学文网自动化控制论文篇1
自动化控制是一项较为复杂的技术，它是以独特的控制算法和方案为前提，并以控制理论为基础，对石油化工整个生产过程中的各种模拟量进行自动控制，如温度、压力、液位等等。实现自动化控制需要具备以下基本条件：其一，先进的控制设备和系统，如分散集中控制系统、现场总线控制系统、火灾控制系统等。其二，满足控制系统运行的实施方案，为自动化控制目标的实现构建平台。其三，高素质人才。通过上述三个条件的有机协调，能够实现石油化工生产过程的自动化控制。
2自动化控制系统在石油化工企业中的具体应用
目前，国内很多石油化工企业都应用了大量的自动化控制技术，这使得生产能效和安全性大幅度提升，给企业带来了巨大的经济效益。由于石油化工企业的生产过程中存在大量的可燃性和有毒气体，一旦发生火灾后果极其严重，所以必须采取稳定、可靠地火灾控制系统。FDGS是可燃性气体监测与火灾控制系统的简称，与传统的DGS控制系统相比，FDGS的优势更加突出，具体体现在该系统能够***完成对危险气体泄漏和装置火灾的检测、分析及防控。对于石油化工企业而言，其生产过程具有一定的特殊性，这使得各个生产环节对SIL(安全设备的安全完整性等级)要求相对较高，所以构成FDGS系统的各个部分均必须符合SIL国际认证。FDGS系统不仅可以连续不间断地进行探测，而且还能发现装置所在区域内可能出现聚集的各种危险气体，如可燃气体、有毒有害气体等等，不仅如此，系统还可以最早发现火情，并针对实际情况提供手、自动装置灭火。通过该系统的应用，能够极大程度地提高石油化工生产现场的安全性。
(1)FGDS系统的构成
FDGS系统的主辅设备会分布在两个区域当中，一个区域是装置现场，即危险区域，另一个区域是中央控制室，即相对安全区域。系统中的各个传感器具备检测功能，终端执行器主要负责执行功能。危险区域内的主要仪器和设备包括：IR火焰检测器、感温感烟探头、气体检测器、HVAC系统、熔断检测、火灾报警控制盘等，除了以上的自动化检测装置之外，在生产现场还布置了大量的手报按钮，当遇到突发火灾事件时，可通过该按钮进行报警。
(2)系统的主要功能和作用
①FGDS系统具备连续不间断的探测功能，能够在早期发现各个区域内可能聚集的有毒气体以及可能出现的火情。②系统为灭火提供了手自动装置，并设置有声光报警器，不同颜色与声音代表着不同的危险，现场操作人员可按照报警时的颜色和声音对险情进行判断，据此采取应对措施。③具备执行控制欲连锁逻辑功能，可以提供事件石油化工企业中自动化控制的应用研究陈寿宝(中海油能源发展油田建设工程分公司，天津300459)摘要：本文首先阐述了石油化工企业应用自动化控制所需具备的条件，并在此基础上对自动化控制系统在石油化工企业中的具体应用进行论述。期望通过本文的研究能够对提高石油化工企业的生产能效有所帮助。关键字：石油化工；自动化控制；生产能效发生的顺序记录报告。
(3)系统设计方案
在对FGDS系统方案进行进行设计的过程中，要从全局的角度出发，对生产中的主要危险因素进行分析，并在此基础上确定最终方案。①火灾检测仪表选型。目前，市场中的火灾检测仪表种类十分繁多，每一种仪表的性能和应用场所均有所差别。为了达到最佳的效果，在选择仪表时，必须要结合生产现场的实际情况，同时，还要充分考虑防火分区的要求。按照我国现行GB50116-2013规范标准的规定要求，在选择火灾检测仪表时，应当满足如下以下几点要求：一是由于火灾发生的初期阶段会产生出烟和热，对于无明火辐射的场所应当选择感烟探测器。二是对于火灾发生后可能产生大量烟、热，且存在火焰辐射的场所，则应当选择感温感烟和火焰探测器。三是对于因温升过高可能引发火灾的场所，则必须选择感温探测器。②有毒及可燃气体检测仪表选型。在选择此类仪表时，应当以石油化工企业气体检测报警设计规范为依据，并确保所选的仪表满足以下规定要求：一是在工艺装置和储运设施的区域内应当安装可燃性气体检测器。二是对于使用有毒的装置和设施区域内，则应安装有毒气体检测器。三是如果可燃气体当中含有有毒气体，但有毒气体泄漏时达不到最高允许浓度时，应当安装可燃气体检测器。③安全性设计。由于FGDS系统归属于安全仪表系统的范畴，所以它的主要元件均应当选用故障安全型。如I/O应具备短路和断路检测功能；AI点则应具备异常电流检测功能；执行元件应当为励磁型；逻辑运算器要具备可靠地冗余和冗错功能。只有这样，才能确保整个系统的安全、稳定运行。
3结语
自动化控制论文篇2
1 电气自动化控制技术分析
电气自动化控制技术，能够实现控制系统的自动化，提升工艺的运行水平。电气自动化控制是一类新型的技术，核心是电子技术，可以大面积地应用到设备行业中。电气自动化控制的技术能力高，通过不同技术的相互配合，实现电气自动化的运行控制，而且自动化控制是电气运行中的核心，保障生产的精确性和运行速率。电气自动化控制能够以少量程序控制多个变量，各个控制对象处于相互配合的状态，提升了系统操作的水平，监督被控对象的运行过程，期间修正被控对象的运行状态，使其具备准确、合理的运行方式。
2 电气自动化控制技术的发展
2.1 智能化
电气自动化控制技术下的产品、系统等，能够根据指令智能化的完成操作，简化操作服务的流程。智能化是电气自动化控制技术的首要发展方向，正是由于智能化的要求，促使电气自动化控制技术与信息技术、通讯技术相互融合，注重技术中的性能开发，体现技术控制的速率。
2.2 节约化
节约化发展，是指电气自动化控制技术应用中实现了节能与环保。例如：电气自动化控制技术在照明系统中的应用，其可辅助使用新能源，同时控制照明灯具的使用，延长灯具的使用寿命，既可以保障能源利用的效率，又可以提高照明设备的质量。
2.3 信息化
电气自动化控制技术的信息化发展，改进了技术运行的方式，使电气自动化中，以信息控制为基础，引进互联网、物联网等理论，支持电气自动化的控制运行。
2.4 统一化
电气自动化控制技术拉近了各个行业之间的距离，融入各项技术的同时，朝向统一化的方向发展。在电气自动化控制技术的作用下，行业间遵循相同的设计标准，使用方法、维护策略等，都逐步统一，在降低行业建设难度的同时，体现统一化发展的优势[1]。电气自动化控制技术的统一化发展，消除了行业之间潜在的发展矛盾，提升行业资源的利用效率，加快了信息传输、使用的速率。
3 电气自动化控制技术的应用
3.1 工业
工业是应用最广泛的行业，因为工业规模较大，对电气自动化控制的需求大，所以我国积极推进电气自动化控制技术在工业中的应用，致力于改善传统工业的运营方式[2]。PLC是电气自动化控制技术的主要元件，其为一项可编程逻辑控制器，以工业企业为例，分析PLC的应用。该工业为机械制造企业，基于PLC的电气自动化控制技术，为机械制造系统提供了相关的控制，PLC根据机械制造的需求，编写了操作指令和逻辑运算程序，简化了机械制造生产系统的操作，而且PLC的准确度高，规避了该企业生产的误差，实现了机械制造的自动化、信息化生产，PLC写入编程后，控制了机械制造的过程，同时控制机械制造的参数，包括尺寸、温度信息等，按照该企业机械制造的指令，构成闭环生产方式，优化机械制造的工艺流程，而且该企业在PLC中设计了PID模块，通过PID子程序，准确控制PLC的内部编程，预防机械制造中出现问题。
3.2 交通业
电气自动化控制技术在交通业中的应用，不仅体现在车辆运输上，还表现在红绿灯、监控系统等方面。车辆上的元件、器件等，基本都是电气自动化控制技术的体现，提供专业的自动化控制，保障车辆通行的安全[3]。例如：电气自动化控制技术在电子眼中的应用，代替警察***，实现自动化的违章取证，电子眼监督交通系统中的车辆运行，抓拍违法行为，提交到交通局的操作系统内，减轻了交通***的工作负担，电气自动化控制技术弥补了电子眼的缺陷，促使其可更准确、更快速、更清晰地实现抓拍取证，提升电子眼对交通运输的监控能力，有效控制电子眼的运行，以免交通***中出现漏洞。我国各地***府在交通业建设中，积极引进电气自动化控制技术，完善交通监控体系，目前，测速器、屏显等多个交通项目中，均涉及到电气自动化控制技术的使用。
3.3 农业
农业是我国经济发展的基础支持，为了推进农业的生产，引入电气自动化控制技术，全面建设智能农业，加快农业机械化的发展速度。以某地区农业中的大棚种植为例，分析电气自动化控制技术的应用。该地区传统的大棚种植，是根据农民种植经验分配工作，一旦控制不好温度、湿度，即会影响大棚种植的经济效益。研究人员将电气自动化控制技术引入到大棚种植内，以育秧大棚为对象，构建智能控制系统，大棚内安装不同属性的无线传感器，专门收集大棚内的环境参数，如：光照、含水量等，进行自动化的信息采集，传感器采集的信号传输到控制中心，比对标准的参数指标，种植人员掌握大棚育秧的实际情况，同时根据对比结果调节大棚内的环境，远程控制特定的设备。该大棚内部安装了高清视频，同样接入到控制中心，种植人员可以随时查看育秧的状态，电气自动化控制技术的应用，辅助构建管理平台，划分为四个功能模块，分布是传感采集、视频监控、智能分析和远程控制，整体控制育秧大棚的生长环境，为幼苗的培育提供优质的环境。
3.4 服务业
