关注自动化仪器仪表智能化技术的状况与进展

1、关注自动化仪器仪表智能化技术的状况与进展作 者 ：上海大学自动化系郎文鹏赵维琴关键词： 智能化过程控制网络控制 1 引言 众所周知，自动化仪器仪表是科学进步的前提和生产活动的依据。当人类活动的领域越过感觉器官极限的时候，仪器仪表就成了科学进步和一切事业取得成功的前提。许多科学的进展首先取决于仪器仪表的进展。仪器仪表技术是通过测量获得数据信息的信息技术，自动化仪器仪表工业是信息工业的源头，它的根本属性就是信息性。在生产过程中，自动化仪器仪表对“物质流”信息进行检测、传输、显示、控制与执行，进而实现管理和决策。它主要包括各种电量与非电量的传感器、变送器及自动检测仪表、自动显示仪表、自动调节仪表、系

2、统控制装置、执行器等，是国民经济各部门的重要技术装备之一。 在自动化控制系统中，仪器仪表作为其构成元素，它的技术进展是跟随控制系统技术的发展的。常规的自动化仪器仪表适应常规控制系统的要求，它们以经典控制理论和现代控制理论为基础，以控制对象的数学模型为依据。当今，控制理论已发展到智能控制的新阶段，自动化仪器仪表的智能化就成为必然和必须。本文将就自动化仪器仪表的智能化的状况与进展，以及当今对智能仪器仪表研究、开发热点做概要的分析与表述。作者建议人们关注自动化仪器仪表智能化技术的进展，关注仪器仪表装置与控制系统技术的互动发展，这对推进我国自动化技术水平的进一步提高将是大为有益的。2 仪器仪表表“智能

3、”的概念需要要恰当的表达达与合理的运运用 什么是智智能化的仪器器仪表？至今今虽然没有一一个明确的统统一的定义，但但作者感到在在仪器仪表的的刊物、广告告、产品说明明书等中不恰恰当的使用“智能化”的情况较多多，把一些还还不具有智能能功能的仪表表也称为智能能仪表的现象象时有出现。到到底应该如何何理解和表达达仪器仪表的的“智能化”，什么样的的仪器仪表才才能称作智能能化的仪器仪仪表，作者希希望理论界和和实业界达到到一个共同认认识，能对实实际的仪器仪仪表有一个合合理的、恰当当的表达。虽虽然，什么是是“智能”？目前没有有统一的定义义，但一般认认为“智能”是指“一种根据外外界变化的条条件，确定正正确行为的能能

4、力”。因此，智智能化的仪器器仪表应能随随着外界条件件的变化做出出正确的反应应，模仿和扩扩充人的智能能行为。从信信息技术发展展的几个层次次看，“数字化”是最低层次次，“智能化”是最高层次次。它具有总总结经验、理理解、推理、判判断和分析的的能力。“智能化”的标志是知知识的表达与与应用。因此此，在仪器仪仪表中，“智能”的含义可有有两个层面:即采用人工工智能的理论论方法和技术术;具有拟人人智能的特性性和功能。 经经常出现的情情况是，把带带有微处理器器的仪器仪表表称作智能仪仪表，其实，应应该有所区分分:如果该仪仪器仪表采用用了人工智能能的理论方法法和技术或该该仪器仪表具具有拟人智能能的特性和功功能，该仪

5、器器仪表就可称称为智能仪表表。也就是说说，带有微处处理器的仪器器仪表不一定定是智能仪表表，而相反智智能仪表必然然带有微处理理器。没有微微处理器的仪仪表很难实现现智能仪器仪仪表应具有的的特性和功能能。3 自动化仪仪器仪表技术术的进展历程程简要回顾(1) 模拟拟仪表时代 从从20世纪660年代开始始，为满足工工业发展的需需要，将测量量记录和控制制功能组合在在一起，这类类仪表称为“基地式”仪表。通常常是以在带有有调节单元的的显示记录仪仪“基地”上，配上测测量元件及执执行器构成简简单控制系统统。随着生产产规模的扩大大，产生了以以功能划分的的“单元组合式式”仪表。根据据不同的控制制要求，选择择相应仪表单

