序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇控制技術(shù)論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1引言

信息時代的高新技術(shù)流向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，引起后者的深刻變革。作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之一的機(jī)械工業(yè)，在這場新技術(shù)革命沖擊下，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都發(fā)生了質(zhì)的躍變，微電子技術(shù)、微計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展使信息、智能與機(jī)械裝置和動力設(shè)備相結(jié)合，促使機(jī)械工業(yè)開始了一場大規(guī)模的機(jī)電一體化技術(shù)革命。

隨著計算機(jī)技術(shù)、電子電力技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，各先進(jìn)國家的機(jī)電一體化產(chǎn)品層出不窮。機(jī)床、汽車、儀表、家用電器、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、冶金機(jī)械、化工機(jī)械以及工業(yè)機(jī)器人、智能機(jī)器人等許多門類產(chǎn)品每年都有新的進(jìn)展。機(jī)電一體化技術(shù)已越來越受到各方面的關(guān)注，它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強(qiáng)企業(yè)競爭力等方面起著極大的作用。

在機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展的同時，運動控制技術(shù)作為其關(guān)鍵組成部分，也得到前所未有的大發(fā)展，國內(nèi)外各個廠家相繼推出運動控制的新技術(shù)、新產(chǎn)品。本文主要介紹了全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術(shù)（FullClosedACServo）、直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)（LinearMotorDriving）、可編程序計算機(jī)控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和運動控制卡（MotionControllingBoard）等幾項具有代表性的新技術(shù)。

2全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術(shù)

在一些定位精度或動態(tài)響應(yīng)要求比較高的機(jī)電一體化產(chǎn)品中，交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，其中數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)更符合數(shù)字化控制模式的潮流，而且調(diào)試、使用十分簡單，因而被受青睞。這種伺服系統(tǒng)的驅(qū)動器采用了先進(jìn)的數(shù)字信號處理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以對電機(jī)軸后端部的光電編碼器進(jìn)行位置采樣，在驅(qū)動器和電機(jī)之間構(gòu)成位置和速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并充分發(fā)揮DSP的高速運算能力，自動完成整個伺服系統(tǒng)的增益調(diào)節(jié)，甚至可以跟蹤負(fù)載變化，實時調(diào)節(jié)系統(tǒng)增益；有的驅(qū)動器還具有快速傅立葉變換（FFT）的功能，測算出設(shè)備的機(jī)械共振點，并通過陷波濾波方式消除機(jī)械共振。

一般情況下，這種數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)大多工作在半閉環(huán)的控制方式，即伺服電機(jī)上的編碼器反饋既作速度環(huán)，也作位置環(huán)。這種控制方式對于傳動鏈上的間隙及誤差不能克服或補(bǔ)償。為了獲得更高的控制精度，應(yīng)在最終的運動部分安裝高精度的檢測元件（如：光柵尺、光電編碼器等），即實現(xiàn)全閉環(huán)控制。比較傳統(tǒng)的全閉環(huán)控制方法是：伺服系統(tǒng)只接受速度指令，完成速度環(huán)的控制，位置環(huán)的控制由上位控制器來完成（大多數(shù)全閉環(huán)的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)就是這樣）。這樣大大增加了上位控制器的難度，也限制了伺服系統(tǒng)的推廣。目前，國外已出現(xiàn)了一種更完善、可以實現(xiàn)更高精度的全閉環(huán)數(shù)字式伺服系統(tǒng)，使得高精度自動化設(shè)備的實現(xiàn)更為容易。其控制原理如圖1所示。

該系統(tǒng)克服了上述半閉環(huán)控制系統(tǒng)的缺陷，伺服驅(qū)動器可以直接采樣裝在最后一級機(jī)械運動部件上的位置反饋元件(如光柵尺、磁柵尺、旋轉(zhuǎn)編碼器等)，作為位置環(huán)，而電機(jī)上的編碼器反饋此時僅作為速度環(huán)。這樣伺服系統(tǒng)就可以消除機(jī)械傳動上存在的間隙（如齒輪間隙、絲杠間隙等），補(bǔ)償機(jī)械傳動件的制造誤差（如絲杠螺距誤差等），實現(xiàn)真正的全閉環(huán)位置控制功能，獲得較高的定位精度。而且這種全閉環(huán)控制均由伺服驅(qū)動器來完成，無需增加上位控制器的負(fù)擔(dān)，因而越來越多的行業(yè)在其自動化設(shè)備的改造和研制中，開始采用這種伺服系統(tǒng)。

3直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)

直線電機(jī)在機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用，近幾年來已在世界機(jī)床行業(yè)得到重視，并在西歐工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)掀起"直線電機(jī)熱"。

在機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，采用直線電動機(jī)直接驅(qū)動與原旋轉(zhuǎn)電機(jī)傳動的最大區(qū)別是取消了從電機(jī)到工作臺（拖板）之間的機(jī)械傳動環(huán)節(jié)，把機(jī)床進(jìn)給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為"零傳動"。正是由于這種"零傳動"方式，帶來了原旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動方式無法達(dá)到的性能指標(biāo)和優(yōu)點。

1.高速響應(yīng)由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時間常數(shù)較大的機(jī)械傳動件（如絲杠等），使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能大大提高，反應(yīng)異常靈敏快捷。

2.精度直線驅(qū)動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機(jī)械機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的傳動間隙和誤差，減少了插補(bǔ)運動時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機(jī)床的定位精度。

3.動剛度高由于"直接驅(qū)動"，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象，同時也提高了其傳動剛度。

4.速度快、加減速過程短由于直線電動機(jī)最早主要用于磁懸浮列車（時速可達(dá)500Km/h），所以用在機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動中，要滿足其超高速切削的最大進(jìn)個速度（要求達(dá)60～100M/min或更高）當(dāng)然是沒有問題的。也由于上述"零傳動"的高速響應(yīng)性，使其加減速過程大大縮短。以實現(xiàn)起動時瞬間達(dá)到高速，高速運行時又能瞬間準(zhǔn)停。可獲得較高的加速度，一般可達(dá)2～10g（g=9.8m/s2），而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1～0.5g。

5.行程長度不受限制在導(dǎo)軌上通過串聯(lián)直線電機(jī)，就可以無限延長其行程長度。

6.運動動安靜、噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機(jī)械摩擦，且導(dǎo)軌又可采用滾動導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌（無機(jī)械接觸），其運動時噪音將大大降低。

7.效率高由于無中間傳動環(huán)節(jié)，消除了機(jī)械摩擦?xí)r的能量損耗，傳動效率大大提高。

直線傳動電機(jī)的發(fā)展也越來越快，在運動控制行業(yè)中倍受重視。在國外工業(yè)運動控制相對發(fā)達(dá)的國家已開始推廣使用相應(yīng)的產(chǎn)品，其中美國科爾摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直線電機(jī)和SERVOSTARCD系列數(shù)字伺服放大器構(gòu)成一種典型的直線永磁伺服系統(tǒng)，它能提供很高的動態(tài)響應(yīng)速度和加速度、極高的剛度、較高的定位精度和平滑的無差運動；德國西門子公司、日本三井精機(jī)公司、臺灣上銀科技公司等也開始在其產(chǎn)品中應(yīng)用直線電機(jī)。

4可編程計算機(jī)控制器技術(shù)

自20世紀(jì)60年代末美國第一臺可編程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）問世以來，PLC控制技術(shù)已走過了30年的發(fā)展歷程，尤其是隨著近代計算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，它已在軟硬件技術(shù)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)走出了當(dāng)初的"順序控制"的雛形階段。可編程計算機(jī)控制器（PCC）就是代表這一發(fā)展趨勢的新一代可編程控制器。

