学科前沿专题听课报告2

1、燕山大学学科前沿专题听课报告专业：控制工程姓名：闫晓庚学号：电机组状态监测主讲人：苏连成1 .风电发展现状中国的风电从零开始起步，目前已经取得了可喜的成就，但是风电利用的前景依然广阔。在风力发电上同样属于后起之秀的美国，目前的装机容量已经跃居世界第二，并且连续两年增速排名第一。而我国只有40多个风电场，风力发电机1500多台，装机容量为260万千瓦，排名世界第6位，亚洲第2位，不及我们的邻居印度的一半，所有中国风电的全年供给还不足以支撑北京市一个月的用电量。目前全世界的风电装机容量正在以每年25%以上的增速高速增长，越来越多的国家开始致力于这一完全清洁能源的开发。而且

2、，令人振奋的是，截止到目前，我们所开发的风能仅仅占了可开发的总量的极小的一部分。大自然对于善待她的人无疑是非常慷慨的。据测算，以欧洲和中国为例，如果完全开发，仅这两个地区拥有的海岸风能，能满足区域内全部的电力需求。所以，也许对于风能来说，现在的一切只不过是刚刚开始。2 .风电机组监测风力发电机组振动状态监测与故障诊断技术在工程中应用的重大意义。(l)提高机组运行的可靠性、安全性振动状态监测与故障诊断技术能够及时、正确地对机组的各种异常状态或故障状态做出诊断，预防或消除故障，避免重大事故发生，保证风力发电机组安全，可靠地运行。(2)给企业带来可观的经济效益由于振动状态监测与故障诊断能避免因突发性

3、故障发生造成的经济损失，延长机组使用寿命。还能为制定有计划的维修提供依据，可在无风期安排维修，缩短维修时间，减少备件数，降低风力发电设备的维修费用，能给企业带来巨大的经济效益(3)监测方式方法振动，噪声，应力，油分析，红外算法：时域、频域3 .发展前景21世纪是高效、洁净、安全、经济可持续利用能源的时代，世界各国都在向此方向发展，都把能源的利用作为科研领域的关键允以关注。而通过历史的筛选，及近年来全球新能源的发展动向，我们可以看出风能将成为能源开发的重要角色，而风电也将随之得到极大的发展。中国新能源战略开始把大力发展风力发电设为重点。按照国家规划，未来15年，全国风力发电装机容量将达到2000

4、万至3000万千瓦。以每千瓦装机容量设备投资7000元计算，未来风电设备市场将高达1400亿元至2100亿元。复杂工业控制系统集成设计及应用主讲人：车海军这一节车老师给我们讲解了板形板厚控制系统集成设计及应用。首先介绍了板带轧制设备，包括轧制设备、轧制材料以及材料形状。其中，轧制材料包括黑色金属：普碳钢，高强钢（汽车安全带）、不锈钢、硅钢；有色金属：铝、铜等；稀有金属：钛、锲、皓、铀等。材料形状包括：板带、型材、管、异型。其次，介绍了传统轧机轧制自动化系统（中厚板、热连轧、冷轧），主要讲解了中厚板轧制工艺流程，热连轧工艺技术和冷轧工艺流程及其四个发展阶段。带钢热连轧生产过程自动控制功能。1.厚

5、度自动控制（AGC）2,位置自动控制（APC）3.宽度自动控制（AWC）4.速度自动控制（ASC）5.恒定微张力自动控制（ATC）6.温度自动控制7.板形自动控制（AFC）o还介绍了厚度自动控制专有功能，为获得好的厚度控制精度，AGC将提供以下控制功能：（1）厚度预控（2）厚度监控流量厚度控制AGC（4）张力AGC（5）闭环增益分级调整（6）Smith预估AGC。SIMATICTDC是一个多处理器多任务的控制器，可在最小循环时间解决复杂的驱动、控制和技术任务，具有以下特点：a）取样间隔针对动态控制任务可以低到100cb）具有64位构架的CPU,能够实现最高的性能；c）由于使用VME总线系统可在