人们对服务业的需求非常大，目的是方便人们的日常生活，特别是在电子产品上，更是体现出服务业对电气自动化控制技术的需求。生活中的电子产品，大多应用了电气自动化控制技术，如：智能手机、ipad、跑步机等，表明电气自动化对服务业市场的推进作用[4]。近几年，电气自动化控制技术的应用，由服务业的电子产品，逐步转型到企业内，例如：餐饮服务中的“机器换人”概念，餐厅内，机器人取代人工服务，提供点菜、传菜等服务，机器人是餐饮业的发展趋势，表明电气自动化控制技术的重要性，此项技术在“机器换人”中，起到自动化的控制作用，是机器人开发中不可缺少的技术。
4 结束语
电气自动化技术的发展和应用，表明了该项技术在行业运营中的重要性，满足我国社会行业建设的基本需求。根据电气自动化控制技术的应用，落实发展策略，充分发挥电气自动化控制技术的潜力，保障其在未来的应价值。电气自动化控制技术的发展和应用，必须符合现代企业的需求，由此才能规范控制技术的实践应用。
参考文献
[1]贤阳.应用技术的发展是工业电气自动化系统的关键—2007年纽伦堡电气自动化（系统和部件）展览会纪实[J].自动化博览，2008，Z1：28-30.
[2]吴琦.煤矿电气自动化控制技术中单片机的应用[J].硅谷，2015，3：118+120.
自动化控制论文篇3
关键词：伺服驱动技术，直线电机，可编程计算机控制器，运动控制
一、引言
信息时代的高新技术流向传统产业，引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业，在这场新技术***冲击下，产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变，微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合，促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术***。
随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展，各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注，它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。
在机电一体化技术迅速发展的同时，运动控制技术作为其关键组成部分，也得到前所未有的大发展，国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术（FullClosedACServo）、直线电机驱动技术（LinearMotorDriving）、可编程序计算机控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和运动控制卡（MotionControllingBoard）等几项具有代表性的新技术。
二、全闭环交流伺服驱动技术
在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中，交流伺服系统的应用越来越广泛，其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流，而且调试、使用十分简单，因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样，在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统，并充分发挥DSP的高速运算能力，自动完成整个伺服系统的增益调节，甚至可以跟踪负载变化，实时调节系统增益；有的驱动器还具有快速傅立叶变换（FFT）的功能，测算出设备的机械共振点，并通过陷波滤波方式消除机械共振。
一般情况下，这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式，即伺服电机上的编码器反馈既作速度环，也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度，应在最终的运动部分安装高精度的检测元件（如：光栅尺、光电编码器等），即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是：伺服系统只接受速度指令，完成速度环的控制，位置环的控制由上位控制器来完成（大多数全闭环的机床数控系统就是这样）。这样大大增加了上位控制器的难度，也限制了伺服系统的推广。目前，国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统，使得高精度自动化设备的实现更为容易。
该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷，伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等)，作为位置环，而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙（如齿轮间隙、丝杠间隙等），补偿机械传动件的制造误差（如丝杠螺距误差等），实现真正的全闭环位置控制功能，获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成，无需增加上位控制器的负担，因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中，开始采用这种伺服系统。
三、直线电机驱动技术
直线电机在机床进给伺服系统中的应用，近几年来已在世界机床行业得到重视，并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。
在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台（拖板）之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式，带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。
1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件（如丝杠等），使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。
2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。
3.动刚度高由于"直接驱动"，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时也提高了其传动刚度。
4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车（时速可达500Km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的最大进个速度（要求达60～100M/min或更高）当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达2～10g（g=9.8m/s2），而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1～0.5g。
5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。
6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。
7.效率高由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗，传动效率大大提高。
直线传动电机的发展也越来越快，在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品，其中美国科尔摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统，它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动；德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。
四、可编程计算机控制器技术
自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器（ProgrammingLogical Controller，PLC）问世以来，PLC控制技术已走过了30年的发展历程，尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展，它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器（PCC）就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。