與傳統(tǒng)的PLC相比較，PCC最大的特點在于它類似于大型計算機(jī)的分時多任務(wù)操作系統(tǒng)和多樣化的應(yīng)用軟件的設(shè)計。傳統(tǒng)的PLC大多采用單任務(wù)的時鐘掃描或監(jiān)控程序來處理程序本身的邏輯運算指令和外部的I/O通道的狀態(tài)采集與刷新。這樣處理方式直接導(dǎo)致了PLC的"控制速度"依賴于應(yīng)用程序的大小，這一結(jié)果無疑是同I/O通道中高實時性的控制要求相違背的。PCC的系統(tǒng)軟件完美地解決了這一問題，它采用分時多任務(wù)機(jī)制構(gòu)筑其應(yīng)用軟件的運行平臺，這樣應(yīng)用程序的運行周期則與程序長短無關(guān)，而是由操作系統(tǒng)的循環(huán)周期決定。由此，它將應(yīng)用程序的掃描周期同外部的控制周期區(qū)別開來，滿足了實時控制的要求。當(dāng)然，這種控制周期可以在CPU運算能力允許的前提下，按照用戶的實際要求，任意修改。

基于這樣的操作系統(tǒng)，PCC的應(yīng)用程序由多任務(wù)模塊構(gòu)成，給工程項目應(yīng)用軟件的開發(fā)帶來很大的便利。因為這樣可以方便地按照控制項目中各部分不同的功能要求，如運動控制、數(shù)據(jù)采集、報警、PID調(diào)節(jié)運算、通信控制等，分別編制出控制程序模塊（任務(wù)），這些模塊既獨立運行，數(shù)據(jù)間又保持一定的相互關(guān)聯(lián)，這些模塊經(jīng)過分步驟的獨立編制和調(diào)試之后，可一同下載至PCC的CPU中，在多任務(wù)操作系統(tǒng)的調(diào)度管理下并行運行，共同實現(xiàn)項目的控制要求。

PCC在工業(yè)控制中強(qiáng)大的功能優(yōu)勢，體現(xiàn)了可編程控制器與工業(yè)控制計算機(jī)及DCS（分布式工業(yè)控制系統(tǒng)）技術(shù)互相融合的發(fā)展潮流，雖然這還是一項較為年輕的技術(shù)，但在其越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域中，它正日益顯示出不可低估的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

5運動控制卡

運動控制卡是一種基于工業(yè)PC機(jī)、用于各種運動控制場合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制單元。它的出現(xiàn)主要是因為：（1）為了滿足新型數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、柔性、開放性等要求；（2）在各種工業(yè)設(shè)備（如包裝機(jī)械、印刷機(jī)械等）、國防裝備（如跟蹤定位系統(tǒng)等）、智能醫(yī)療裝置等設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)研制和改造中，急需一個運動控制模塊的硬件平臺；（3）PC機(jī)在各種工業(yè)現(xiàn)場的廣泛應(yīng)用，也促使配備相應(yīng)的控制卡以充分發(fā)揮PC機(jī)的強(qiáng)大功能。

運動控制卡通常采用專業(yè)運動控制芯片或高速DSP作為運動控制核心，大多用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。一般地，運動控制卡與PC機(jī)構(gòu)成主從式控制結(jié)構(gòu)：PC機(jī)負(fù)責(zé)人機(jī)交互界面的管理和控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控等方面的工作（例如鍵盤和鼠標(biāo)的管理、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示、運動軌跡規(guī)劃、控制指令的發(fā)送、外部信號的監(jiān)控等等）；控制卡完成運動控制的所有細(xì)節(jié)（包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢測等等）。運動控制卡都配有開放的函數(shù)庫供用戶在DOS或Windows系統(tǒng)平臺下自行開發(fā)、構(gòu)造所需的控制系統(tǒng)。因而這種結(jié)構(gòu)開放的運動控制卡能夠廣泛地應(yīng)用于制造業(yè)中設(shè)備自動化的各個領(lǐng)域。

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2電廠集控運行控制模式應(yīng)用的核心技術(shù)

電廠集控運行控制模式依托集控運行技術(shù)來實現(xiàn)，即為DCS系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)作為一種綜合性控制系統(tǒng)，其在提高電廠設(shè)備自動化水平，實現(xiàn)能源節(jié)約保障系統(tǒng)運行安全等方面發(fā)揮著重要作用。電廠自身設(shè)備具備一定的自動化水平是應(yīng)用集控運行技術(shù)的重要基礎(chǔ)。當(dāng)前，在電廠工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，采取集控運行技術(shù)取代傳統(tǒng)的單獨控制技術(shù)，能夠更好發(fā)揮集控運行技術(shù)的自動化與集成化優(yōu)勢。電廠集控運行核心技術(shù)為生產(chǎn)線管控技術(shù)，生產(chǎn)線管控技術(shù)的應(yīng)用，能夠通過借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)，實現(xiàn)對電廠生產(chǎn)線中所進(jìn)行的生產(chǎn)作業(yè)執(zhí)行管理與控制操作，從而大幅提高了電廠作業(yè)自動化水平。采取4C技術(shù)可以實現(xiàn)對大中型生產(chǎn)線進(jìn)行實時監(jiān)督與管理控制，能夠有效預(yù)防電廠設(shè)備運行安全事故發(fā)生，對集控運行中獲取的信息及數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分析，加強(qiáng)集控運行優(yōu)化操作，從而在提高電廠生產(chǎn)作業(yè)效率的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)電廠集控運行控制的經(jīng)濟(jì)性與有效性。

3提高電廠集控運行模式管理科學(xué)性以保障其運行效益

為切實保障電廠集控運行控制模式及應(yīng)用效益，要求不斷革新信息技術(shù)，通過深化信息技術(shù)提高集控系統(tǒng)運行可靠性，提高信號集中控制能力，降低工作人員負(fù)擔(dān)并提高工作效率；不斷加強(qiáng)工作人員專業(yè)素養(yǎng)，切實掌握集控運行控制模式操作技術(shù)，優(yōu)化資源及技術(shù)配置，提高工作專業(yè)水平；高度重視操作細(xì)節(jié)，加強(qiáng)電廠集控運行控制系統(tǒng)硬件與軟件維護(hù)，確保整個系統(tǒng)運行的安全性與可靠性。

篇（3）

在實際工作中，極其的作業(yè)形式和作業(yè)方法都存在著一定的差異，所以智能控制技術(shù)在控制目標(biāo)和控制策略的選擇上也存在著很大的不同。在智能控制技術(shù)應(yīng)用于挖掘機(jī)領(lǐng)域方面，其主要要實現(xiàn)的控制目標(biāo)就是要實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，同時也要提高機(jī)械生產(chǎn)的效率。智能控制技術(shù)使用在壓路機(jī)領(lǐng)域方面主要就是要實現(xiàn)碾壓的質(zhì)量和壓實的速度。當(dāng)前挖掘機(jī)主要有兩種控制策略,一是“負(fù)載適應(yīng)控制”另一種是“動力適應(yīng)控制”。負(fù)載適應(yīng)控制主要就是指在發(fā)動機(jī)發(fā)出功率已經(jīng)穩(wěn)定的情況下，液壓系統(tǒng)能夠根據(jù)實際的需要對自身的運行狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而使其能夠以最佳的狀態(tài)來完成工作。動力適應(yīng)控制就是在實際的工作中發(fā)動機(jī)要根據(jù)運行的具體情況支持發(fā)動機(jī)的動力輸出，這也極大的節(jié)約了能源。采用“負(fù)載適應(yīng)控制”技術(shù)的挖掘機(jī),一般設(shè)有幾種動力選擇模式,如最大功率模式,標(biāo)準(zhǔn)功率模式和經(jīng)濟(jì)功率模式,每種模式下的發(fā)動機(jī)輸出功率基本恒定,同時液壓泵業(yè)設(shè)有幾條恒功率曲線與之匹配。由于系統(tǒng)中采用了發(fā)動機(jī)速度傳感控制技術(shù)（ESS控制技術(shù)）,在匹配時將每種功率模式下的泵的吸收功率設(shè)定為大于或等于該模式下的發(fā)動機(jī)輸出功率,這樣可以使液壓系統(tǒng)充分吸收利用發(fā)動機(jī)的功率,減少能量損失。還可以通過對泵的吸收功率的調(diào)節(jié),協(xié)調(diào)負(fù)載與發(fā)動機(jī)的動力輸出,避免發(fā)動機(jī)熄火。在實際的工作中，操作人員需要根據(jù)作業(yè)面的具體情況選擇發(fā)動機(jī)電費模式，所以這種方式在實行的過程中還需要一定的人工參與，如果操作不當(dāng)，非常容易造成浪費的現(xiàn)象。采用動力適應(yīng)控制以后挖掘機(jī)就能夠開啟自動控制的模式，在作業(yè)的過程中，該技術(shù)可以根據(jù)實際的需要為發(fā)動機(jī)的運行提供一定的動力，這樣也有效的避免了資源和能源的浪費現(xiàn)象，該系統(tǒng)可以根據(jù)機(jī)械運行的實際需要來供給動力，在運行的過程中不需要過多人工的操作和參與，在經(jīng)濟(jì)性和高效性上都有著很好的表現(xiàn)。這一系統(tǒng)的運行思路是讓機(jī)器對施工的具體情況進(jìn)行有效的識別，同時根據(jù)其分析的具體狀況制定適當(dāng)?shù)慕鉀Q辦法，發(fā)動機(jī)和該系統(tǒng)在運行的過程中會對運行的狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，這樣就能夠保證其在運行的過程中處于良好的狀態(tài)。在挖掘機(jī)智能控制技術(shù)中還需要一些節(jié)能和為操作提供方便的方法，采用這些方法能夠更好的對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，能夠更加有效的提升整個系統(tǒng)的性能和運行質(zhì)量。智能壓路機(jī)在使用智能控制技術(shù)的過程中需要根據(jù)設(shè)定的質(zhì)量和目標(biāo)對壓實的效果進(jìn)行有效的檢測和控制，同時還要通過系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)來尋找最佳的解決方案。

