控制技术发展新趋势：信息化、智能化.doc

目录摘要1关键词 1引言 11智能化是信息科学技术的发展方向 12 智能化是自动化工程的发展方向 13智能化是机械工程和国民经济各部门的发展方向24智能系统25 机械工业在智能化中的发展 25.1推土机作业控制与指导系统 35.2柴油发动机控制管理系统 36、其他领域的信息化、智能化发展趋势46.1酒店厨房未来发展信息化、智能化 46.2浅谈嵌入式系统 56.3基于蓝牙的智能家居控制系统 5参考文献 6控制技术发展新趋势：信息化、智能化张涛（合肥学院机械系 机械设计制造及自动化专业 2009级）摘要：论述了智能科学技术在21 世纪后半叶将会成为中心科学技术，先进控制系统在信息科学技术、自动化工程、机械工程、和国民经济各部门的发展方向；给出了智能系统的定义、分类和特征。在此基础上，提出了我国机械工程智能化的发展思路和对策。以及自动化仪表与控制系统的发展趋势。关键字：信息化、智能化、嵌入式系统引言 每个时期都有该时期的中心科学技术。科学家预测21世纪中叶以前，信息科学技术是中心科学技术。从21世纪30年代开始，中心科学技术将逐渐转移到生物科学技术(包括生命科学技术)。而到本世纪中叶以后，将有可能以认知科学技术为中心，把信息科学技术、生命科学技术和系统科学技术等高新科学技术结合起来，形成智能(认知)科学技术群。随着认知科学的深入研究，人们将逐渐搞清人类智能的机制，在此基础上，智能科学技术将会得到充分发展。用机器辅助和代替人的体力劳动早已实现了，但用机器辅助和代替人的脑力劳动却困难得多，现在才刚刚开始。如果后者真正实现了，人类社会的经济、文化、科学、技术就会产生更大的飞跃，人类文明必将达到一个新的阶段。1 智能化是信息科学技术的发展方向 人类生活质量提高的方向正由物质方面转向精神方面，即从衣食住行的物质方面转向教育、科技、体育、医疗、旅游、文化、艺术等精神方面。即使在衣食住行的物质方面，也愈来愈多地增加了精神因素。这就是说，信息科技的发展及其应用要愈来愈多地考虑满足人们精神方面的需求，即愈来愈多地考虑智力方面的因素。此外，社会的发展是建立在人类群体活动的基础上的，群体的活动是在智力信息交流和协同的基础上发展的，所以推动人类社会发展就必然地要使这种智力信息的交流和协同日益发展。 现代计算机与通信科学技术是信息科学技术的核心，目前正沿着数字化、微型化、个性化、交互式、移动式、集成式、网络化、智能化的方向发展。现代智能化通信设备、各种智能化的家用电器、电子商务、网上教育、网上设计、虚拟企业甚至遥控做医疗手术都大量应用着智能化技术。许多国家还提出建立智能因特网、制造智能计算机的任务。可以毫不夸张地说，信息化、网络化的实质就是智能化。 我们还可以看到实现信息化、网络化的工具是智能化的。在现代信息科学技术中，愈来愈多地使用了自然语言识别与理解、图像识别与处理、计算机视觉、机器人规划、多信息传感与控制、知识的表示、获取与处理、推理与求解、专家系统、智能控制等人工智能技术。尽管近年来人工智能的研究还没有产生重大的突破，但是随着认知科学与智能技术的发展，人工智能技术将会愈来愈多地应用于信息科学技术。2 智能化是自动化工程的发展方向 自动化是现代工业发展的重要手段和条件，可以毫不夸张地说，现代工业发展的过程就是不断应用、改进和提升自动化生产技术的过程。 当前在各种自动化工程中，愈来愈多地使用了各种各样的智能化系统和技术。自动化工程中应用智能化技术的水平和程度决定了该工程自动化的水平和程度。智能化已经成为各种工程现代化最明显的标志。3智能化是机械工程和国民经济各部门的发展方向 当前，国民经济各部门中智能化已露端倪，智能化产品不断涌现，智能化趋向愈来愈明显，出现了各种智能仪表、智能车辆、智能机器、智能机器人、智能“宠物”、智能材料甚至智能大厦。一些生产和经营系统也大量地采用智能技术，如各种智能生产控制系统、智能物流系统、智能制造系统、虚拟企业、电子商务等。至于这些生产和经营的管理系统，就更快地实现了不同程度的智能化，如智能铁路运输管理系统、智能空中交通管制系统、智能财务结算系统、智能金融管理系统、智能物资管理系统、智能数据库管理系统等。 “十五”期间，我们要用信息化带动工业化，特别是要用具有各种智能化技术的信息化来带动工业化，所以各工业部门正在这一过程中愈来愈多地实现着智能化。