与传统的PLC相比较，PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小，这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题，它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台，这样应用程序的运行周期则与程序长短无关，而是由操作系统的循环周期决定。由此，它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来，满足了实时控制的要求。当然，这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求，任意修改。
基于这样的操作系统，PCC的应用程序由多任务模块构成，给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求，如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等，分别编制出控制程序模块（任务），这些模块既***运行，数据间又保持一定的相互关联，这些模块经过分步骤的***编制和调试之后，可一同***至PCC的CPU中，在多任务操作系统的调度管理下并行运行，共同实现项目的控制要求。
PCC在工业控制中强大的功能优势，体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS（分布式工业控制系统）技术互相融合的发展潮流，虽然这还是一项较为年轻的技术，但在其越来越多的应用领域中，它正日益显示出不可低估的发展潜力。
五、运动控制卡
运动控制卡是一种基于工业PC机、用于各种运动控制场合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制单元。它的出现主要是因为：（1）为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求；（2）在各种工业设备（如包装机械、印刷机械等）、国防装备（如跟踪定位系统等）、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中，急需一个运动控制模块的硬件平台；（3）PC机在各种工业现场的广泛应用，也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。
运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心，大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地，运动控制卡与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；控制卡完成运动控制的所有细节（包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等）。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。
这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行，运动控制卡也形成了一个***的专门行业，具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现，如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。
自动化控制论文篇4
该控制技术是基于对人类大脑神经元的模拟，它通过神经元的权值分布和联结来进行有关信息的表达，在持续的权值调整和学习过程中，它就可以实现有效的神经万罗模拟，然后通过神经网络预测、直接和间接自校正等实行一定的智能控制。神经网络控制具有非线性特点，它可以理论上实现各种非线性***像，因此有较好的经济性；有效的并行能力和并行结构也是该控制方法的重要特点；此外，神经网络控制在实现对环境信息的高效记忆与学习的同时，还可以实行多变量的处理，及它可以进行多输入和多输出的同时数据处理。
2复合智能控制
不同智能控制系统具有不同的优缺点，复合智能系统就是将各种不同种类的控制系统进行综合使用，这样可以在克服各个控制系统缺点的同时，实现各个系统优点的综合。目前常用的复合系统主要是有模糊滑模控制、模糊专家控制以及神经网络模糊控制。模糊专家系统。该系统是种特殊的专家系统，即在知识获取、表示、处理的整个环节中都加入了模糊技术。该系统的特点就是，即使初始信息获取的不够完整或者准确，但该系统还是可以较为有效的人类专家思维模拟，在既有的不完整的信息下提出最优化的解决方案。模糊专家系统是模拟人类有关专家进行有关问题解决的思路，因此是一种较容易开发应用的复合系统。神经网络模糊系统。该系统起源于上世纪九十年代的日本，它有效的利用了神经网络和模糊网络各自的优点，即可实现任意函数映射，具有良好的学习性，可处理残缺、粗糙、模糊的信息。神经网络模糊系统是两种系统的有效结合，它在实现模糊逻辑利用少量信息进行知识表达的同时，也可通过联想进行有关知识的应用，这使得该控制方法实现了表达和学习能力的综合提升。模糊滑模控制。滑模控制最大的优点就是不受系统不确定性的影响，鲁棒性较佳；其缺点主要体现在未建模动态及补偿干扰的高控制增益，此外在高频转换时易产生一定的抖振。综合模糊系统以后的模糊滑模控制就很好的克服了这些问题，它将二者不依赖性及鲁棒性好的优点进行了一定的结合，因而可以有效实现控制对象的转换。该控制方法具有很好的应用前途。
3智能控制在火电厂热工自动化的应用
3.1对单元机组负荷的控制
非线性、不确定、时变以及耦合等是单元机组负荷控制的难题所在，对此，可以设计出建立在机跟炉与炉跟机上的具有自适应性的两种神经元模拟负荷控制系统。试验发现该系统下各权系数学习收敛明显提速，且效果自适应性及控制性均较理想。此外，结合神经元控制与模糊逻辑算法并将其应用在单元机组负荷控制上，此时控制系统的自适应性、抗干扰性、鲁棒性都有显著的增强，系统的响应速度也明显提升。
3.2对过热汽温的控制
过热汽温对于锅炉的正常运行有着极为重要的意义。改变减温水是实施锅炉过热汽温控制的常用方法，大惯性、时滞性，以及动态特性的随便是该系统主要面对的问题。随着智能控制技术的发展，人们逐渐将神经网络控制技术引入到过热汽温系统中来，这使得系统的运行状况、控制质量及适应性都有了明显的提升。神经网络控制下的过热汽系统鲁棒性较优，即使在调峰机组变工时也可以实行很好的运行和控制，因此有效的克服了原先过热汽温控制的时滞及不稳定问题。
3.3对锅炉燃烧过程的控制
锅炉燃烧易受到煤种煤质、变量耦合、时滞等多种因素的干扰，且其燃烧率很难实行颈椎的测区。将专家控制应用到锅炉燃烧过程的控制中以后，通过专家系统逐次的判断、分析和推理，可实现前进式的系统，具体包括对紧急事故、工况判断子集、送风调节子集、执行机构诊断子集、煤厚调节子集等多内容的判断。此外，将模糊控制融入锅炉燃烧系统以后能够有效解决原系统不确定性问题，并同时提升系统的鲁棒性与控制质量。
3.4对中储式制粉系统的控制
磨负荷信号较难测量、数学建型复杂以及被控参数耦合，是中储式制粉系统主要的问题所在，此时就可以利用模糊语言规则克服其延迟与非线性的问题，具体内容包括，将操作人员的经验以数据的形式存入计算机并进行计算，然后通过预测和分级进行两种模糊控制。此外，将神经元解耦及模糊控制融入到磨煤机控制系统中，这样以来，球磨机制粉时滞以及耦合的问题就得到了很好的解决。
3.5对给水加药的控制
给水加药工作主要涉及的是氨与联胺的加入，前者可以使给水与高凝结水处于较高的碱性，避免酸性水腐蚀高低压给水设备；而后者是通过联胺的化学作用控制水内氧和二氧化碳的含量，从而避免相关设备出现腐蚀、生垢等问题。实际生产中加药量的大小易受到水处理工况、蒸发量等因素的影响，因此很难对其实现有效的控制。在给水加药系统中使用模糊控制系统，这样以来，专家有关经验的信息就会融入到控制系统中，从而使系统控制的质量得到大大的提升。在变频器输出频率的控制中使用模糊控制，能够有效的进行加药泵机的转速调整，这种融入模糊控制的给水加药系统能够避免人工加药引起的各种不良后果，从而提高了给水加药的工作质量。此外，模糊控制下的假药系统具有较好的鲁棒性，其动态响应也比较快速，因此具有很好的使用经济性。
4结语
自动化控制论文篇5
关键词：自动化控制；电力系统；现代电力
随着经济水平的不断提高和科学技术的不断发展，人们越来越注重电力系统的安全性和稳定性，使得电力系统的自动化控制技术逐渐成为了人们的研究热点。现阶段电力系统的自动化控制技术正处速发展的时期，其信息处理能力不断增强、信息处理效率不断提高、应用范围不断拓宽，为我国的电力事业添加了重要的动力。下面先讲一讲电力系统自动化控制技术的含义。
1 电力系统自动化控制技术概述
1.1 电力系统自动化的含义
电力系统的自动化控制技术是以各种自动化监控、检测装置为基础，对电力系统中的各种信号数据进行分析和处理，从而实现对电力系统各区域、各元件的自动监控和调节。这种调节工作可以就地进行，也可以由人工远程操作，能够有效保障用电系统安全稳定的运转。