6、单元组合起来来构成各种不不同复杂程度度的控制系统统。无论是“基地式”仪表还是“单元组合式式”仪表，它们们的共同特点点都是模拟式式的，采用的的是模拟技术术，而控制系系统以经典控控制理论为基基础。 (2) 数数字化仪表时时代20世纪纪80年代，随随着计算机技技术的发展及及其在仪器仪仪表中的应用用，以微处理理器为核心器器件的微机化化仪表应运而而生，产生了了各种数字式式变送器、数数字式调节器器、数字式显显示记录仪、可可编程控制器器和智能仪表表。数字化仪仪表与模拟式式仪表相比，其其功能、性能能、可靠性、通通信功能等均均有了质的飞飞跃。主要的的特点是采用用数字技术，计计算机技术用用于仪器仪表表和控制领域域

7、，计算机控控制系统在工工业控制中得得到应用与推推广。(3) 仪器仪表表新概念虚拟仪表技技术 虚拟仪表表技术从根本本上开创了仪仪器仪表的新新概念，它利利用计算机技技术实现和扩扩展仪器的功功能。它是计计算机硬件资资源、仪器仪仪表测控硬件件并用于数据据分析、过程程通信及图形形用户界面的的软件之间的的有效结合，是是一种功能意意义上的而非非物理意义上上的仪器仪表表概念，软件件是关键。在在虚拟仪表中中，计算机作作为一个控制制和数据处理理中心，传统统仪表的硬件件被软件所代代替，用户可可以仅仅通过过修改软件而而达到改变仪仪表功能的目目的。可见，仪仪器仪表本身身的硬件和软软件的界限已已经模糊化了了，仪器仪表表设

8、计的主要要基础是它的的软件，而不不是传统仪器器仪表的硬件件。在这种情情况下，仪器器仪表工作者者从观念到知知识结构和素素质，都要以以信息技术和和网络思想来来指导仪器仪仪表的设计与与应用。(44) 仪器仪仪表真正意义义上的智能化化采用人工智智能技术的智智能仪表 智能化的的自动化仪器器仪表应以智智能控制理论论为基础，体体现人的智能能行为。人工工智能是智能能控制理论的的基本组成部部分之一，它它以知识为基基础，它的目目标是建造智智能化的计算算机系统，用用来模拟和执执行人类的智智力功能，如如判断、理解解、推理、识识别、规划、学学习和问题求求解等等，进进而用自动机机模仿人类的的思维过程和和智能行为。基基于智

9、能控制制理论基础的的智能仪器仪仪表目前大致致有几方面的的进展:专家控制器器专家控制系系统(exppert ccontrool sysstem, ECS)是是典型的基于于知识控制系系统，它是一一个具有大量量的专门知识识与经验的程程序系统。它它运用人工智智能技术和计计算机技术，根根据某领域一一个或多个专专家提供的知知识和经验，进进行推理和判判断，模拟人人类专家的决决策过程，解解决那些需要要人类专家才才能解决好的的复杂问题。专专家控制器的的结构按控制制要求的不同同而有所不同同。典型的结结构由知识库库、推理机、人人机接口等组组成。其中，知知识的获取、知知识库的建立立是关键。人人们已经总结结出的方法是是

10、领域专家和和知识专家的的有机结合，同同时收集、归归纳有经验的的操作员方面面的知识。然然后把获取的的知识变成可可用的规则，以以期在推理过过程中得到更更高的命中率率。专家控制制已在工业控控制中得到广广泛的应用。 模糊控制器器模糊控制器器(FC-FFuzzy Contrrollerr)，也称模模糊逻辑控制制器(FLCC-Fuzzzy Loggic Coontrolller)。自自然界的事物物都具有一定定的模糊性，模模糊逻辑在控控制领域中的的应用产生了了模糊控制技技术。由于模模糊控制技术术具有处理不不确定性、不不精确性和模模糊信息的能能力，对无法法建造数学模模型的被控过过程能进行有有效的控制，能能解决

