智能控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用范文

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【摘要】智能控制是一門(mén)多領(lǐng)域交叉的學(xué)科，它的發(fā)展得益于人工智能、認(rèn)知科學(xué)、模糊集理論和生物控制論等許多學(xué)科的貢獻(xiàn)，同時(shí)智能控制本身也促進(jìn)了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，并推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步。本文主要介紹了智能控制技術(shù)的基本定義、分類(lèi)、特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了綜合評(píng)述，并討論了智能控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】智能控制;工藝優(yōu)化;故障診斷

計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展催生了遙感技術(shù)、傳感技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等一系列智能控制手段［1］。在此基礎(chǔ)上形成的先進(jìn)控制理論與新式管理理念結(jié)合，創(chuàng)造出了更加符合時(shí)代需求的智能化生產(chǎn)運(yùn)作方式和管理模式［2］。尤其是在當(dāng)前能源危機(jī)、人口膨脹、資源不足的社會(huì)背景下，高效率、低能耗的生產(chǎn)模式更加為人們所推崇，因此，能夠應(yīng)變復(fù)雜環(huán)境、復(fù)雜對(duì)象、復(fù)雜任務(wù)，解決棘手問(wèn)題的智能控制技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展和提高［3］。本文主要綜述了智能控制技術(shù)的概念、實(shí)現(xiàn)形式、特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀以及其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用情況，并對(duì)智能控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

1智能控制技術(shù)

1.1概念與特點(diǎn)

智能控制是指在沒(méi)有人為干預(yù)的情況下能自主地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的自動(dòng)控制技術(shù)。控制理論經(jīng)歷了傳統(tǒng)控制理論、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，經(jīng)過(guò)維度與深度上的拓展，進(jìn)一步發(fā)展到了現(xiàn)如今的智能控制理論階段。智能控制技術(shù)的核心工作是對(duì)高層組織的控制。其主要目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際工作環(huán)境的管理、組織、策劃，最終獲得解決問(wèn)題的方案。在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的過(guò)程中，需要用到和人類(lèi)相似的思維方式，可能會(huì)用到諸如處理信息、設(shè)置程序、推理演繹等技術(shù)手段。智能控制的特點(diǎn)包括學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)、具有一定的記憶功能，并且可以根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)對(duì)當(dāng)前面對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析、推理、演繹，具體情況具體分析，提高改善控制能力；還具有相當(dāng)強(qiáng)的適應(yīng)能力，在一定范圍內(nèi)，可以根據(jù)目標(biāo)環(huán)境、目標(biāo)任務(wù)的改變，做出相應(yīng)的調(diào)整；有一定的包容性，在受控能力范圍內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)自身修復(fù)，故障屏蔽等；具有一定實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)能力，能夠進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程中的在線處理等［4］。

1.2原理與分類(lèi)對(duì)智能控制技術(shù)的分類(lèi)

主要是根據(jù)其所研究的被控制對(duì)象、參與控制的環(huán)境、最終的控制目標(biāo)來(lái)進(jìn)行的。不同于傳統(tǒng)的控制方式，智能控制技術(shù)并不完全依托于現(xiàn)實(shí)存在的模型，它可以通過(guò)非模型化的手段實(shí)現(xiàn)對(duì)被控制對(duì)象的管理。目前，根據(jù)智能控制技術(shù)的發(fā)展階段以及各自依托的技術(shù)原理的可以分為模糊邏輯系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)家系統(tǒng)等［5］。

1.2.1模糊邏輯控制系統(tǒng)

上世紀(jì)60年代，美國(guó)科學(xué)家查德斯首次使用了“模糊理論”這一說(shuō)法。時(shí)至今日，模糊數(shù)學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為了諸多智能控制手段中的一種最為簡(jiǎn)單有效的實(shí)現(xiàn)形式；而這一理論也已經(jīng)成為了智能控制理論的重要組成部分。模糊控制并不是一種建立在人們經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上、通過(guò)實(shí)踐摸索得出的、建立在數(shù)學(xué)模型上的控制理論，它可以被用于非線性的、時(shí)變性的甚至是時(shí)滯性的控制系統(tǒng)［6］；它具有智能性，在一定程度上能夠與人類(lèi)的思維方式相匹配。

1.2.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以說(shuō)是最廣為人知的智能控制技術(shù)，它之所以能夠成為智能控制不可或缺的組成部分，首先是因?yàn)樗哂袕V泛的容錯(cuò)性，其次，它能夠處理隨機(jī)的、不確定的復(fù)雜非線性關(guān)系；此外，“學(xué)習(xí)算法”是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最主要特征，這里面所說(shuō)的“學(xué)習(xí)”的概念來(lái)自于生物學(xué)，與我們通常理解的“學(xué)習(xí)”的概念相似?！皩W(xué)習(xí)”不同于模仿，也就是說(shuō)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)功能使其能夠在面對(duì)不同環(huán)境、不同問(wèn)題情況下，能夠進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，通過(guò)修改加權(quán)系數(shù)的做法，改變其輸入狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到目標(biāo)輸出值［4］?，F(xiàn)階段“學(xué)習(xí)算法”是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要研究對(duì)象。

