智能控制综述

智能控制综述（通用12篇）

智能控制综述 篇1

1. 引言

智能控制是自动控制发展的高级阶段,是人工智能、控制论、信息论、系统论、仿生学、进化计算和计算机等多种学科的高度综合与集成,是一门新兴的边缘交叉学科。智能控制是当今国内、外自动化学科中的一个十分活跃和具有挑战性的领域,代表着当今科学和技术发展的最新方向之一。它不仅包含了自动控制、人工智能、系统理论和计算机科学的内容,而且还从生物学等学科汲取丰富的营养,正在成为自动化领域中最兴旺和发展最迅速的一个分支学科[1]。

2. 智能控制产生的背景

从控制理论学科发展的历程来看,该学科的发展经历了三个主要阶段[2]。

第一阶段为20世纪40~60年代的“经典控制理论”时期,经典控制理论以反馈理论为基础,是一种单回路线性控制理论。主要采用传递函数、频率特性、根轨迹为基础的频率分析方法。主要研究单输入-单输出、线性定长系统的分析和设计。

第二阶段为20世纪60~70年代的“现代控制理论”时期,现代控制理论主要研究具有高性能、高精度的多变量参数系统的最优控制问题。采用的方法包括状态空间法、Bellman动态规划方法,Kalman滤波理论和Pontryagin极大值原理等。现代控制理论可以解决多输入多输出问题,系统可以是线性定长的,也可以是非线性时变的。

第三阶段为20世纪70年代至今的“大系统理论”和“智能控制理论”时期。由于现代控制理论过多地依赖对象的数学模型,其控制算法较为理想化,设计方法非常数字化,因此在面对难以用数学模型描述或者具有时变、非线性、不确定特性的复杂系统时,现代控制系统也显得无能为力。为了提高控制系统的品质和寻优能力,控制领域的研究人员开始考虑把人工智能技术用于控制系统。近年来,控制领域的研究人员把传统的控制理论与模糊逻辑、神经网络、遗传算法等智能技术相结合,充分利用人的经验知识对复杂系统进行控制,逐渐形成了智能控制这一新兴学科。

3. 智能控制的基本概念和特点

传统的控制方法建立在被控对象的精确数学模型之上,智能控制是针对系统的复杂性、非线性、不确定性等提出来的。IEEE控制系统协会把智能控制归纳为:智能控制系统必须具有模拟人类学习和自适应的能力。一个智能控制系统一般应具有以下一些特点[3]。

1)能对复杂系统(如非线性、多变量、时变、环境扰动等)进行有效的全局控制,并具有较强的容错能力;

2)具有以只是表示的非数学广义模型和以数学模型表示的混合控制过程,能根据被控对象的动态过程进行辨识,采用开闭环控制和定性与定量相结合的多模态控制方式;

3)能对获取的信息进行实时处理并给出控制决策,通过不断优化参数和寻找控制器的最佳结构形式,以获得整体最优控制性能。

4)具有自学习、自适应、自组织能力,能从系统的功能和整体优化的角度来分析和综合系统,以实现预期的控制目标。

4. 智能控制理论的基本内容

4.1 专家控制(EC-Expert Control)

由人工智能领域发展起来的专家控制是一种基于知识的智能计算机程序的技术。专家控制的实质是基于控制对象和控制规律的各种知识,并且要以智能的方式利用这些知识,以求得控制系统尽可能的优化和实用化。专家系统一般由知识库、推理机、解释机制和知识获取系统等组成。知识库用于存储某一领域专家的经验性知识、原理性知识、可行操作与规则等。可通过知识获取系统对原有知识进行修改和扩充。推理机根据系统信息并利用知识库中知识按一定的推理策略来解决当前的问题。解释机制对找到的知识进行解释,为用户提供了一个人机界面。专家控制的特点为:

1)具有领域专家级的专业知识,能进行符号处理和启发式推理。

2)具有获取知识能力,具有灵活性、透明性和交互性。

4.2 模糊控制(FC-Fuzzy Control)

模糊控制是以模糊集合论、模糊逻辑推理和模糊语言变量为基础的一种计算机数字控制。对于无法建立数学模型或难以建立数学模型的场合,可以用模糊控制技术来解决。模糊控制就是在被控对象模糊模型的基础上,利用模糊控制器,采用推理的手段进行系统控制的一种方法。模糊模型是用模糊语言和规则描述的一个系统的动态特性及性能指标。模糊控制器由模糊化、规则库、模糊推理和清晰化四个功能模块组成。模糊化模块实现对系统变量论域的模糊划分和对清晰输入值的模糊化处理。规则库用于存储系统的基于语言变量的控制规则和系统参数。模糊推理是一种从输入空间到输出空间的非线性映射关系,控制规则形式为If{控制输入A}then{控制输出B},即如果已知控制输入A,则通过模糊推理得出控制输出B。清晰化模块将推出的模糊推理推出的控制输出转化为清晰的输出值。模糊控制的特点为:

1)提供了一种实现基于自然语言描述规则的控制规律的新机制。

2)提供了一种非线性控制器,这种控制器一般用于控制含有不确定性和难以用传统非线性理论处理的场合。

4.3 神经网络控制(NNC-Neural Networks Control)

神经网络控制是在控制系统中采用神经网络这一工具,对难以通过常规方法进行描述的复杂非线性对象进行建模,或充当控制器,或信息处理,或模式识别,或故障诊断等,或以上几种功能的组合,这种神经网络控制系统的控制方式即为神经网络控制。神经网络控制采用仿生学的观点对智能系统中的高级信息处理问题进行研究,神经网络控制的特点为[4,5]:

1)能充分逼近任意非线性特性。

2)分布式并行处理机制。

3)自学习和自适应能力。

4)数据融合能力。

5)适合于多变量系统,可进行多变量处理。

4.4 遗传算法(GA-Genetic Algorithm)

遗传算法是一种基于生物进化模拟的启发式智能算法,它的基本策略是:将待优化函数的自变量编码成类似基因的离散数值码,然后通过类似基因进化的交叉、变异、繁殖等操作获得待优化函数的最优或近似最优解。在智能控制中,遗传算法广泛应用于各类优化问题,遗传算法可以用于复杂的非线性系统的辨识,多变量系统控制规则的优化,智能控制参数的优化等常规控制方法难以奏效的问题。遗传算法具有可扩展性,可以同专家系统、模糊控制和神经网络结合,为智能控制的研究注入新的活力。如可用遗传算法对模糊控制的控制规则和隶属度函数进行优化,对神经网络的权值进行优化等。遗传算法的特点为[6]:

1)以决策变量的编码作为运算对象。

2)直接以目标函数值作为搜索信息。

3)同时进行解空间的多点搜索。

4)使用自适应的概率搜索技术。

5. 结束语

智能控制已广泛应用于工业、农业、军事等众多领域,已经解决了大量的传统控制无法解决的实际控制应用问题,呈现出强大的生命力和发展前景[7]。它将随着专家系统、模糊控制、神经网络等控制技术的发展而不断发展。

摘要：本文介绍了智能控制的产生背景以及智能控制的概念和特点,分析了几种典型的智能控制技术,并提出了一些对智能控制的发展前景的展望。

关键词：智能控制,专家控制,模糊控制,神经网络控制,遗传算法

参考文献

[1]师黎,陈铁军,李晓媛等.智能控制理论及应用[M].北京:清华大学出版社,2009.

[2]黄志高,徐成金,谭斌.智能控制理论综述[J].土木机床,2004(3):30-32.

[3]宋胜利.智能控制技术概论[M].北京:国防工业出版社,2008.

[4]王永骥,涂健.神经元网络控制[M].北京:机械工业出版社,1998.

[5]Rubaai A,Kotaru R,Kankam M D.A continually online-trained neural network controller for brushless DC motor drives[J].Industry Applications,IEEE Transactions,2000,36(2):475-483.

[6]张国忠.智能控制系统及应用[M].北京:中国电力出版社,2007.

[7]李文,欧青立,沈宏远等.智能控制及其应用综述[J].重庆邮电大学学报(自然科学版),2006(6):376-381.

智能控制综述 篇2

其实我们通过学习观察所得，内部控制的定义在不同年代都有所不同。各国对内部控制的认识是随着人们对社会经济活动发展的不同时期，不同经济活动和不同的经济管理要求的变化而变化的。

冯培根（2000）认为，内部控制在企业发展过程中担负着极其重要的角色，是企业经营活动中强化内部监督，进行自我调节和自我约束的内在机制。文章认为加强企业内部控制不仅可以保证会计信息质量和资产的安全完整，同时对于企业防范经营风险，提升管理水平，实现经营目标具有重要的意义。但是，目前企业内部控制存在着法人治理结构不完善、风险评估不足、意识薄弱、会计信息失真等问题，为此，提出了加强企业内部控制的相关对策。

Lauraf.Spira（2003）指出 Turnbull 指南的公布从根本上重新定义了内控的性质，尤其是将内部控制与风险管理相接合。

彭君翔（2008）从企业内部控制的概念、企业内部控制的演进过程和企业内部控制原理探析三方面，阐述了企业内部控制的理论基础。并且回顾了“内部牵制、内部控制制度、内部控制结构、内部控制整体框架、全面风险管理”五个发展阶段；并从“控制论、委托代理理论、博弈论”三个角度，探析了企业内部控制的原理。

安艳红（2008）提出内部控制制度是一个单位的各级管理部门，为了保护经济资源的安全完整，确保经济信息的真实、正确，利于协调经济行为，控制经济

活动，利用单位内部因分工而产生的相互制约、相互联系的关系，形成一系列具有控制职能的方法、措施、程序，并予以规范化、系统化，使之组成一个严密的、较为完整的体系，主要由控制环境、风险评估、控制活动、信息和沟通、监督五个要素组成。

Hammed Arad（2009）认为内部控制是一个为了促进效率或保证一个执行政策或保护资产或避免欺诈和错误的会计程序或系统。内部控制是管理组织中重要的一部分。它包括计划、方法和程序，用于满足任务、目标和目的的实现，这样也是用于支持基于业绩的管理。关于内部控制的研究

2.1 对内部控制环境的研究

陈冬燕（2003）认为，通过对政府授权的国有资产经营公司委派财务总监等形式，促进单位建立健全内控制度，杜绝腐败现象发生。财务总监的工作职责是以财务监督为核心，对投资公司的国有资产营运和财务活动进行全程监督（包括事前、事中、事后），协助投资公司建立健全各项财务管理规章制度。财务总监的主要职能是财务监督，并参与财务计划的制定，重大经济决策和财务收支必须与法定代表人一起审批。

刘静、李竹梅（2005）提出当前，我国企业界面临的迫切任务之一是运用 2先进的内控理论和方法，改善内部控制环境，提高管理水平。借鉴 COSO 报告对内部控制的概念以及对内部控制环境的界定来分析我国上市公司在这方面存在的缺陷，并提出一些解决方法。