1.2 电力系统自动化的组成
电力系统的自动化可以划分为电力调度自动化、变电装置自动化、配电网自动化这三个方面，其中电力调度自动化是目前发展最为迅速的电力技术，它通过对电网系统的数据收集和数据监测，为电力系统的调控行为提供数据基础。变电装置自动化是借助于智能信息技术、现代通讯技术等对变电装置进行进一步地完善，实现对变电装置的统筹调控，在有效维护变电装置工作稳定性的同时，大大提高了它的工作效率。配电网自动化的发展经历了三个阶段，前期阶段主要是通过继电保护装置等硬件设施实现自动电力切换，排除故障区域，但由于受硬件水平和功能的局限性，其调控能力十分有限；第二阶段的配电网自动化结合了网络通讯技术、电子信息技术和电子元件技术，可以全时间、全方位的对电力系统的运行状态进行监控，并切实做到了远距离的监控、检测，能够及时发现故障区域，由工作人员进行远程调控；现阶段的配电网自动化主要是在上阶段的基础上整合了自动化调控模块，逐渐摆脱了对人力的依赖，使电力系统的自动化控制变得更加高效和智能化。
2 电力系统自动化控制的实现
2.1 采集和处理数据
电力系统自动化控制的前提是对电力系统各环节、各部位运行状态的准确把握，要实现这一点就必须通过各种监控设备进行大量的数据收集，通过对数据进行分析和处理，全面掌握系统局部和整体的运行状态，为电力系统展开其他自动化控制工作提供数据基础。
2.2 进行科学合理的调控
目前电力系统的自动化调控已经建立了比较全面的技术标准，因此在实际的自动化调控中通常以技术标准为指导方针、结合采集的信息以及系统的具体运行情况，作出科学合理的调度。此外，电力系统的自动化控制必须有针对性的进行，对于不同的元件和区域采取不同的控制手段，也可以随机应变，采取多种手段相结合的控制方式。
2.3 运用智能化的管理和控制模式
电力系统的自动化控制离不开智能化技术的支持，目前的电力系统中成功的应用了神经网络理论、模糊逻辑理论和最优控制理论等，实现了电力系统自动化控制的高度智能化。
2.3.1 神经网络理论
神经网络理论是一种模拟生物学理论，它通过对生物体神经网络运作模式的研究，得出一定的结论，并将这种结论运用到电力系统的自动化控制中。将电力系统的网络和节点以生物神经系统为模板进行仿造，并模拟神经网络系统的信号反馈机制，使得信号的输入与输出摆脱了线性关系的束缚，可以实现更加错综复杂的电网结构，并使系统的容错率大大提高。
2.3.2 模糊逻辑理论
模糊逻辑理论是传统集成理论的的一次革新，它将经典的计算逻辑理论进行模糊处理，将一些模糊化的语言机制编译进系统程序中，使得系统摆脱了传统单调的判断机制，加强了信息推断和信息估算的能力，使其对一些不定性问题的判断结论更加符合实际情况。
2.3.3 最优控制理论
最优控制理论是现代控制理论的重要组成因素，目前已经普遍运用于自动化技术中。例如，在一些大型设备中引进了最优励磁控制技术，取代了传统的励磁控制方式，使得设备的动态质量和远程输电能力得以提高。
2.4 通过总结规律不断完善自身
电力系统的自动化控制是一个不断摸索和总结经验的过程，因此要不断发觉和积累自动化控制中出现的各种问题，对于不同区域、不同元件总结出最合适的调控手段，以促使电力系统自动化技术的的进一步完善。
3 电力系统自动化控制技术的发展方向
3.1 发展面向对象的实时数据库技术
随着电子技术的不断发展，能够面向对象的数据库技术逐渐应用到了信息技术相关的各行各业上，它本身智能性的特点，为电力系统自动化中的各种调度行为提供了数据保障。早期的数据库技术比较适宜于处理数量大、结构明显、易操控的数据，更加注重数据的稳定性和完整性，而面向对象的实时数据库技术更加注重数据处理的高效性和时效性，它是数据库技术和实时处理技术的结合，能够对瞬息万变的数据环境作出迅速的处理和计算，更好的满足现阶段电力系统自动化控制的需求。电网系统是一个复杂、庞大的网络系统，时时刻刻都在产生着大量的数据信息，通过面向对象的实时数据库技术，可以从这些大量的动态信息中分析和掌握系统的全局状态，从而做出正确的调度操作，实现自动化管理。
3.2 发展现场总线控制技术
现场总线控制系统是一种彻底分散化、数字化、开放化的自动化调控系统。它通过在现场安置的各种自动化仪表、控制设备以及各种信号互联设备，实现信息的统一化、全面化管理。目前的电力系统在结合了DCS技术的基础上，以现场总线为枢纽，形成了新一代的现场总线控制系统即FCS系统，使得电力系统的自动化控制更加稳定和灵敏，它能够对系统中出现问题的部位进行精确定位，并自动分析出最佳解决措施，使系统尽快恢复常态。
4 结束语
电力系统的自动化控制技术是对网络技术和电子通讯技术的一次延伸，是时展的必然要求，它彻底改变了供电服务体系，提高了用电服务质量，并且降低了对人力资源的依赖，节约了成本支出，使得电力系统得以高效、稳定的运转。虽然现阶段电力系统的自动化控制技术已经发展的较为成熟，但是仍有许多技术上的难点没有解决，随着我国电力规模的进一步扩大，对电力系统自动化控制必然会提出更高的要求，我们要不断的加以创新和研究，使得电力系统自动化控制技术得到进一步完善。
参考文献
[1]陈文广.电力系统自动化控制技术探讨[J].电子制作，2013（10）.
[2]杨芳.电力系统自动化控制技术的应用研究[J].价值工程，2012（10）.
[3]李小燕，嵇拓，李建兴，等.电力系统自动化控制中的智能技术应用研究[J].华章，2011（16）.
自动化控制论文篇6
关键词：计算机技术，电压无功，自动化，应用
随着社会经济的飞速发展，居民和各类企业对供电质量和可靠性的要求日益提高，从改善电能质量和节约人力方面比较电压无功优化自动控制装置具有不可比拟的优势，已逐步取代原来通过值班员手动调节档位和投切电容器来调整电压的方式，在维系电力系统稳定中的作用已充分展示出来。论文参考，自动化。电压无功优化自动控制装置由大量的数据采集、数据计算、数据传输、数据控制、程序执行元件组成，通过一系列自动化技术将其功能整合在一起，因此，了解电压无功优化自动控制中的自动化原理对于研究电压无功优化自动控制有着十分重要的作用。为此本文着重分析了电压无功优化控制中的自动化技术。
一、自动控制系统的结构
（一）调压方式
无功优化控制系统设计在设置母线电压限定范围后，自动对高峰负荷时段、低谷负荷时段的电压值进行适当调整，以保证在合格范围内的电压满足逆调压方式。论文参考，自动化。当电压超出额定范围时，则与同级和上级变电所的电压进行比较，然后判断出应该调节同级还是上级变电所的主变档位。
（二）调整策略
电压无功优化自动控制包含两个方面，分别是电压优化和无功优化：
1、电压优化
当母线电压超上限时，首先下调主变的档位，当不能满足要求时才切除电容器；当母线电压超下限时，首先投入电容器，当不能满足要求时再上调主变档位，总之要确保电容器最合理的投入。
2、无功优化
当系统电压保持在限定范围内后，通过系统的自动控制，决定各级变电所电容器的先后投入，使得无功功率的流向最平衡，最能提高功率因数。
二、自动化数据采集、计算和传输
作为一个自动控制系统，全面的数据采集是整个控制过程最关键的一部，其采集数据的精度和安全直接影响整个系统的精度和安全。论文参考，自动化。一个完善的无功优化自动控制系统应该能实时自动的从调度中心、各监控站采集电网电压、功率、主变档位、电容器运行状态等数据并能确保当遥测遥信值不变时不与SCADA系统进行数据传输，减少系统资源占用。
在采集到实时数据后，过往的自动控制系统都是通过“专家系统”对数学模型进行简化和分解，然后利用潮流计算和专家系统等方法进行求解。随着自动化技术的高速发展，自动控制系统能够突破优化计算难于寻找工程解的难题，采用模糊控制的算法，充分考虑谐波，功率因数摆动，电压波动和事故闭锁等因素，通过一系列精密芯片的配合计算出使电网电能损耗最小的变压器档位、电容器投入量和电网最优运行电压以供控制部件执行。
系统在数据传输上使用只与内存交互数据而不存取硬盘的内存数据库技术，既提高了数据的存取速度，又节省了硬盘使用。为了提高传输效率，系统还会根据传输数据的类型和要求的不同，自动采用不同的传输协议：使用TCP/IP协议传输大量的重要数据，使用UDP协议传输少量的广播数据。在数据传输准确度方面，子站在接受到数据后会自动向主站发送反校信号，以验证所受数据的准确性。
三、系统的自动控制
电压无功优化控制的基本过程如下：首先是主站控制系统进行电压无功计算，然后把计算得到的各级变电所的功率因数、电压的区域无功定值结果通过光纤通道传达至各级变电所的电压无功控制系统。各级变电所的控制系统周期性的把本站的功率因数、电压和接收到的定值结果比较，以判断是否越限。
为了保证电网损耗最低，主站的控制系统要不断跟紧电网运行方式的变化，随时计算出最新的区域无功定值结果并传达至各级变电所的电压无功控制系统。由于主站的控制系统计算最初的区域无功定值时需要一定的时间，这就会造成各级变电所从启动控制系统至接收到第一个信号间有一个时间段，系统定义这段时间内的定值是按照本地系统运行的。论文参考，自动化。
当主站系统遇到特殊情况（如有影响电网拓扑结构的遥信变位发生）时，能够即时撤销子站控制系统当前正在执行的区域无功定值。子站控制系统即以本地无功定值运行，待再次受到主站重新计算的定值时才转以新定值运行。论文参考，自动化。子站控制系统实时监视主站的定值下传通道是否正常，通信异常时，立即改为执行本地定值，直至通道恢复正常。论文参考，自动化。
