智能控制技術論文范文

導語：如何才能寫好一篇智能控制技術論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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1.控制目標和策略

在實際工作中，極其的作業形式和作業方法都存在著一定的差異，所以智能控制技術在控制目標和控制策略的選擇上也存在著很大的不同。在智能控制技術應用于挖掘機領域方面，其主要要實現的控制目標就是要實現節能環保，同時也要提高機械生產的效率。智能控制技術使用在壓路機領域方面主要就是要實現碾壓的質量和壓實的速度。當前挖掘機主要有兩種控制策略,一是“負載適應控制”另一種是“動力適應控制”。負載適應控制主要就是指在發動機發出功率已經穩定的情況下，液壓系統能夠根據實際的需要對自身的運行狀態進行適當的調整，從而使其能夠以最佳的狀態來完成工作。動力適應控制就是在實際的工作中發動機要根據運行的具體情況支持發動機的動力輸出，這也極大的節約了能源。采用“負載適應控制”技術的挖掘機,一般設有幾種動力選擇模式,如最大功率模式,標準功率模式和經濟功率模式,每種模式下的發動機輸出功率基本恒定,同時液壓泵業設有幾條恒功率曲線與之匹配。由于系統中采用了發動機速度傳感控制技術（ESS控制技術）,在匹配時將每種功率模式下的泵的吸收功率設定為大于或等于該模式下的發動機輸出功率,這樣可以使液壓系統充分吸收利用發動機的功率,減少能量損失。還可以通過對泵的吸收功率的調節,協調負載與發動機的動力輸出,避免發動機熄火。在實際的工作中，操作人員需要根據作業面的具體情況選擇發動機電費模式，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，非常容易造成浪費的現象。采用動力適應控制以后挖掘機就能夠開啟自動控制的模式，在作業的過程中，該技術可以根據實際的需要為發動機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象，該系統可以根據機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，在經濟性和高效性上都有著很好的表現。這一系統的運行思路是讓機器對施工的具體情況進行有效的識別，同時根據其分析的具體狀況制定適當的解決辦法，發動機和該系統在運行的過程中會對運行的狀態進行適當的調整，這樣就能夠保證其在運行的過程中處于良好的狀態。在挖掘機智能控制技術中還需要一些節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進行維護和保養，能夠更加有效的提升整個系統的性能和運行質量。智能壓路機在使用智能控制技術的過程中需要根據設定的質量和目標對壓實的效果進行有效的檢測和控制，同時還要通過系統的自我調節來尋找最佳的解決方案。

2.控制方法

任何智能控制系統包含三個過程：

（1）采集信息；

（2）處理信息并做出決策和思考；

（3）決定執行。挖掘機是通過檢測液壓系統得運行參數來識別載荷大小的,如檢測液壓系統中泵的控制壓力,泵的輸油壓力和各機構（行走,回轉,動臂提升和斗桿收回）的工作壓力等。有的還檢測先導手柄的位移量和系統流量等。挖掘機控制器根據采集的信息,通過模糊控制理論推理出所需功率的大小和發動機的最佳轉速。執行決定的過程是由控制器驅動發動機油門執行器,使發動機設定到理想的轉速和輸出功率。而壓路機是通過連續檢測振動輪的振動加速來識別地面壓實質量的。振動輪內的旋轉偏心快產生的振動,理論上是一條正弦曲線。當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。通過對壓路機振動輪的加速度進行快速傅立葉變換處理,能夠計算出地面壓實的數據。

二、結語

篇2

電氣工程是以計算機為操作平臺，現代控制技術的應用可以為住戶提供技術信息，在實現信息共享的同時，為住戶提供極大的便利。在電氣工程中，電氣控制控制技術以電氣工程的實時監控為基礎，及時分析系統反饋的運行數據，并評價系統的運行狀況，以便于能夠及時、有效的發現運行故障，提高了電氣工程的安全性；同時在節能環保的基礎上極大的保證了居民生命財產的安全。

2電氣控制技術的發展階段

2.1手動化到自動化

電氣控制技術的初始階段是手工控制階段，隨著科學技術的發展，手工操作逐漸邁向了半自動化操作階段，并隨著應用經驗的積累和科學技術的進步，逐漸實現了自動化。其主要的表現形式為控制方法和控制設備的自動化，這一階段的電氣控制技術是一次革命化的變化，極大解放了人力資源，優化了人力資源配置，為電氣控制技術的發展奠定了基礎。

2.2簡單化到智能化

電氣控制技術實現簡單的自動化后，還需要借助人力的操作，因此其故障率一直比較的高，同時這些失誤通過控制人力操作是難以避免的。因此，相關的專家把研究的重點放在了更高級的電氣控制技術上，尤其是智能化技術更是科學家研究的重點，自動化的電氣控制技術不可避免的會出現故障問題，人為故障比率較高，但是智能化控制技術則提高了機器的改錯能力，極大提高了系統運行的可靠性，因此，電氣控制技術實現了智能化的控制是一次深層次的革命，實現了控制技術的質的飛躍。

2.3邏輯化到網絡化

電氣控制技術在漫長的發展歷史中已經實現了智能化的發展模式，但是隨著人們需求的提高，智能化的控制技術已經不能滿足時展的需求，因此進行控制技術的革新勢在必行，尤其是簡化控制技術是革新的重點。當前電器控制技術面臨著從邏輯化到網絡化的發展趨勢，海量的統計數據整理發展到了信息化的處理模式，電氣控制技術的控制原理也從單一的觸頭硬接線邏輯控制系統發展到了微處理器或者微計算機為中心的網絡化自動控制系統，同時其控制設備的體積減小，設備操作更加簡潔。

3智能化技術在電氣工程中的應用

智能化技術在電氣工程中應用取得了很好的效果，在自動化控制、設備故障監測、工程優化等方面發揮著重要作用，提高了自動化程度、加快了電氣工程的設備事故監測維修速度，極大地優化了電氣工程。

3.1智能化技術理論基礎

人工智能技術的概念在20世紀50年代提出，隨后被其他領域行業普遍接受采納，并且智能化技術的應用廣泛推展。電氣工程是人類從事各種生產活動的基本技術要素，作為計算機技術中高端分支的智能化技術正逐漸被應用其中。人工智能技術通過模擬人的智能的方法和技術，開發研究升級的科學技術，人工智能的工作目的是設計出和人類智能相似的機器，以解決工作出現的復雜情況變化，提高工作的效率和精度，通過調查研究顯示，在電氣工程的自動化控制中使用智能化操作技術能合理整合電氣工程中的資源配置，降低成本。

3.2智能技術在電氣自動化控制中的應用

智能化技術在電氣設備中的應用，涉及的工作領域較多，分工較為明確，是一項很復雜的工作，需要有極強的技術和人才支撐，同時還需要控制人員有較高的責任感和操作能力。另外，要加強電氣控制中人工智能的有效使用，電氣控制是整個工程中的重要一環，在電氣工程中，要加強自動化控制的保護，把GPS定位系統安裝在電氣控制線路中，通過定位系統控制電氣控制的線路工作，以便于能及時的傳輸、反饋電氣工程中的運行數據，并做出智能化分析，及時采用有效的智能化控制措施。

3.3智能技術在電氣工程故障檢測分析中的應用

在電氣工程中，可以使用智能化的控制手段進行系統故障的監測，通過問題的及時反饋，進行智能化的數據分析，以便于進行故障的維修，并能夠進一步的實施監控措施，在故障檢測中常用的方法有神經網絡、模糊網絡、專家系統等。對于電氣的變壓器、發動機、發電機進行有效的監控，利用智能化監測系統能清晰的判斷故障的所在，通常在系統中采用模糊理論、神經網絡、專家系統來分析，從而提高了工作效率和精度。尤其是在變壓器的故障監控中，傳統的診斷方法技術是通過檢測變壓箱中的氣體來判斷故障，其方法較為復雜、檢測時間長，檢測精確度差，很難有效的解決故障。

3.4智能技術在電氣工程電氣設備優化中的應用

主要包含兩個方面：①智能化技術的遺傳算法，這種算法是通過模仿生物遺傳，利用生物的進化規律進行智能搜索和運算，利用生物遺傳規律的完美型來優化系統內部缺陷。②智能化專家系統，通過設置完善的數據分析軟件，把存在的問題和缺陷進行自我優化。在實際的工程中，一般要結合兩種優化措施，以便達到最佳的優化效果。此外，在智能化系統中，也采用模糊邏輯、神經網絡的方法進行設備的優化升級，其主要的作用原理是：利用物理學的方法和神經網絡的方法進行設備和計算機算法的升級優化，從而解決了神經網絡運算的速度問題，極大地提升了計算機的運行處理速度和智能化反應速度。

4數控技術在電氣工程中的應用

4.1數控技術的電氣工程中的應用前景

數控技術是一種數字化的控制方式，借助于精密的信息處理系統實現了系統數據的監控，同時通過傳輸系統把相關指令傳輸到控制中心，控制中心配備的高效、即時的控制系統，可以快速處理傳輸數據，并做出相關的指令。數控技術在各個領域中發揮著重要作用，數控在20世紀末技術已經逐漸得到了完善，各種系統內的漏洞也逐漸完善化，從而解決了一系列的工程問題，因此為了更好的實現控制技術的安全，保證了電氣工程人員的人身安全，實現電氣設備的自動化、無人化、程序化、數據化的操作模式應當前數控技術發展的重點。

4.2數控技術在電氣工程中應用的合理性與科學性

電氣工程系統較為復雜，同時也是一個連續性的工程，因此，數控技術的應用應當結合電氣工程的實際，確保電氣工程中數控技術運用的合理性與科學性。數控技術的基礎環節是數控體系，通常而言，數控體系的完成需要借助于服務主機和控制器，并通過兩者之間的連接方式來確定系統的安全性和可靠性。當前KVM主機在電氣工程中應用廣泛，常采用CATS鏈接和KVM鏈接兩種模式與數控系統機房進行連接，而本地的控制中心則通過KVM主機收集的信息數據來了解整個電氣系統的運行狀況，并根據運行數據對系統穩定性做出相應的評估。服務器的功能則是將系統的運行狀況轉化為數字化的電信號，同時擔負著數據的存儲和調取功能，這就提高了系統信息存儲的科學化和全面，方便了控制工作的進行。此外控制中心也可以根據系統的運行做出相應的指令調整，而指令調整的信息也以同樣的方式存儲早服務器主機中，方面以后的信息調取工作。遠程控制中心則是利用各種網絡設備和電氣系統與本地控制中心實現有效鏈接，在同一時內監控多個電氣系統，常常應用于較為高層的片區系統。