2.控制方法

任何智能控制系統(tǒng)包含三個過程：

（1）采集信息；

（2）處理信息并做出決策和思考；

（3）決定執(zhí)行。挖掘機(jī)是通過檢測液壓系統(tǒng)得運行參數(shù)來識別載荷大小的,如檢測液壓系統(tǒng)中泵的控制壓力,泵的輸油壓力和各機(jī)構(gòu)（行走,回轉(zhuǎn),動臂提升和斗桿收回）的工作壓力等。有的還檢測先導(dǎo)手柄的位移量和系統(tǒng)流量等。挖掘機(jī)控制器根據(jù)采集的信息,通過模糊控制理論推理出所需功率的大小和發(fā)動機(jī)的最佳轉(zhuǎn)速。執(zhí)行決定的過程是由控制器驅(qū)動發(fā)動機(jī)油門執(zhí)行器,使發(fā)動機(jī)設(shè)定到理想的轉(zhuǎn)速和輸出功率。而壓路機(jī)是通過連續(xù)檢測振動輪的振動加速來識別地面壓實質(zhì)量的。振動輪內(nèi)的旋轉(zhuǎn)偏心快產(chǎn)生的振動,理論上是一條正弦曲線。當(dāng)振動輪在地面上振動時,曲線總是被擾動的,在軟地面上額度擾動小,在硬地面上的擾動大。通過對壓路機(jī)振動輪的加速度進(jìn)行快速傅立葉變換處理,能夠計算出地面壓實的數(shù)據(jù)。

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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，許多新方法和技術(shù)進(jìn)入工程化、產(chǎn)品化階段，這對自動控制技術(shù)提出獷新的挑戰(zhàn)，促進(jìn)了智能理論在控制技術(shù)中的應(yīng)用，以解決用傳統(tǒng)的方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。

一、智能控制的主要方法

智能控制技術(shù)的主要方法有模糊控制、基于知識的專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和集成智能控制等，以及常用優(yōu)化算法有:遺傳算法、蟻群算法、免疫算法等。

2.1模糊控制

模糊控制以模糊集合、模糊語言變量、模糊推理為其理論基礎(chǔ)，以先驗知識和專家經(jīng)驗作為控制規(guī)則。其基本思想是用機(jī)器模擬人對系統(tǒng)的控制，就是在被控對象的模糊模型的基礎(chǔ)上運用模糊控制器近似推理等手段，實現(xiàn)系統(tǒng)控制。在實現(xiàn)模糊控制時主要考慮模糊變量的隸屬度函數(shù)的確定，以及控制規(guī)則的制定二者缺一不可。

2.2專家控制

專家控制是將專家系統(tǒng)的理論技術(shù)與控制理論技術(shù)相結(jié)合，仿效專家的經(jīng)驗，實現(xiàn)對系統(tǒng)控制的一種智能控制。主體由知識庫和推理機(jī)構(gòu)組成，通過對知識的獲取與組織，按某種策略適時選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)則進(jìn)行推理，以實現(xiàn)對控制對象的控制。專家控制可以靈活地選取控制率，靈活性高；可通過調(diào)整控制器的參數(shù)，適應(yīng)對象特性及環(huán)境的變化，適應(yīng)性好；通過專家規(guī)則，系統(tǒng)可以在非線性、大偏差的情況下可靠地工作，魯棒性強(qiáng)。

2.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬人腦神經(jīng)元的活動，利用神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)與權(quán)值的分布來表示特定的信息，通過不斷修正連接的權(quán)值進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，以逼近理論為依據(jù)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模，并以直接自校正控制、間接自校正控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制等方式實現(xiàn)智能控制。

1.4學(xué)習(xí)控制

(1)遺傳算法學(xué)習(xí)控制

智能控制是通過計算機(jī)實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，因此控制技術(shù)離不開優(yōu)化技術(shù)?？焖佟⒏咝?、全局化的優(yōu)化算法是實現(xiàn)智能控制的重要手段。遺傳算法是模擬自然選擇和遺傳機(jī)制的一種搜索和優(yōu)化算法，它模擬生物界/生存競爭，優(yōu)勝劣汰，適者生存的機(jī)制，利用復(fù)制、交叉、變異等遺傳操作來完成尋優(yōu)。遺傳算法作為優(yōu)化搜索算法，一方面希望在寬廣的空間內(nèi)進(jìn)行搜索，從而提高求得最優(yōu)解的概率；另一方面又希望向著解的方向盡快縮小搜索范圍，從而提高搜索效率。如何同時提高搜索最優(yōu)解的概率和效率，是遺傳算法的一個主要研究方向。

(2)迭代學(xué)習(xí)控制

迭代學(xué)習(xí)控制模仿人類學(xué)習(xí)的方法、即通過多次的訓(xùn)練，從經(jīng)驗中學(xué)會某種技能，來達(dá)到有效控制的目的。迭代學(xué)習(xí)控制能夠通過一系列迭代過程實現(xiàn)對二階非線性動力學(xué)系統(tǒng)的跟蹤控制。整個控制結(jié)構(gòu)由線性反饋控制器和前饋學(xué)習(xí)補(bǔ)償控制器組成，其中線性反饋控制器保證了非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、前饋補(bǔ)償控制器保證了系統(tǒng)的跟蹤控制精度。它在執(zhí)行重復(fù)運動的非線性機(jī)器人系統(tǒng)的控制中是相當(dāng)成功的。

二、智能控制的應(yīng)用

1.工業(yè)過程中的智能控制

生產(chǎn)過程的智能控制主要包括兩個方面:局部級和全局級。局部級的智能控制是指將智能引入工藝過程中的某一單元進(jìn)行控制器設(shè)計，例如智能PID控制器、專家控制器、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制器等。研究熱點是智能PID控制器，因為其在參數(shù)的整定和在線自適應(yīng)調(diào)整方面具有明顯的優(yōu)勢，且可用于控制一些非線性的復(fù)雜對象。全局級的智能控制主要針對整個生產(chǎn)過程的自動化，包括整個操作工藝的控制、過程的故障診斷、規(guī)劃過程操作處理異常等。