四、系统自动化的安全保证
目前国内的一些系统仅仅只做到了一层闭环控制，安全可靠性根本无法保证。而随着自动化技术的发展，最新的系统则是采用主站和子站同时的双层实时闭环反馈控制结构。实验证明由于采用了双层实时闭环反馈控制结构，当运行中发生用户定义的需要闭锁的异常事件时，控制系统能够立即执行闭锁，符合电网结构和调度运行特点，适合各种大小电网的安全可靠运行，能更有利地保证提高电网的电能质量，其具体的安全策略如下：
自动估算电网电压，使电容器平稳投切，避免出现振荡；自动估算电压调节后的无功变化量，使主变档位平稳调整，避免出现振荡。
当需要调节的变电所的主变并联运行时，为了避免出现其中一台主变频繁调节的情况，首先调节据动率较高的那台主变的档位。应对于主变和电容器出现的异常情况，系统能够自动减少主变档位调整次数，使设备寿命增加，电网安全得到保证。当遭遇设备异常时，系统自动闭锁，而且必须人工手动来解除封锁。具体的异常情况有：电容器或主变档位异常变位；系统需要采集的数据异常；系统数据不刷新。特别的当发生10kV单相接地时，系统自动闭锁电容器的投切。为避免采集到的数据不准确，系统采用同时判断遥测数据和遥信数据的方式，提高了采集数据的准度。
五、结论
本文通过对电压无功优化控制系统的浅要介绍，分析了其包含的自动化技术，从一个侧面反映了我国电力系统自动化科技的发展，也展现了电力行业专业人才的卓越才能。本文对电压无功优化控制系统从设计思想，系统构成方面进行的论述，可作电力专业的教辅材料，也可供电压无功优化控制装置设计和运行参考。
参考文献
[1]郑爱霞，张建华，李铭，李来福，吴强.地区电网电压无功优化控制系统设计及
自动化控制论文篇7
【Abstract】Due to the development and application of advanced technology， intelligent technology is gradually applied in power automation system. This can not only make the automation of power system strengthen， but also make the power automation system to the intelligent direction. This paper analyzes the application of intelligent technology in power system automation， and discusses the application of intelligent automatic control technology in power system， designed to enhance the degree of automation of concentration system
【关键词】电力系统自动化；智能技术；自动化控制
【Keywords】 power system automation； intelligent technology； automatic control
【中***分类号】TP311.52 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）03-0118-02
1 引言
电力行业中的电力系统已经基本能够实现自动化操作与控制，但与严格意义上的智能化还存在着一定的差异，电力行业的发展也受到不同程度的影响和制约。对此，将智能技术应用于电力系统自动化控制中，不仅能够提升电力系统自动化程度，更能使其向智能化方向发展和迈进。对于“电力系统自动化控制中的职能技术应用”的研究，就具有极大的现实意义。
2 电力系统自动化控制中的智能技术应用现状
现阶段，电力行业也得到了空前发展，电力行业中先进科技的应用程度较深，而智能技术在电力自动化系统的应用也在不断深入和完善。智能技术的应用，仍具有不同程度的局限性，如应用时间较短，系统协调能力不足，无法达成资源的完全共享，致使电力系统自动化程度较低等。同时，由于我国电网技术起步较晚，且理论多于实践，使得无论是从研发或应用上，均与国外发达国家具有一定的差距。但随着电力行业的进一步发展，电力自动化系统正逐步向智能化电力系统转变，这不仅是由单一化向多元化转变，更是电力行业可持续发展的必经之路。
3 电力系统自动化控制中的智能技术应用
3.1 模糊理
通过语言变量及逻辑推理理论的应用，使电力设备及电力系统等达到模拟练习的效果，此种情况即为模糊理论。将模糊逻辑应用在电力自动化控制系统中，能够使电力系统自身具备健全且极为系统的逻辑推理能力，并通过此种模糊推理的方式，将人类的决策做进一步的模拟，并通过电力自动化系统得以发送指令并实现操作[1]。在此情况下，技术数据能够依据规则，对逻辑进程进行严格的控制，即通过模糊理论及逻辑推理，能够模拟人的决策，对电力自动化系统进行前期的模糊输入或直观推理，使电力自动化系统完成决策工作。对于电力自动化系统来说，其能够将模糊理论所发出的模糊指令，简单识别为人力的逻辑推理与决策，并将模糊理论等同于进行操作的人员大脑。
3.2 神经网络控制
此处所说的神经网络控制由来已久，自20世纪40年代初期，神经网络控制便以开始进入众多科研人员的视野和认知当中。但此种神经网络控制的研发，却未能在接下来的时间里，得出较为骄人的研究成果，直至人们对神经网络的需求逐步增加，才使得此种慢慢搁浅的研发项目重新受到人们的重视与关注，并通过全新科技的应用，在神经网络控制课题方面，取得了极为重要的研究成果[2]。这也为后期神经网络控制系统的建立，打下了坚实的基础。所谓神经网络控制，即采用特定的方式，将数量众多的神经元进行紧密连接而形成的。并且神经网络具有特定的、进行权重连接的信息，并能够依据特殊的学习算法将权重信息进行不断调整，从而达成自m维空间中至n维空间中的映射。而且，此种神经网络所形成的映射为复杂化的非线性映射[3]。现阶段，对于神经网络的研发方向为建起神经网络模型，以及与其所对应的神经网络学习算法。此外，神经网络硬件的实现问题，也是现阶段神经网络研发中重要的课题内容之一。
3.3 线性控制
线性控制，也可称为线性最优控制，此种研究是建立在优化理论基础上的研究形式，也是现代控制理论中重要的构成部分。并且，此种线性控制形式，也是当前阶段现代控制理论中研发深入程度最大，且最为成熟的理论控制形式。这也使得线性最优控制成为了当前应用最为广泛的控制形式之一[4]。部分研究线性最优控制的科研人员，通过不懈的努力，终将线性最优控制的理论在实践中得以研发及应用，并明确论述出线性控制理论的应用依据。即通过最优控制中的励磁控制，能够使长距离输电线路的输电能力得到进一步加强，并能使动态品质得到显著的改善。并且，经过长期、反复的试验得出结论：将此种最优励磁控制方式应用与大型设备之中，所起到的效果最佳。除此之外，通过理论与实践的充分结合，也促使制动电阻器通过水力发电时间达成最优控制模式得以实现，并在电力系统中得到了普遍的应用。
3.4 专家系统
由于智能技术的融入而形成的专家系统，在电力自动化系统中被广泛应用。这其中涉及的方面众多，不仅包括电力系统性能的恢复、应急处理系统的应用、电力系统各种状态的调试与切换等，更涵盖了系统电源状态的识别、故障的隔离与排除，以及短期的电力负荷警示等内容。而其中专家系统的约束力较强，且在智能化程度上仍有待提升。其可进行智能化的操作，但却无法对各类操作融入模糊理论，无法对适配功能形成深入的认知，这也使得其分析问题、解决问题，以及学习能力方面都具有明显的局限性。同时，由于分析问题与解决问题的能力缺乏，也导致此种专家系统对较为复杂问题的组织能力也明显不足。
3.5 集成智能系统
对于集成智能系统而言，其不仅包括智能控制方法与智能系统，还涉及与电力自动化系统进行深入的交联。并且，此种集成智能系统是现阶段所应用到的较为先进与形成规模的控制形式。现阶段，电力自动化系统中所应用到的集成智能系统研发程度较低，但通过专家系统与神经网络相融合模式的提出，使得继承智能系统在研发上进入了全新的阶段，同时也为集成智能系统的进一步研发创造出众多可供参考和借鉴的内容。此外，随着智能技术在电力自动化系统中的深度融入，也使得对于集成智能系统的研发上升到全新的高度。此种全新的继承智能系统，即是将智能技术在电力自动化系统中所实现的功能予以融合，并采用可起到模M人类决策意识的模糊逻辑理论作为系统的基础架构，使得集成智能系统必将能够实现最大程度的智能化，使电力自动化系统得到更为完善的发展。
4 结语
综上所述，将职能技术应用与电力系统自动化控制中，能够在提升电力系统自动化程度的基础上，进一步增强电力生产、运输以及管理的效率，使电力企业在缩减成本的同时，使自身的经济收益得以显著提升，将极大地促进电力行业的发展进程，使电力行业运用全新的技术手段，在激烈的市场竞争中立于不败之地。
【参考文献】
【1】智能技术在电气自动化控制中的应用探究[J].电子技术与软件工程，2014（07）：259.