4.3數控技術對電氣工程設備運行環境的監控

數控技術在電氣工程的一個重要作用就是運行環境的監控，包括對電氣系統運行環境、管理環境的監控。對于電氣系統環境的監控包括運行環境濕度和溫度、電壓、電量等，根據設置的參數來確定外部環境和內部控制系統的匹配度，如果電氣控制監控系統的數據出現了異常，例如溫度不穩、電壓過大或者過小等情況都會造成內部環境的異常，而這些數據都會被及時反饋到控制中心，控制中心接收到相關數據信號后就會與預先設定的警戒值進行比較，從而根據比對的數據做出相應的判斷，同時發出有效的指令信號。

5結語

篇3

關鍵詞:雙語教學;智能控制課程;教材選用;教學效率;學習興趣

由于我國高等教育,特別是工科教學過分偏重理論、脫離工程實際、內容比較陳舊;英語語言教學也采用低效的應試教育方式,因而教育部和科技專家都提出了在高校開設雙語專業課程[1],選用英語原版教材,甚至引進外國專家授課的建議。從2008年起,教育部連續3年推出了雙語教學示范課程。

我國現階段開展大學雙語教學非常有意義,有助于學習國外先進的高等教育理念和人才培養理念,使教學內容務實、結合工程實際,適應科學技術的發展[2];也出現一些問題,如效率低,學生掌握慢、興趣降低等[3],教學管理難,教學難度大,很多學校主動愿望不強,一些非頂尖的應用型、教學型高校,一般每專業只選擇1～3門簡單的基礎課程進行雙語教學。

現在,各層次科研、技術人員的工作與國際科學技術的交流、合作越來越密不可分[4]。因此,教師應逐漸加強雙語課程的比例。首先是專業導論課,其次是發展快的新技術課程,太過寬泛的基礎課程反而不是首選,因為專業詞匯少、新概念少。比如對自動化專業,我們的開設選擇順序是:自動化導論、計算機控制、智能控制技術。相反,電路分析、信號與系統并不適宜作為首選。

1雙語教學的問題

目前,智能控制課雙語教學中的問題表現在教與學兩方面:

1) 教師教學難度大、教學效率低。目前的雙語教學主體基本都是國內老師,英語水平有限,交流能力不強。智能控制課需要理解理論,更需要掌握應用技術,內容本身就有一定難度。同時,英語講解慢,課堂傳授的信息量減少,按原來的教學課時無法完成教學任務。表1是雙語教改前采用全雙語教學與未使用雙語教學的普通班教學效果對比。

2) 學生學習興趣低。學生開始學習的興趣還是很高的,但由于英語水平不夠、學習效率低、理解差,會導致很快失去興趣。作為專業選修課,開始選課學生人數還很多,最后堅持下來的人數少。表2是教改前學生選課人數變化對比。

從表中的數據也可以看到,采用雙語教學后,雖然學生的英語水平有提高,但專業學習反而受到影響,教學效果不好,學生意見也很大。

2教學內容和教材選擇

結合學生情況和意見進行分析,我們學校是地方高校,以培養應用型人才為主,學生英語水平比較差。為此,我們在教學內容和雙語比例上進行了改革。

目前,國內還找不到很滿意的雙語教學教材,而直接選用國外教材,難度太大,學習效率低。值得借鑒的是,清華大學出版社的《機器視覺算法與應用》教材[5]直接譯自德語原著,同時雙語對照,雖然占用版面,但學生的學習效果好。

在尚未有好教材的情況下,采用教師自編講義是一個比較好的選擇。自編講義基本采用雙語對照方式,核心概念、新技術內容完全采用國外原版教材內容,同時介紹一些最新技術文獻,供學生自學閱讀,介紹相關計算機軟件英語版的使用。

由于智能控制學科起源于西方,很多基本概念、理論都翻譯自國外文獻,直接使用原文的概念定義、理論解釋、應用舉例,對于更準確地理解概念、掌握基礎理論是很有幫助的。

3英語講授比例掌握

在雙語教學中,英語講授比例一直是困擾雙語教師的問題。過去只強調英語教學,口語、課本幾乎全是英語,教學效率低、學生興趣差,教學效果很不好。結合雙語教學的目的、學生和課程的實際情況,我們提出了“漢語入門、英語加深、雙語互助、師洋根本”的教學思想。不把英語在教學中所占的比例數據作為開設雙語課程教學的一個指標,而是根據需要采用英語教學。具體措施如下:

1) 新概念、新課程入門時先使用中文介紹,使學生有基本概念,能先入門。

2) 再學習英語材料,對關鍵概念、知識進行加深理解和正確理解。

3) 對最新技術和發展快的技術知識,較多地使用英語材料,并側重于閱讀,使學生掌握智能控制技術的核心根本,并能靈活應用。

4) 淡化口語、聽力教學。絕大多數學生以后主要是閱讀英語文字資料,所以雙語教學應以專業教學為核心,英語是教學輔助,學習國際最新的先進技術知識是根本。

4教學方法改革

智能控制課教學內容的專業性很強;相關技術發展很快,不斷有新的研究突破和技術進步;而且該課程的工程應用性很強,是一門技術應用型課程。在雙語教學實踐中,結合課程特點,我們在教學方法上進行了改革。

4.1結合英文原著閱讀

智能控制的基本概念和基本理論是比較復雜的,照本宣科的講解不僅使學生沒有興趣,而且也難以準確理解。在教學中,我通過中文介紹,使學生對基本理論先有一個簡單了解,然后直接選用著名學者的經典原著、代表性的研究論文作為學習材料。西方學者的研究原著、科技論文是深入淺出的,而且結合理論的圖解、實例非常豐富。通過教師講授,專業詞匯學習,學生可以很快看懂、理解這些英語材料,而且對專業基礎知識的理解更準確。

例如,學生對模糊集合、模糊推理等概念的理解不好,我在教學中講授了模糊邏輯創始人扎德教授標志性的研究論文《Fuzzy Sets》[6]。論文中對模糊邏輯的研究背景、思想起源、概念定義、結論推導的翔實介紹,使學生對整個技術的起源、發展都有了了解,對概念理解和知識掌握很有幫助。

為了使教學內容與最新技術成果聯系得更緊密,我們還從IEEE數據庫下載了很多最新研究論文,布置給學生課后閱讀,并進行討論。

4.2知識講授結合工程設計應用

智能控制課是技術應用型課程,要培養學生應用開發智能控制系統的能力。美國Matrix公司的MATLAB軟件有專門的智能控制技術相關軟件工具箱,如模糊邏輯、神經網絡、遺傳算法等,而且有很好的仿真平臺,用戶可以利用該軟件開展設計和仿真實驗。在教學中,我們就是結合MATLAB專業工具箱的智能控制系統開展設計開發和仿真實驗。MATLAB軟件目前還是英文版,對英語專業詞匯的學習有助于學生使用該軟件。

在學習了模糊控制技術后,學生可以使用MATLAB的模糊邏輯工具箱設計水箱液位模糊控制器、倒立擺模糊控制器,而且進行仿真實驗。動態仿真顯示實驗效果、曲線顯示控制數據,使教學形象生動,既提高了學生的學習興趣,又培養了他們的實際工程設計應用能力。

在學習遺傳算法工具箱時,如果不學習專業詞匯,學生根本無法看懂大量的參數設置,更無法使用該工具進行應用開發[7]。圖1是MATLAB的遺傳算法圖形用戶界面,可見參數設置要看懂大量的專業詞匯。

5教學效果

雙語教學改革后,我們在2006級自動化專業同樣開設了雙語班和傳統全中文教學普通班,對表1和2的統計項目重新進行了統計對比,如表3和表4所示。

從表中數據可以看到,經過雙語教學改革后,學生不僅英語能力提高了,而且專業成績大大提高,學習興趣也提高了,教學效果大大改善。

6結語

由于我國在科學技術和高等教育領域與西方國家存在一定差距,因此雙語教學是教育改革的一項很有意義的措施。對雙語教學中的具體問題,還必須結合實際進行教學改革,適當掌握雙語講授比例,注意雙語教學的根本。隨著高等教育的發展,雙語教學水平會不斷提高,教學效果會更好。

參考文獻:

[1] 教育部. 教育部財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見[EB/OL]. [2007-01-22]. edu. cn/gao_deng_781/20070205/t20070205_217843.shtml.

[2] 韓秋. 高校專業課雙語教學的思考[J]. 中國高等教育,2009(19):37-38.

[3] 吳平. 五年來的雙語教學研究綜述[J]. 中國大學教學,2007(1):37-45.

[4] 黃明. 我國高校雙語教學與國外雙語教育之比較[J]. 西南交通大學學報:社會科學版,2006,7(3):49-54.

[5]C. Steger, M. Ulrich, C. Wiedemann. 機器視覺算法與應用[M]. 楊少榮,吳迪靖,段德山,譯. 北京:清華大學出版社,2008:1-21.

[6]L. A. Zadeh. Fuzzy Sets[J]. Information Control,1965,8(3):338-353.