11、一些用用常规控制方方法不能解决决的问题，因因而模糊控制制在工业控制制领域得到了了广泛的应用用。模糊控制制器一般由输输入标定、模模糊化、模糊糊决策、清晰晰化、输出标标定等几个部部分组成。其其中，模糊化化、模糊决策策、清晰化是是主要和基本本的部分，“模糊化”将输入量(精确量)变变为模糊量，“模糊决策”进行模糊运算，其过程是由推理机进行预估输出推理，得到模糊量输出。“清晰化”将模糊量输出转化为精确量，提供给系统的驱动器定标后使用。当前，模糊控制技术在工业控制中得到广泛的应用，尤其在不确定性过程、难于建模的场合发挥了模糊控制技术的长处。模糊控制器在家电和其它行业同样得到了广泛的应用。 神经网络控制器

12、神经网络在工业控制系统中的应用提高了系统的信息处理能力，提高了系统的智能水平。所谓神经网络控制，简称神经控制，它是指采用神经网络这一技术对复杂的非线性对象进行建模，或担当控制器，或优化计算，或进行推理，或故障诊断等工作。由于神经网络具有高度的并行结构和并行实现能力，具有对任意非线性关系的描述能力，具有通过训练学习归纳全部数据能力，使得它在控制系统中被广泛灵活地应用。图1是神经网络PID控制系统结构图。图1 神经网络PPID控制系系统结构图由图1可见，这这种基于多层层前向网络的的PID控制制方案中，采采用的是间接接控制方式，它它由控制器网网络NNC和和辩识器网络络NNI组成成。 仿人控制器器 仿

13、仿人控制器比比起专家控制制、模糊控制制等更强调对对人的控制行行为和功能的的综合性模仿仿。在控制过过程中，它利利用计算机模模拟人的控制制行为和功能能，实现对没没有精确模型型的对象进行行有效的控制制。设计仿人人控制器必须须获得控制系系统的特征信信息，即建立立系统的特征征模型，其方方法是定性描描述系统的动动态特性，对对信息空间划划分出一定的的区域，分别别表示系统的的一种特征状状态，所有特特征状态的集集合就构成特特征模型。仿仿人控制器的的算法设计就就是根据特征征模型和控制制模态进行合合理的组合，因因而就出现了了多种仿人控控制模式和算算法。仿人控控制器的多模模态方式在工工业控制中被被广泛地采用用。4 仪

14、器仪表表技术跟随控控制系统技术术发展 控制系系统发展过程程中，控制理理论、仪器仪仪表装置和系系统应用技术术之间关系密密切，相互依依存，相互促促进，但仪器器仪表技术总总是跟随控制制系统技术发发展的。例如如，在经典控控制系统和现现代控制系统统中，仪器仪仪表技术的核核心技术为模模拟技术，以以基地式仪表表和单元组合合式仪表的方方式与系统匹匹配。70年年代中期发展展起来的分散散控制系统DDCS，是控控制与危险分分散、地域安安装分散、而而管理与显示示集中的系统统，代替这之之前的以实现现PID功能能为主的模拟拟仪表控制系系统。以下就就控制系统发发展过程中的的几个重要时时期，仪器仪仪表技术的发发展进行分析析。

15、(1) 分散控制系系统DCS的的出现，带动动模拟显示技技术向数字显显示技术发展展 DDCS是一种种分层网络结结构，由过程程控制器、人人机界面和通通信网络三部部分组成。如如图2所示。其其下层负责现现场级控制任任务，上层负负责决策管理理和协调。可可见，DCSS以通信网络络为纽带，连连在网络上的的过程控制站站和人机界面面通称为网络络节点。在DDCS系统中中仪表的性能能必须能满足足系统的要求求，如以前的的模拟显示仪仪表已不能满满足要求，要要采用屏幕显显示器CRTT，模拟显示示技术向数字字显示技术发发展。同时要要求仪表具有有通信能力，控控制功能下放放到现场控制制仪表装置中中，必须研制制相关的仪表表通信接