6、CPU之间实现极高的通讯性能；d）使用STEP7工程组态工具实现了图形组态连续功能图（CFC）和顺序功能图SFC（顺序功能图）。接下来介绍了钢铁行业可期的颠覆性技术（产品）及其相关的装备、控制技术让我们轧制设备及其控制有了更深一步理解。最后展示了一些轧制案例：西门子质量控制系统、有色金属轧制、稀有金属轧制等的运行控制。1、结合机理建模、数据建模、知识建模以及神经网络、专家系统、模糊控制、遗传算法等智能（建模）技术，建立典型工艺过程的控制和优化模型，研究开发先进控制和过程优化。2、从底层单回路控制发展到了高级复杂生产过程控制。最后讲述了板形板厚控制系统集成设计目前仍需研究的问题。1运行指标预报模

7、型；2数据驱动的控制器设计方法；3运行工况的故障预测、诊断与自愈控制；4运行指标多目标优化决策；5不同网络环境下的运行闭环反馈控制；6运行控制的动静态性能分析。生物控制与神经科学主讲人：梁振虎生物控制是运用控制论的一般原理，研究生物系统中的控制和信息的接收、传递、存贮、处理及反馈的一种理论。神经接口：除自然感官通道之外，在神经系统与外部环境的之间提供了一种新型的神经信息交流与控制通道。基于神经接口的动物行为控制的特点人为控制动物行为能实现动物体、电子机械设备、人三者的交互。充分利用动物的本能；灵活、耗能小；隐蔽性好；学习更快，效果更持久；适宜批量生产制造。生物控制在军事应用前景也很广泛，比如军

8、事侦查、军事破坏、排雷、缉毒。军事侦查。利用神经接口控制动物携带各类侦察装置，按特定路线进行战术巡航，获取战场环境，军事设施及人员部署等信息；借助动物的一些特殊本能（嗅觉，听觉和视觉等），通过神经接口实现对各类军事目标进行空间定位、追踪和危险报警等。军事破坏利用神经接口控制携带爆炸物的动物达到指定地点，对特定军事目标进行定点消除；利用神经接口技术，开发动物行为自动训练和控制系统，实现对动物复杂行为的自动控制。国内外总体发展情况美国一一DOD,DARPA重点支持，技术上处于领先。欧洲和日本一一有少量报道中国刚刚起步，取得了一定的成绩。至195A1960年代，科学界希望运用多学科综合方法攻关脑的问

9、题。在此氛围下发生了一系列事件，标志着现代神经科学这门独立学科诞生。总体上，现代神经科学包括3个主要分支，即细胞和分子神经科学、认知神经科学以及发育神经科学。生物控制涉及许多学科基础。有神经生物学（神经机制、神经生理、脑结构/功能）；神经信息学（信息计算、计算数学、并行计算）；医学（神经外科、神经内科、康复等）；微电子技术（芯片制造、通信技术）；控制科学（先进的控制方法）；计算机技术（网络化、远程操作）；纳米技术（生物相容性技术、纳米制造微型化）未来发展方向：（1）精确控制（2）军事、民用的不断深入（3）精神疾病的脑调控（替代精神类药物）（4）脑功能的增强（5）可植入需要解决的关键问题：脑机制

10、的深入理解、神经计算的可靠性、快速性、生物相容性材料、大脑的计算模型、微型化/纳米技术。总之生物控制还需要很长的道路要去实现。智能预测控制技术在水泥行业中的应用主讲人：郝晓辰首先介绍了水泥生产过程控制流程，以及当前存在的问题，诸如采用人工调节的控制方式，（如窑温控制）存在因操作不规范的情况，导致产品质量下降；操作员是事后调节控制，（如窑温控制）操作员是观察到温度已经变化再进行调节，导致温度控制不稳定；生产中参数难达到最优配置，（如窑温控制）操作员在确保窑温较稳定下，很多情况是提高能耗来完成。从中可以看出水泥生产效率和效益很大程度上取决于生产过程中各个控制量的稳定控制和合理搭配。然后具体介绍了智