4智能系统定义 具有(部分具有)人类智能或能模拟(部分模拟)人类智能的系统称为智能系统。 智能系统可以分成下列几种类型： (1) 人类本身的人体系统，特别是人脑系统； (2) 人类以其智能直接参与活动的系统，如金融系统、保险系统、体育系统等经济系统和社会系统； (3) 人与机器共同工作的人机系统； (4) 模拟(部分模拟)人类智能的机器系统，如智能计算机系统、智能机器人系统、智能制造系统、智能控制系统、智能语言理解系统、智能图像处理系统、智能专家系统等。 前两类智能系统是“人本系统”，也就是人类本身的系统；后两类智能系统是“人为系统”，也就是人类改造自然为人类谋利益而创造的系统。“人本系统”是生命科学、认知科学及社会科学研究的对象，而“人为系统”则是工程科学研究的对象。当然，要对“人本系统”进行模拟，也要用到工程科学技术对“人为系统”的研究结果。 关于人类智能行为的标准，不同学者有不同的看法。如科学家认为，只有按人脑的工作方式工作的机器才能称为智能机器；而工程师则认为，不管智能实现的途径是什么，只要机器有人脑的某些功能，就能称为智能机器。当前，为了促进智能系统的研究与发展，我们只能采用工程师的观点，即只要求该系统具有某些人类的智能，而不管其实现的途径是什么。从这一基本观点出发，我们可以认为具有下列特征之一的系统就应称为智能系统。(1) 多信息感知与融合；(2) 知识表达、获取、存储和处理(主要是识别、推理与决策)；(3) 联想记忆；(4) 自治控制，即自相似、自学习、自适应、自组织、自维护；(5) 容错。 当然，就智能的高级形态而言，还有信念、意图、喜爱、厌恶、诚挚、承诺等理性和情感的因素，这在当前“人为”的智能系统中还难以达到。5 机械工业在智能化中的发展 最近一段时期，国外工程机械科技领域以电子、信息技术为先导，在计算机故障诊断与监控、精确定位与作业、发动机燃料控制和人机工程学等方面，进行大量的研究，开发出与各种工程机械相匹配的软、硬件控制系统，使工程机械产品向信息化、智能化方向大步前进，提高了工程机械的高科技含量，促进了工程机械行业的技术发展。5,1推土机作业控制与指导系统 一些国外有实力的企业采用了基于GPS技术和数字地图技术的先进导航系统，在驾驶室内装有触摸计算机，可实时显示机器在作业区内的位置、作业区域实际值与设计值的差距及相关信息，即使是毫无经验的驾驶员也能有效地完成诸如坡度作业等作业要求。一些新产品可实现坡度的精确控制，驾驶室内可视化显示系统指导驾驶员精确作业，精度可达厘米级。 计算机故障诊断系统机载计算机可根据各种传感器的检测信号，结合专家知识库对机器的运行状态进行评估，预测可能出现的故障；在出现故障时发出故障信息报警或指导驾驶员查找和排除故障。5.2柴油发动机控制管理系统 一些新型柴油发动机装备有一个基于单片机的燃油喷射控制与发动机最佳性能调节系统，可提高燃料的利用率，确保发动机排出的废气符合环境控制法规要求。该系统还可通过CAN总线与其他设备进行通信，使整台机器构成一个完整的管理系统。 另外，换挡控制系统根据机器的行驶速度与负载状态自动换挡，并使发动机转速与运行工况相匹配，达到节能目的。 人机工程学的普遍应用由于控制系统最能直接体现人性化的设计理念，所以国外工程机械特别注重驾驶员与操作界面的协调，讲求操作的舒适性。触摸屏、文本图形显示器、无线遥控器和多功能操作手柄应用普遍，操作面板布局合理。 今后，集液压，微电子及信息技术于一体的智能系统将成为主流开发方向，并广泛应用于工程机械的产品设计中；计算机辅助驾驶系统、信息管理系统及故障诊断系统将依托微电子技术与信息技术的广泛应用而不断完善；电子监控和自动报警系统、自动换挡变速装置将被广泛采用；用于物料精确挖（铲）、装、载、运作业的工程机械将安装GPS定位与载量自动称量装置。以施工艺研究为基础，以计算机技术，微电子技术、信息技术、无线通讯技术和自动控制技术的综合应用为手段，各种施工机群（如用于高速公路施工的沥青搅拌站，沥青运输车、沥青转运车和沥青摊铺机即组成一个施工机群）的智能化研究将相继展开。6、其他领域的信息化、智能化发展趋势6.1酒店厨房未来发展信息化、智能化 任何产品的背后都存在着一定的理念，任何行业的发展趋势都有两个相对明显的特点：信息化与智能化。信息化：解决信息的传递，以及信息的利用全过程覆盖。