16、口，对对仪表的可靠靠性也有了更更高的要求，如如此等等，促促进了仪表技技术的大大进进步。此后，数数字化现场仪仪表进入DCCS系统，DDCS生产厂厂家利各种方方式把数字化化的现场设备备集成到自己己的系统中。同同时DCS中中更多的智能能和控制功能能将向现场转转移。仪器仪仪表的功能和和性能从而得得到进一步的的完善与提高高。图2 传统DCSS系统(2) 现场总总线智能仪表表随现场总线线控制系统FFCS的产生生应运而生 但但由于，传统统的DCS系系统，控制器器和人机界面面的软件、硬硬件都是专用用的，不开放放，不能互操操作，也不能能与第三方通通信。现场总总线控制系统统FCS具有有更强的开放放性和实用性性，因

17、而所组组建的自动化化控制系统有有更大的灵活活性，可为企企业提供一个个从现场控制制到企业管理理全方位一体体化的自动化化解决方案。FFCS是在DDCS基础上上发展起来的的，它将传统统的仪表单元元微机化，以以现场总线网网络方式代替替传统点对点点连接方式，使使控制系统结结构发生根本本变化，不仅仅简化了接线线，而且实现现了控制系统统的灵活组态态。图3是传传统DCS和和现场总线结结合控制系统统图。在FCCS系统中，对对现场仪表有有了更高的要要求。跟随控控制系统技术术的发展，现现场总线智能能仪表应运而而生。这里，所所谓的现场总总线智能仪表表是个特定的的概念，即把把遵循国际现现场总线协议议设计制造的的智能仪表

18、称称为现场总线线智能仪表。它它是跟随现场场总线控制系系统的出现而而产生的。因因为在传统DDCS系统中中应用的模拟拟现场仪表已已不能满足现现场总线控制制系统的要求求，必须以遵遵循国际现场场总线协议设设计制造的智智能仪表来取取而代之。必必须说明，这这里的“智能”，主要是指指现场变送器器除了具有信信号变换、参参数补偿等功功能外，还具具有控制功能能，如PIDD等运算控制制功能;而执执行器则除了了具有调节和和驱动功能外外，还具有特特性补偿、自自诊断功能。这这说明在现场场总线控制系系统下，现场场仪表设备具具有功能自治治能力，它把把传感测量、补补偿计算、工工程量处理与与控制等功能能分散到现场场仪表中完成成。

19、必须指出出的是，除了了上述的功能能下放之外，数数字式、网络络化成为现场场总线智能仪仪表的核心技技术。但是由由于目前现场场总线多标准准并存，现场场总线智能仪仪表的通信协协议很难统一一，各个仪表表厂商均在开开发符合一种种或几种现场场总线智能仪仪表。图3 传统DCCS与FCSS结合的控制制系统图(3) 仪器仪仪表网络化是是跟随网络控控制系统发展展的产物 自动动控制系统技技术从20世世纪50年代代的仪表控制制(Insttrumenntatioon)、700年代的中央央监控(Ceentrall Conttrol)、880年代的分分散控制(DDistriibutedd Conttrol)、到到90年代的的

20、现场总线控控制(Fieeldbuss Conttrol)，自自动控制系统统各个时期的的主要特点可可用过程控制制系统PCSS(Proccess CControol Sysstem)来来描述。网络络技术的发展展对控制系统统产生了深刻刻的影响，网网络创造新世世纪。踏入221世纪，世世界进入了知知识经济时代代，在自动控控制领域，迎迎来了网络控控制(Webb Conttrol)的的新时代，产产生了新一代代的控制系统统，这就是过过程知识系统统PKS(PProcesss Knoowledgge Sysstem)。它它把控制系统统建立在企业业的网络平台台上，以知识识管理为中心心，技术核心心是它的监控控软件，提

21、供供一体化数据据库、互联网网技术、一体体化网络支持持、开放式系系统体系等等等为企业构建建了一个知识识协同平台。在在网络控制系系统中的仪器器仪表装置必必须是网络化化的产品。因因而仪器仪表表技术又有了了新的进展，这这就是仪器仪仪表的网络化化。即实现了了检测、变送送、显示、控控制和执行单单元的网络化化。控制信息息的电气信号号传输，不再再通过直接点点到点连接方方式，而通过过现场级网络络以数字量方方式进行，即即仪表间的信信息完全依靠靠网络进行传传输。这就是是现场级网络络技术在工业业控制系统中中的出现，带带来现场设备备和仪表单元元的网络化。自自动化仪器仪仪表技术进入入了网络化的的新时期。图图4示出网络络化

