC三个主从式控制PLC，其具体结构原理图如图1所示。
如图1所示，信号PLC作为整个电控系统的信号管理站，负责对提升机工作过程中的状态参数、环境参数及其必要参数做信号管理，统一发送至控制主站；监控PLC主要对提升机的关键控制参数，如井深、进口提升速度等指标进行实时监控，并受主控PLC统一调度管理；主控PLC一方面实现对监控PLC和信号PLC的控制管理，并对由监控PLC和信号PLC发送过来的数据信号进行整合管理，并发送至上位机进行集中管理、显示、数据存储等功能，以提高提升机工作过程的管理效率；另一方面主控PLC通过交流变频调速装置实现对同步电机的控制，进而实现提升机速度的电气化控制，同时将提升机的工作参数再反馈回信号PLC和监控PLC，从而实现了PLC网络控制系统对提升机的闭环控制。
3.2 基于PLC实现的提升机速度控制应用
提升机控制系统最为关键、也是最难实现的技术要点，就是对提升机运行速度的控制。借助于西门子S7-300的PLC，能够很方便的实现对提升机速度的控制。
基于PLC实现的提升机运行速度的具体控制方案设计如下：
(1)（1）在井口与井底分别放置接近传感器，一旦提升机到达接近传感器，即可认定提升机即将到达井口或者井底，从而进入预定的制动阶段。
(2)（2）利用光电传感器和深度指示器配合使用，实时监控提升机当前所处巷道中的位置，并将位置转化为数字量传送至监控PLC，利用监控PLC与主控PLC的通信实现对提升机位置的实时监控。
(3)（3）一旦提升机触发接近传感器，由主控PLC发出调速指令给交流变频调速装置，由交流变频调速装置实现对电机转速的调节，进而实现对提升机运行速度的调节与控制。
(4)（4）主控PLC利用监控PLC监测到的提升机当前运行速度与深度指示器的位置信号进行交叉运算，得出调速幅度，并将调速幅度指令传输给交流变频调速装置，从而实现无极调速；另一方面，监控PLC通过实时监测提升机的运行速度并反馈回主控PLC，主控PLC根据反馈回来的运行速度和程序中的预设值进行对比，结合PID调节算法实现对提升机运行速度的闭环调节与控制。
结语
提升机作为矿井安全生产的枢纽设备，其安全性对于整个矿山生产的安全起着举足轻重的作用。我国目前提升机电控系统理论研究较为深入，但是实际技术应用还有待进一步提高和挖掘。本论文结合西门子PLC对提升机控制系统进行了设计分析，对于提升机电控系统及其控制技术的应用研究，不论是在理论研究方面，还是在实际技术应用方面，都具有一定的指导意义。当然，关于提升机电控系统方面的更多技术，还有赖于广大矿井科技工作人员的共同努力，才能够最终实现我国提升机电控系统及其控制技术的提高应用。
参考文献
[1]姚书波.浅议我国矿井提升机电气传动系统的发展[J].科技信息,2007,(19):227.
[2]任雪振.矿井提升机电控设备的现状及发展[J].矿山机械,2001,(9):26-27.