11、能预测控制技术中的APC核心技术APC核心技术包括1.神经网络技术：模仿生物神经元，通过在线数据收集进行自学习调整；2.模型辨识技术：采用实际现场数据建立高精度控制模型；3.软测量技术：解决部分变量（f-CaO）不能在线测量问题；4.智能模型预测控制算法：解决多变量相互作用、大时滞系统的有效控制方法。而水泥熟料烧成系统的专家经验：是成功实施水泥熟料烧成智能控制系统的基石0接着学习了对回转窑煨烧特性的研究对水泥回转窑煨烧特性的研究是采取理论分析和现场调研的方式，针对煨烧过程中窑温控制的重要性，以及国内水泥回转窑煨烧系统测点不足的现状，采用相关函数法对已有的控制量和被控量进行耦合性分析，得出用窑内

12、NOx含量问接反映窑温，用窑内02含量反映煤的燃烧状况的控制方案。采用模型辨识研究的办法。第一步：数据筛选；第二步：稳态模型辨识，辨识出控制对象的增益、非线性等稳态特性；第三步：动态ARX模型辨识，辨识出控制对象的响应速度、超调特性等动态特性；第四步：稳态模型、动态模型有机结合。然后进行仿真实验以及对实验结果的各种分析，稳态模型校验、动态模型校验、组合模型控制。智能控制系统设计组态由智能控制系统控制器组态和智能专家系统操作员界面组成。智能控制系统使用效果有许多实例。1.窑头EP风机控制器2.高温风机控制器3.分解炉喂煤量控制器4.窑头喂煤量控制器5.煤耗最优控制器6.窑喂料控制器7.料仓PID

13、控制器8.篦冷机篦速控制器。最后进行了总结：实现了烧成系统的煤耗优化控制，试运行观察，降低一级筒出口温度20度以上，吨熟料煤耗减少3公斤以上。实现了水泥熟料烧成系统生产过程中电耗优化的控制，通过试运行观察，高温风机转速降低30转以上。实现了水泥生产过程中熟料煨烧的产量和质量的稳定控制。提高了水泥熟料烧成系统的自动化水平，减少了操作员的工作量，实现了烧成系统的长期平稳运行。机器人控制技术主讲人：温淑焕通过这次课程，了解到机器人的发展历史、机器人的种类，机器人的发展最早可追溯到西周时期的歌舞艺人，春秋时期，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行生日不下”。春秋时期，蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了木牛流马

14、”，并用其在崎岖山路中运送军粮，支援前方战争。到了现代，随着电气时代的到来，机器人的发展速度也越来越快。1960年美国联合控制公司”根据Devol的专利技术，研制出第一台真正意义上的工业机器人，并成立了Unimation公司，开始定型生产名为Unimate的工业机器人。机器人的定义。机器人问世已有几十年，机器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展，新的机型，新的功能不断涌现。同时由于机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空

15、间。随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来，机器人所涵盖的内容越来越丰富，机器人的定义也不断充实和创新。下面给出一些有代表性的定义。按照从低级-高级的发展程度可分为三类机器人第一代机器人：即可编程、示教再现工业机器人机器人，已进入商品化、实用化。第二代机器人：装备有一定的传感装置，能获取作业环境、操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，能做出简单的推理，对动作进行反馈的机器人，通常称为低级智能机器人，由于信息处理系统的庞大与昂贵，第二代机器人目前只有少数可投入应用。第三代机器人：具有高度适应性的自治机器人。它具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维、判断决策，在作业环境中独立行动。第三代机器人又称作高级智能机器人，它与第五代计算机关系密切，目前还处于研究阶段。特种机器人和微型机器人是目前机器人发展的一个重要方向特种机器人：如航天飞机上的机械手在失重状态下的工作，海洋探测机器人、军用机器人、防核防化机器人、爬壁机器人、微小物体操作机器人等。微型机器人：体积小，如管道机器人、血管疏通机器人。微动机器人：动作小、精度高，如细胞切割机器人、微操作和微装配机器人等。机器人的结构。简单地说，机器人主要由执行机构、驱动和传动装置、传感器和控制器四大部分构成。执行机构：机器人的