22、的单回路路控制系统示示意图。图4 网络化的单单回路控制系系统示意图(4) 综合自自化系统下，仪仪器仪表概念念向计算机及及其软件系统统方向突破 综合运用信信息技术、自自动化技术，通通过网络及其其支持软件构构成的综合控控制系统，对对生产过程的的物质流、管管理过程的信信息流、决策策过程的决策策流进行有效效的控制和协协调。从而构构成企业的综综合自动化系系统模式。如如图5所示为为近年来提出出的ERP/MES/PPCS(企业业资源计划/生产过程制制造执行系统统/过程控制制系统)三层层结构体系，就就是综合自动动化系统的实实际体现。在在这种三层结结构体系情况况下，必然要要突破原有的的仪器仪表概概念，因为原原有

23、的仪表系系统已上升为为计算机及软软件系统。EERP/MEES/PCSS三层结构中中的每一层都都有自己的作作用与功能:ERP层是是管理是它的的中心，通过过计算机及其其软件平台进进行企业生产产经营优化决决策，即对企企业的生产管管理、经营决决策进行优化化管理。主要要包括企业的的供应链、客客户关系、产产品质量数据据、设备资源源等的优化管管理;MES层是是生产过程的的运行优化层层。它在整个个系统中，具具有承上启下下的作用，实实现生产调度度、物料跟踪踪、资源配置置、流程模拟拟、模型计算算及过程优化化等功能;PCS层是是基础自动化化层。包括我我们熟知的软软测量技术、实实时数据库技技术、可靠性性技术、数据据融

24、合与数据据处理技术、传传感器、执行行器等现场控控制设备、DDCS系统、FFCS系统等等，实现对生生产的工艺过过程有效的控控制。一个完完整的、能使使企业长期保保持利益、有有价值的综合合自化系统应应该是三者的的有效整合。图5 ERP/MMES/PCCS三层结构构体系图5中:ESPP-SimPPro-生产产过程流程模模拟ESP-PPlanniing-计划划排产 ESP-OOilMovve-油品移移动与罐区管管理ESP-QQmonittor-质量量监控 ESP-EEMM-设备备管理与维护护ESP-CCmonittor-成本本管理 ESP-SSD-优化调调度ESP-SSafetyy-故障诊断断与安全管理

25、理 ESP-RRTO-实时时优化Apc-DDataPrro-物流数数据校正 Apc-BBlend-油品调合Apc-WWatch-计量监测与与管理5 智能仪器器仪表的研究究开发与实用用化的进展 智智能仪器仪表表发展很快，在在国内市场上上已经出现了了各种智能化化仪表，例如如，具有自动动进行差压补补偿的智能节节流式流量计计，具有对图图谱进行分析析和数据处理理的智能色谱谱仪等等。国国际上品种更更多，例如，美美国Honeeywelll公司生产的的DSTJ-3000系系列智能变送送器，能进行行差压值状态态的复合测量量，可对变送送器本体的温温度、静压等等实现自动补补偿;美国FFoxborro公司生产产的数字

26、化自自整定调节器器，采用了专专家系统技术术，能根据现现场参数迅速速地整定调节节器的调节参参数。智能仪仪器仪表的研研究开发是当当前自动控制制领域热点之之一，有相当当多的智能仪仪器仪表已进进入实用化阶阶段，可从以以下几方面进进行分析:(1) 传感感器、变送器器、执行器等等现场仪表智智能化是主要要热点 现场是是控制系统的的前哨阵地，是是控制信息的的发源地和控控制命令的操操作执行地，因因此可以说，现现场仪表是控控制系统最直直接、最重要要、最关键的的部分。由上上述可知，现现代控制系统统中更多的智智能和控制功功能将向现场场转移。因而而传感器、变变送器、执行行器等现场仪仪表智能化得得到飞速的发发展。这除了了