田淑华（2005）认为，管理者必须树立现代企业管理观念 如果管理者不愿为实现预算、利润和其他财务及经营目标重视管理 不愿设立内控制度或不能遵守建立的内控制度 控制环境将受到很不利的影响。在进行重大决策的机构如董事会内可设置一个审计委员会 监督会计报表 协助董事会与公司外部及内部审计人员直接沟通。审计委员会的建立有利于公司保持良好的内部控制内部审计促成好的控制环境的建立 同时也为改进内部控制制度提供建设性意见。

朱翼（2006）指出，健全的内部控制 可以保证会计信息的采集、归类、3记录和汇总过程 从而真实地反映企业的生产经营活动的实际情况 并及时发现和纠正各种错误 从而保证会计信息的真实性和准确性。健全有效的内部控制 可

以利用会计、统计、业务等各部门的制度规划及有关报告 预防和控制各种错误和弊端 对发现的问题可以及时、准确地制定和采取纠正措施；把企业的生产、营销、财务等各部门及其工作结合在一起 从而使各部门密切配合充分发挥整体的作用 以顺利达到企业的经营目标。

陈志斌（2007）在对信息化生态环境下企业内部控制变化趋势进行研究的基础上提出：处于信息化生态环境中的企业应针对经营管理中面临的诸如信息系统规划建设中的治理风险、软件中内控机制漏洞风险、系统运转中的不稳定性风险、操作中的人为风险等许多新的风险，及时引进和建设与此相适应的内部控制体系，借鉴先进的内控框架构建信息系统环境中的有效内控机制。

2.2 内部控制评价的研究

由于内部控制评价具有很强的主观性，一些学者试图通过建立数学模型帮助审计师评价对客户的内部控制，提高内部控制评价的一致性和稳定。

James M.Peters 和 Jefferson T.Davis（2004）使用 Access 数据库以及三张 Excel 表格建立了规范决策工具来帮助审计师选择内部控制中的关键点。

仇莹（2005）提出了财务报告内部控制评价模型，模型是对内部控制目标、控制程序、控制风险及会计报表认定目标、COSO 报告中内部控制五大要素之间关系的一种描述和评价。

何凤平、吴军（2005）认为上市公司应加强对内部控制的评价和内部控制的信息披露，两者缺一不可，不能孰轻孰重。

陈良民（2005）认为我国出台的关于内部控制信息披露的政策和规定的有效执行存在着很多制约因素，并对制约因素进行了分析，提出了完善企业内部控制评价的建议。中小制造企业的内部控制

3.1 中小制造企业的内部控制的主要问题

楼得华（2005）从控制环境、风险评估、控制程序、信息与沟通和监督五个方面分析，认为中小企业有其固有的弱点。如在控制环境中的诚信原则和职业道德这一面，认为中小制造企业出于诚信理念以及节约成本方面的考虑，往往忽视对员工的诚信教育和职工培训等工作，这在内部控制中是它的薄弱环节。

胡秀山（2008）研究认为中小制造企业存在内部控制环境相对较差、内审部

门监督职能弱化、制度执行能力较差三个问题。着重讲了企业内部控制环境相对较差方面，体现在：（1）企业管理层内部控制意识薄弱。（2）组织机构设置不合理。（3）企业制度不健全。（4）人事政策不完善。（5）企业制度不健全。（6）公司经营短视行为严重，对企业文化认识不足。

3.2 中小制造企业建立健全内部控制制度的策略

傅黎瑛（2005）经过相对的研究分析，认为优化中小制造企业的内部控制环境，主要包括重视职业道德规范，培育诚信的企业文化氛围、明确权责划分方法、完善人力资源控制政策及其实务、重视管理者的态度和董事会的风格、不可忽视内部审计监督方面。

胡秀山（2008）提出了六点策略：（1）完善公司治理机构，优化内部（2）建立有效的内部牵制制度。控制的制度环境。（3）实施授权批准控制。（5）积极开展内部审计，强化事前预防和事中控制。（4）加强风险管理。（6）建立内部控制检查和评价体系。中小制造企业销售和收款内部控制

楼得华（2005）认为中小企业的内部控制制度应分为职务分离制度、授权批准制度、凭证与记录控制制度、合同管理制度、折扣和退让制度、发货通知单编制和证实制度、销货业务执行制度、销售发票控制制度、收款制度、信用风险控制制度、预算控制和监督检查控制这十二个方面，对他们进行了细致的分析。特别提到了应收账款和坏账处理的控制制度。制定了应收账款的管理制度。

杨有红、徐心怡（2007）提出建立销售收款内部控制制度是当前我国企业面临的一项紧迫任务，也是有效扼制商业贿赂的重要手段。他们从组织结构的设置入手，在划清职能、明确职责的基础上，以不相容职务分离和授权审批机制的原则为指导，设计业务流程及关键控制点，同时，从内外部环境的优化方面探讨了制度实施的环境因素。

袁卫孝（2009）相信在制造行业中，销售与收款是企业经营活动非常重要 4的工作，其基本包括 6 个环节：市场推广、销售合同谈判和签订、客户服务、发货、开具发票确认应收账款、收款。销售与收款环节中，收款是最后一个环节，体现前面环节的成果，如果前面各环节出现舞弊风险，将会给收款环节留下很大的财产损失风险。对于解决销售与收款的风险，他提出了运用职能分离法、建立