【2】张智，张红.关于电力系统自动化中智能技术应用的分析[J].科技与企业，2014（16）：155.
自动化控制论文篇8
关键词：自动控制原理；教学改革；教学质量
中***分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0016-02
自动控制原理是高校电气信息类、控制类、机械类等许多专业的一门理论性和工程实践性均很强学科基础课和必修课。它在工农业、电气信息、机械、航空航天等工程学科中都有非常重要且广泛的应用。[1，2]
该课程通过讲解以传递函数为基础的经典控制理论知识，使学生掌握与控制系统相关的概念、原理和方法，分析系统和控制器设计等知识，达到培养学生对控制系统的分析、设计、工程实践、综合应用和创新等能力。因此，自动控制原理必须执行理论教学与实践训练并重的教学形式。这些特点很容易导致教师难教好、学生难学好的困局，并且较好的教学效果难以通过传统的教学方法和教学模式来保证。
本文将针对自动控制原理课程当前教学过程中存在的主要问题以及该课程的特点，从理论教学、实践教学、考核与评价三方面探讨教学改革的思路及措施，充分调动教师和学生两方面的积极性，促进教学质量的提高。
一、自动控制原理教学改革的必要性
1.教学内容的现状
自动控制原理在一定程度上反映了由机械化步入电气化，继而走向自动化、信息化和智能化的时代特征，内容涉及机械、电气、信息等多个学科。因此，许多学者综合考虑各学科特点、培养目标及背靠行业的差异，编撰了适用于不同层次和不同专业的教材。但由于自动控制理论的本质是研究系统状态的变化规律和改变这种变化的可能性和方法，致使各教材虽在视角、编排、表达描述和例题上存在这样或那样的差别，但核心内容都是围绕控制系统的分析和设计问题展开的。[3，4]
2.就业因素的影响
现在就业市场竞争异常激烈，对于工科学生，工程实践能力和动手操作能力是招聘单位最看重的。而自动控制原理偏重于理论分析，不像其他的软件和硬件课程一样，能给学生编程和熟悉硬件那样以直接的指导。实际的自动控制系统一般较复杂，学校受现行的教育模式的影响、资金和场地的限制等原因，难以具备真实系统级的实验教学设备，基本上以较简易的实验教具充当实践教学，而使得学生关注的只是自动化设备的零部件构成和组合布置，造成实践环节不能被学生正确认识和高度重视，导到学生动手能力不强。
从上面的分析可知，学生要学好该课程，要有扎实的数学、电路、机械、电气等相关知识，和需具备较强的分析和计算能力。若学生基础知识不扎实，则较难理解各学科间的内在联系。且现行教学模式中绝大部分是重理论轻实践，教学方法也采用灌输填鸭式较多，使学生只是背概念，抄笔记，记公式，而没去启发学生思考数学公式与实际工程系统的内在物理联系，工程系统的互动讨论也少之又少。这使得学生普遍认为课程的内容枯燥而抽象，难以深刻体会数学公式和***表背后的物理含义，导致学生普遍学习热情不高，部分基础不好的学生厌学情绪较重。加上受“读书就是为找个好工作”的功利主义思想影响，自动控制原理给人以内容抽象、不实用的感觉，只有部分考研或对自己要求比较高的学生有较高的学习积极性。因此，笔者认为自动控制原理教学改革需从理论教学、实践教学、考试与评价等几方面进行。
二、自动控制原理教学改革措施
1.理论教学
（1）精炼课堂教学内容。在保证课程内容的严密性、完整性和系统性的基础上，精选教学内容。便于学生更好的理解、掌握和应用自控原理和方法，对教学大纲中规定的重点概念、定理、方法和结论要讲深讲透，而大纲中规定的了解性内容和使用较少的内容，略讲或不讲。在讲解过程中，重点讲思路、结论和应用，除重要的推导步骤之外，弱化数学推导和证明，不至于让学生形成学控制就是学数学的感觉，重在展示该课程工程化的一面。只有强化了控制思想，才能让学生自己在控制器设计时灵活运用而不是生搬硬套，提高分析和设计能力。[5]
同时，要适时结合当前工农业，航空航天、汽车船舶等领域中最新应用的自动技术和最新科研发展动态更新到教学中。不断丰富课堂教学的例子，开阔学生的视野，生动课堂，以至保持自动控制原理课程教学内容的先进性。[6]
（2）分层次教学。根据培养目标、教学对象、专业层次的不同，可以进行分层次教学以缓解不同学生需求和专业培养目标不同的矛盾。
第一层是核心内容，是要重点掌握的内容，主要包括控制系统分析与综合的基本概念、原理和结论。这一层次要重点讲解，并通过课内外大量的习题加以强化，让学生做到知其然，又知其所以然的程度。
第二层是一般了解掌握的内容，该层次的知识采用注重结论、突出应用、简化推导的教学模式，重点达到让学生会应用的程度，或应用时能找相应的结论即可，节省课上学时。
第三层为重点难点拓展内容，这部分知识具有一定的难度和深度，主要满足考研和对自己要求较高的学生的需求。教师只利用15分钟在章节的小结中找出与考研相关的知识点或类型题，而不花过多时间在课上讲解，重点引出解题思路，进行课后扩展作业练习，以充分调动学生的积极性。
分层教学中，教师应相应地把作业分成两类：第一类是所有学生都必须做的普通作业，主要训练基本知识；第二类是学有余力的学生选做的扩展问题，主要包括课内没有讲过的具有一定深度的考研题和应用问题，起到扩展知识深度和广度、培养创新能力的作用，增强了学生的学习兴趣、应用能力和考研自信心。[7]
2.实践教学
（1）强化学生的工程意识。自动控制原理重在阐述原理和方法，虽与电路、机械、力学、数学等有着紧密联系，但自动控制不是对电气或机械系统的简单抽象，也不是单一的数理逻辑推导。在教学中，应选取工程实际对象，站在理论结合应用的角度，运动自控方法解决分析和设计问题，不断提高学生的实践能力，强化工程意识。首先，教师可利用计算机多媒体技术表现力强、具有***文并茂的特点，用形象生动的动画展示一些简单的控制系统，这不仅能使学生易于理解概念，熟知控制系统的各环节，还能明确认识整个控制过程。其次，在相关章节结束后，结合工程背景补充讲解一些大题目，以强化工程意识、激发学习兴趣、感受自动控制的魅力，达到学以致用的意义。[8]
（2）优化课程实验。通过结合实际系统，优化课程实验，培养学生设计实验能力和动手操作能力，以及查阅文献能力和综合解决问题能力。由于将MATLAB软件引入实验教学能取得良好的效果，因此实验分成通过计算机模拟仿真和实际设计两个阶段。
仿真阶段：引导学生运用Simulink***设计某些具体的控制系统并进行仿真，验证理论知识。仿真的重点是给定性能指标，让学生***制订控制方案、选择控制单元、设计控制器、绘制控制***纸、编制说明书、模拟工程设计的全过程，并将通过仿真检验设计效果。