篇8
论文摘要：智能控制网络管理 (即公共设施群体和民用设施群体的网络建设)是现代建设公共设施技术与现代通信技术、计算应用机技术和控制技术发展的必然需求。智能控制网络管理在国外的发展方兴未艾，前景广阔，世界各国竞相研究和开发智能网络管理技术。但由于智能网络管理在我国起步较晚，近几年才有了较大的发展。智能网络管理技术在住宅及其公共建设中的运用正处于发展的阶段。
LON ( Local Operating Networks)网络是美国Echelon公司1991年推出的局部操作网络。为支持LON总线，Echelon公司开发了LonWorks技术，它为LON总线设计和成品化提供了一套完整的开发平台。目前采用LonWorks技术的产品广泛应用在工业、家庭、公用能源、交通等自动化领域，LON总线已成为当前最为流行的现场总线之一。中国计算机协会工程控制委会成立了Lon Works控制网络协作网。国家大型民用业过程控制系统已逐渐推广现场总线系统。
目前，建设部正在全力推动以“智能控制网络管理”为切入点的整个行业的信息化，使网络技术、信息技术、智能控制技术开发，服务于公共设施的建设，以提高公共设施的质量与功能，并将多学科性、多技术综合运用的智能化公共设施定为民用建设的发展方向。
但由于智能化公共设施在我国起步较晚，智能化公共设施技术在民用及其社区中的运用正处于探索发展的阶段，还存在不少问题：与国外相比，智能化公共设施技术的整体应用水平不是很高，相关技术产品功能单一，与系统的规划设计尚不适应市场的需求，理论研究与管理滞后的矛盾(如工程技术标准的制定以及市场行为的规范)还有待于进一步解决。一旦要实现其他公共设施智能功能，必须重新安装新系统。远程抄表系统则分别由各输入量、输出量、计费量、等供应公司进行设计安装，各自独立运行，互不相关。因此造成公共设施管理部门工作难度大，各系统之间的总体协调性能差，系统运行、维护复杂，升级扩容不便，用户对自己费用支出的智能功能选择余地小。
我们在国内进行智能化公共设施网络建设的系统设计时，应该遵循几个原则：造价低，可靠性高；便于扩充升级，分步实现智能化功能；单一控制网络完成智能化住宅应有的全部控制功能以及该小区的所有控制功能；网络结构简单，性能优异。为此，我们在智能化公共设施网络的建设中采用LonWorks分布式控制网络技术。
LonWorks技术是目前国际上控制领域中最热门的通用控制总线技术之一，得到世界各大著名工控产品生产厂家支持，应用范围极为广泛。目前它在国内已被成功应用于工业控制和公共设施网络自控中。我们选择LonWorks技术开发智能公共设施网络系统，主要基于它的如下特点：
智能网络拓扑结构灵活多变，可根据公共设施的结构特点采用不同的网络连接方式。可以最大限度的降低布线系统的复杂性和工作量，提高系统可靠性和可维护性。
LonWorks网络是无主站点对点网络，其任一点的故障不会造成系统瘫痪。一处公共设施节点的损坏或关闭不影响其他公共设施节点正常运行，降低了维护难度，提高了系统的稳定度，网络响应得到充分的保障。
Neuron芯片内置现成的I/0对象，LonTalk协议，并使用高级语言编程，大大缩短开发周期，提高开发质量，能在短时间内开发出稳定可靠的系统。
LonWorks网络节点之间使用逻辑连接，这使得系统中节点的增加、修改很容易，便于系统调整和扩充升级。
在智能公共设施建设中应用LonWorks技术，可以很容易地实现智能化公共设施的所有功能，整个网络结构相对简单，网络布线相当容易。对于使用公共设施用户各种不同的功能要求，只需选用不同的控制节点，编写相应的程序，直接连接到公共设施的控制网络上就完成了，在物理上不必对网络结构作任何修改。而且LonWorks网络可扩充性极好，在扩充子系统，增加功能，连接两个公共设施控制网等都很简便。LonWorks技术提供的高效开发平台让我们在进行系统设计和开发时，对网络通讯不再需要花费时间，可以把精力集中到具体的系统功能实现上，使得我们能在较短时间内针对具体任务设计出成熟稳定的系统。
随着今后住公共设施的建设规模越来越大，传统的总线网络结构在速度与效率上开始显得不足，因特网则显现其优势。而目前就构筑专用IP网络还存在着成本高及维护难等一些问题。通过LonWorks与因特网的接口装置，可以将己经自成体系的LonWorks现场总线控制网络作为子网络，通过因特网接入因特网，充分利用因特网的资源，将控制网络的实现由现场扩展到因特网的广阔空间，从而可以实现公共设施更大范围的控制联网。此种方案成本低且易于实现。