客户信用评估和控制机制等方法。总结

从上文对内部控制及销售与收款内部控制相关文献的回顾，我们可以看出国外及国内对于内部控制和中小企业销售与收款内部控制都有很多的理论和检验模型，为我们做研究提供了充足的材料。以后对中小制造企业销售与收款内部控制需要做进一步的研究，找出中小制造企业销售与收款内部控制其中的问题，为企业更好地做好销售与收款内部控制提供参考，为企业能够更好的发展提供对策 参考文献：

[1] 冯培根.会计控制的委托代理分析[J].会计研究,2000,11.[2] 陈冬燕.对企业内部会计控制制度的几点看法[J].农业机械化与电气化,2003,2:

050.[3] 陈良民.对上市公司内部控制评价的思考[J].辽宁经济, 2004, 5: 050.[4] 仇莹.财务报告内部控制评价模型及在我国应用面临的挑战[J].广东财经职业

学院学报,2005,4(4): 16-19.[5] 何凤平,吴军.上市公司内部控制晌评价与信息披露[J].东北农业大学学报(社

会科学版),2005,3(3).[6] 楼德华,傅黎瑛.中小企业内部控制[M].上海三联书店, 2005.[7] 田淑华.企业经营者的财务管理知识[M].沈阳:远方出版社,2005

[8] 刘静,李竹梅.内部控制环境的探讨[J].会计研究,2005,2(0): 0.[9] 朱翼.会计真实性及实现的路径[J].财政经济改革与探索.南京大学出版

社,2006,4.[10] 陈志斌.信息化生态环境下企业内部控制框架研究[J]会计研究,2007,1:30-37.[11] 杨有红,徐心怡.试论销售收款内部控制制度的构建[J].北京工商大学学报:社

会科学版,2007,2(007):1.[12] 安艳红.企业内部控制制度的构建[D].北京交通大学,2008.[13] 彭君翔.我国企业内部控制制度的研究[D].苏州.苏州大学,2008.[14] 胡秀山.关于中小制造企业内部控制的思考[J].市场周刊(理论研究),2008,7:

059.[15] 刘艳梅.关于中小企业内部控制的思考[J].财经界,2009,11.[16] 袁卫孝.企业销售与收款的内部控制[J].中国经贸,2009(002): 86-87.[17] 程怀玉.浅议企业内部控制的节点和对策[J].商业经济, 2009(13): 62-63.[18] 孙莲香.基于 EPC模型的销售与收款内部控制设计[J].中国管理信息化,2010

(018):42-44.[19] 朱秀华.对销售环节内部控制的一点理解[J].现代商业,2010(032): 94-95.[20] 吴才.加强内部控制防范销售风险[J].安徽科技, 2011,4:028.[21] 葛娟.企业销售与收款的内部控制[J].技术与市场,2011,18(4):134-134.[22] 池鸿雁.对内部控制设计问题的思考[J].新财经,2012(9).[23] 黄祥庆.企业销售与收款环节内部控制[J].企业研究,2012,12:022.[24] 陆珏,蒋薇薇.销售与收款循环的内部控制研究[J].企业导报,2012(13):77-78.[25] 唐善刚.企业销售及应收款项内部控制探析[J].知识经济,2012(14):122-122.[26] 姬书堂.中小企业销售与收款的内部控制[J].现代商业,2012(15):173-174.[27] Barefield R M.The impact of audit frequency on the quality of internal

control[M].Amer Accounting Assn,1975.[28] Bailey Jr A D,Duke G L,Gerlach J,et al.TICOM and the analysis of internal

controls[J].Accounting Review,1985:186-201.[29] Zhang Y,Zhou J,Zhou N.Audit committee quality,auditor independence,and

internal control weaknesses[J].Journal of accounting and public policy,2007,26(3): 300-327.[30] Jamshidi-Navid B, Arad H.A Clear Look at Internal Controls: Theory and

模糊滑模控制算法研究综述 篇3

摘要：模糊控制及滑模控制作为两种先进的控制方法，有着非常好的优势，但也存在着缺点，结合两者的优点，互补其缺点，从而形成了模糊滑模控制律，本文主要概述研究了模糊控制的一些基本算法。

关键词：模糊控制；滑模控制；复杂系统

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）14-094-01

随着控制理论实践的不断深入，被控对象的结构及数学模型也越来越复杂，呈现出时变性、多输入多输出、高度复杂性、非线性、不确定性等特点。面对这些复杂特征，传统的基于精确数学模型的控制理论的局限性日趋明显，于是出现了诸如变结构控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制以及智能控制等新的控制手段。本文就模糊滑模控制的产生及发展现状做简单介绍。

滑模控制因其独特的优势在伺服机构、飞行器控制等领域有着广阔的发展前景。但是，实际系统由于切换装置不可避免地存在惯性，变结构控制在不同的控制逻辑中来回切换，会导致实际滑模运动不是准确地发生在切换面上，容易引起系统的剧烈抖动。这一缺点使其在实际应用中受到了很大的限制。抖动不仅影响控制的精确性，增加能量消耗，而且系统中的高频未建模动态很容易被激发起来，破坏系统性能，甚至使系统产生振荡或失稳，损坏控制器部件。而将模糊控制与滑模变结构控制结合应用来克服变结构控制所带来的抖动便成为很多专家学者的研究重点。

一、常规模糊滑模控制

模糊控制和滑模变结构控制各有优缺点，有某种相似之处，又有互补之处。90年代以后专家学者把二者结合，构成模糊滑模控制，实现两者之间的取长补短。同时还可在一定程度上削弱或克服滑模变结构控制的抖动现象。目前，模糊控制与滑模变结构控制的结合运用主要有以下三种方式[1]。