动手操作阶段：学生通过仿真的锻炼，在条件允许的情况下，适当结合一些具体控制装置，进行实践操作。本阶段只提实现目标和要求，不提供实验电路***、步骤和说明，学生可根据个人实际情况自主选择不同难度等级的实验，但必须***完成控制方案设计、搭建控制系统并完成调试，记录原始数据和绘制***形，写出实验报告。
通过仿真和动手操作这两方面的训练，巩固了理论知识，极大地调动了学生的学习自主性和积极性，激发学习热情，培养***思考能力和动手能力，提高观察、分析和解决问题的能力。[9，10]
（3）以科研促进教学。虽然教学是高校的基本职责和功能的体现，但科研是高校中不可或缺的重要组成部分，特别是现代高校，教学和科研相辅相成，两者不可分割。
近几十年，数学和计算机的发展对自动化控制原理起到了巨大的推动作用，甚至毫不夸张地说，当今的控制理论是利用计算机运用数学原理对工程实际作用的前沿结果。因此，在教学中适当地介绍一些相关科技领域的新动态、新成果，能使学生了解当前学科发展动态，拓宽知识面，极大激发学生的学习兴趣。在条件允许的情况下，挑选一些成绩好、能力强、有科研兴趣的学生参加到老师的课题中，指导学生参与科研，为学生的科技活动提供一些项目。这样，既能调动学生的积极性，增强创新意识和创新能力，还能为学生开展科技竞赛活动的打好基础。通过参与科研，学生提高了学习兴趣和求知欲望，促进了教学和科研相互发展的效果。
三、考核与评价
科学的考核与评价方式，是引导学生全面发展，培养学生综合能力和真实反映学习效果的重要措施。因此，笔者进行了改革：最终成绩包括平时成绩（占40%）和期末成绩（占60%）两部分。平时成绩包括考勤（10%）、平时作业（20%）、课程实验（10%）。加强平时学习严格要求学生，注重教学过程管理，改变传统的一考定终身的评价制度。
具体实施细则为：考勤成绩不及格的（>6分），取消其课程资格，必须重修；作业不及格的（>10分），作业记零分；实验旷课累计达4学时的，实验记零分。期末成绩采用闭卷形式，考试内容要覆盖课程的基础概念、原理、方法、技能，以及综合分析和设计问题，检验学生解决问题的能力及综合素质。这样处理，有助于引导学生主动学习，促进形成好的学风，改善学生的成绩。[11，12]
四、结束语
自动化控制原理是电气信息类专业的一门非常重要的必修课，而当前的现状是自动控制原理教学内容和教学形式的原理、方法讲解得多，缺乏工程应用性的特点，现在学生的自主学习能力普遍有所下降。为了激发学生的学习兴趣，提高学生的素质，达到学以致用的目的，笔者提出从自动控制原理课程的理论教学、实践教学、考核与评价等方面对自动控制原理课程提出了教学改革，让学生能够更好地学习、掌握和应用自动化控制原理知识。
参考文献：
[1]刘灿，王文炜，龙祖强，等.《自动控制原理》课程教学改革的探索[J].衡阳师范学院学报，2011，32（3）：166-168.
[2]刘丙友.“自动控制原理”课程教学改革与探索[J].中国电力教育，2011，（4）：62-63.
[3]胡寿松.自动控制原理[M].第五版.北京：科学出版社，2007.
[4]余成波，张莲，胡晓倩.自动控制原理[M].第2版.北京：清华大学出版社，2009.
[5]林剑辉，赵燕东，王海兰.高等农林院校工科专业“自动控制原理”课程教学改革的探讨[J].中国林业教育，2009，（27）：24-26.
[6]包建华.自动控制原理课程教学改革探索[J].科技信息，2008，
（25）：500.
[7]张明君，崔杏利，梅彦平，等.多目标的“自动控制原理”课程教学实践与成效[J].中国电力教育，2009，（14）：134-136.
[8]李润生，姚颖.自动控制原理课程教学改革与实践[J].辽宁科技学院学报，2010，12（3）：63-64.
[9]秦怀宇.自动控制原理课程教学改革与实践[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011，（11）：237-238.
[10]张栋.自动控制原理实验教学改革探索与实践[J].实验室科学，
2011，14（5）：37-40.
自动化控制论文篇9
关键词：智能桁架；振动控制；模糊控制器；模糊规则；遗传算法
中***分类号：TU323.4文献标识码： A 文章编号：
引言：
近年来，大型智能桁架结构在航空航天领域得到越来越多的应用。其模型具有不确定性，模型结构和参数在很大范围内变化，基于精确模型的传统控制理论和现代控制理论都有局限性[1]。模糊控制不依赖于被控系统的精确数学模型，而是通过对系统动态特征的定性认识、直接推理、***确定或变换控制策略，以达到对复杂的、非线性的、不确定性的被控系统的控制，这种方法容易实现，也更加易于保证其实时性。2005年，赵国伟等[2]将PID和LQG成功的应用于大型空间复杂智能桁架结构的振动主动控制上，2009年，张京***等[3]将模糊控制应用于智能悬臂梁的控制当中。本文基于对智能桁架结构模型的认识与分析，设计出相应的模糊控制器，并采用遗传算法对其控制规则进行优化，然后通过一实例仿真验证该方法的有效性。
1智能桁架结构有限元模型
设智能桁架结构中共有个压电主动杆，考虑压电主动杆的机电耦合特性，基于有限元法，建立智能桁架结构的运动方程: （1）
式中，、、分别为质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵、、分别为加速度矢量、速度矢量和位移矢量；是由主动杆的方向余弦组成的向量矩阵；为外部节点力矢量；是维主动杆产生的控制力向量。
为简化结构的仿真模型，对智能桁架结构的动力学模型做模态截断处理,则其***模态空间的动力学方程及观测方程为：
（2）
（3）
式中，、、，，为第阶振动的固有频率，为第阶的模态阻尼比，为外界干扰力，为维模态控制力，其中为模态向量矩阵，为对角阵，为第个作动器单位压电作用下产生的控制力，为对角阵，为第个主动杆等效刚度，为模态坐标，为作动电压。
2.模糊控控制器的设计
目前振动控制中常用的模糊控制器多为双输入-单输出的结构形式。本文采用的也是这种结构模式，其输入输出变量分别为智能桁架的结构位移、速度和对其施加的控制反力。这三个变量都要从物理论域量化到整数论域上，然后再在整数论域上给出若干语言变量值，从而实现整个论域元素的模糊化过程。本文将位移和速度作为误差和误差变化率。设量化值、有统一论域，的论域为。为表达控制规则需先确定输入变量、输出变量的词集，为了简化设计过程，设计量化后的误差、误差变化、控制量的词集均为：负大（NB）、负中（NM）、负小（NS）、零（ZO）、正小（PS）、正中（PM）、正大（PB）。在模糊化时，输入变量选择三角形和梯形的隶属函数，输出变量选择三角形隶属函数。模糊控制规则直接影响到控制系统的性能，本文根据桁架的位移、速度和控制力之间的关系，总结出用语言值表示的二维控制规则表，见表1.