开放和互操作是Lon控制网络的精髓，通过LonMark国际互操作协会制定的标准来保证。这意味着来自不同厂商的不同装置可以直接集成在单一的控制网络中完成应用功能，奠定了应用系统集成的基石。
LON控制网络由现场控制节点、网络设备、通信介质和通信协议构成。LON网络中的每个控制点我们称之为LON节点或LonWorks智能设备，它通过嵌入了LonTalk固件的神经元芯片或智能网络收发器来实现。所谓智能收发器是将神经元芯片和收发器集成在一个芯片中，这样做一方面提高了集成度，另一方面降低了成本，同时提高了可靠性。一个LON节点一般可以用神经元芯片、传感器和控制设备、收发器和电源组成。如果神经元芯片不能满足数据处理的要求，可以采用主处理器加神经元芯片的方式，在这里神经元芯片作为通信协处理器来使用。主处理器和神经元芯片之间可以通过并口、串口、双端口RAM等方式实现数据的交换。LON总线用收发器来建立神经元芯片与传输之间的物理连接，可以根据不同的公共设施现场环境选择不同的收发器和传输介质，如双绞线、同轴电缆、电力线、红外线、光纤、射频等等。LON控制网络的规模和复杂程度不一，网络节点数量从几个到几万个不等，同时支持各种网络拓扑结构。所有这些节点采用标准的通信协议LonTalk实对等的通信。LonTalk协议提供一整套的通信服务，这使得设备中的应用程序能够在网络上同其它设备发送和接收报文而无需知道网络的拓扑结构或者网络的名称、地址或其它设备的功能。LonWorks协议能够有选择地提供端到端的报文确认、报文证实和优先级发送以便设定有界事务的处理时间。对智能网络管理服务的支持使得远程网络管理工具能够通过网络和其它设备相互作用，这包括网络地址和参数的重新配置二下载应用程序、报告网络问题和启动/停止/复位设备的应用程序。Lonworks具有很强的互操作性，使用Lonworks技术开发的产品，均可以与其非常容易地集成在一起。Lonworks网络可以通过路由器将不同媒体的网段连接起来，还可以通过网关将各种不同的现场总线连接起来。
当前智能公共设施系统建设只能满足一部分需求，但由于公共设施的智能化系统是一个多学科、多技术综合应用的系统工程，在短时期内不可能作的很具体，主要存在的问题是：
智能节点功能设计重点放在LonWorks现场总线接入以太网和wC/OS-II操作系统的引入。公共设施很多别的复杂的功能如无线可视化对讲功能，公共设施管理中要求的输入、输出、计费等仪表集中抄表功能的实现、一卡通管理系统等等还没有进行深入的研究；
由于设备和环境的局限，对网络的组建还只是理论上的研究。不能进行大的网络集成应用。
篇9
【关键词】智能变电站；技术；应用分析
前言
智能变电站本身主要是通过低耗能、高效率的原则来运行，该技术目前已经应用了大量的计算机技术、数字化通信技术、广电传输技术等先进技术，并且一些数控技术也已经被引用到了相关变电管理过程中。智能变电站技术的应用，有效的使得变电站运行的维护成本进行控制，而光缆的广泛应用，也直接使得变电站表现出的工作效率大幅度提升。下文主要针对智能变电站在变电运行过程中的发展以及应用进行了全面详细的探讨。
一、智能变电站的技术特点
计算机监控、信息监控、处理技术等被广泛的应用到了智能变电站之中，其所呈现出的一个主要特征就是在其所表现出的智能化控制、信息共享、集成化装置等多方面设备特征。
1.实现局部或全局智能控制 智能化变电站所表现出的一大特性，就是其对于设备控制的智能化。那么在针对相关的一次设备采取光电技术的过程中，其所就地控制柜所产生的效果实际上就和微型的GIS控制器相当。而在二次设备之中所使用的相关高压电压封闭装置、自动化控制、漏电闭锁智能交流互感器，进而有效的实现了相关设备运行的智能化操作运行，这一功能的实现，实际上一定程度上使得相关故障排查提供了技术上的便利。此外，智能化设备还有效的实现了，电能传输本身和电力设备之间的智能控制功能。
2.引入控制终端 计算机终端对于变电站运行来说，就属于运行过程中的大脑，变电站所表现出的相关实际运行状况，能够直接利用计算机终端来进行计算，达到极短时间内进行判断、处理的目的。也就是说，控制终端的应用为变电站的故障解决以及输变电事故控制起到了至关重要的作用。