[7] 雷英杰,善文,李續武,等. Matlab遺傳算法工具箱及應用[M]. 西安:西安電子科技大學出版社,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)

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關鍵詞：中央空調；節能技術

中圖分類號：S210文獻標識碼： A

引言

近年來，伴隨著人們追求更高的物質文化生活水平，要求創造舒適而健康的室內空氣環境，中央空調勢必成為21世紀健康環境不可或缺的重要組成部分之一。但中央空調系統運行耗能很大，在某些工業發達國家，供暖和空調系統的能源消耗約占國家總能源消耗的1/3。因此，提高空調系統的能源利用效率已成為空調工程技術的一項重要課題。為了降低空調系統的能耗，在世界能源日益緊張、環境保護日益重要的今天，探討空調系統的節能環保問題意義重大。

一、中央空調的特點

1、對象特性

不同的被控對象,在相同的干擾作用下,被控量隨時間的變化過程也不同。空調自控系統的任務就是克服這些干擾因素,維持空調房間一定的溫、濕度和空氣品質。但溫、濕度的控制效果不僅取決于自控系統,更是取決于空調系統的合理性及空調的對象特性。

2、溫濕度相關性

多數情況下，空調控制主要是對空調房間內溫度和濕度的控制,這兩個參數常常是在一個調節對象里同時進行調節的兩個被調量，且這兩個參數在調節過程中又相互影響。

3、干擾性

空調系統運行中,由于氣溫、太陽輻射、風、晴、雨、雪等外部條件和空調房間中設備、投入運行的多少,以及人員的增減等內部條件的變化,都會干擾空調系統的運行。

4、整體控制性

空調自動控制系統一般是以空調房間內的空氣溫度和相對濕度控制為中心,通過工況轉換與空氣處理過程每個環節緊密聯系在一起的整體控制系統。空調系統中空氣處理設備的啟停都要根據系統的工作程序,按照有關的操作規程進行,處理過程的各個參數調節及聯鎖控制都是與室內溫、濕度密切相關的。

5、多工況運行及轉換控制

由于空調系統是在全年的室內外條件變化下,按照一定的運行方式(即工況)進行調節的。同時在內外條件發生顯著變化時要改變運行調節方式,即進行運行工況的轉換。

二、中央空調系統節能的意義

1、建筑節能法規要求空調系統降低能耗

長期以來，當季節變化、晝夜溫差變化、溫室效應和空調實際使用工況發生變化時，中央空調系統在傳統的運行模式下，能源浪費很大。就我國情況而言，現代建筑中采用中央空調的民用、公用及商用建筑，中央空調能耗約占整個建筑總能耗的50％左右，商場和綜合大樓等的能耗甚至可能高達60％以上。我國屬能源消耗大國，能源有限，利用率不高且依賴性強。近年來能源短缺的現實迫使國家把公共建筑節能提升到戰略高度，相應制定了節約能源法，對公共建筑能耗國家實施國家節能標準。

2、產業辦公樓宇的發展對空調系統節能提出了更高的要求

現階段，產業辦公樓從發展初期的以“產權式商鋪”為主要銷售模式逐漸被經營持有型物業所取代，從投資者的經濟效益來說，過去一段時間由于利潤的實現，產業辦公樓多以出售為主，受短期利益的驅動，往往只追求建設階段的低成本和銷售時的高收益，對后期實際使用階段的效果和運營成本很少考慮，后期往往中央空調系統效率低、能耗大。而目前越來越多的項目——主要為商業辦公地產，以持有物業持續經營為主要贏利模式，這勢必使投資者及發展商從一開始就關注能耗問題。現階段我國中央空調能耗現狀概述我國現階段中央空調系統的應用中，更多的關注的是空調系統溫濕度控制效果及空氣品質控制效果，往往忽略了空調系統的能耗情況。

三、中央空調節能環保技術

1、太陽能空調

太陽能是一種可持續利用的清潔能源。利用太陽能供熱與制冷是近年來國內外新能源研究領域的熱點課題。利用太陽能真空集熱管與溴化鋰雙效吸收式制冷技術的有機結合，形成夏季制冷、冬季供熱和全年生活熱水供應的空調熱水機組，做到一機多用，從而可以顯著提高太陽能空調系統的利用率和經濟性。

太陽能空調熱水系統的優點：季節適應性好。太陽能空調系統的制冷能力是隨著太陽輻射能量的增加而增大的，這正好與夏季人們對空調的迫切要求相匹配；太陽能吸收式空調熱水系統以不含氟氯烴化合物的溴化鋰為工作介質，無臭、無毒，減少了溫室氣體的排放量，有利于環境保護。

2、變頻空調系統

變頻空調是指采用變頻原理得到可變化交流電源來控制壓縮機的轉速，從而根據需要控制空調器的輸出能力。在中央空調系統中目前運行使用的大部分空調輸送系統，大都按傳統方法設計運行，即根據空調的最大負荷設計水系統和風系統，而空調系統大部分時間處于部分負荷狀態，一般水系統通過閥門節流，風系統通過再加熱等措施以適應部分負荷運行的需要，而采用此種調節方式能量浪費嚴重。有資料統計表明，此類調節方式中，定速泵和風機所耗電能有60％一70％消耗于調節閥、節流控制壓降等處，因此改變空調輸送系統的流量調節方式，節能潛力巨大，而變頻調速技術的發展成熟，可將其應用于空調輸送系統中，當空調負荷下降時，通過變頻裝置調節水泵(風機)的轉速，從而減少水(風)量，節省電機的耗電量，達到節能目的。

3、智能控制技術

智能控制技術是自動化技術發展到高級階段的產物，融合了控制技術、信息技術和人工智能等多種技術，包括模糊控制技術和神經網絡控制技術等。對于現代空調日益復雜的系統，傳統控制技術難以實現精確、可靠且有效的控制，智能控制技術因此應運而生。

（1）模糊控制技術

模糊控制是模糊數學、人工智能和計算機科學等多種學科相互滲透而產生的一種具有很強理論性的控制技術。模糊控制系統的理論基礎是模糊集合論、模糊邏輯推理規則和模糊語言變量，計算機控制技術是其系統的主要實現形式，其核心為智能模糊語言控制器。這種控制系統具有智能性和自學習性，并且并不需要建立精確的系統數學模型，適用于復雜的系統和過程。目前模糊控制已經在中央空調的定風量空調系統和變風量空調系統中得到了應用。

利用模糊控制技術對空調回風溫度和濕度進行自動調節，可以受到不錯的節能效果。利用溫度傳感器將測得的回風溫度信號輸入到模糊語言控制器中，并與給定值進行比較，根據比較結果自動調節回水調節閥的開度，以實現控制冷凍水流量的目的，從而使室內溫度穩定在設定值。對于這個自動控制系統，新風溫度的變化是系統的一個干擾量，為了提高系統的控制精確性，可以將新風溫度傳感器的信號作為一個反饋信號加入到系統中。采用模糊控制的回風濕度自動控制系統與回風溫度自動控制系統工作原理相類似。

（2）神經網絡控制。神經網絡控制融合了人工神經網絡理論和系統控制理論，屬于智能控制的另一個分支。其原理是模擬人腦神經系統的工作方式，以大量簡單的處理單于相互連接，構成一種復雜的網絡。神經網絡的結構可分為輸入層、隱含層、和輸出層。在中央空調的控制系統中，采用神經網絡代替原來的控制器或辨識器，就構成了神經網絡控制系統。這種控制方式對于復雜的、不確定的系統具有良好的控制效果，整個控制系統可以獲得較高的穩定性和動靜態性能。并且對于變化的環境有著良好的適應性。基于這些優秀的性能，神經網絡控制技術在中央空調的控制系統中也得到較多的應用。

結束語

我國的建筑施工中的中央空調的施工建設已經取得了長足地發展，節能環保技術成為施工技術中控制的重點，同樣的現今我國的很多的施工建設都是和節能相關聯，我國的科學家也在不斷地研究和探索節能的新理念，相信我國的中央空調的建設施工會更好的實現節能和環保這兩個目標。

參考文獻

[1]譚胤.張德源智能中央空調節能系統設計實現[期刊論文]-工業控制計算機2013.

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關鍵字：優先車輛；交叉口信號；信號控制

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

中圖分類號： U491.1 文獻標識碼：A

1 引言

隨著人類社會城市化發展的總趨勢，城市已經成為世界上大部分人口居住的場所。城市交通合理規劃在實現城市居民生活舒適、便利、安全、愉悅等方面扮演著相當重要的角色。眾所周知，欲實現城市交通暢通無阻的最有效辦法就是“多修路、多配車”，然而城市的土地面積是有限的，多修路不可行，多配車又因道路空間有限而不可行。實際上，緩解當前城市交通最有效的辦法在于高效合理的城市交通管理與控制。交通控制通常采用點控（交叉口信號控制）、線控（干線控制）、面控（交通區域控制）三種控制方式，合理的點控促進線控，恰當的線控可以完善面控。城市道路交叉口信號控制成為整個交通控制系統的基礎，故而研究城市道路單點控制的意義不容被忽視。

2 優先車輛范圍界定及交叉口相關概念

2.1優先車輛范圍

因城市人口數量的增長，一系列的城市災難、事故數量也隨之增長。火災需要消防車前來救援、突發病癥需要救護車來急救、交通事故需要110警車、120急救車來救助以及高考當天為考生提供免費接送的出租車等具有往返性突發或者確定時間發生的事件所用車輛都歸屬于優先車輛。而且此類救援車輛對某一路段的交通影響具有雙重效應，即其交通特點具有往返性，從出發地途徑一個或者多個交叉口后到達救援地，完成救援活動后，還會原路返回，對其所經過的各個交叉口會造成2次交通阻抗。簡言之，本論文所討論的優先車輛就是一類對交叉口影響具有往返二重性，且需要優先于其他車輛通行的特殊車輛。

2.2 交叉口信號控制相關重要概念

（1）信號周期

交叉口的信號周期是一個時間長度，指某一相位的綠燈時間、黃燈時間以及紅燈時間之和。信號周期是交叉口信號控制的首選考慮參數。

（2）綠信比

綠信比通常用v來表示，是指定相位中綠燈時長g與信號周期c之間的比值，記作v=g/c。

（3）相位相序

相位和相序可以把交叉口分割為不同的空間分布和時間分布。

（4）飽和流量和通過能力

飽和流量（S）用來標記單位時間內通過某一交叉口的最大交通量（最多的車輛數）。通過能力是衡量交叉口通行能力的參數，其大小為飽和流量與綠信比的乘積，若記通行能力為N，則N=S*v 。