1、通过模糊控制规则自适应地调节符号函数项的值，可以在保证趋近速度和减小抖动的前提下较好地选择和 。

2、通过模糊控制规则直接确定滑模控制量，即直接把切换函数及其微分 作为输入量，通过模糊推理获得滑模控制的控制量。

3、变结构控制、模糊控制的复合控制策略。在大偏差时采用滑模变结构控制，在小偏差时采用模糊控制的运行方式。

二、自适应模糊滑模控制

普通的模糊滑模控制的设计仍然是基于经验的。由于模糊规则的选取有很大的任意性，在很多情况下有效经验的获取并不是容易的事。为了达到一定精度，选择的模糊规则可能非常复杂[2,3]，且系统参数在控制过程中也没有自适应和自学习能力。为使系统在不确定性以及对象出现参数和结构变化的情况下保证不变性，自适应模糊滑模控制应运而生，并成为非线性系统自适应控制方法研究的主流[4]。

三、基于模糊神经网络的滑模控制

人工神经网络同样具有自学习和自适应的能力。它和模糊系统的结合有助于扩大二者在滑模控制领域内的应用。模糊神经网络（Fuzzy Neural Networks, FNN）结合了模糊控制与神经网络控制两者的优势，不仅具有神经网络自学习和快速处理的能力，而且具有模糊控制系统能够充分利用先验知识、以较少的规则数来表达知识的优势，避免了神经网络不能很好地利用已有经验知识，往往将初始权值取为零或随机数使网络训练时间变长或者陷入非要求的局部极值的缺点，也避免了模糊控制由于缺乏自学习和自适应能力，给控制器参数的学习和调整带来的困难。模糊神经网络与滑模控制的结合应用可以通过以下几种方式：一、用T-S模糊神经网络等价系统不确定的动态特性 和 ，再按一般滑模控制的方法形成控制律。控制过程中FNN 的参数根据实际系统的输入输出数据在线自学习。或者以 为输入的标准模糊神经网络实时估计系统动态不确定性的上界，以此与状态反馈相结合构造滑模控制。也可用结构自组织的广义参数学习的模糊径向基函数网络完成系统动态不确定性的等价，在此基础上构造系统的滑模控制律。这几种方式均是通过模糊神经网络来等效系统不确定项的，也可直接采用模糊神经网络构造滑模控制率，如：L in等[8]直接用以 为输入的标准模糊神经网络构造滑模控制律，基于 最小化用梯度下降方法完成FNN的参数自适应；为了保证滑模产生条件存在，还构造了带符号函数的监督控制律。当与系统状态相关的李亚普洛夫函数值进入零的一个邻域时，监督律作用撤消。于是从总体上保证了滑模产生条件的满足和稳态时的无抖振。

四、模糊滑模控制与其它策略的结合

除了以上所描述的问题之外，关于模糊滑模控制和其它策略相结合还有其他诸多方面的内容，它们体现了控制理论的交叉融合。遗传算法作为一种优化算法，在模糊滑模控制中亦得到较多应用。可以采用遗传算法对控制器增益参数、模糊规则、隶属函数进行优化，有效减小或消除抖振。当然还有其他算法与模糊滑模控制的结合应用，在此就不在累述。

参考文献：

[1] 王翠红 自适应模糊滑模控制的设计与分析[D] 西南交通大学 2002

[2] Yoo B, Ham W. Adaptive fuzzy sliding mode control of nonlinear system [J]. IEEE Trans. Fuzzy Syst., 1998, 6(2): 315-321

[3] Yu X, Man Z, Wu B. Design of fuzzy sliding-mode control systems [J], Fuzzy Sets and Systems, 1998, 95:295-306

[4] Kaynak O, Erbatur K, Ertugrul M. The fusion of computationally intelligent methodologies and sliding mode control-a survey [J]. IEEE Trans. Industrial Electronics, 2001, 48(1): 4-17

[5] Lu Y S, Chen J S. A self-organizing fuzzy sliding mode controller design for a class of nonlinear servo system [J]. IEEE Trans. on Industrial Electronic, 1994, 41(5): 492-502

[6] Lin S C, Chen Y Y. Design of adaptive fuzzy sliding mode for nonlinear system control[C]. Proc.of IEEE Int. Conf. on Fuzzy Systems, 1994, (1):35-39

[7] Kim Y T. An adaptive fuzzy sliding mode control of a direct drive motor[C]. Proc. Of IEEE Int. Conf. on Systems, Man and Cybernetics, 1997, (2): 1668-1673

智能PID控制综述 篇4

PID控制方法作为经典控制算法中的典型代表, 是一种传统的控制方式。从1922年美国N.Minorsky提出PID控制方法, 1942年美国Taylor仪器公司的J.g.ziegler和N.B.Nichols提出PID参数的最佳调整法至今, 其在工业控制中的应用已十分广泛[1]。PID控制具有结构简单、参数物理意义明确和鲁棒性强等特点。PID控制器对系统给定值r (t) 同系统输出值y (t) 的偏差e (t) 分别进行比例、积分、微分运算, 并由此得到其输出值u (t) , 计算公式为:

式中KP为比例系数;KI为积分系数;KD为微分系数。KP、KI、KD可对系统的稳定性、稳态精度、响应速度和超调量等性能产生影响, 它们的作用分别为[2]:

(1) 比例系数KP可以加快系统的响应速度, 提高系统的调节精度。系统的响应速度和调节精度同KP呈正相关, 但KP过大则会产生超调, 使系统不稳定, KP过小则会使响应速度变慢, 使系统静、动态特性变坏。

(2) 积分作用系数KI可以消除系统的稳态误差。KI越大, 系统静差就会越快消除。但KI过大会在响应过程产生较大超调, 产生积分饱和现象。KI过小则会使系统稳态误差不易消除, 影响调节精度。

(3) 微分作用系数KD可以改善系统的动态性能。但KD过大会使系统的调节时间延长, 抗干扰性能降低。

由于现代工业生产过程日益复杂, 被控对象往往具有不同程度的非线性、模型不确定性和参数时变性, 常规的PID控制对过程的精确控制则显得力不从心。作为传统控制发展的高级阶段, 智能控制在近年得到了长足的发展。将智能控制和常规的PID控制方法相结合, 利用智能控制对PID控制的参数进行整定, 形成了许多智能PID控制器。智能PID控制器不但具有传统PID控制直观、实现简单和鲁棒性好等特点, 而且智能控制具有对复杂系统进行有效的全局控制的能力和自学习、自组织和自适应能力。下面介绍几种智能PID控制方法。

1 专家PID控制

专家控制是模拟人类专家的控制知识与经验而形成的控制方法, 已成为近年来最活跃和广泛应用的智能控制领域之一。专家系统由知识库、推理机、解释机制和知识获取机构组成, 它具有领域专家级的专业知识, 能进行符号处理和启发式推理, 具有知识获取能力, 有一定的灵活性、透明性和交互性[3]。在进行专家PID设计时, 要根据控制专家的经验, 从特性识别获得的系统状态特征和性能特征出发, 由专家系统归纳出PID参数的控制规律, 并把该规律存入知识库, 对知识库进行完善。系统工作时, 被控对象的状态被输入专家控制器, 由推理机根据知识库进行启发式推理, 决定此时系统所需的PID控制器控制参数。

2 模糊PID控制

模糊控制是以模糊语言变量、模糊集合论以及模糊逻辑推理为数学基础的一种新型计算机控制算法, 它不依赖控制对象的数学模型, 具有智能性和学习性的优点[4]。在进行模糊PID设计时, 要总结工程设计人员和专家的实际操作经验和知识, 针对KP、KI、KD建立合适的模糊规则表, 而后确定模糊控制器的输入量 (一般为控制量偏差和偏差变化率) 和输出量 (即PID控制器的比例、积分、微分系数) 的论域和隶属度函数。系统工作时首先对输入的清晰量进行模糊化处理, 而后通过查询内部的模糊控制规则表进行模糊推理, 得到KP、KI、KD的模糊控制量, 经过清晰化处理后可得到此时系统所需的PID控制参数。

3 神经网络PID控制

神经网络是从微观结构和功能上对人脑的抽象、简化, 旨在模仿人脑结构及其功能。作为现代信息处理技术中的一种, 神经网络能够对难以精确描述的、复杂的非线性系统进行建模, 它对信息进行分布式存储, 并行地处理及推理, 具有自组织、自学习的特点。神经网络与PID控制相结合的控制方法可以分为三类[2]:基于单神经元的自适应PID控制, 基于多层前向网络的PID控制和基于多层网络的PID控制。在进行神经网络PID设计时, 利用学习算法对神经网络进行离线学习, 同时在系统的工作过程中还要不断进行神经网络的自学习和加权系数的自调整, 以达到更优的控制效果。系统工作时, 将被控对象的状态输入神经网络, 神经网络输出对应于某种最优控制下的PID控制器参数。

4 遗传算法PID控制

遗传算法是一种全局优化自适应概率搜索方法, 它从自然界适者生存、优胜劣汰的遗传机制演化而来。遗传算法仅需要较少的先验知识, 对问题的依赖性小, 适用性广, 具有并行性和全局收敛性。遗传算法包括四个基本步骤:初始化、复制、交叉和变异[5]。在进行遗传算法PID设计时, 首先要对控制系统所需的KP、KI、KD进行二进制编码, 并将其拼接成一条染色体。利用此方法随机产生一组个体, 进行种群的初始化。可设定一定数量的通过实验验证能够使系统稳定运行的个体作为初始种群, 以加速寻优过程, 提高系统的收敛速度。其次要选取合适的适应度函数, 一般来说, 适应度函数可由目标函数转换而成。设计适应度函数要满足单值、连续、非负和最大化, 具有合理性和一致性, 计算量小, 通用性强等特点。系统工作时, 在初始化后控制器不断地进行染色体的适用度评价、复制、交叉、变异, 直到适应度收敛于最优解, 获得最优编码。最后通过对最优编码进行译码操作得到PID控制器所需的控制参数。

5 结语

随着智能控制技术的不断发展, 智能PID技术将不断的完善, 智能控制与PID控制有机结合, 是智能控制技术发展的一个非常有潜力的方向。

参考文献

[1]张国忠.智能控制系统及应用[M].北京:中国电力出版社, 2007.

[2]师黎, 陈铁军, 李晓媛等.智能控制理论及应用[M].北京:清华大学出版社, 2009.

[3]闫永跃, 李庆周, 于树新等.智能PID综述[J].2006, (12) :9-13.

[4]李文, 欧青立, 沈宏远等.智能控制及其应用综述[J].重庆邮电大学学报 (自然科学版) , 2006, (6) :376-381.