3.光纤技术的应用和集成化电力装置 光纤技术本身使用相关的帮助措施，有效的满足了变电站内部各个控制层所表现出的相关局域网管理需求。在这一过程中，信息本身可以直接在一次和二次设备层以及相应的控制中心中进行持续性的播散。那么在这一基础之上，大量数据在进行传输的过程中，光纤技术能够使得传输体系更加的稳定、可靠。电能检测设备本身所表现出的设备、管理设备等方面表现出的集成化的特性，主要是属于一种计算机数字技术的应用。这项技术本身表现出的相关优势，主要就在于安装成本、缩短工期等方面。
4.分级控制技术的应用 分布式控制技术的应用有效地降低了中央处理设备的负荷，降低了潜在风险性，提高了设备工作效率。这项技术实现的原理是在三层中分别安装具有智能控制和处理能力的设备，实现了各自具备分级调控功能。
二、智能变电站技术的突出应用
1. 一次变电设备的智能化 高压配电设备的智能化是变电站智能变电技术的一个重大创新，其帮助实现了在一定的范围内建立了智能电网。实时监控电力运行情况，电能传感器实现自动化处理故障和全面控制电力设备。智能变电技术将电能传感器和高压设备连接起来，兼顾控制和检测两个方面。对设备进行一体化设计帮助实现了分层控制设备的管理。
2.高级变电功能的实现 智能变电站能够帮助实现变电设备整体检测、智能报警和智能信息分析、线路综合故障控制等高级变电功能。以下分别具体阐述分析。
（1）变电设备整体监测 计算机终端的使用再加上站控系统帮助实现设备监测功能，与此同时，还可以无间歇得获得多种智能变电装置的运行信号和电力设备运行数据，降低无效数据收集率，以此提高了监控效率。鉴于技术水平的阻碍，对于实现部分智能变电站的整体检测还存在着一些难点，因此，各个变电站可以以现实为依据对核心设备进行监测，便于有效检测高负荷设备。
（2）线路综合故障控制 智能变电站的信息处理能了和故障排查能力在于数据采集的情况。而智能变电站参考在线信息处理技术和数据库模型技术，采用先进的数据采集技术，开发了状态监测和诊断系统。在这种技术条件下，技术人员需将电力设备运行时的相关参数和特征输入诊断系统和数据库，等到系统运行之后，分析一定时间内变电系统的工作状态，之后对设备进行深入的、具体的评价。智能变电站还可以智能防误，其和传统变电站中的封闭功能有所区别，增加了多层自动封闭系统，增设了站控端的自动封闭功能。其使用避免发生连环事故的可能性，使得变电站故障变得可控制。
三、自动化技术在变电运行管理中的完善
自动化技术虽然在变电运行管理中还存在一些问题，但是现代企业的发展势必要求企业提高自身的技术化程度。同时，自动化技术在现有的变电运行管理中还存在诸多优势，因此我们要采取一定的措施，来完善自动化技术在变电运行管理中的应用。
1.加强技术的研究
首先，完善自动化通信技术，这是其他自动化技术完成的基础。在保障变电站供电系统的同时加强通信通道建设，保障远程的数据采集与传输，并且保障自动化设备遥控的顺利进行。其次，提升数据的采集与传输技术。自动化设备需要在数据的分析结果上完成指令的发出。只有正确采集以及传输数据，自动化技术才可以得到进一步的利用。最后，还要加强自动报警装置的建设。自动化系统虽然避免了人为的一些事故，但不代表自动化技术不存在任何问题，变电站要设立自动报警装置，加强设备的监督与维护。
2.培养高素质的专业队伍
变电站的自动化设备虽然减少了工作人员的任务与压力，但自动化技术设备还是需要一些专门的技术人员来维护。这就要求供电公司成立一支专业化的队伍，加强专业技术培训，增强他们的专业技能，确保他们能有效运行自动化的变电设备。其次，变电站还要明确岗位职责，对专业人士进行职责上的划分，提高管理效率。
四、结束语
综上所述，智能变电站本身就是电力和计算机技术的紧密结合，并且将大量的现代化信息管理技术融入到电力输变技术中，这代表着变电站本身的管理工作，已经开始朝着数字化、智能化的趋势进行发展。而智能变电站技术的应用，还对于变电效率提升起到了至关重要的作用，最大限度的降低了变电事故出现的可能性。此外，智能化变电站的使用，有效的解决了现代化技术的发展需求，使得电力使用的要求得以满足。但是，需要引起足够重视的是，我国的智能变电站技术实际上还存在着一定的缺陷，需要加以完善，这对于我国变电体系的发展来说，起到了可持续发展的促进作用。
参考文献
[1]卢文强，甘自霖.JohnN.JIANG.美国智能电网和分布式发电重点方向的调研与分析[J].电力系统自动化，2011（9）.