1.2.3專(zhuān)家控制系統(tǒng)應(yīng)用

專(zhuān)家系統(tǒng)的概念和技術(shù)，模擬人類(lèi)專(zhuān)家的控制知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)而建造的控制系統(tǒng)，稱為專(zhuān)家控制系統(tǒng)?；趯?zhuān)家系統(tǒng)的智能控制由推理機(jī)、知識(shí)庫(kù)、解釋機(jī)等幾部分構(gòu)成。相對(duì)于其他幾種智能控制，基于專(zhuān)家系統(tǒng)的智能控制更善于自動(dòng)推理，應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況、環(huán)境變化等，它的處理靈活性更高；此外，它還能夠通過(guò)循環(huán)程序，完成對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的不間斷性監(jiān)督檢查；能夠針對(duì)性引進(jìn)一些定向措施和深層知識(shí)，用更智慧的方式解決程序矛盾，完成過(guò)程控制。因此，專(zhuān)家系統(tǒng)已經(jīng)成為了智能控制的一個(gè)重要分支［7］。

2工業(yè)生產(chǎn)中的智能控制

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，常用到的智能控制種類(lèi)包括局部型的智能控制和全局級(jí)別的智能控制。其中，局部型智能控制指的是在工業(yè)生產(chǎn)中的某一部分、某一個(gè)環(huán)節(jié)中引入了智能控制技術(shù)，例如化工生產(chǎn)工藝總流程中，可以在其中的一個(gè)或者幾個(gè)單元操作中，借助于智能控制技術(shù)，客服人工操作的不可控性、不穩(wěn)定性等問(wèn)題［8］。全局級(jí)的智能控制則有更大的控制范圍，涉及到整個(gè)生產(chǎn)工藝的各個(gè)方面，包括各個(gè)單元操作以及生產(chǎn)過(guò)程中的故障診斷等［9］。

3在工藝優(yōu)化中的應(yīng)用

無(wú)論在傳統(tǒng)控制理論還是在智能控制理論中，控制對(duì)象、約束條件、控制要求始終是研究控制技術(shù)的三個(gè)基本要素，為了實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，對(duì)約束條件進(jìn)行優(yōu)化是必須進(jìn)行的過(guò)程。在工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化處理，是智能控制技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用中的最重要體現(xiàn)。段克寬［10］等將智能控制技術(shù)應(yīng)用在化肥生產(chǎn)裝置控制的改進(jìn)中，通過(guò)安裝智能閥門(mén)定位器，提高了對(duì)液態(tài)反應(yīng)物流量、流速的控制精度，還通過(guò)引入數(shù)字信息通訊，提高了對(duì)生產(chǎn)裝置的駕馭能力，為生產(chǎn)過(guò)程的流暢運(yùn)行提供了有利保障。耿志明［11］等為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)車(chē)間間歇式反應(yīng)釜的數(shù)據(jù)采集、智能控制，考察了各種中控控制系統(tǒng)和運(yùn)行監(jiān)控平臺(tái)，并通過(guò)使用變論域模糊控制算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)具體反應(yīng)流程、單元操作的跟蹤控制。巨永鋒［12］等為了實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)壓路機(jī)的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備安全聯(lián)鎖等功能，建立了適用于振動(dòng)壓路機(jī)的控制系統(tǒng)，確保可以對(duì)振動(dòng)壓路機(jī)實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析等，并且能夠?qū)崿F(xiàn)故障診斷功能。

4結(jié)論與展望

本文對(duì)智能控制的基本理論及其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)概括；現(xiàn)如今，智能控制技術(shù)已經(jīng)在多個(gè)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，而隨著工業(yè)環(huán)境、工程環(huán)境的不斷精細(xì)化、復(fù)雜化［13］，工程實(shí)際應(yīng)用對(duì)智能控制的要求也就會(huì)不斷提高，越來(lái)越多更加合理、更加靈活的智能化方法會(huì)被逐漸開(kāi)發(fā)、探索出來(lái)；智能化的實(shí)現(xiàn)方式也會(huì)不斷增多；智能優(yōu)化控制在面向工程實(shí)際的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，將會(huì)對(duì)未來(lái)工業(yè)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

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作者：劉暢；王勝輝；莊益詩(shī)；王偉杰；楊芳；梁東森；牛成玉 單位：許繼電氣股份有限公司