2.機(jī)械制造中的智能控制

在現(xiàn)代先進(jìn)制造系統(tǒng)中，需要依賴那些不夠完備和不夠精確的數(shù)據(jù)來解決難以或無法預(yù)測的情況，人工智能技術(shù)為解決這一難題提供了有效的解決方案。智能控制隨之也被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)，它利用模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對制造過程進(jìn)行動態(tài)環(huán)境建模，利用傳感器融合技術(shù)來進(jìn)行信息的預(yù)處理和綜合?？刹捎脤＜蚁到y(tǒng)的“Then-If”逆向推理作為反饋機(jī)構(gòu)，修改控制機(jī)構(gòu)或者選擇較好的控制模式和參數(shù)。利用模糊集合和模糊關(guān)系的魯棒性，將模糊信息集成到閉環(huán)控制的外環(huán)決策選取機(jī)構(gòu)來選擇控制動作。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)功能和并行處理信息的能力，進(jìn)行在線的模式識別，處理那些可能是殘缺不全的信息。

3.電力電子學(xué)研究領(lǐng)域中的智能控制

電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器、電動機(jī)等電機(jī)電器設(shè)備的設(shè)計、生產(chǎn)、運行、控制是一個復(fù)雜的過程，國內(nèi)外的電氣工作者將人工智能技術(shù)引入到電氣設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計、故障診斷及控制中，取得了良好的控制效果。遺傳算法是一種先進(jìn)的優(yōu)化算法，采用此方法來對電器設(shè)備的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，可以降低成本，縮短計算時間，提高產(chǎn)品設(shè)計的效率和質(zhì)量。應(yīng)用于電氣設(shè)備故障診斷的智能控制技術(shù)有:模糊邏輯、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在電力電子學(xué)的眾多應(yīng)用領(lǐng)域中，智能控制在電流控制PWM技術(shù)中的應(yīng)用是具有代表性的技術(shù)應(yīng)用方向之一，也是研究的新熱點之一。

以上的三個例子只是智能控制在各行各業(yè)應(yīng)用中的一個縮影，它的作用以及影響力將會關(guān)系國民生計。并且智能控制技術(shù)的發(fā)展也是日新月異，我們只有時課關(guān)注智能控制技術(shù)才能跟上其日益加快的技術(shù)更新步伐。

參考文獻(xiàn)：

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篇（5）

（1）能夠快捷高效的對電氣系統(tǒng)設(shè)備完成控制?，F(xiàn)代化的控制技術(shù)以數(shù)字信息作為載體對電氣工程系統(tǒng)設(shè)備操作指令，必須確保對于不同設(shè)備不同指令的精準(zhǔn)，各種失誤操作指令的概率必須極低。此外，現(xiàn)代化的控制技術(shù)還應(yīng)當(dāng)具有較好的信息數(shù)據(jù)交互功能，能夠及時的向控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的反饋，進(jìn)而確?？刂频臏?zhǔn)確性。

（2）可以實現(xiàn)對電氣工程系統(tǒng)設(shè)備的全面監(jiān)控。由于很多電氣工程系統(tǒng)設(shè)備都是全天候運行，因此電氣控制系統(tǒng)同樣必須能夠?qū)崿F(xiàn)24h的全面監(jiān)控，并可以準(zhǔn)確的完成電氣工程系統(tǒng)設(shè)備故障地點的診斷。此外，現(xiàn)代化的控制技術(shù)還應(yīng)該依靠信息采集、信息處理以及指令反饋流程，形成全面的監(jiān)控管理，確保電氣工程系統(tǒng)能實時處于控制之下。

（3）具有較高的安全性。電氣工程系統(tǒng)由于容易受到外部環(huán)境、系統(tǒng)設(shè)備故障以及管理人員操作失誤的影響，很有可能造成電氣工程系統(tǒng)故障，甚至出現(xiàn)系統(tǒng)運行安全事故。因此控制系統(tǒng)應(yīng)該具有較好的安全性，重點可以對電氣工程系統(tǒng)的運行異常情況進(jìn)行及時準(zhǔn)確的動作處理，避免由于控制操作造成安全事故問題的發(fā)生。

2、電氣工程中現(xiàn)代化的控制技術(shù)應(yīng)用措施分析

（1）建立完善的電氣工程系統(tǒng)控制構(gòu)架。在電氣工程控制系統(tǒng)構(gòu)建之前，首先必須明確需要控制系統(tǒng)處理電氣工程的哪些問題，要求控制系統(tǒng)需要具備何種功能，同時控制系統(tǒng)需要具備哪些管理層次。一般在電氣工程控制系統(tǒng)中，需要設(shè)置數(shù)據(jù)管理模塊、運行監(jiān)控模塊、電氣工程管理模塊、電氣工程設(shè)施養(yǎng)護(hù)模塊、工作人員維護(hù)操作模塊等幾項子系統(tǒng)組成。

（2）合理的選用電氣工程控制系統(tǒng)設(shè)備?？刂葡到y(tǒng)設(shè)備是整個現(xiàn)代控制技術(shù)實現(xiàn)的重要基礎(chǔ)保障，這也是控制系統(tǒng)效率與安全性的基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段在電氣工程控制系統(tǒng)中主要分為作業(yè)類、信息收集傳遞類以及控制處理類等三類設(shè)備。其中作業(yè)設(shè)備主要是進(jìn)行各種電氣工程操作的動作，主要是控制電氣開關(guān)、換閘以及變壓穩(wěn)壓等電氣工程設(shè)備。信息收集類設(shè)備主要是只對電氣工程系統(tǒng)運行過程進(jìn)行監(jiān)控的設(shè)備，主要包括電子信號轉(zhuǎn)換器、系統(tǒng)運行監(jiān)控以及網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)施等一系列的設(shè)備，控制類的設(shè)備則主要包括處理器與控制終端等，在設(shè)備的選擇上應(yīng)該盡可能的選擇各種智能化與高效化的控制設(shè)備。

（3）電氣工程控制系統(tǒng)的環(huán)境管理。對電氣工程系統(tǒng)設(shè)備的運行環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，也是現(xiàn)代控制技術(shù)管理的重要內(nèi)容。對電氣工程系統(tǒng)設(shè)施進(jìn)行監(jiān)控的主要目的是為了準(zhǔn)確的掌握電氣工程系統(tǒng)設(shè)備運行的電壓穩(wěn)定性、電流、溫度以及濕度等外部環(huán)境狀況，同時如果電氣工程系統(tǒng)運行環(huán)境不適宜時，啟動空調(diào)、除濕、穩(wěn)壓等設(shè)備，確保電氣工程系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定。

3、現(xiàn)代控制技術(shù)應(yīng)用發(fā)展趨勢

（1）智能化控制技術(shù)。電氣系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)步入到了電氣工程自動化的階段，實現(xiàn)電氣工程自動化的關(guān)鍵要素就是要實現(xiàn)對電氣工程系統(tǒng)的智能化控制，因此在目前現(xiàn)代控制技術(shù)中最主要的內(nèi)容就是對電氣工程系統(tǒng)的智能化控制。智能化的控制系統(tǒng)主要是通過采用智能化控制技術(shù)來實現(xiàn)電氣工程系統(tǒng)控制的高效、自主、遠(yuǎn)程操作。電氣工程系統(tǒng)智能化在電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)十分的廣泛，例如當(dāng)前電氣系統(tǒng)中有關(guān)于系統(tǒng)開關(guān)量以及模擬量等各項數(shù)據(jù)的動態(tài)實時采集以及反饋處理，都是通過智能化進(jìn)行控制。此外，在電氣系統(tǒng)工程中對于電氣工程系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測、對于故障的分析診斷以及緊急處理方面，都已經(jīng)廣泛的應(yīng)用了智能化的控制技術(shù)。