3城市交叉口車輛優先信號控制技術

城市交叉口信號控制經過多年的國內外研究，根據時間以及技術發展可歸納為傳統控制和智能控制兩個部分。

3.1 傳統控制技術

（1）定時控制

定時控制根據以往的車流量經驗，把交叉口各個相位的各個信號時長定制為固定的控制模式。技術要求較低，便于工作人員操作，但是控制方式呆板，只有個感應控制結合使用，或者結合智能控制來緩解交叉口的擁堵等問題。

（2）感應控制

感應控制相對于定時控制的時效性高很多，而且對于感應測速線圈、實時錄像監控設備也提出較高的要求。對于短時內的交通控制效果比較明顯，對于較復雜長時間的控制還不夠理想。

3.2 智能控制技術

科學技術的發展推動交通信號控制技術的提升，智能交通在世界各大城市迅速使用推廣。近些年來主要的信號控制系統由TRANSYT、SCOOT及SCATS系統發展到我國自行開發的海信智能交通HiCon系統。智能交通涉及到數學科學、運籌科學、計算機科學，以模糊理論和生物模擬模型等相關理論知識為基礎。信號交叉口智能控制主要以模糊控制、神經網絡以及遺傳算法等來實現有效的交叉通信號控制。

（1）模糊控制模型

模糊控制理論是一種模仿人類思維的智能控制技術，以數學上的模糊邏輯、模糊集合、模糊運算為基礎針對控制領域做研究。模糊理論在車輛密度較小的交叉口相位配時的應用中比定時控制更為實用，故在稀疏車隊進入交叉口檢測到優先車輛時，此時設L0為交叉口優先車輛相位車輛數，L為下一個相鄰相位的車輛數；G0為本相位已開啟的綠燈時長，ΔG為該相位綠燈增加時長。記ΔL=L 0- L；該例中單交叉口四相位控制算法[2]如下：

圖1 模糊控制模型算例

（2）生物模擬控制

生物模擬控制在交通控制模型中實屬多見，例如蟻群算法、神經網絡模型、染色體理論等。染色體理論可用于確定交叉口相位數目[2],Petri網模型已有效地應用于信號相位配時[3]。

3.3 車輛優先控制技術

（1）主動優先

交叉口車輛主動優先控制是利用交叉口本相位信號綠燈提前開啟和前一相位信號綠燈時間壓縮來實現的優先控制。優先車輛駛入路段，由檢測器檢測其時速，計算出優先車輛到達時間，若到達時該相位是紅燈信號，則壓縮上一相位綠燈時長，該相位提前亮啟綠燈；若本相位是綠燈信號，則延長本相位綠燈時長，確保優先車輛及時通過交叉路口；若對于優先較高的情況，例如需要開行緊急事件通道，則在交叉路口增加信號控制相位。

時效性優先

時效性優先控制，也叫做實時優先控制，通常與自適應通信號控制結合應用：當感應線圈檢測到特定車輛到達時，把信息反饋到一個先進的系統當中做及時的運算處理，并輸出相位信號控制方案，直接附給當前交叉路口信號控制系統。

被動優先

被動優先控制是指在優先車輛尚未到達交叉路口近內，信號控制根據已有的經驗數據為優先車輛預留出相應的信號時間。這種控制適用于優先車輛信息已經由上游路口提供的下游交叉口信號控制或者又城市信息共享平臺[5]預警的交通量信號交叉口。

4 優先車輛過往交叉口信號控制

4.1 優先控制原則

（1）就近原則：對于相同優先級的車輛，距交叉口最近的車輛所在相位優先級最高，通過延長本相位綠燈時間長，實現優先車輛快速通過交叉路口；對于不同優先級的車輛，結合距交叉口距離越近的較優先車輛所在相位綠燈提前亮起，壓縮當前相位綠燈時間。優先車輛通過，控制系統向上下游交叉口發送信息，報告優先車輛位置。

（2）通過能力最大原則：保證某一相位優先車輛快速通過交叉路口的同時確保其他相位的通過能力最大，避免優先車輛通過后，其他相位車輛延誤時間過長。

4.2 優先控制流程

（1）感應車輛屬性

通過前端和后端檢測器（如圖2）、實時監控信息或者上游交叉口信息通知，來確定有優先車輛位置、優先車輛類型、時速進而判斷車輛到達時間。目前城市交通感應設備種類較多，檢測效果也不盡相同，選取智能程度越高的設備，反饋到控制系統的信息越精確。

圖2單相位交叉口信號控制[4]

（2）實時控制車輛通過

利用感應設備收集到的信息，實時選取交叉口信號配時方案。采用petri網模型，離散petri網模型對優先車輛途徑信號交叉口各個相位配時結合連續petri網模型控制優先車輛途徑相鄰的交叉口信號[3]。實時控制系統工作原理如下，流程見圖3：

第一步：通過車輛屬性，確定到達時間；

第二步：判斷綠燈所在相位，結合配時模型調整綠燈信號時長；

第三步：保證車輛優先通過當前交叉路口，向下一交叉路口提交信息。

（3）聯動信息反饋

根據本文優先車輛特有屬性，研究信息聯動是實現信號控制系統提前做出準備的必要措施。城市信息資源在相關部門之間的共享有助于應急情況下的交通指揮控制[5]。特殊交通控制信息反饋到城市信息共享平臺，再發送給交通控制部門，預警交通控制系統，為優先車輛進入交通做提前準備，從而實施有效的被動優先控制。

圖3 優先車輛途徑交叉口信號實時控制系統簡圖

5 結束語

優先車輛被控于交通流中的現象屢見不見，且嚴重耽誤應急事件救援。文章通過對優先車輛的界定和交叉口控制理論進一步采取交通控制相關技術縮短優先車輛通過交叉口時間，為優先車輛通過城市信號交叉路口信號控制提出理論上的方案，并提出城市信息聯通反饋建議，為城市交叉口信號控制增加更多的信號參考依據。

參考文獻

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[4] 黃文杰.單個交叉口信號配時的模糊控制[J].交通科技.2009

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關鍵詞：智能變電站； 技術要點； 應用特征

中圖分類號：TM76 文獻標識碼 ：A

1智能變電站的系統構成

在智能變電站之中，主要采用了GIS的控制設備，并對計算機網絡監控系統進行了一定程度上的結合。同時，為了有效提高電流與電壓的控制能力，智能變電站對傳統的互感器進行了替換，取而代之的是目前狀況下具有一定先進性的新型傳感器。在信息的傳輸方面，它主要采用了光纖端口傳統的線路保護裝置和回路裝置。智能變電站主要是有三層結構組成，這三層結構分別是站控層、間隔層以及設備層，在著三層結構當中，都采取了不同的技術設備，通過這些技術設備，有效的實現變電過程中的信息收集、設備連接以及電能的輸入與輸出。

1.1 站控層

站控層在智能變電站之中具有十分重要的地位與作用，因為它控制著整個智能變電站的運行。站控層主要是由三個部分共同組成的，分別是計算器、路由器以及其他的人機交互設備。一般情況下，站控層的主要功能有三項，第一，對變電站進行一定程度上的監測；第二，對變電站進行有效的控制；第三，如果變電站出現異常情況，可以通過站控層進行異常情況警報。在站控層的三個組成部分當中，計算機以及人機交互設備的主要作用是對因變電站出現技術問題二導致的電能交換異常進行記錄，并及時進行處理，然后將所處理的結果向遠程控制中心進行反饋。這樣一來，上級變電站就能夠及時而有效的獲取相關信息，并針對系統中存在的問題進行應對與整改。

1.2 間隔層

間隔層在智能變電站中起到一個重要的過塑作用，它是站控層以及設備層之間的中間設備層。間隔層主要是由三個部分共同組成的，分別是繼電器、測控設備單元以及母線保護設備共同組成的。連接層在整個智能變電站系統之中主要起到三個作用，分別是連接作用、監控作用以及保護作用。電能在轉換過程中經過間隔層時，它所產生的信息都會被測控單元進行一定程度的記錄，然后，再將記錄的信息進行有效的傳輸，使之轉向站控層當中。間隔層的主要功能有三項，分別是對系統故障進行一定程度的初步檢測、對繼電保護操作進行有效的實現以及實現操作閉鎖。相對于其他兩層來說，間隔層的元件與設備具有較高的復雜度，而其中的電力設備的主要功能是對電能傳輸進行有效的保護與監控。

1.3 設備層

從本質上來看，智能變電站的設備層其實是電能的攝入以及接收設備，它主要由兩個部分組成，分別是一次設備以及LCP就地控制柜，而在這兩部分當中，又存在著諸多的設備，其中最為重要的便是TA、VD以及復合傳感器等。在智能變電站中主要應用Rogowski電流互感器，即Rogowski TA，通過其環形磁線，可以在高阻抗環境下實現對電壓的測量和信號輸出的數字化。而在這其中，VD裝置主要指的是高壓電顯示閉鎖裝置，它的主要作用是對高壓電路進行一定程度的檢測，以此來判別高壓電路是否帶電。如果高壓線路帶電，VD裝置就可以對電器設備進行鎖閉，這樣一來，就可以對線路安全事故進行有效的防止。而對于復合傳感器來說，它具有較高的智能化，通過對復合傳感器進行有效的使用，能夠實現對一次設備的運行狀態進行有效的監控。在智能變電站的一次設備當中，存在著一次設備，它主要是由斷路器、電流電壓互感器以及變壓器等共同組成的。

2智能變電站的應用特征

智能變電站技術是對多項技術的有效融合，主要包含有計算機監控技術、信息監控技術以及信息處理技術。這幾項技術相互融合，實現了智能變電站的各項功能。對于智能變電站來說，他最主要的特點便是信息的高度共享和控制的智能化以及設備裝置的集成化。下面我們對智能變電站的應用特征進行詳細分析。

2.1 運用終端控制系統

終端控制系統對于智能變電站有著十分重要的意義，在變電站之中引入了終端控制系統，無異于給變電站裝上一個聰明的大腦。這樣一來，終端控制系統可以對電能在變電站中的運行狀況進行充分的考慮，并據此及時對其做出有效的判斷與處理，在一定程度上對因突發事故處理不當或不及時造成的變電站故障和輸變電事故進行減少。