信息化体现在能够把所有的流程和传递的过程中产生的成本降低，效率得到最大提升。广东因豪信息科技集团的邓超博士为大家就信息化、智能化，举出了这样一个简单的例子，基于我们前厅的数字菜谱、电子菜谱，再到后厨信息传递，完全是信息化的完整过程。数字化餐厅从前端到后端完全联通。智能化简单说，可拿一个菜品来说，每个人都会有一些消费行为习惯，也就是说点了一个菜品，可能还会对其他的菜品感兴趣，公司就可以提供一些经典的消费模式给用户做建议。 邓博士认为实际上我们的酒店餐饮行业是一个很传统的行业，以最新的科技手段注入一些推动力，可能能够创造更大市场的规模，同时也能够创造一些新的商业机会。所以我们目前是以电子菜谱，以及后台支撑的技术为依托，终极理念打造一个数字化餐厅，也就是说会把餐厅所有信息全部以数字化方式来传递，包括它的管理、前端，甚至是顾客的互动，点菜可以自助式完成，最后可以延展到平台的形式，可以通过互联网的形式使他从搜索开始，运用搜索技术，进行精准搜索，根据消费习惯提供侯选商家的建议;再到餐桌预定，甚至可以做远程点餐，到最后能够电子支付，就是我们说的受信支付，信用卡支付，或者第三方的交易支付，全过程在这个产品里面全覆盖。 酒店厨房未来发展将让自动化、智能化控制成为酒店、厨房节能的钥匙，让节能减排的事业在酒店厨房业中焕发出勃勃生机。 低碳环保已经成为企业产品推向市场的重要优势。消费者节能环保意识的逐渐提高，环保产品已成为企业产品的重要发展方向，酒店餐饮厨房未来发展重点方向必将遵循环保这一发展途径。相信酒店行业厨房产品线专家与各方企业的共同努力，高效运用现代科学技术，通过信息化、智能化实现厨房高效绿色节能环保! 6.2浅谈嵌入式系统 目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布，日用范围也将日益广阔。对于企业专用解决方案，如物流管理、条码扫描、移动信息采集等，这种小型手持嵌入式系统将发挥巨大的作用。自动控制领域，不仅可以用于ATM机，自动售货机，工业控制等专用设备，和移动通讯设备结合、GPS、娱乐相结合，嵌入式系统同样可以发挥巨大的作用。近期长虹推出的ADSL产品，结合网络，控制，信息，这种智能化，网络化将是家电发展的新趋势。 随着信息化，智能化，网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。美国着名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言，45年后嵌入式智能（电脑）工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。我国着名嵌入式系统专家沈绪榜院士98年11月在武汉全国第11次微机学术交流会上发表的计算机的发展与技术一文中，对未来10年以嵌入式芯片为基础的计算机工业进行了科学的阐述和展望。 根据IEEE（电气和电子工程师协会）的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”（devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 由于嵌入式计算机系统要嵌入到应用体系中，实现对应用系统的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。而嵌入式计算机系统的技术要求则是应用对象的智能化控制能力；技术发展方向是与应用系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。 进入20世纪90年代，嵌入式技术全面展开，目前已成为通信和消费类产品的共同发展方向。在通信领域，数字技术正在全面取代模拟技术。在广播电视领域，美国已开始由模拟电视向数字电视转变，欧洲的DVB（数字电视广播）技术已在全球大多数国家推广。数字音频广播（DAB）也已进入商品化试播阶段。而软件、集成电路和新型元器件在产业发展中的作用日益重要。 6.3基于蓝牙的智能家居控制系统 随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，人们越来越注重生活环境的舒适、安全与便利。近年来兴起的智能家居系统满足了人们的这种需求，有效地在家具环境中组建家庭信息网络，将各种家电产品