篇10
关键词:智能科学与技术专业;课程体系;教材建设
继2004年北京大学率先在国内建立“智能科学与技术”本科专业之后,2005年,北京邮电大学、南开大学和西安电子科技大学;2006年,首都师范大学、北京信息科技大学、武汉工程大学和西安邮电学院;2007年,北京科技大学、厦门大学和湖南大学;2008年,河北工业大学和桂林电子科技大学;2009年,重庆邮电大学和大连海事大学;2010年,中南大学和上海理工大学先后经教育部批准先后设立了“智能科学与技术”本科专业[1-2]。在中国人工智能学会教育工作委员会的指导下,自2002年起,各相关专业教师定期召开智能科学与技术教育学术研讨会,并出版教育论文专辑,大力推进了我国智能科学与技术教育的健康、快速发展,并对我国智能科学技术的人才培养和学科建设起到了极大的带动作用。
作为一个发展中的新兴专业,目前各高校仍主要结合自身基础和特点建设该专业。如南开大学以智能技术与智能工程为核心专业课程[3];北京科技大学从社会需求角度出发,以提高学生软件实践能力为切入点[4];河北工业大学根据相关专业的就业现状,以提高学生硬件实践能力为着力点[5]。为了解决南开大学、北京科技大学和河北工业大学3所高校共同面临的课程体系和教材建设等问题,三校教师分别于2010年6月16日和8月2日在南开大学、河北工业大学进行了两次研讨,现将研讨成果汇总于此。
1研讨背景
“智能科学与技术”专业自开办以来,不可避免地要回答如下3个方面的问题:
1) 来自用人单位的问题:“智能科学与技术”专业是做什么的?与其他专业相比优势何在?
2) 来自学生及家长的问题:“智能科学与技术”专业是学什么的?与其他专业相比优势何在?
3) 来自教师自身的问题:“智能科学与技术”专业应该教什么?与其他专业相比优势何在?
无论是做什么、学什么还是教什么,归根到底是课程体系和教材内容。无论是研究生课程下移(带来学生接受知识的困难),还是在其他专业教学体系基础上做简单的增、删、改(带来学生知识结构的凌乱),都是不行的,长此以往的后果将是没有优势,只有劣势。
南开大学、北京科技大学和河北工业大学3所高校的“智能科学与技术”专业建设都源于自动化专业基础,而且都具有典型的工科特色;同时3所高校分别是教育部直属“985”高校、教育部直属国家“优势学科创新平台”建设项目试点高校和河北省属“211”高校,3所高校的“智能科学与技术”专业分别于2006、2007和2008年招生。3所高校在“智能科学与技术”专业建设上的异同特点以及地域便利的条件,为优势互补、交流融合提供了机遇。
2课程体系
根据研究任务的不同,智能科学技术涵盖的内容可以划分为智能科学、智能技术、智能工程三个层次[6]。
1) 智能科学:主要任务是研究人的智慧,建立人机结合系统理论,并用其模拟人的智慧。
2) 智能技术:在智能科学的框架内创建人机结合智能系统所需要的方法、工具和技术。
3) 智能工程:利用智能科学的理念和思想,充分运用智能技术工具创建各种应用系统。它是当前新技术、新产品、新产业的重要发展方向、开发策略和显著标志。
根据上述智能科学技术的划分,智能科学与技术专业的课程体系同样划分为理论、技术与工程应用3个层次,具体框架如图1所示。
需要说明的是,由于课时、学时等因素的限制,有些课程需要包含未列入课程的部分内容。如智能科学与技术概论课程内含系统论的简要介绍;智能控制系统包含可编程序控制器、智能传感器、智能执行器等内容;智能工程包含若干典型智能系统实例。
3教材建设
经南开大学、北京科技大学和河北工业大学3所高校的讨论,一致认为工科专业应以技术和工程应用两个层次为核心,并将人工智能导论和智能信息处理两门课程的教材合并为智能技术。同时,根据南开大学侧重理论、北京科技大学侧重软件、河北工业大学侧重硬件的原则进行分工,编写对应课程的教学大纲和教材内容。