2.2 采取分級控制技術

對符合通用應力安全標準的分布式控制技術進行有效的使用，在智能變電站中的三層結構當中都安裝相應的分級控制設備，這些設備具有較高的智能控制能力以及處理能力。這樣一來，智能變電站當中的站控層、間隔層以及設備層都具備了相對獨立的分級調控功能，并對中央處理設備的負荷進行了有效的減輕與緩解，在很大程度上對設備的工作效率進行了提高，并促使潛在的安全風險也因分級調控而分散和降低。

2.3 發揮光線技術作用

在智能變電站當中引入了光纖技術，有效的促進了智能變電站當中各控制層局域網管理功能的實現。它可以促進信息的流暢傳播，即使是在一次設備層和二次設備層到控制中心之間，信息的傳播也是無比暢通與自由。除此之外，各個層級之間相關數據的傳輸也具有較高的穩定性與可靠性。光纖技術的有效利用，使得智能變電站具備了先進的計算機數字技術，這一技術有效的促進了電能進行檢測和管理的設備更加集成化，只需要在一定的區域之內，就能夠對相關設備的配置進行有效的完成。因此，光纖技術的應用，對設備的占地空間進行了一定程度上的節約，有效的縮短了施工周期，并使得安裝成本得到一定的減少，對設備可以在預定時間內進入工作狀態進行了有效的保證。

2.4 智能控制策略

智能變電站之所以是智能的，是因為其控制設備具有較高的智能性，因此，在對控制設備進行選擇時，一定滿足相關的智能化要求。光電技術的應用有效的實現了這一要求。通過在一次設備的控制設備中采用光電技術，促使就地控制柜成為一個微型的GIS。而在二次設備中添加有自動控制功能和漏電鎖閉功能的智能電流互感器和高壓電流鎖閉裝置，對小故障不易排查的問題進行了有效的解決，實現了局部設備無人職守。這樣一來，在整個智能變電站當中，有效的實現了對電力設備和電能傳輸的局部和全局智能的控制。

3.智能變電站技術要點

3.1 硬件集成技術

硬件設備的繼承主要指的是一次設備與二次設備的集成，它包含了智能變電站中的多個元件，主要有變壓器、輸配電線路、開關設備及各種相關的配套設備、還有新型柔性電氣設備（裝置）這些電力系統的各種一次設備與保護、控制以及狀態診斷等相關二次設備的智能化集成技術。一旦這些設備有效的實現了智能化集成，電網將會成為一個面向自身具備完善保護、控制、診斷等功能，同時對面向整個系統具有標準化、數字化信息接口并在電網中發揮著不同功能作用的智能體的有機結合。同時，這些智能化設備在電網控制調控系統的同意控制之下，相互協調與合作，能夠對電網的運行目標進行有效的完成與實現。

3.2 軟件構件技術

軟件的構件技術包含了多個方面的內容，它主要包含了變電站自動化系統中的一些智能裝置的自我描述和規范；也包括基于以太網技術的智能裝置的即插即用技術：即對變電站自動化監控系統對智能裝置的識別技術、自動建模技術進行的研究與分析；研究當智能裝置模型發生一定程度的變化時的系統自適應和系統模型重構技術；研究自動化系統對智能裝置的模型進行校驗，對智能裝置的功能及其模件進行測試、檢查的交互技術；研究在變電站運行方式變化時，智能測控和保護裝置在線自動重構運行模型的方法，后臺系統自動修改智能裝置的功能配置和參數整定的技術；研究自動化系統在智能裝置故障時對故障節點的快速定位、切除和模型自適應技術。

3.3 分布式電源控制技術

目前狀況下，很多新能源得到發展，尤其是太陽能、風能這些清潔能源，受到人們的大力提倡與廣泛好評。然而，這些能源所處的地理位置往往較為偏僻，資源分布較為分散。除此之外，這些資源受天氣等不確定因素的影響較大，能量波動十分明顯。如果運用這些能源來進行發電將會出現間歇性的波動特性。針對這種情況，在智能變電站當中引入了分布式電源控制技術，發展對應的柔性并網技術，對這些能源進行有效的實時監控、功率預測、并能做到靈活控制，盡量的減輕間歇性電源對電網沖擊和影響，對電網運行的安全性、可靠性與穩定性進行提高。

結語

本文主要針對智能變電站的應用特征與技術要點進行研究與分析。首先對智能變電站的智能變電站的系統構成進行了一定程度的介紹，分別從站控層、間隔層以及設備層展開論述。然后在此基礎之從運用終端控制系統、采取分級控制技術、發揮光線技術作用以及智能控制策略四個方面分析了智能變電站的應用特征。最后，對智能變電站的技術要點進行研究。希望我們的研究能夠給讀者提供參考并帶來幫助。

參考文獻

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篇7

關鍵詞：西門子；S7-300PLC；提升機；測控系統

中圖分類號：TN77文獻標識碼：A

1引言

提升機在礦井生產中素有咽喉設備之稱，提升機對于礦井的安全生產有著至關重要的作用。提升機電力傳動系統復雜，控制系統要實現的控制功能較多，因此對于提升機的控制系統的設計，需要能夠滿足提升機頻繁制動和不同工作狀態相互轉換的功能需求。針對提升機如此復雜的控制要求，傳統的電氣控制難以實現，因此，必須借助于PLC自動控制實現。

本論文主要結合西門子S7-300在副井提升機自動控制系統上的應用，對提升機自動控制系統進行詳細的分析設計研究，以期從中能夠找到合理可靠的提升機控制系統設計應用方法，并以此和廣大同行分享。

2礦井提升機控制系統應用現狀分析

(1) 我國提升機控制技術應用現狀

我國礦井提升機一直承擔著井下與地面之間輸送人員或者貨物的重任，因此一直素有礦井咽喉設備之稱。我國礦井提升機控制技術相較于國外處于落后階段，國外已經發展到智能實時監控提升機并實現故障智能診斷技術，而目前我國提升機控制系統的技術，還普遍停留在原始的電氣控制階段，對于數字化控制技術、計算機智能控制技術目前還處于研究探索階段。縱觀我國的提升機電控系統控制技術的應用，發展緩慢，多數是借鑒或者仿制國外的電控系統，并且電控系統在實際應用中也存在一定的問題。

(2) 我國提升機控制系統應用中存在的問題

① 我國提升機電控系統沒有專業的生產廠家。這是我國目前提升機控制系統和控制技術發展的最大瓶頸。我國的提升機電控系統，要么直接從國外公司進口，這樣成本十分高昂，且后期設備維護維修十分不便；國內現有的提升機電控系統均是高校科研院所自發研制的電控系統，多數并不具備通用性。

② 我國提升機電控技術落后。目前僅僅在一些大型煤礦上的先進提升機才采用了計算機、PLC或者數字控制技術，傳統的提升機電控系統都是采用電氣化控制系統，繼電器、接觸器控制廣泛使用，導致能耗過高，控制不可靠，嚴重制約了我國提升機電控系統的發展應用。

③ 我國提升機控制系統安全性和可靠性較差。目前我國礦井提升機僅僅在上下井口端采用切除電阻的方法實現提升機運行速度的制動，制動能耗過高，造成提升機電控系統負荷太大，由此導致我國提升機控制系統安全性和可靠性較差。對于提升機運行過程中的關鍵工作參數、狀態參數及運行參數根本沒有實現實時監控，經常發生過卷或者超速等安全事故。

鑒于以上問題，我國必須要大力發展提升機在運行過程中的電控系統的自動化、智能化控制，逐步形成具有自主知識產權的提升機電控系統。

3西門子S7-300在副井提升機上的應用分析

3.1 基于PLC的控制系統設計

利用西門子S7-300構建提升機電控系統，根據提升機的工作模塊，將PLC電控以網絡化模式進行布控，分為主控PLC、監控PLC和信號PLC三個主從式控制PLC，其具體結構原理圖如圖1所示。

如圖1所示，信號PLC作為整個電控系統的信號管理站，負責對提升機工作過程中的狀態參數、環境參數及其必要參數做信號管理，統一發送至控制主站；監控PLC主要對提升機的關鍵控制參數，如井深、進口提升速度等指標進行實時監控，并受主控PLC統一調度管理；主控PLC一方面實現對監控PLC和信號PLC的控制管理，并對由監控PLC和信號PLC發送過來的數據信號進行整合管理，并發送至上位機進行集中管理、顯示、數據存儲等功能，以提高提升機工作過程的管理效率；另一方面主控PLC通過交流變頻調速裝置實現對同步電機的控制，進而實現提升機速度的電氣化控制，同時將提升機的工作參數再反饋回信號PLC和監控PLC，從而實現了PLC網絡控制系統對提升機的閉環控制。

3.2 基于PLC實現的提升機速度控制應用

提升機控制系統最為關鍵、也是最難實現的技術要點，就是對提升機運行速度的控制。借助于西門子S7-300的PLC，能夠很方便的實現對提升機速度的控制。

基于PLC實現的提升機運行速度的具體控制方案設計如下：

(1)（1）在井口與井底分別放置接近傳感器，一旦提升機到達接近傳感器，即可認定提升機即將到達井口或者井底，從而進入預定的制動階段。

(2)（2）利用光電傳感器和深度指示器配合使用，實時監控提升機當前所處巷道中的位置，并將位置轉化為數字量傳送至監控PLC，利用監控PLC與主控PLC的通信實現對提升機位置的實時監控。

(3)（3）一旦提升機觸發接近傳感器，由主控PLC發出調速指令給交流變頻調速裝置，由交流變頻調速裝置實現對電機轉速的調節，進而實現對提升機運行速度的調節與控制。

(4)（4）主控PLC利用監控PLC監測到的提升機當前運行速度與深度指示器的位置信號進行交叉運算，得出調速幅度，并將調速幅度指令傳輸給交流變頻調速裝置，從而實現無極調速；另一方面，監控PLC通過實時監測提升機的運行速度并反饋回主控PLC，主控PLC根據反饋回來的運行速度和程序中的預設值進行對比，結合PID調節算法實現對提升機運行速度的閉環調節與控制。

結語

提升機作為礦井安全生產的樞紐設備，其安全性對于整個礦山生產的安全起著舉足輕重的作用。我國目前提升機電控系統理論研究較為深入，但是實際技術應用還有待進一步提高和挖掘。本論文結合西門子PLC對提升機控制系統進行了設計分析，對于提升機電控系統及其控制技術的應用研究，不論是在理論研究方面，還是在實際技術應用方面，都具有一定的指導意義。當然，關于提升機電控系統方面的更多技術，還有賴于廣大礦井科技工作人員的共同努力，才能夠最終實現我國提升機電控系統及其控制技術的提高應用。

參考文獻

[1]姚書波.淺議我國礦井提升機電氣傳動系統的發展[J].科技信息,2007,(19):227.