智能小车设计的文献综述 篇5

智能小车的设计

摘要：随着工业机械化和自动化的发展以及工业智能化的优点，智能小车在工业智能化上得到广泛的应用。本文就智能小车的设计构造以及机械智能化未来的应用与发展前景。

关键词：智能小车/设计构造/应用与发展 智能小车的设计构造

智能小车是集理论力学、机械结构、数字电路、模拟电路、传感器、单片机、控制理论和算法等多门学科为一体的综合系统。其内容涵盖机械、电子、自动控制原理、计算机、传感技术等多个学科和领域。该小车的车体由基于VB和串口无线通信的直流电机控制模块、L298N电机驱动模块、C8051F单片机控制模块以及车载机械手组成。可用于无人驾驶、自动抓取物体等人工智能领域。

1.1 基于VB和串口无线通信的直流电机控制模块

利用VB6.0语言编程实现对机器人上直流伺服电机的控制，从而实现机器人的加速和恒速运行。分别将两块接口为标准的RS-232接口、型号为ZT-TR43C的无线数传模块，接到发、收的两台PC机上，并利用VB通信控件MSCommon实现串口无线通信，从而实现机器人的远程无线控制。

近年来，在机器人与外部的通信方式选择上，由于机器人具有广阔运动空间，因而无线通信成为其所必须具备的通信方式之一。本文以一种轮简单的四轮智能小车作为研究对象，通过VB编程和无线模块通信实现远程控制；通过对智能小车后轮的两个驱动电机速度控制，使智能小车完成直线运行、转弯运行等动作。

目前，直流伺服电机有着很广泛的应用前景，如在印刷机械、造纸机械、纺织机械、工业机器人、高速电梯、数控机床等重要行业中，均得到了普遍的应用。本文提到的智能小车本身对位置伺服要求比较高，对速度也有一定的控制要求，而对小车的控制可以说最根本的就是对电机进行控制。

VB是一种易学习、功能强、效率高的可视化编程语言，用它来做可视化人机界面有着很好的应用前景。利用面向对象的可视化VB语言对其进行编程控制，1

智能小车的设计

避免VC、C语言编程的繁琐与难阅读性。另外，利用Visual Basic 6.0 版本的可实现串行通信的MSCommon控件，实现了串口通信；通过无线传输模块实现了两台PC机之间的通信，为对小车进行远程控制搭建了很好的实验平台。同时，利用VB的Timer 控件对程序进行触发，使控制电机能够缓慢加减速；通过改变加速度的大小，使电机运转平稳，避免了PWM控制的不稳定。

通过PC机的RS-232串行接口与外部设备进行通信，是许多控制系统中常用的一种通信解决方案。在本小车控制中，通信采用的都是RS-232通信方式。VB提供的串行通信控件为MSCommon控件，此控件用于支持VB对串行口的访问。在串口通信过程中当发送数据、接收数据或者发生通信错误时，均触发该控件的OnComm事件，进行相应的数据处理。MSCommon 控件相应的属性为:CommPort属性，设置并返回通信端口号；Settings属性，以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位；PortOpen属性，设置并返回通信端口的状态，也可以打开和关闭端口；InputLen属性，说明Input属性从接收缓冲区中读取的字符数；MSCommon控件的PortOpen属性决定了通信开始和结束。

1.2 L298N电机驱动模块

1.2.1 L298N与电机驱动模块

电机驱动模块主要采用L298N，L298N可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。L298N是专用驱动集成电路，属于H桥集成电路，与L293D的差别是其输出电流增大，功率增强。其输出电流为2A，最高电流4A，最高工作电压50V，可以驱动感性负载，如大功率直流电机，步进电机，减速电机，伺服电机，等，特别是其输入端可以与单片机直接相联，从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时，可直接控制步进电机，并可以实现电机正转与反转，实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。

1.2.2 L298N型驱动器的原理及应用

L298N是SGS公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片，内部包含4通道逻辑驱动电路，是一种二相和四相电机的专用驱动器。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流 2

智能小车的设计

可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。

1.3 C8051单片机控制模块

Cygnal公司的C8051单片机使用Cygnal的专利CIP-51微控制器内核。以下介绍C8051单片机的一些重要技术以及在本系统中的应用。

①C8051单片机使用Cygnal的专利CIP-51微控制嚣内核，采用流水线指令结构；70％指令的执行时间为1个或2个系统时钟周期；速度可达25 MIPS(时钟频率为25 MHz时)。这样就可以应用复杂的控制算法提高控制精度。

②C8051单片机内部有4个通用16位计数器／定时器和专用的看门狗定时器(WDT)，这样就不再需要附加外部计数器件和外部看门狗电路。本系统中定时器0和定时器2用作小车左右轮反馈脉冲计数，定时器1配置成自动重装载的8位计数器／定时器。用于波特率发生器。

③C8051单片机引入r数字交叉开关，允许将内部数字系统资源分配给端口I／O引脚。通过设置优先权交叉开关控制寄存器，将片内的计数器／定时器、串行总线、硬件中断、ADC转换启动输入、比较器输出以及微控制器内部的其他数字信号配置为出现在端口I／O引脚。

④C805l单片机内部有一个可编程计数器阵列(PCA)，由一个专用的16位计数器／定时器和5个16位捕捉／比较模块组成。通过设置特殊功能寄存器PCA0CPM将捕捉／比较模块0和1(CEX0和CEXl)设置成8位脉冲宽度调制器(PWM)驱动左右轮电机转动。