3.1智能技术
本课程包括智能计算和计算机视觉两部分,分别介绍以对人脑的物理结构进行模拟为主要特征的联接主义智能技术和以模拟人类视觉处理为主要特征的计算机视觉两部分。它是智能技术的主干内容;也是实现智能技术、组成智能系统的重要工具,属于本专业本科生的专业基础课。通过智能技术的学习,学生应能够掌握智能技术的基本原理和方法。通过课堂讲解、,并配合一定的作业练习、上机实验等环节,学生应初步具备运用智能技术和方法分析和解决问题的能力。本课程拟定90学时,其中授课54学时,实验36学时。
教材内容包括智能计算和计算机视觉两部分,智能计算部分包括神经网络、模糊理论和遗传算法/蚁群算法,计算机视觉包括计算机视觉导论、计算机视觉理论基础、图像预处理、图像分割、物体识别、图像理解、双目立体视觉、三维视觉技术、主动视觉。
神经网络讲授单个神经元(感知器)的动作原理,与实际生物神经元的对应关系;讲授BP神经网络的组成,网络的特性和对非线性函数的模拟功能;介绍BP算法的优、缺点;讲授H网络的组成结构,H网络在解决优化问题的优越性。模糊理论讲授模糊集合的概念,建立隶属度函数的概念;介绍模糊规则的建立原则,模糊规则与模糊系统收入输出量之间的关系;介绍模糊化以及模糊量精确化的几种常用方法。遗传算法和蚁群算法只作简要介绍,重点介绍这两种算法的特点和成功的应用实例,使学习者有一个感性认识,明确这种类型算法的“迭代”特点以及总体最优目标与个体行为之间的联系。
计算机视觉理论基础主要介绍Marr的视觉计算理论、图像的相关知识、傅立叶变换基础;图像预处理主要介绍像素亮度变换、几何变换、直方图修正、局部预处理、图像复原;图像分割主要介绍阈值处理方法、基于边界的分割方法、基于区域的分割方法;形状表示与描述主要介绍链码、使用片断序列描述边界、尺度空间方法、基于区域的形状表示与描述;物体识别主要介绍知识的表示、统计模式识别、神经元网络、遗传算法、模拟退火、模糊系统;图像理解主要介绍并行和串行处理控制、分层控制、非分层控制;双目立体视觉主要介绍双目立体视觉原理、精度分析、系统结构、立体成像、立体匹配、系统标定;三维视觉技术主要介绍结构光三维视觉原理、光模式投射系统、标定方法、光度立体视觉、由纹理恢复形状、激光测距法;主动视觉主要介绍从阴影恢复形状、从运动恢复结构、主动跟踪。
3.2智能控制理论与技术
本课程是“智能科学与技术”专业的一门重要专业课程,目的是使学生了解智能科学与控制理论结合所产生之智能控制理论的基本概念和应用价值;使学生熟知当前主流智能控制技术的种类,并掌握模糊控制、神经网络控制以及进化计算、群体智能的基础知识,了解智能技术与传统控制方法的结合点;加强MATLAB仿真实验的训练,以使学生更好地理解基础知识,培养学生使用高级智能控制方法解决实际控制问题的能力。本课程的学习将使学生加深对控制理论的理解,明晰智能技术在控制中的应用技巧,也为本科生继续深造打下基础。本课程拟定64学时,其中授课54学时,实验10学时。
教材内容包括智能控制概论,介绍智能控制的发展历程和应用领域,简介几种重要的智能控制方法;专家控制,简介专家系统的基本结构,讲授专家PID控制器的原理与设计方法;模糊控制,讲授模糊数学基础知识、传统的模糊控制原理和控制器设计与实现方法、模糊PID控制的两种形式,特别是PID控制参数的模糊整定技术;神经网络控制,讲授前馈神经网络和递归神经网络中几种典型的网络模型以及学习算法、基于神经网络的线性系统辨识技术、神经网络逆模控制等;进化计算与控制,讲授进化计算的概念、遗传算法的原理及其与其他智能方法的结合,介绍遗传机器人学;群体智能与控制,讲授蚁群算法的基本原理及其在控制问题中的应用,介绍群体机器人学。