[2]任雪振.礦井提升機電控設備的現狀及發展[J].礦山機械,2001,(9):26-27.

篇8

論文摘要：智能控制網絡管理 (即公共設施群體和民用設施群體的網絡建設)是現代建設公共設施技術與現代通信技術、計算應用機技術和控制技術發展的必然需求。智能控制網絡管理在國外的發展方興未艾，前景廣闊，世界各國競相研究和開發智能網絡管理技術。但由于智能網絡管理在我國起步較晚，近幾年才有了較大的發展。智能網絡管理技術在住宅及其公共建設中的運用正處于發展的階段。

LON ( Local Operating Networks)網絡是美國Echelon公司1991年推出的局部操作網絡。為支持LON總線，Echelon公司開發了LonWorks技術，它為LON總線設計和成品化提供了一套完整的開發平臺。目前采用LonWorks技術的產品廣泛應用在工業、家庭、公用能源、交通等自動化領域，LON總線已成為當前最為流行的現場總線之一。中國計算機協會工程控制委會成立了Lon Works控制網絡協作網。國家大型民用業過程控制系統已逐漸推廣現場總線系統。

目前，建設部正在全力推動以“智能控制網絡管理”為切入點的整個行業的信息化，使網絡技術、信息技術、智能控制技術開發，服務于公共設施的建設，以提高公共設施的質量與功能，并將多學科性、多技術綜合運用的智能化公共設施定為民用建設的發展方向。

但由于智能化公共設施在我國起步較晚，智能化公共設施技術在民用及其社區中的運用正處于探索發展的階段，還存在不少問題：與國外相比，智能化公共設施技術的整體應用水平不是很高，相關技術產品功能單一，與系統的規劃設計尚不適應市場的需求，理論研究與管理滯后的矛盾(如工程技術標準的制定以及市場行為的規范)還有待于進一步解決。一旦要實現其他公共設施智能功能，必須重新安裝新系統。遠程抄表系統則分別由各輸入量、輸出量、計費量、等供應公司進行設計安裝，各自獨立運行，互不相關。因此造成公共設施管理部門工作難度大，各系統之間的總體協調性能差，系統運行、維護復雜，升級擴容不便，用戶對自己費用支出的智能功能選擇余地小。

我們在國內進行智能化公共設施網絡建設的系統設計時，應該遵循幾個原則：造價低，可靠性高；便于擴充升級，分步實現智能化功能；單一控制網絡完成智能化住宅應有的全部控制功能以及該小區的所有控制功能；網絡結構簡單，性能優異。為此，我們在智能化公共設施網絡的建設中采用LonWorks分布式控制網絡技術。

LonWorks技術是目前國際上控制領域中最熱門的通用控制總線技術之一，得到世界各大著名工控產品生產廠家支持，應用范圍極為廣泛。目前它在國內已被成功應用于工業控制和公共設施網絡自控中。我們選擇LonWorks技術開發智能公共設施網絡系統，主要基于它的如下特點：

智能網絡拓撲結構靈活多變，可根據公共設施的結構特點采用不同的網絡連接方式。可以最大限度的降低布線系統的復雜性和工作量，提高系統可靠性和可維護性。

LonWorks網絡是無主站點對點網絡，其任一點的故障不會造成系統癱瘓。一處公共設施節點的損壞或關閉不影響其他公共設施節點正常運行，降低了維護難度，提高了系統的穩定度，網絡響應得到充分的保障。

Neuron芯片內置現成的I/0對象，LonTalk協議，并使用高級語言編程，大大縮短開發周期，提高開發質量，能在短時間內開發出穩定可靠的系統。

LonWorks網絡節點之間使用邏輯連接，這使得系統中節點的增加、修改很容易，便于系統調整和擴充升級。

在智能公共設施建設中應用LonWorks技術，可以很容易地實現智能化公共設施的所有功能，整個網絡結構相對簡單，網絡布線相當容易。對于使用公共設施用戶各種不同的功能要求，只需選用不同的控制節點，編寫相應的程序，直接連接到公共設施的控制網絡上就完成了，在物理上不必對網絡結構作任何修改。而且LonWorks網絡可擴充性極好，在擴充子系統，增加功能，連接兩個公共設施控制網等都很簡便。LonWorks技術提供的高效開發平臺讓我們在進行系統設計和開發時，對網絡通訊不再需要花費時間，可以把精力集中到具體的系統功能實現上，使得我們能在較短時間內針對具體任務設計出成熟穩定的系統。

隨著今后住公共設施的建設規模越來越大，傳統的總線網絡結構在速度與效率上開始顯得不足，因特網則顯現其優勢。而目前就構筑專用IP網絡還存在著成本高及維護難等一些問題。通過LonWorks與因特網的接口裝置，可以將己經自成體系的LonWorks現場總線控制網絡作為子網絡，通過因特網接入因特網，充分利用因特網的資源，將控制網絡的實現由現場擴展到因特網的廣闊空間，從而可以實現公共設施更大范圍的控制聯網。此種方案成本低且易于實現。

開放和互操作是Lon控制網絡的精髓，通過LonMark國際互操作協會制定的標準來保證。這意味著來自不同廠商的不同裝置可以直接集成在單一的控制網絡中完成應用功能，奠定了應用系統集成的基石。

LON控制網絡由現場控制節點、網絡設備、通信介質和通信協議構成。LON網絡中的每個控制點我們稱之為LON節點或LonWorks智能設備，它通過嵌入了LonTalk固件的神經元芯片或智能網絡收發器來實現。所謂智能收發器是將神經元芯片和收發器集成在一個芯片中，這樣做一方面提高了集成度，另一方面降低了成本，同時提高了可靠性。一個LON節點一般可以用神經元芯片、傳感器和控制設備、收發器和電源組成。如果神經元芯片不能滿足數據處理的要求，可以采用主處理器加神經元芯片的方式，在這里神經元芯片作為通信協處理器來使用。主處理器和神經元芯片之間可以通過并口、串口、雙端口RAM等方式實現數據的交換。LON總線用收發器來建立神經元芯片與傳輸之間的物理連接，可以根據不同的公共設施現場環境選擇不同的收發器和傳輸介質，如雙絞線、同軸電纜、電力線、紅外線、光纖、射頻等等。LON控制網絡的規模和復雜程度不一，網絡節點數量從幾個到幾萬個不等，同時支持各種網絡拓撲結構。所有這些節點采用標準的通信協議LonTalk實對等的通信。LonTalk協議提供一整套的通信服務，這使得設備中的應用程序能夠在網絡上同其它設備發送和接收報文而無需知道網絡的拓撲結構或者網絡的名稱、地址或其它設備的功能。LonWorks協議能夠有選擇地提供端到端的報文確認、報文證實和優先級發送以便設定有界事務的處理時間。對智能網絡管理服務的支持使得遠程網絡管理工具能夠通過網絡和其它設備相互作用，這包括網絡地址和參數的重新配置二下載應用程序、報告網絡問題和啟動/停止/復位設備的應用程序。Lonworks具有很強的互操作性，使用Lonworks技術開發的產品，均可以與其非常容易地集成在一起。Lonworks網絡可以通過路由器將不同媒體的網段連接起來，還可以通過網關將各種不同的現場總線連接起來。

當前智能公共設施系統建設只能滿足一部分需求，但由于公共設施的智能化系統是一個多學科、多技術綜合應用的系統工程，在短時期內不可能作的很具體，主要存在的問題是：

智能節點功能設計重點放在LonWorks現場總線接入以太網和wC/OS-II操作系統的引入。公共設施很多別的復雜的功能如無線可視化對講功能，公共設施管理中要求的輸入、輸出、計費等儀表集中抄表功能的實現、一卡通管理系統等等還沒有進行深入的研究；

由于設備和環境的局限，對網絡的組建還只是理論上的研究。不能進行大的網絡集成應用。

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【關鍵詞】智能變電站；技術；應用分析

前言

智能變電站本身主要是通過低耗能、高效率的原則來運行，該技術目前已經應用了大量的計算機技術、數字化通信技術、廣電傳輸技術等先進技術，并且一些數控技術也已經被引用到了相關變電管理過程中。智能變電站技術的應用，有效的使得變電站運行的維護成本進行控制，而光纜的廣泛應用，也直接使得變電站表現出的工作效率大幅度提升。下文主要針對智能變電站在變電運行過程中的發展以及應用進行了全面詳細的探討。

一、智能變電站的技術特點

計算機監控、信息監控、處理技術等被廣泛的應用到了智能變電站之中，其所呈現出的一個主要特征就是在其所表現出的智能化控制、信息共享、集成化裝置等多方面設備特征。

1.實現局部或全局智能控制 智能化變電站所表現出的一大特性，就是其對于設備控制的智能化。那么在針對相關的一次設備采取光電技術的過程中，其所就地控制柜所產生的效果實際上就和微型的GIS控制器相當。而在二次設備之中所使用的相關高壓電壓封閉裝置、自動化控制、漏電閉鎖智能交流互感器，進而有效的實現了相關設備運行的智能化操作運行，這一功能的實現，實際上一定程度上使得相關故障排查提供了技術上的便利。此外，智能化設備還有效的實現了，電能傳輸本身和電力設備之間的智能控制功能。

2.引入控制終端 計算機終端對于變電站運行來說，就屬于運行過程中的大腦，變電站所表現出的相關實際運行狀況，能夠直接利用計算機終端來進行計算，達到極短時間內進行判斷、處理的目的。也就是說，控制終端的應用為變電站的故障解決以及輸變電事故控制起到了至關重要的作用。