（2）電氣系統(tǒng)模糊控制技術(shù)。電氣系統(tǒng)模糊控制技術(shù)主要是采用現(xiàn)代控制理論作為基礎(chǔ)，通過結(jié)合自適應(yīng)控制技術(shù)、人工智能技術(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)控制。在電氣工程系統(tǒng)控制中采用模糊控制技術(shù)，主要是針對無法準(zhǔn)確的確定數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜控制系統(tǒng)，通過在控制規(guī)則上設(shè)置具有一定模糊條件，來彌補(bǔ)電氣工程控制系統(tǒng)中的一些非線性以及不確定因素的運行控制手段。模糊控制技術(shù)是一種以模糊數(shù)學(xué)、模糊語言以及模糊規(guī)則形成理論基礎(chǔ)的自動控制系統(tǒng)，通過采用計算機(jī)控制技術(shù)形成控制與反饋的具有閉環(huán)結(jié)構(gòu)特點的現(xiàn)代數(shù)字控制系統(tǒng)，對于不確定系統(tǒng)的控制非常實用。

（3）非線性控制技術(shù)。當(dāng)前在電氣工程系統(tǒng)控制中，線性控制理論技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是由于線形控制技術(shù)主要是基于電氣工程設(shè)備運行中局部的穩(wěn)定性來進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的簡化設(shè)計，在線性控制理論中并未充分的考慮到電氣工程設(shè)備的非線性因素，因此在電氣工程系統(tǒng)中引入非線性分析與控制方法則可以有效的解決這些問題。非線性控制系統(tǒng)的控制方式主要有兩種，一種是將非線性系統(tǒng)的某一鄰域做反饋線性化的處理，同時利用微分幾何理論等現(xiàn)代控制理論進(jìn)行反饋顯性化。另一種則是直接的將變結(jié)構(gòu)方法、魯棒控制或者是智能控制等非線性控制理論進(jìn)行實際的工程應(yīng)用。

篇（6）

2采用高性能混凝土施工技術(shù)

本工程混凝土最大輸送距離達(dá)300m，最大輸送高度為60m，為滿足泵送混凝土和體育場復(fù)雜特殊造型的施工要求，我們大量采用了高性能混凝土施工技術(shù)。在體育場北區(qū)配置了l臺意大利進(jìn)口的大型現(xiàn)代化攪拌站，產(chǎn)量為90m’／h；南區(qū)配置了自動上料和自動稱量系統(tǒng)的混凝土攪拌站2座，產(chǎn)量為30~50m3／h。針對本工程的需要，配制高性能混凝土?xí)r為了優(yōu)選原材料和配合比，我們應(yīng)用“雙摻”技術(shù)，除提高混凝土的可泵性外，還有意識地預(yù)先通過試驗確定低收縮率的混凝土配合比，同時減少水泥用量，降低混凝土的水化熱和改善其收縮性能。

2．1優(yōu)選原材料

選用優(yōu)質(zhì)的原材料，如底板施工中采用連續(xù)級配骨料，增大混凝土的密實度。嚴(yán)格控制混凝土出機(jī)和人泵坍落度，隨不同施工階段的設(shè)計要求與天氣變化情況跟蹤調(diào)整配合比，詳見表1。

2．2采用“雙摻技術(shù)

在本工程施工中，地下室底板使用KFDN-SP8外加劑，看臺樓層等混凝土結(jié)構(gòu)根據(jù)具體情況，選用HPM一2高效緩凝減水劑、FE—C2外加劑等，這些高效外加劑具有高減水率和良好的保塑性能。摻外加劑混凝土與基準(zhǔn)混凝土的減水效應(yīng)比較如圖1所示。

根據(jù)本工程的具體情況，我們分別選用黃埔電廠、廣州發(fā)電廠等的I級或Ⅱ級粉煤灰，采用粉煤灰這種活性的水硬性材料代替部分水泥，補(bǔ)充泵送混凝土中的細(xì)骨料，提高混凝土的抗?jié)B性、耐久性和流動性，并改善其可泵性和降低水化熱，從而提高混凝土的后期強(qiáng)度。

2．3配合比選擇

混凝土的配合比決定了混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性、和易性、坍落度、水泥用量、水化熱大小、初凝和終凝時間以及混凝土收縮率等性能指標(biāo)。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同特點和設(shè)計要求、氣候條件，摻人粉煤灰的影響以及施工現(xiàn)場的生產(chǎn)管理狀況，采用不同技術(shù)指標(biāo)，由實驗室試配確定。

(1)地下室底板施工階段根據(jù)現(xiàn)場條件，對底板混凝土提出以下指標(biāo)：①坍落度12—14cm；②初凝時間6—8h；③摻加高效減水劑，超量摻加I級粉煤灰，減少水泥用量，降低水化熱；④通過試驗選定收縮率較小的配合比。為了確?；炷辆哂懈咝阅?，我們提前對混凝土配合比進(jìn)行了大量反復(fù)多次的試驗，取得十幾組試配數(shù)據(jù)，測試了不同配合比混凝土的收縮率及收縮與齡期的關(guān)系，并采用鋼環(huán)試驗方法測試混凝土的長期收縮情況。測定混凝土收縮率后，有意識地模擬澆筑一塊混凝土試件進(jìn)行試驗，測試其溫度變化和收縮率，確定了表2的配合比，其收縮率為0．12％0，且在14d后基本上不再收縮。實踐證明，本配合比是成功的，用I級粉煤灰代替部分水泥，大大減少了水泥用量和降低了水化熱，在確定了收縮率較小的配比后，據(jù)此收縮率確定底板分塊的最大長度為45m，相鄰塊之間混凝土澆筑的時間間隔為14d。

(2)看臺樓層選擇不同的水泥和多種外加劑進(jìn)行配合比試驗研究，對外加劑的適應(yīng)性進(jìn)行對比試驗，得出針對不同階段和不同施工部位的優(yōu)化配合比。北區(qū)采用深圳產(chǎn)FE—C2外加劑摻量為1．6％，黃埔電廠的Ⅱ級粉煤灰摻量為22％，既滿足了混凝土的強(qiáng)度要求，又具有良好的可泵性和經(jīng)濟(jì)性。南區(qū)采用HPM一2高效緩凝減水劑和黃埔電廠的Ⅱ級粉煤灰得出的配合比，即：水泥：混合材：砂：石：水：外加劑=l：0．23：2．17：3．20：0．53：0．016，水泥、砂、石、水、粉煤灰、外加劑用量分別為332，722，1063，176，77，5．28~m3，水膠比0．44％，含砂率40．4％，坍落度145mm，質(zhì)量密度2370kg／／m3，初凝n,-Jl''''~q5—8h，終凝時間8—10h。

篇（7）

粵中(珠江三角洲地區(qū))地網(wǎng)是廣東電網(wǎng)的核心，也是全省最大的負(fù)荷中心，該電網(wǎng)與廣西、香港等電網(wǎng)互聯(lián)，除了向珠江三角洲地區(qū)提供電力外，還擔(dān)負(fù)著電力交換任務(wù)。在粵中地區(qū)建設(shè)一個強(qiáng)大的500kV電網(wǎng)，對保證廣東電網(wǎng)乃至香港電網(wǎng)以及澳門電網(wǎng)的安全運行有著重大意義。目前廣東500kV電網(wǎng)東已延伸至汕頭西翼，江門——茂名500kV輸變電工程正加緊建設(shè)，2000年前可望投入使用。

廣東省的電力工業(yè)已經(jīng)步入了大電網(wǎng)、高電壓和大機(jī)組時代。隨著整個電網(wǎng)變得越來越復(fù)雜，電網(wǎng)規(guī)劃中以往那種人為臆斷和局部最優(yōu)的規(guī)劃方式會給電網(wǎng)運行、發(fā)展帶來隱患，資金盲目使用的可能性加大。結(jié)合目前理論的發(fā)展，我們認(rèn)為電網(wǎng)規(guī)劃是一個受到多種條件約束的、以電網(wǎng)總效益為最終目標(biāo)的多目標(biāo)的系統(tǒng)工程。對于這樣一個系統(tǒng)，我們認(rèn)為適宜以控制論為基礎(chǔ)，結(jié)合信息論、運籌學(xué)和系統(tǒng)工程等理論來研究。