27、它本身的重重要性之外，它它还得益于固固态传感器技技术的发展，使使得传感器、变变送器向智能能化技术迈进进了一大步。 传感器 智能变变送器中，由由硅制成的微微传感器可按按需要把信号号放大、处理理及控制集成成到一块硅芯芯片上，已研研制开发出多多种结构的固固态硅微传感感器和集成化化智能变送器器，它们具有有信号处理及及某些智能功功能。例如重重庆川仪横河河公司采用先先进的硅谐振振传感器先后后设计开发的的EJA系列列智能压力/差压变送器器和EJX系系列多变量变变送器，测量量精度高达00.075%和0.0225%，电子子部件可互换换,具有自组组态功能、高高稳定性和高高可靠性。 变送器 智能变变送器在实用用过程

28、中，经经历了数模混混合到全数字字的发展阶段段。在初期阶阶段的智能变变送器可输出出模拟和数字字两种信号。例例如，具有代代表性的产品品有:ST33000 差差压变送器、3051C差压变送器、STT3000温度变送器等，它们的主要特点是具有补偿功能和校正能力，如差压变送器有温度压力补偿能力，温度变送器有非线性校正能力，通过现场通信能对变送器进行远程组态、调零调量程和自诊断。所有自动控制中的大量信息都必须通过变送器引入系统，变送器必须适应和满足控制系统的技术要求。现场总线控制系统中的变送器必须是数字式的，具有数字通信能力。同时技术性能有很大提高，一般都具有控制功能，具有自诊断自校正和报警功能，具有更大

29、的量程比。由于现场总线的多标准，变送器也适应不同标准现场总线协议，出现了与不同标准现场总线配套的智能变送器。与此同时还出现了多参数变送器，它可以接受多个输入参数，具有更多的智能功能。值得一提的是，传感器大都存在交叉灵敏度，表现在传感器的输出值不只决定于1个参量，当其他参量变化时输出值也要发生变化，使得测量性能不稳定，测量精度低。多传感器信息融合技术的出现解决了这类问题，所谓多传感器信息融合技术，它是通过对多个参数的监测并采用一定的信息处理方法达到提高测量精度的目的。神经网络技术是进行数据融合处理的有效方法，图6所示就是一个油品含水率检测的例子，图6中，神经网络的输出节点可以直接输出被测水分值。

30、图6 神经网络络法数据融合合系统执行器 执行器器在自动控制制系统中起着着十分重要的的作用。智能能执行器方面面，由于广泛泛采用和吸收收微计算机控控制、微机械械等新技术、新新成果，应用用“微机+随动动系统”结构模式，尤尤其是电动执执行器智能化化得到了进展展。就国内也也出现许多新新的具有智能能功能的执行行器。例如上上海锐凯仪表表有限公司的的RK-Z系系列电动执行行器就是其中中之一。它具具有多种控制制方式、自诊诊断、多协议议通信等功能能。 美国SStoneLL公司把高度度可靠的固态态阀位传感器器和现场总线线技术相集成成，生产了低低成本、高可可靠的智能阀阀位指示器，具具有多种防护护等级和通信信协议。其中

31、中通信协议有有:AS-II(执行器传传感器接口)协议，Moodbus协协议，DevviceNeet协议，FFF协议。另另外，通过网网关可实现与与Profiibus 或或者Etheernet及及其他协议通通信。图7 智能执行器器各模块间的的信息流程图图 图77是以人工智智能理论为基基础的真正意意义上的智能能执行器各模模块间的信息息流程图。它它的控制层次次包括自调整整和自适应(非线性)控控制，动态性性能最优(速速度和精度)，监控和故故障诊断;它它的知识库的的可分析知识识包括参数状状态估计和控控制器设计方方法，知识库库的启发性知知识是所学习习到特性的存存储;它的接接口机制包括括控制(自适适应)决策和

32、和故障诊断决决策;通信包包括内部(组组件和报文)通信和外部部(其它执行行齐或自动控控制系统)通通信。 (22) 智能控控制器乃是仪仪器仪表智能能化开发、应应用的主流方方向 早期的智智能调节器，如如美国的Fooxboroo-EXACCT专家自整整定调节器，日日本的YS-80及KMMM211专专家自整定调调节器，其参参数调整的依依据是系统的的响应特性曲曲线。真正的的智能控制器器的开发应用用主要有两种种技术路线，它它们是:常规控制器器技术与智能能控制器技术术的融合 在控控制工程中，直直至今天大多多数仍然采用用PID及其其改进形式的的控制器。随随着智能控制制技术的发展展，出现了现现代PID控控制器。现