3.光纖技術的應用和集成化電力裝置 光纖技術本身使用相關的幫助措施，有效的滿足了變電站內部各個控制層所表現出的相關局域網管理需求。在這一過程中，信息本身可以直接在一次和二次設備層以及相應的控制中心中進行持續性的播散。那么在這一基礎之上，大量數據在進行傳輸的過程中，光纖技術能夠使得傳輸體系更加的穩定、可靠。電能檢測設備本身所表現出的設備、管理設備等方面表現出的集成化的特性，主要是屬于一種計算機數字技術的應用。這項技術本身表現出的相關優勢，主要就在于安裝成本、縮短工期等方面。

4.分級控制技術的應用 分布式控制技術的應用有效地降低了中央處理設備的負荷，降低了潛在風險性，提高了設備工作效率。這項技術實現的原理是在三層中分別安裝具有智能控制和處理能力的設備，實現了各自具備分級調控功能。

二、智能變電站技術的突出應用

1. 一次變電設備的智能化 高壓配電設備的智能化是變電站智能變電技術的一個重大創新，其幫助實現了在一定的范圍內建立了智能電網。實時監控電力運行情況，電能傳感器實現自動化處理故障和全面控制電力設備。智能變電技術將電能傳感器和高壓設備連接起來，兼顧控制和檢測兩個方面。對設備進行一體化設計幫助實現了分層控制設備的管理。

2.高級變電功能的實現 智能變電站能夠幫助實現變電設備整體檢測、智能報警和智能信息分析、線路綜合故障控制等高級變電功能。以下分別具體闡述分析。

（1）變電設備整體監測 計算機終端的使用再加上站控系統幫助實現設備監測功能，與此同時，還可以無間歇得獲得多種智能變電裝置的運行信號和電力設備運行數據，降低無效數據收集率，以此提高了監控效率。鑒于技術水平的阻礙，對于實現部分智能變電站的整體檢測還存在著一些難點，因此，各個變電站可以以現實為依據對核心設備進行監測，便于有效檢測高負荷設備。

（2）線路綜合故障控制 智能變電站的信息處理能了和故障排查能力在于數據采集的情況。而智能變電站參考在線信息處理技術和數據庫模型技術，采用先進的數據采集技術，開發了狀態監測和診斷系統。在這種技術條件下，技術人員需將電力設備運行時的相關參數和特征輸入診斷系統和數據庫，等到系統運行之后，分析一定時間內變電系統的工作狀態，之后對設備進行深入的、具體的評價。智能變電站還可以智能防誤，其和傳統變電站中的封閉功能有所區別，增加了多層自動封閉系統，增設了站控端的自動封閉功能。其使用避免發生連環事故的可能性，使得變電站故障變得可控制。

三、自動化技術在變電運行管理中的完善

自動化技術雖然在變電運行管理中還存在一些問題，但是現代企業的發展勢必要求企業提高自身的技術化程度。同時，自動化技術在現有的變電運行管理中還存在諸多優勢，因此我們要采取一定的措施，來完善自動化技術在變電運行管理中的應用。

1.加強技術的研究

首先，完善自動化通信技術，這是其他自動化技術完成的基礎。在保障變電站供電系統的同時加強通信通道建設，保障遠程的數據采集與傳輸，并且保障自動化設備遙控的順利進行。其次，提升數據的采集與傳輸技術。自動化設備需要在數據的分析結果上完成指令的發出。只有正確采集以及傳輸數據，自動化技術才可以得到進一步的利用。最后，還要加強自動報警裝置的建設。自動化系統雖然避免了人為的一些事故，但不代表自動化技術不存在任何問題，變電站要設立自動報警裝置，加強設備的監督與維護。

2.培養高素質的專業隊伍

變電站的自動化設備雖然減少了工作人員的任務與壓力，但自動化技術設備還是需要一些專門的技術人員來維護。這就要求供電公司成立一支專業化的隊伍，加強專業技術培訓，增強他們的專業技能，確保他們能有效運行自動化的變電設備。其次，變電站還要明確崗位職責，對專業人士進行職責上的劃分，提高管理效率。

四、結束語

綜上所述，智能變電站本身就是電力和計算機技術的緊密結合，并且將大量的現代化信息管理技術融入到電力輸變技術中，這代表著變電站本身的管理工作，已經開始朝著數字化、智能化的趨勢進行發展。而智能變電站技術的應用，還對于變電效率提升起到了至關重要的作用，最大限度的降低了變電事故出現的可能性。此外，智能化變電站的使用，有效的解決了現代化技術的發展需求，使得電力使用的要求得以滿足。但是，需要引起足夠重視的是，我國的智能變電站技術實際上還存在著一定的缺陷，需要加以完善，這對于我國變電體系的發展來說，起到了可持續發展的促進作用。

參考文獻

[1]盧文強，甘自霖.JohnN.JIANG.美國智能電網和分布式發電重點方向的調研與分析[J].電力系統自動化，2011（9）.

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關鍵詞:智能科學與技術專業;課程體系;教材建設

繼2004年北京大學率先在國內建立“智能科學與技術”本科專業之后,2005年,北京郵電大學、南開大學和西安電子科技大學;2006年,首都師范大學、北京信息科技大學、武漢工程大學和西安郵電學院;2007年,北京科技大學、廈門大學和湖南大學;2008年,河北工業大學和桂林電子科技大學;2009年,重慶郵電大學和大連海事大學;2010年,中南大學和上海理工大學先后經教育部批準先后設立了“智能科學與技術”本科專業[1-2]。在中國人工智能學會教育工作委員會的指導下,自2002年起,各相關專業教師定期召開智能科學與技術教育學術研討會,并出版教育論文專輯,大力推進了我國智能科學與技術教育的健康、快速發展,并對我國智能科學技術的人才培養和學科建設起到了極大的帶動作用。

作為一個發展中的新興專業,目前各高校仍主要結合自身基礎和特點建設該專業。如南開大學以智能技術與智能工程為核心專業課程[3];北京科技大學從社會需求角度出發,以提高學生軟件實踐能力為切入點[4];河北工業大學根據相關專業的就業現狀,以提高學生硬件實踐能力為著力點[5]。為了解決南開大學、北京科技大學和河北工業大學3所高校共同面臨的課程體系和教材建設等問題,三校教師分別于2010年6月16日和8月2日在南開大學、河北工業大學進行了兩次研討,現將研討成果匯總于此。

1研討背景

“智能科學與技術”專業自開辦以來,不可避免地要回答如下3個方面的問題:

1) 來自用人單位的問題:“智能科學與技術”專業是做什么的?與其他專業相比優勢何在?

2) 來自學生及家長的問題:“智能科學與技術”專業是學什么的?與其他專業相比優勢何在?

3) 來自教師自身的問題:“智能科學與技術”專業應該教什么?與其他專業相比優勢何在?

無論是做什么、學什么還是教什么,歸根到底是課程體系和教材內容。無論是研究生課程下移(帶來學生接受知識的困難),還是在其他專業教學體系基礎上做簡單的增、刪、改(帶來學生知識結構的凌亂),都是不行的,長此以往的后果將是沒有優勢,只有劣勢。

南開大學、北京科技大學和河北工業大學3所高校的“智能科學與技術”專業建設都源于自動化專業基礎,而且都具有典型的工科特色;同時3所高校分別是教育部直屬“985”高校、教育部直屬國家“優勢學科創新平臺”建設項目試點高校和河北省屬“211”高校,3所高校的“智能科學與技術”專業分別于2006、2007和2008年招生。3所高校在“智能科學與技術”專業建設上的異同特點以及地域便利的條件,為優勢互補、交流融合提供了機遇。

2課程體系

根據研究任務的不同,智能科學技術涵蓋的內容可以劃分為智能科學、智能技術、智能工程三個層次[6]。

1) 智能科學:主要任務是研究人的智慧,建立人機結合系統理論,并用其模擬人的智慧。

2) 智能技術:在智能科學的框架內創建人機結合智能系統所需要的方法、工具和技術。

3) 智能工程:利用智能科學的理念和思想,充分運用智能技術工具創建各種應用系統。它是當前新技術、新產品、新產業的重要發展方向、開發策略和顯著標志。

根據上述智能科學技術的劃分,智能科學與技術專業的課程體系同樣劃分為理論、技術與工程應用3個層次,具體框架如圖1所示。

需要說明的是,由于課時、學時等因素的限制,有些課程需要包含未列入課程的部分內容。如智能科學與技術概論課程內含系統論的簡要介紹;智能控制系統包含可編程序控制器、智能傳感器、智能執行器等內容;智能工程包含若干典型智能系統實例。

3教材建設

經南開大學、北京科技大學和河北工業大學3所高校的討論,一致認為工科專業應以技術和工程應用兩個層次為核心,并將人工智能導論和智能信息處理兩門課程的教材合并為智能技術。同時,根據南開大學側重理論、北京科技大學側重軟件、河北工業大學側重硬件的原則進行分工,編寫對應課程的教學大綱和教材內容。

3.1智能技術

本課程包括智能計算和計算機視覺兩部分,分別介紹以對人腦的物理結構進行模擬為主要特征的聯接主義智能技術和以模擬人類視覺處理為主要特征的計算機視覺兩部分。它是智能技術的主干內容;也是實現智能技術、組成智能系統的重要工具,屬于本專業本科生的專業基礎課。通過智能技術的學習,學生應能夠掌握智能技術的基本原理和方法。通過課堂講解、,并配合一定的作業練習、上機實驗等環節,學生應初步具備運用智能技術和方法分析和解決問題的能力。本課程擬定90學時,其中授課54學時,實驗36學時。

教材內容包括智能計算和計算機視覺兩部分,智能計算部分包括神經網絡、模糊理論和遺傳算法/蟻群算法,計算機視覺包括計算機視覺導論、計算機視覺理論基礎、圖像預處理、圖像分割、物體識別、圖像理解、雙目立體視覺、三維視覺技術、主動視覺。