從控制論角度來看，電網(wǎng)是一個巨維數(shù)的典型動態(tài)大系統(tǒng)，它具有強(qiáng)非線性、時變且參數(shù)不確切可知、含大量未建模動態(tài)部分的特征。另外，電力網(wǎng)絡(luò)地域分布廣闊，大部分元件具有延遲、磁滯、飽和等復(fù)雜的物理特性，對這樣的系統(tǒng)實現(xiàn)有效決策控制是極為困難的。另一方面，由于公眾對新建高壓線路的不滿日益增強(qiáng)，線路造價，特別是走廊使用權(quán)的費用日益昂貴，以及電力網(wǎng)的不斷增大，使得人們對電力網(wǎng)絡(luò)的決策控制提出了越來越高的要求。正是由于電網(wǎng)具有這樣的特征，一些先進(jìn)的控制論思想和技術(shù)被不斷地引入到電網(wǎng)中來。下面將闡明綜合智能控制技術(shù)引入電網(wǎng)規(guī)劃中的必要性和可行性。

1綜合智能控制技術(shù)

1.1智能控制的概念

迄今為止，智能控制尚無統(tǒng)一的概念，文獻(xiàn)［1］有如下歸納：

a)最早提出智能控制概念當(dāng)推傅京孫教授，他通過對人-機(jī)控制器和機(jī)器人方面的研究，將智能控制概括為自動控制和人工智能的結(jié)合。他認(rèn)為在低層次控制中用常規(guī)的基本控制器，而在高層次的智能決策，應(yīng)具有擬人化功能。

b)Saridis在傅京孫工作的基礎(chǔ)上，提出了三元結(jié)構(gòu)的智能控制理論體系，他認(rèn)為僅有二元結(jié)合無助于智能控制的有效和成功應(yīng)用，必須引入運籌學(xué)，使其成為三元結(jié)合，并提出了其遞階智能控制的理論框架。

c)國內(nèi)蔡自興教授在研究了上述理論結(jié)構(gòu)以后，從系統(tǒng)的整體性和目的性出發(fā)，于1986年提出了四元結(jié)構(gòu)價格體系，將智能控制概括為控制理論、人工智能、運籌學(xué)和系統(tǒng)理論4學(xué)科交叉。

總之，智能控制是多學(xué)科知識的結(jié)合，除了從控制論出發(fā)來研究它，還可以從信息論、生物學(xué)以及社會科學(xué)角度來討論和研究。

1.2綜合智能控制技術(shù)

綜合智能控制一方面包含了智能控制與傳統(tǒng)方法的結(jié)合，如模糊變結(jié)構(gòu)控制，自適應(yīng)模糊控制，自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變結(jié)構(gòu)控制等；另一方面包含了各種智能控制方法之間的交叉綜合，如專家模糊控制，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，專家神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。

篇（8）

（一）能高效、準(zhǔn)確控制電氣工程現(xiàn)代控制技術(shù)以數(shù)字信息為載體，所以通常利用發(fā)送數(shù)字、代碼、信息的方式指令，來完成控制操作。為確保多個指令能夠第一時間發(fā)送出去、準(zhǔn)確傳送到指定功能模塊、正確指導(dǎo)系統(tǒng)工作，系統(tǒng)必須設(shè)置獨立、且具備抗干擾能力的信息交流中心，依靠其交互功能，實現(xiàn)信息的生成、傳播、控制與管理。

（二）能全面監(jiān)控電氣工程運行狀態(tài)大多數(shù)電氣工程的裝置和設(shè)備都是全天候運行的，長時間工作，勢必會導(dǎo)致運行故障的發(fā)生，為此，現(xiàn)代控制技術(shù)還要擔(dān)負(fù)起監(jiān)控電氣工程運行狀態(tài)的責(zé)任，24小時監(jiān)督工程內(nèi)各系統(tǒng)設(shè)備的運行狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)故障，應(yīng)立即報警信息，同時，指明故障位置、故障源、故障影響，以及相關(guān)故障資料。工作人員接收到信息后，可第一時間做出反映，修復(fù)系統(tǒng)、設(shè)備，使電氣工程盡快恢復(fù)運行。

（三）具有較高的安全性對于電氣工程而言，“安全”是生產(chǎn)不可忽視的重要原則之一，因此，為避免內(nèi)、外部環(huán)境因素給電氣工程造成運行障礙和影響，現(xiàn)代控制技術(shù)不但要具備監(jiān)控能力，還要擁有較強(qiáng)的自清自查能力，可獨立清除、控制安全隱患。同時，現(xiàn)代控制技術(shù)還應(yīng)針對電氣工程眾多管理項目，設(shè)置單元模塊（如：運行監(jiān)控模塊、電氣工程設(shè)施養(yǎng)護(hù)模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、工作人員維護(hù)操作模塊、電子工程管理模塊等），通過層層過濾的方式，提高技術(shù)應(yīng)用的安全性。只有這樣，現(xiàn)代控制技術(shù)才能為電氣工程提供安全、可靠的運行環(huán)境。

二、現(xiàn)代控制技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用

（一）幫助電氣工程創(chuàng)建完整的控制系統(tǒng)眾所周知，電氣工程由多個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，要想讓這些單元結(jié)構(gòu)能夠獨立、連續(xù)的完成工作，現(xiàn)代控制技術(shù)應(yīng)承擔(dān)選擇功能、設(shè)置功能、計劃功能、解釋功能等多種責(zé)任。首先，在各功能模塊上設(shè)置監(jiān)控器，監(jiān)測它們的操作行為、運行狀態(tài)，并以數(shù)據(jù)的形式記錄，轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)庫中，如此，控制技術(shù)既可以依靠“復(fù)制數(shù)據(jù)”找出控制方式，又能隨時檢索系統(tǒng)運行信息，查找故障問題；其次，創(chuàng)建中樞系統(tǒng)、裝置、設(shè)備的聯(lián)動控制機(jī)制，以“作業(yè)任務(wù)”的形式分配任務(wù)，以便于系統(tǒng)可以同步、集中處理重要“運行信息”，不耽誤電氣工程正常工作；最后，因為電氣工程系統(tǒng)、裝置、設(shè)備的運行功能復(fù)雜、多樣，所以要想正確下達(dá)指令，明確指令內(nèi)容要求相對困難，利用現(xiàn)代控制技術(shù)，可將許多復(fù)雜的指令編撰成“編碼”，由翻譯器統(tǒng)一處理，如此一來，不僅方便了操作，電氣工程控制管理效率、水平也會大大提升。

（二）科學(xué)選擇控制系統(tǒng)設(shè)備計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，給電氣工程控制管理提供了多個便利條件、多種選擇可能，所以，作為控制管理的中樞，現(xiàn)代控制技術(shù)必須慎重選擇控制系統(tǒng)設(shè)備，使其與電氣工程形成配合，達(dá)到最佳管理效果。一方面，控制系統(tǒng)設(shè)備要具備信息分類、收集、檢索、處理功能，將復(fù)雜、且數(shù)目龐大的電氣工程數(shù)據(jù)集中整合到數(shù)據(jù)庫中，根據(jù)管理、控制需要，高效檢索、準(zhǔn)確處理、順利傳遞出去；另一方面，控制系統(tǒng)設(shè)備還應(yīng)具備信息翻譯、解釋、轉(zhuǎn)換能力，因為電氣工程中的裝置、設(shè)備不可能使用統(tǒng)一的編碼、指令形式，所以如果兩個運行系統(tǒng)、裝置的指令信息代碼不同，控制設(shè)備應(yīng)能夠兼容分辨，做出正確的處理和判斷，完成智能化、自動化控制。