3.3单片机原理与应用
本课程是“智能科学与技术”专业的一门专业课程,目的是使学生了解单片机的组成原理及常用控制算法的实现;掌握51系列单片机指令系统和一般汇编程序设计编写方法;熟悉常用的单片机硬件扩展技术;在此基础上,熟练掌握控制算法的单片机程序编写与调试。本课程拟定54学时,其中授课38学时,实验16学时。
教材内容包括单片机系统概述,介绍单片机定义、单片机发展过程及单片机硬件结构;单片机指令系统及程序设计,介绍指令系统和汇编语言程序设计;硬件资源及接口技术,介绍硬件资源和接口技术;单片机使用技术,介绍抗干扰技术、C语言应用程序设计;依次介绍PID控制器、状态反馈控制器、模糊控制器、系统辨识、卡尔曼滤波、滑模控制器、最优控制器、鲁棒控制器、自适应控制器、神经网络控制器的历史沿革、基本原理、常用形式和单片机具体实现方法。
3.4嵌入式系统
本课程以当前主流的嵌入式系统技术为背景,以嵌入式系统原理为基础,以嵌入式系统开发体系为骨架,以嵌入式控制系统开发为目标,较为全面地介绍嵌入式系统的基本概念、软硬件的基本体系结构、软硬件开发方法、相关开发工具、应用领域、热门领域的开发实例以及当前的一些前沿动态,为学生展示较为完整的嵌入式控制系统领域概况。本课程拟定64学时,其中授课48学时,实验16学时。
教材依据嵌入式控制系统的特征,将控制算法、嵌入式系统硬件、操作系统、应用程序设计及组态软件作为统一的技术平台介绍,突出嵌入式技术在控制系统中应用的特点,重点介绍嵌入式控制系统软硬件、电路、操作系统、实时性、可靠性等特性,从软件体系结构及开发的角度出发,强调实时调度、Bootloader、BSP、嵌入式实时多任务系统设计、交叉开发与仿真开发等关键技术,并特别引入了工业控制中需要的电磁兼容性设计和大量的典型嵌入式控制系统实例设计。通过本课程的学习,学生不但可以学会使用工具开发嵌入式软硬件,而且可以从总体角度选择适当的技术和方法,全面规划和设计嵌入式系统。
3.5智能工程
本课程是“智能科学与技术”专业的一门核心专业课程。面向智能技术的实际应用,着眼于解决工程应用中的技术问题,从典型系统设计案例分析出发,通过大量实验提高学生的工程实践能力。本课程拟定36学时,全部为授课学时。
教材内容包括智能工程概论,介绍智能工程现状、工程设计原则和工程实际流程;常用传感器原理,介绍传感器一般特性、光电式传感器和视觉传感器;典型智能系统设计案例,包括智能移动机器人、智能电梯群控电梯等系统。
3.6智能机器人
课程通过对一个具有代表性的仿人机器人的拆解,将知识点拆解成6个主要教学模块:1)机器人控制模块,介绍各类控制模块的原理与组成;2)机器人运动系统,介绍电机与舵机的原理与控制方法;3)机器人动作系统,介绍机器人各部件的协调控制;4)机器人视觉系统,介绍典型的超声波、影像传感器的原理与识别算法;5)机器人表现系统原理,介绍人与机器人的交互原理;6)机器人通信系统原理,介绍机器人之间的数据与信息传递方法。学生学习时,能够与基础知识相联系,并能掌握机器人这门技术,为从事机器人产品研发工作打下坚实的基础。本课程拟定54学时,其中授课44学时,实验10学时。
教材面向“智能科学与技术”专业,同时兼顾信息类专业学生编写,根据这类专业学生的知识结构和特点组织内容。从具体的机器人控制需求出发,将自动控制的基本理论和机器人控制特点相结合,讲授机器人控制系统的组成、规律、特点和设计方法。理论上反映当前的最新进展,内容上考虑初学者的需求,侧重普及性、实用性和新颖性,结构体系符合信息类和控制类专业学生的特点,力求简洁、清楚,对技术的叙述遵循目标、问题、理论依据、实现方法、实际情况、发展方向的方式。做到重点突出,符合实际,满足需要,指导性强。