神經網絡講授單個神經元(感知器)的動作原理,與實際生物神經元的對應關系;講授BP神經網絡的組成,網絡的特性和對非線性函數的模擬功能;介紹BP算法的優、缺點;講授H網絡的組成結構,H網絡在解決優化問題的優越性。模糊理論講授模糊集合的概念,建立隸屬度函數的概念;介紹模糊規則的建立原則,模糊規則與模糊系統收入輸出量之間的關系;介紹模糊化以及模糊量精確化的幾種常用方法。遺傳算法和蟻群算法只作簡要介紹,重點介紹這兩種算法的特點和成功的應用實例,使學習者有一個感性認識,明確這種類型算法的“迭代”特點以及總體最優目標與個體行為之間的聯系。

計算機視覺理論基礎主要介紹Marr的視覺計算理論、圖像的相關知識、傅立葉變換基礎;圖像預處理主要介紹像素亮度變換、幾何變換、直方圖修正、局部預處理、圖像復原;圖像分割主要介紹閾值處理方法、基于邊界的分割方法、基于區域的分割方法;形狀表示與描述主要介紹鏈碼、使用片斷序列描述邊界、尺度空間方法、基于區域的形狀表示與描述;物體識別主要介紹知識的表示、統計模式識別、神經元網絡、遺傳算法、模擬退火、模糊系統;圖像理解主要介紹并行和串行處理控制、分層控制、非分層控制;雙目立體視覺主要介紹雙目立體視覺原理、精度分析、系統結構、立體成像、立體匹配、系統標定;三維視覺技術主要介紹結構光三維視覺原理、光模式投射系統、標定方法、光度立體視覺、由紋理恢復形狀、激光測距法;主動視覺主要介紹從陰影恢復形狀、從運動恢復結構、主動跟蹤。

3.2智能控制理論與技術

本課程是“智能科學與技術”專業的一門重要專業課程,目的是使學生了解智能科學與控制理論結合所產生之智能控制理論的基本概念和應用價值;使學生熟知當前主流智能控制技術的種類,并掌握模糊控制、神經網絡控制以及進化計算、群體智能的基礎知識,了解智能技術與傳統控制方法的結合點;加強MATLAB仿真實驗的訓練,以使學生更好地理解基礎知識,培養學生使用高級智能控制方法解決實際控制問題的能力。本課程的學習將使學生加深對控制理論的理解,明晰智能技術在控制中的應用技巧,也為本科生繼續深造打下基礎。本課程擬定64學時,其中授課54學時,實驗10學時。

教材內容包括智能控制概論,介紹智能控制的發展歷程和應用領域,簡介幾種重要的智能控制方法;專家控制,簡介專家系統的基本結構,講授專家PID控制器的原理與設計方法;模糊控制,講授模糊數學基礎知識、傳統的模糊控制原理和控制器設計與實現方法、模糊PID控制的兩種形式,特別是PID控制參數的模糊整定技術;神經網絡控制,講授前饋神經網絡和遞歸神經網絡中幾種典型的網絡模型以及學習算法、基于神經網絡的線性系統辨識技術、神經網絡逆模控制等;進化計算與控制,講授進化計算的概念、遺傳算法的原理及其與其他智能方法的結合,介紹遺傳機器人學;群體智能與控制,講授蟻群算法的基本原理及其在控制問題中的應用,介紹群體機器人學。

3.3單片機原理與應用

本課程是“智能科學與技術”專業的一門專業課程,目的是使學生了解單片機的組成原理及常用控制算法的實現;掌握51系列單片機指令系統和一般匯編程序設計編寫方法;熟悉常用的單片機硬件擴展技術;在此基礎上,熟練掌握控制算法的單片機程序編寫與調試。本課程擬定54學時,其中授課38學時,實驗16學時。

教材內容包括單片機系統概述,介紹單片機定義、單片機發展過程及單片機硬件結構;單片機指令系統及程序設計,介紹指令系統和匯編語言程序設計;硬件資源及接口技術,介紹硬件資源和接口技術;單片機使用技術,介紹抗干擾技術、C語言應用程序設計;依次介紹PID控制器、狀態反饋控制器、模糊控制器、系統辨識、卡爾曼濾波、滑模控制器、最優控制器、魯棒控制器、自適應控制器、神經網絡控制器的歷史沿革、基本原理、常用形式和單片機具體實現方法。

3.4嵌入式系統

本課程以當前主流的嵌入式系統技術為背景,以嵌入式系統原理為基礎,以嵌入式系統開發體系為骨架,以嵌入式控制系統開發為目標,較為全面地介紹嵌入式系統的基本概念、軟硬件的基本體系結構、軟硬件開發方法、相關開發工具、應用領域、熱門領域的開發實例以及當前的一些前沿動態,為學生展示較為完整的嵌入式控制系統領域概況。本課程擬定64學時,其中授課48學時,實驗16學時。

教材依據嵌入式控制系統的特征,將控制算法、嵌入式系統硬件、操作系統、應用程序設計及組態軟件作為統一的技術平臺介紹,突出嵌入式技術在控制系統中應用的特點,重點介紹嵌入式控制系統軟硬件、電路、操作系統、實時性、可靠性等特性,從軟件體系結構及開發的角度出發,強調實時調度、Bootloader、BSP、嵌入式實時多任務系統設計、交叉開發與仿真開發等關鍵技術,并特別引入了工業控制中需要的電磁兼容性設計和大量的典型嵌入式控制系統實例設計。通過本課程的學習,學生不但可以學會使用工具開發嵌入式軟硬件,而且可以從總體角度選擇適當的技術和方法,全面規劃和設計嵌入式系統。

3.5智能工程

本課程是“智能科學與技術”專業的一門核心專業課程。面向智能技術的實際應用,著眼于解決工程應用中的技術問題,從典型系統設計案例分析出發,通過大量實驗提高學生的工程實踐能力。本課程擬定36學時,全部為授課學時。

教材內容包括智能工程概論,介紹智能工程現狀、工程設計原則和工程實際流程;常用傳感器原理,介紹傳感器一般特性、光電式傳感器和視覺傳感器;典型智能系統設計案例,包括智能移動機器人、智能電梯群控電梯等系統。

3.6智能機器人

課程通過對一個具有代表性的仿人機器人的拆解,將知識點拆解成6個主要教學模塊:1)機器人控制模塊,介紹各類控制模塊的原理與組成;2)機器人運動系統,介紹電機與舵機的原理與控制方法;3)機器人動作系統,介紹機器人各部件的協調控制;4)機器人視覺系統,介紹典型的超聲波、影像傳感器的原理與識別算法;5)機器人表現系統原理,介紹人與機器人的交互原理;6)機器人通信系統原理,介紹機器人之間的數據與信息傳遞方法。學生學習時,能夠與基礎知識相聯系,并能掌握機器人這門技術,為從事機器人產品研發工作打下堅實的基礎。本課程擬定54學時,其中授課44學時,實驗10學時。

教材面向“智能科學與技術”專業,同時兼顧信息類專業學生編寫,根據這類專業學生的知識結構和特點組織內容。從具體的機器人控制需求出發,將自動控制的基本理論和機器人控制特點相結合,講授機器人控制系統的組成、規律、特點和設計方法。理論上反映當前的最新進展,內容上考慮初學者的需求,側重普及性、實用性和新穎性,結構體系符合信息類和控制類專業學生的特點,力求簡潔、清楚,對技術的敘述遵循目標、問題、理論依據、實現方法、實際情況、發展方向的方式。做到重點突出,符合實際,滿足需要,指導性強。

3.7智能控制系統

本課程是“智能科學與技術”專業的一門專業課程,使學生了解智能控制系統的基礎知識;掌握智能控制系統中最新的智能傳感技術、智能控制器、智能執行能執行器及智能網絡與接口技術;掌握智能控制系統中多個關鍵硬件裝置的識別及其使用。通過學習多個智能控制系統的開發實例,學生應掌握智能控制系統的設計方法與技術,堅實地掌握最新智能控制系統知識,提高理論聯系實際的能力,并為學習其他課程的打下堅實基礎。本課程擬定64學時,其中授課48學時,實驗16學時。

教材內容包括概述,介紹智能控制系統的基本概念、基本內容和機構及其發展趨勢;智能傳感系統,講授智能數據采集技術、傳感器智能化的數據處理方法、多傳感器信息融合的方法、智能傳感器實現方法與典型實例;智能控制器設計,講授基于單片機的智能控制器設計及其應用、基于高性能嵌入式ARM的智能控制器設計及其應用、基于PLC的智能控制器設計及其應用;智能電動執行器,講授智能電動執行器的硬件實現技術,軟件設計技術以及典型的智能電動執行器實例及其應用;智能網絡與接口技術,講授無線傳感器智能網絡,工業現場總線網絡以及智能傳感器、智能控制器和智能執行器的網絡接口實現技術;智能控制系統設計實例,綜合利用前面的知識設計網絡化智能壓力傳感器的系統設計、基于聲音定位的智能機器人系統設計、基于微機電慣性傳感器的汽車多路況智能防撞系統的設計、大型設備的PLC智能控制系統設計。

4結語

通過南開大學、北京科技大學和河北工業大學3所高校的研討,我們凝練出較完整的“智能科學與技術”專業課程體系,體現出本專業的特色;提出可供3所高校共同使用的教學大綱和教材內容,體現出學生培養的工程實踐導向。這些研究成果可以為開辦“智能科學與技術”專業的兄弟院校進一步研討提供藍本,也可以為籌建該專業的高校所參考。

注:本文受到北京科技大學教學研究會第六批教學研究課題、北京科技大學教育教學研究基金青年教師教育教學研究立項項目、河北工業大學教改項目(2010-12)支持。

參考文獻:

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[4] 石志國,劉冀偉,王志良.“智能科學與技術”本科專業軟件實踐類課程建設探討[J]. 計算機教育,2009(11):93-97.

[5] 劉作軍,張磊,楊鵬,等. 談我校增設“智能科學與技術”專業的設想與措施[J]. 計算機教育,2009(11):53-56.

[6] 盧桂章. 無處不在的智能技術[J]. 計算機教育,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)