（三）加強(qiáng)電氣工程內(nèi)、外部環(huán)境管理電氣工程內(nèi)、外部工作環(huán)境的監(jiān)測工作是其安全生產(chǎn)工作的重中之重，所以，現(xiàn)代控制技術(shù)管理工作的重要內(nèi)容便是環(huán)境監(jiān)測、管理，主要內(nèi)容包括：監(jiān)控電氣工程電流、溫度、濕度、電壓、電功率等基礎(chǔ)運行指標(biāo)數(shù)據(jù)，如發(fā)現(xiàn)階段時間內(nèi)這些指標(biāo)數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大波動變化，會立即發(fā)出報警信號；管理、控制電氣工程內(nèi)其他非主要工作設(shè)備的運行狀態(tài)，比如啟動空調(diào)、除濕設(shè)備、穩(wěn)壓設(shè)備、變壓設(shè)備、變頻設(shè)備等。

三、現(xiàn)代控制技術(shù)應(yīng)用發(fā)展趨勢

篇（9）

數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)是集計算機(jī)及軟件技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子技術(shù)、自動檢測技術(shù)、液壓與氣動技術(shù)和精密機(jī)械等技術(shù)為一體的多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)迅猛發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在企業(yè)普遍應(yīng)用，對生產(chǎn)線操作人員的知識和能力要求越來越高。

一、數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點與缺點

(一)數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點

對零件的適應(yīng)性強(qiáng)，可加工復(fù)雜形狀的零件表面。在同一臺數(shù)控機(jī)床上，只需更換加工程序，就可適應(yīng)不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利，特別是對那些普通機(jī)床很難加工或無法加工的精密復(fù)雜表面(如螺旋表面)，數(shù)控機(jī)床也能實現(xiàn)自動加工。

加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。目前，數(shù)控機(jī)床控制的刀具和工作臺最小移動量(脈沖當(dāng)量)普遍達(dá)到0.0001mm，而且數(shù)控系統(tǒng)可自動補(bǔ)償進(jìn)給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數(shù)控機(jī)床達(dá)到很高的加工精度。此外，數(shù)控機(jī)床的制造精度高，其自動加工方式避免了生產(chǎn)者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產(chǎn)品合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。

生產(chǎn)效率高。由于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)剛性好，允許進(jìn)行大切削用量的強(qiáng)力切削，從主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的變化范圍比普通機(jī)床大，因此在加工時可選用最佳切削用量，提高了數(shù)控機(jī)床的切削效率，節(jié)省了機(jī)動時間。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率可提高2—3倍。

良好的經(jīng)濟(jì)效益。使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行單件、小批量生產(chǎn)時，可節(jié)省劃線工時，減少調(diào)整、加工和檢驗時間，節(jié)省直接生產(chǎn)費用；同時還能節(jié)省工裝設(shè)計、制造費用；數(shù)控機(jī)床加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進(jìn)一步下降。此外，數(shù)控機(jī)床還可實現(xiàn)一機(jī)多用，所以數(shù)控機(jī)床雖然價格較高，仍可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

自動化程度高。數(shù)控機(jī)床自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強(qiáng)度，減少操作人員的人數(shù)，同時有利于現(xiàn)代化管理，可向更高級的制造系統(tǒng)發(fā)展。

(二)數(shù)控機(jī)床的缺點

數(shù)控機(jī)床的主要缺點如下：價格較高，設(shè)備首次投資大；對操作、維修人員的技術(shù)要求較高；加工復(fù)雜形狀的零件時。手工編程的工作量大。

二、數(shù)控機(jī)床的種類

數(shù)控機(jī)床的種類很多，主要分類如下：

按工藝用途分類。按工藝用途，數(shù)控機(jī)床可分類如下。普通數(shù)控機(jī)床：這種分類方式與普通機(jī)床分類方法一樣，銑床、數(shù)控錨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。加工中心機(jī)床：數(shù)控加工中心是在普通數(shù)控機(jī)床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構(gòu)成的數(shù)控機(jī)床，它可在一次裝夾后進(jìn)行多種工序加工。

按運動方式分類。按運動方式，數(shù)控機(jī)床可分類如下：點位控制數(shù)控機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具從要有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)錘床、數(shù)控沖剪床等。直線控制數(shù)控機(jī)床：數(shù)控系統(tǒng)除了控制點與點之間的準(zhǔn)確位置以外，還要保證兩點之間移動的軌跡是一條直線，而且對移動的速度也要進(jìn)行控制。這類機(jī)床主要有簡易數(shù)控車床、數(shù)控銷、銑床等。輪廓控制數(shù)控機(jī)床：數(shù)控系統(tǒng)能對兩個或兩個以上運動坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的運動軌跡能滿足加工的要求。這類機(jī)床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床等。

按伺服系統(tǒng)的控制方式分類。按伺服系統(tǒng)的控制方式，數(shù)控機(jī)床可分類如下。開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床。

按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類。技功能水平分類，數(shù)控系統(tǒng)可分類如下。經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床。經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床大多指采用開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床價格便宜，適用于自動化程度要求不高的場合。中檔數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床功能較全，價格適中，應(yīng)用較廣。高檔數(shù)控機(jī)床。這類數(shù)控機(jī)床功能齊全，價格較貴。

三、數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展

機(jī)械設(shè)備最早的控制裝置是手動控制器。目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國機(jī)械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀(jì)奶年代至50年代，出現(xiàn)了交磁放大機(jī)—電動機(jī)控制，這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制精度和快速性都有了提高。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了晶體管——晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)不僅調(diào)運性能大為改善，而且減少了機(jī)械設(shè)備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機(jī)—電動機(jī)控制系統(tǒng)。

在20世紀(jì)的60年代出現(xiàn)丁一種能夠根據(jù)需要方便地改變控制程序，結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制器。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了一種以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，由于它具備了計算機(jī)控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點，故目前已作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通用設(shè)備普通應(yīng)用于工業(yè)控制。

隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用日益廣泛，井進(jìn)一步推動了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了自動編程系統(tǒng)、計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、計算機(jī)群控系統(tǒng)和天性制造系統(tǒng)。計算機(jī)集成制造系統(tǒng)及計算機(jī)輔助設(shè)計、制造一體化是機(jī)械制造一體化的高級階段，可實現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計到制造的全部自動化。

篇（10）

2數(shù)控技術(shù)的特點

數(shù)控技術(shù)（NumericalControl），即采用電腦程序控制機(jī)器的方法，按工作人員事先編好的程式對機(jī)械零件進(jìn)行加工的過程，簡單地說就是用數(shù)字化信號對設(shè)備運行過程等進(jìn)行控制的一種先進(jìn)的自動化技術(shù)，是典型的機(jī)械與電子計算機(jī)相結(jié)合的機(jī)電一體化科技。從誕生之初到現(xiàn)在，經(jīng)歷了電子數(shù)控技術(shù)、晶體管數(shù)控技術(shù)、中小規(guī)模IC數(shù)控技術(shù)、小型計算機(jī)數(shù)控技術(shù)以及微處理器數(shù)控技術(shù)五個階段。數(shù)控技術(shù)在我國開發(fā)應(yīng)用是從1958年開始，改革開放之后，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)用才逐漸步入正軌，主要模式是引進(jìn)國外的先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，通過消化吸收后，投入生產(chǎn)，總的來說，我國數(shù)控技術(shù)在制造行業(yè)的應(yīng)用有了質(zhì)的飛躍，許多機(jī)械制造企業(yè)從傳統(tǒng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)控化產(chǎn)品，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。現(xiàn)階段，由于數(shù)控技術(shù)是一種采用計算機(jī)數(shù)字實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)，所以數(shù)控技術(shù)也可以成為計算機(jī)數(shù)控技術(shù)。電子計算機(jī)數(shù)控技術(shù)采用軟件模塊化的體系結(jié)構(gòu)，使輸入數(shù)據(jù)的存儲、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能得以實現(xiàn)，使計算機(jī)按事先存儲的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的控制功能，顯示了數(shù)控技術(shù)優(yōu)良的性能，具有較高的性價比（。圖一為完整的數(shù)控工作示意圖）總的來說，數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展與計算機(jī)的發(fā)展息息相關(guān)，在數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程中起著基礎(chǔ)性作用，當(dāng)然數(shù)控技術(shù)的發(fā)展也離不開各種輔助技術(shù)的進(jìn)步，比如說傳感檢測技術(shù)、光電技術(shù)、機(jī)械制造術(shù)以及通訊技術(shù)等。數(shù)控技術(shù)是實現(xiàn)機(jī)械制造自動化過程的基礎(chǔ)，是現(xiàn)今集成制造系統(tǒng)的重要組成部分，在美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家，將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到機(jī)床改造與生產(chǎn)線量產(chǎn)上，境地了機(jī)械制造企業(yè)的生產(chǎn)成本，并有效地將機(jī)械設(shè)備的功能、效率以及產(chǎn)品質(zhì)量提升到新的高度，使傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)發(fā)生了極其深刻的變化。