表1 二维模糊控制器控制规则表
模糊推理采用Mandain法，清晰化采用重心法。
3.遗传算法优化控制规则
利用遗传算法进行优化求解时，首先要对控制规则进行编码，然后选择合适的适应度函数，通过复制、交叉、变异等遗传操作，获取最佳种群，。该种群中最优个体为优化问题的解，即为最优模糊规则。
3.1 遗传编码
遗传算法中常见的编码方法有二进制编码和十进制编码。本文将采用十进制编码方法对模糊控制规则进行编码，用数字集{1,2,3,4,5,6,7}来依次表示模糊语言集{ NB，NM，NS，0，PS，PM，PB }，即对设计的控制规则进行数值化，按从左到右，从上至下的顺序把控制规则展开成一维形式，这样便形成了遗传算法所需要的个体。前面设计的控制器含有49条控制规则，即是含有49个待寻优参数，这样每个染色体就包含有49个遗传基因，每个染色体长度也就是49位。对其进行数字化处理后可以表示为染色体表2
表2 染色体表
3.2 适应度函数选择
要想利用遗传算法对控制规则进行优化，首先要解决种群个体的评估问题。本文研究的是智能桁架结构的模糊控制，其控制目标是在激励荷载作用下使得桁架结构的振幅达到最小、衰减随度达到最快。本文以模糊规则表的49个模糊语言集作为设计变量，以智能桁架结构的自由端最大挠度作为评价控制器性能指标的目标函数。其表达式为：
（4）
因为遗传算法要求个体适应度越大越优，故需将目标函数转化为最大值问题后作为目标函数，转换函数为：
（5）
3.3遗传操作
3.3.1 选择
选择算子是遗传算法中对群体中个体进行优胜劣汰的操作，本文采用适应度比例选择 ，设群体大小为，个体的适应度值为，则个体被选择的概率表示为：
（6）
3.3.2 交叉
交叉运算是两个配对染色体按照某种方式相互交换其部分遗传基因，从而产生两个新的个体。为了保证交叉运算后产生的新一代染色体个体的规则总数量不变，本文采用对位交叉算法。
3.3.3 变异
变异是指将个体染色体编码串中的某些基因位串上的基因值用该位串的其他等位基因来替换，从而产生新的个体。本文在进行变异操作时，是对个体染色体的49个基因，随机选择一位或多位基因值进行变异，随机变异所选用的基因用1-7之间的随机数值来代替
3.4遗传算法实现
首先，确定遗传算法的相关参数：本文的设计变量49个，取种群个数为15个，最大迭代次数取20次。然后，用遗传算法对控制规则进行优化，
4 实例仿真
本文所选桁架是由普通杆和由粘贴有压电片的主动杆构成，其结构尺寸为，共有83根杆件，普通杆是由铝合金材料构成，弹性模量为，密度，泊松比，杆件直径为。主动杆压电片采用压电陶瓷材料，传感器/作动器同位布置，布置在固定端端部，设该桁架结构的模态阻尼比为，顶端节点所受作用力，作用时间为0.01s。
将设计的模糊控制器和在遗传算法优化控制规则后设计的控制器分别作用于智能桁架结构，通过算法程序的运行可以得到
桁架架结构的仿真***：
仿真***中，红色线代表遗传算法优化模糊控制规则后的模糊控制器的控制效果，黄色线表示没有使用遗传算法的普通模糊控制器的控制效果。从仿真***中我们可以看出，遗传算法优化后的模糊控制器比普通模糊控制器有更好的控制效果，每阶的位移曲线最大位移都有明显的较小，智能桁架结构振动的衰减速度也有所加快。
5结论
本文对遗传算法做改进，然后作用在模糊控制器的控制规则优化上的方法是可行有效的，同时也说明了控制规则对于控制器的控制效果起着至关重要的作用。
参考文献
李东旭,陈卫东.大挠性航天桁架结构动力学及其主动控制研究进展[J]，力学进展，2009,38（2）：167-176
自动化控制论文篇10
关键词:机器人触觉;滑觉;三维力;自适应模糊控制
中***分类号:TP732 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 07-0000-01
Adaptive Fuzzy Control Tactile&Slip Sensor
Wang Chunfang,Gao Yuyu
(Liren College of Yanshan University,Qinhuangdao066004,China)
Abstract:This paper introduces adaptive fuzzy control method, through the slip signal fuzzy controller design,control the manipulator and the contact surface of the clamping force,that the slip signal detection and control of contact forces can effectively achieve mechanical hand on the soft,easy to broken,easy to deform objects capture the security and stability.
Keywords:Robot tactile;Slip feel;Three-dimensional force; Adaptive fuzzy control
一、引言
滑动信号是由微振动诱导产生的,是一系列接触和释放信号的叠加。要实现无损抓取滑动信号的检测与控制是首要问题,但由于被抓取物体的随机性大,控制模型难以设计,另外很难准确判断物体相对滑动情况,要使用传统的控制理论很难对系统进行精确描述,更难以实现有效控制。针对这种系统数学模型结构难以描述和受控对象信息的不确定性,在控制策略上引入模糊控制自适应理论。模糊控制是模糊集合与控制理论相结合的产物,它是基于模糊推理、利用人的经验、知识和技巧模范人类思维方式、对难以建立受控对象数学模型的复杂系统实施的一种控制策略。自适应控制系统的引入使系统直接根据受控过程和工作环境的改变做出响应调整。自适应控制器同时完成两方面的任务:一是根据过程现状给出适当的控制量,即控制任务;另外就是根据这些控制量的控制效果对控制规则加以改进,即辨识或学习任务。同时模糊自适应控制器的引入将会大大减少系统对工作环境信息量的要求
二、模糊控制器设计
输入变量和输出变量的确定:在进行控制手动控制时,操作者希望实现控制目标,一旦偏离目标,出现误差便能够根据偏差的大小进行相应调节。在手动过程中,所获得的信息主要有三个:误差、误差的变化以及误差的变化率。模糊控制器的控制规则往往是大量手动控制实践经验总结出来的,所以,模糊控制器的输入变量也就可以有三个:误差、误差的变化以及误差的变化速率;输出量常选择控制量或者控制量的变化,即增量。
确定模糊化和解模糊方法:由于系统的输入量在采样周期内获取的多点离散数据,所以采用单值模糊化方法,将某区间内的精确量转换为相应论域上的模糊单值,这种方法理解起来很贴近人的自然思维而且易于实现。
解模糊方法:模糊逻辑控制器的输出同样是一个模糊量,但要指导被控对象的动作还需将其转化成精确量。因为实际应用中被控对象在某一时刻有且仅有一个确定的控制量。从数学概念上讲,解模糊就是从模糊空间论域到精确控制空间的映射。解模糊的方法有质心法、最大隶属度法、系数加权平均法隶属度限幅元素平均法。
三、基于模糊模型的自适应控制器设计
对于严格反馈形式的单输入单输出(SISO)非线性系统有式
其中, 是系统的状态向量,且可以通过测量得到。 是控制输入量, 是系统的输出量, 是未知有界的连续函数, 是系统未知有界扰动。
公式(1)可以写成如下矩阵形式。
(2)
其中, , , 。 的选择要满足 是严格的Hurwitz矩阵。因此,对于一个给定的 ,存在一个 满足
(3)
令信号 为参考信号,并且其n阶导数收敛。定义输出跟踪误差为式(4)。
(4)
系统的控制目标是:利用模糊控制系统(FLS),根据由参考信号 、输出信号 和状态估计 所构成的闭环控制系统设计模糊控制器参数及模糊自适应控制规则。以保证整个闭环系统的信号有界并且追踪误差 尽可能的小。
如果不能得到公式(1)所示系统的状态反馈,在这种情况下就应该建立一个状态观测器来估计状态,然后利用模糊自适应控制方案来研究输出的反馈控制。
公式(1)中的非线性项可逼近为式(5)。
(5)
其中 。
模糊控制系统的逼近误差 和最近误差 定义为:
(6)
(7)
其中, , ,是最优参数向量。 、 和 分别是 , 和 的紧致域。并定义 和 。
模糊状态观测器表示如下。
(8)
其中, 。
令观测误差 ,由公式(1)至公式(8)可得观测误差方程为:
(9)
其中, 。
四、结论
本文从人手抓取物体的思路和滑动的特点出发,引入自适应模糊控制系统。首先根据经验知识对模糊控制系统的输入量、输出量及其论域和隶属度进行选择和设定,再将关节伺服直流电机的仿真模型嵌入到自适应控制系统的控制过程中去,最终形成完整的机器人触觉系统控制模型的设计。通过滑动信号的反馈实现对机械手输出转矩的控制,从而改变夹持力度,以保证实现安全稳定抓取易碎易变形物体。
参考文献:
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