33、代代PID控制制器是将自适适应控制、最最优控制、预预测控制、智智能控制等控控制策略引入入PID控制制中的PIDD控制器。把把专家系统、模模糊控制、神神经网络等智智能控制理论论整合到PIID控制器中中，就构成为为智能型PIID控制器。这这种智能PIID控制器不不需要确切知知道系统的数数学模型，表表现了良好的的可实现性和和鲁棒性。目目前有以下几几种类型:基基于专家系统统的智能PIID控制器，它它是根据专家家知识和经验验选出反映系系统特征的参参数，作为专专家知识或规规则存入专家家系统知识库库中，再根据据实时参数结结合上述知识识或规则，采采用某种推理理机制得出调调节控制器的的参数，从而而得到最好的的控

34、制效果;基于模糊控控制的智能PPID控制器器，它是在传传统的PIDD控制基础上上，根据知识识建立模糊控控制规则基，得得到模糊PIID控制的形形式，再对控控制器的输入入进行模糊化化、去模糊化化处理最终得得到离散的模模糊控制器。它它适用于高阶阶、时变和非非线性的控制制对象，已有有模糊PI控控制器、模糊糊PD控制器器、模糊PII+D控制器器、模糊PDD+I控制器器等多种形式式;基于神经经网络控制的的智能PIDD控制器，它它是应用神经经网络的自学学习能力和对对非线性函数数的逼近能力力，按一定的的最优指标，调调整PID控控制器的参数数，适应被控控对象的变化化，得到最好好的控制效果果。根据神经经网络的形式

35、式不同，可分分为神经元PPID控制器器，神经网络络PID控制制器，遗传神神经网络PIID控制器，模模糊神经网络络PID控制制器等多种形形式。无论专专家系统的智智能PID控控制器，模糊糊控制的智能能PID控制制器，还是神神经网络的智智能PID控控制器，它们们的共同特点点是:把控制制经验、实验验数据等或归归结为知识库库，或制成模模糊规则表，或或用来训练神神经网络，来来表达出系统统的输入、输输出信息和控控制器输出之之间的关系，并并能在线进行行自调整和自自学习。从而而使得智能PPID不但不不要求对象有有精确的数学学模型，而且且还能处理非非线性，时变变性和不确定定性因素。因因而智能PIID控制器适适用于

36、非常广广泛的过程控控制，在工业业控制中得到到了越来越广广泛的应用。例例如，在PHH值控制系统统、球形储罐罐的液位控制制系统、汽温温控制系统和和CFB锅炉炉汽包水位以以及多级倒立立摆的控制系系统等具有严严重非线性、时时变性或具有有较大扰动的的过程中获得得了成功的应应用。 不同智能控控制方法的融融合 对于非常常复杂的被控控对象，仅用用某种单一控控制技术很难难获得高精度度与快速跟踪踪性能，为此此，采用两种种或多种控制制策略的集成成技术，通过过动态控制特特性上的互补补以求得满意意的控制结果果。在实用过过程中，通常常采用一种控控制策略为主主，配合其他他控制方法，达达到性能上的的互补，从而而构成一种集集成控制器，实实现综合智能能控制。例如如专家模糊控控制器，模糊糊神经控制器器，神经网络络专家控制器器等等。 值值得注意的是是，当今工业业以太网已成成为工业现场场网络的主要要选择之一。集集成了实时操操作系统(RRTOS)、实实时时钟(RRTC)和实实时控制引擎擎(RTCEE)的Ethhernett现场智能控控制器，使得得控制功能被被进一步下放放到底层，而而且由于具备备对等通信能能力，可以很很方便和低成成本地将现场场信号传递到到工厂的另一一端甚至世界界各地。由上上海工业自动动化仪表研究究所(SIPPAI)开发发的Etheernet现现场智能控制制器，其结构构示意图如图图8所