3數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的具體應(yīng)用

隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)與機(jī)械制造行業(yè)的結(jié)合越來越有效，通過計算機(jī)操作平臺可以全面掌控生產(chǎn)產(chǎn)品的各項指標(biāo)與基本參數(shù)，并為新產(chǎn)品的研發(fā)與現(xiàn)有產(chǎn)品的性能完善提供技術(shù)支持，數(shù)控技術(shù)與機(jī)械制造行業(yè)的融合，拓寬了機(jī)械制造業(yè)的范圍，帶動了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用范圍也較為廣泛，以下為數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)的具體應(yīng)用：

3.1數(shù)控技術(shù)在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用

我國國土面積較大，各種資源比較豐富，煤炭資源更是儲量大，在我國的能源系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，所以如何有效開發(fā)利用煤炭資源是我國煤機(jī)企業(yè)的主要任務(wù)。企業(yè)設(shè)備自動化程度是工業(yè)化水平的象征，在市場競爭較為激烈的大環(huán)境下，煤機(jī)企業(yè)不斷提升勞動效率、降低生產(chǎn)成本才能處于不敗之地，長久發(fā)展。根據(jù)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境以及自身特點，不適合使用大型的機(jī)床設(shè)備，更不適合投入大量的資金購置設(shè)備，所以煤炭企業(yè)可以利用現(xiàn)有型號的加工機(jī)床，改裝成加工精度等級較高，性能較好的設(shè)備，有效地開采、加工煤礦資源。當(dāng)然煤機(jī)企業(yè)充分利用現(xiàn)有機(jī)床產(chǎn)品等設(shè)備資源，并不斷改造提升機(jī)床的易操作性，提升其功能和精度，不斷滿足較高生產(chǎn)環(huán)境的設(shè)備要求，提升生產(chǎn)效率，最終實現(xiàn)投入少、效率高、設(shè)備應(yīng)用率高的目的，不斷促進(jìn)煤炭企業(yè)的發(fā)展。

3.2數(shù)控技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用

近年來，汽車行業(yè)的發(fā)展可以說是較為迅猛的，汽車制造、零部件加工等等都隨之發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)，對汽車制造業(yè)來說，是一項福利，加快了復(fù)雜零部件的制造，減少了人力，提升了效率。現(xiàn)階段，汽車行業(yè)對零部件和車身的要求逐漸提高，為了滿足生產(chǎn)需求以及市場需要，各種機(jī)械設(shè)備也不斷朝著精密化、自動化的方向發(fā)展。例如激光數(shù)控檢測技術(shù)的應(yīng)用，激光檢測技術(shù)具有精度高、適用性強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點，比如，激光檢測技術(shù)可以應(yīng)用到測量尺寸上，用激光對汽車的曲軸、凸輪軸、閥座等零件的直線度、長度、垂直度、密度等測量,所有尺寸的分辨率可達(dá)1μm,重復(fù)精度0.2μm，精確性非常高（。圖二為汽車工業(yè)中采用激光技術(shù)加工的部分零件表）數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到汽車工業(yè)上，可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。例如美國Ford汽車公司和Ingersoll機(jī)床公司合作研制成HVM800型臥式加工設(shè)備，并采用高速電主軸和直線電機(jī)，主軸最高轉(zhuǎn)速為24000r/min，工作臺最大進(jìn)給達(dá)7612m/min，可以理解為不到1s工作臺可行程1m，瞬間完成一個工作行程。在汽車工業(yè)的今后發(fā)展過程中離不開數(shù)控技術(shù)，二者的結(jié)合會越來越融洽。

3.3數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的有效運用

在工業(yè)生產(chǎn)的范疇中，機(jī)械設(shè)備是基礎(chǔ)，主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)及執(zhí)行系統(tǒng)構(gòu)成。在現(xiàn)代工業(yè)在生產(chǎn)中，有些生產(chǎn)環(huán)境較為惡劣，人工操作難度大，也不能滿足生產(chǎn)要求，造成人力資源浪費，甚至?xí)l(fā)生工傷安全事故等等，所以應(yīng)引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。數(shù)控技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用，有效地改善了這些情況，生產(chǎn)效率得到了提升，工作人員的人身安全也得到了保障。除此之外，數(shù)控技術(shù)也具有監(jiān)管功能，在實際生產(chǎn)過程中，一旦發(fā)現(xiàn)操作錯誤，信息就會立刻經(jīng)過傳感器輸送到控制單元，對錯誤操作進(jìn)行提示，并采用一定的措施進(jìn)行保護(hù)，從而實現(xiàn)正常化生產(chǎn)。

3.4數(shù)控技術(shù)在機(jī)械設(shè)備上的有效運用

在機(jī)械制造行業(yè)中先進(jìn)的設(shè)備居于核心地位,機(jī)械設(shè)備是機(jī)械制造的重要組成部分，是機(jī)械制造的靈魂，在機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域的地位是無可替代的，數(shù)控技術(shù)的發(fā)現(xiàn)應(yīng)用，使得機(jī)械制造行業(yè)實現(xiàn)了數(shù)字化及自動化發(fā)展，實現(xiàn)了機(jī)電一體化。面對現(xiàn)代機(jī)電一體化的要求,機(jī)械制造業(yè)必須具有具備控制能力的數(shù)控機(jī)床設(shè)備。在機(jī)床上運用數(shù)控技術(shù),主要依靠代碼，其可以將產(chǎn)品生產(chǎn)的各類數(shù)據(jù)儲存在介質(zhì)中，之后發(fā)出指令，傳達(dá)到控制系統(tǒng)，最終實現(xiàn)對整個機(jī)床生產(chǎn)的控制，是電腦機(jī)械相結(jié)合的產(chǎn)物,通過軟件設(shè)置來控制主軸速度變化、選擇刀具、啟動冷卻泵等各種繁雜的操作。數(shù)控技術(shù)在在機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用，促進(jìn)了各個行業(yè)的發(fā)展，提升了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了批量化生產(chǎn)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中也起到了推動作用。（圖三為激光檢測系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖）（圖三激光檢測系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖）

4數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用的發(fā)展前景

數(shù)控技術(shù)的優(yōu)越性能在機(jī)械制造領(lǐng)域很好的發(fā)揮出來，無論是最開始的封閉式技術(shù)，還是現(xiàn)代的開放式計算機(jī)數(shù)控技術(shù)，數(shù)控技術(shù)很好的發(fā)揮了他的優(yōu)越性能。在以后的發(fā)展過程中，數(shù)控技術(shù)也將逐步提高其自動化和智能化的性能，更好的提升工作效率，適應(yīng)市場需求。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中發(fā)展應(yīng)用前期，我們并沒有注重專業(yè)化需求，無論從技術(shù)上、管理上、人才選取上我們都應(yīng)專業(yè)化，最終實現(xiàn)產(chǎn)品專業(yè)化的目的。提升我國制造裝備行業(yè)的綜合競爭能力，實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，滿足國家的戰(zhàn)略需求，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實現(xiàn)制造行業(yè)飛速發(fā)展，不斷提高我國的工業(yè)發(fā)展實力。