3.7智能控制系统
本课程是“智能科学与技术”专业的一门专业课程,使学生了解智能控制系统的基础知识;掌握智能控制系统中最新的智能传感技术、智能控制器、智能执行能执行器及智能网络与接口技术;掌握智能控制系统中多个关键硬件装置的识别及其使用。通过学习多个智能控制系统的开发实例,学生应掌握智能控制系统的设计方法与技术,坚实地掌握最新智能控制系统知识,提高理论联系实际的能力,并为学习其他课程的打下坚实基础。本课程拟定64学时,其中授课48学时,实验16学时。
教材内容包括概述,介绍智能控制系统的基本概念、基本内容和机构及其发展趋势;智能传感系统,讲授智能数据采集技术、传感器智能化的数据处理方法、多传感器信息融合的方法、智能传感器实现方法与典型实例;智能控制器设计,讲授基于单片机的智能控制器设计及其应用、基于高性能嵌入式ARM的智能控制器设计及其应用、基于PLC的智能控制器设计及其应用;智能电动执行器,讲授智能电动执行器的硬件实现技术,软件设计技术以及典型的智能电动执行器实例及其应用;智能网络与接口技术,讲授无线传感器智能网络,工业现场总线网络以及智能传感器、智能控制器和智能执行器的网络接口实现技术;智能控制系统设计实例,综合利用前面的知识设计网络化智能压力传感器的系统设计、基于声音定位的智能机器人系统设计、基于微机电惯性传感器的汽车多路况智能防撞系统的设计、大型设备的PLC智能控制系统设计。
4结语
通过南开大学、北京科技大学和河北工业大学3所高校的研讨,我们凝练出较完整的“智能科学与技术”专业课程体系,体现出本专业的特色;提出可供3所高校共同使用的教学大纲和教材内容,体现出学生培养的工程实践导向。这些研究成果可以为开办“智能科学与技术”专业的兄弟院校进一步研讨提供蓝本,也可以为筹建该专业的高校所参考。
注:本文受到北京科技大学教学研究会第六批教学研究课题、北京科技大学教育教学研究基金青年教师教育教学研究立项项目、河北工业大学教改项目(2010-12)支持。
参考文献:
[1] 王万森,钟义信,韩力群,等. 我国智能科学技术教育的现状与思考[J]. 计算机教育,2009(11):10-14.
[2] 教育部关于公布2009年度高等学校专业设置备案或审批结果的通知[S]. 教高〔2010〕2号,2010.
[3] 方勇纯,刘景泰. 南开大学“智能科学与技术”专业教学体系与实验环境建设[J]. 计算机教育,2009(11):21-25.
[4] 石志国,刘冀伟,王志良.“智能科学与技术”本科专业软件实践类课程建设探讨[J]. 计算机教育,2009(11):93-97.
[5] 刘作军,张磊,杨鹏,等. 谈我校增设“智能科学与技术”专业的设想与措施[J]. 计算机教育,2009(11):53-56.
[6] 卢桂章. 无处不在的智能技术[J]. 计算机教育,2009(11):68-72.
A Study on the Course System and Textbook Construction for the Discipline of
Intelligence Science and Technology
YANG Peng1, ZHANG Jian-xun2, LIU Ji-wei3, ZHANG Lei1
(1. Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China; 2.Nankai University, Tianjin 300071, China;
3. University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)