⑤C805l单片机内部有12位逐次逼近型ADC，可以在不增加外围电路的前提下方便地检测模拟信号。本系统从电机电枢回路中引出电流信号送入单片机，实现电流环控制。

⑥C805l单片机具有片内JTAG和调试电路，通过4脚JTAG接口并使用安装在最终应用系统中的器件就可以进行全速、非侵入式的在系统调试．而且支持断点、智能小车的设计

单步、观察点、堆栈监视器，支持观察修改存储器和寄存器。

由以上介绍可以看出，在小车子系统中选用C8051单片机是非常合适的，由于可以硬件生成PWM，占用CPU资源很少；高性能的指令系统以及和VB语言之间进行交叉汇编，为设计各种控制算法提供了广阔的空间。

1.4 车载机械手

1.4.1 机械手的简单介绍

机械手是典型的机电一体化装置，它综合运用了机械与精密机械、微电子与计算机、自动控制与驱动、传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果，随着经济的发展和各行各业对自动化程度要求的提高，机器人技术得到了迅速发展，出现了各种各样的机械手产品。手爪的应用环境干差万别，抓取可靠、环境适应性好、控制简单、自适应性强、自主能力高是衡量机器人手爪设计水平的重要标志。性能优良的机器人手爪可以实现可靠、快速和精确地抓取。近年来机器人技术得到大力的发展，手爪的研究也步入一个良好的发展时期，机器人手爪正由简单发展到复杂，由笨拙发展到灵巧，其中的仿人灵巧手已经发展到可以与人手媲美。机械手对目标物体抓取的稳定性研究是一个值得长期探讨的课题。

1.4.2 车载机械手的总体结构体系

搭载机械手的移动机器人本体为四轮万向轮小车，它具备自主导航能力。在遇到物体时，可远程控制并操作机械手抓取。车载机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统3大部分组成。执行机构是机械臂、机械手爪与基座的总称。驱动机构有液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。目前专用机械手采用电气驱动方式的较多，而本设计运用的是舵机控制方式的二指机械手。

1.4.3 车载机械手的执行机构

1.4.3.1 手部

手部安装与手臂前端是用来抓持工件(或工具)的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。它模仿人类手指，分为无关节型，固定关节型和自由关节型3种。手指的数量又可分为二指、三指、四指等，本次设计采用的为二指形手爪。1.4.3.2 手臂

智能小车的设计

手臂的作用是引导手指精确地抓住目标物体，并运送到所需要的位置上去，故手臂的位置需精确定位。手臂分为有关节臂和无关节臂，以前主流设计几乎都是无关节手臂。而目前设计多为有关节手臂，本次设计的小型侦察车车载机械手即为有关节手臂。手臂由以下几部分组成：①动作元件，带动手臂运动的动力装置，在本车载机械手中为两台直流无刷伺服电机，驱动手臂运动；②导向装置，保证手臂的正确方向及承受由于目标物体重量所产生的弯曲和扭转力矩；③手臂，承接和承受外力作用的部件，手臂上的零部件都装在手臂上。1.4.3.3 关节与基座

关节部分是非常关键，要求其既能保证电机轴固定到连接手臂，又要满足不同臂长需要，即在一定范围内可灵活更换臂长，手臂套筒长度可自由调节。机械手通过基座安装固定在小型车的仪器舱上，基座是用以承受机械手全部重量的构件，对其结构的要求是刚性好、占地面积小、操作维修方便和造型美观。机械智能化的应用与发展前景

随着现代科学技术的迅速发展，机器智能化技术的应用几乎扩展到整个工业领域，并在工业生产中发挥了巨大作用。但对于未知或特殊的任务，作为机械智能化的代表-机器人还不能独立完成，而且缺少必要的柔性。为了提高整个系统的效能，需要研究如何使人与机器人相互配合，共同完成作业任务。搭载于机器人上的机械手能模仿人手臂的某些动作功能，可以按固定程序抓取、搬运物件或对工具的自动操作，代替人的繁重劳动以实现工作的机械化和自动化，业已成为机器人系统中非常重要的组成部分。特别是近年来机械手已逐渐应用于易燃易爆品的装配、拆卸、搬运，以及消防、反恐、防爆等高度危险环境，代替人类完成力所不及的工作，这类机械手因此也被称为“专用机械手”。世界各国对专用机械手的研究愈加重视，纷纷投入大量的人力、物力加以研究和应用。从目前情况看，我国“专用机械手”还处在研究、跟踪、试验阶段，其主要原因在于这类机械手不仅需要载体平台的稳定移动，而且还要求机械手稳定执行操作。针对污染与核辐射环境的应急处理需要，笔者设计出小型3自由度机械手，搭载于已开发出来的小型移动机器人平台上。在机器人侦察各种污染和辐射环境、人员不便进入的情况下，车载机械手的出现，可以代替人员进行手工操作、抓取、采集样品等，大大改善了工作条件，提高了工作效率，保障了人员安全。

智能小车的设计

参考文献

［1］ 张晓红.VB中如何利用MSCommon控件实现串口通信[J]．福建电脑，2004（3）：37-38.［2］ 姚军光.基于VB的电机驱动监控系统设计[J]．青岛科技大学学报，2004，25（3）：261-264.［3］ Holt C,Fumo J.Visual BASIC environment yields advanced navigation［C］.OCEANS,2001.MTS/IEEE Conference and Exhibition Volume 1.2001：331-336.［4］ 薛园园.USB应用开发实例详解[M]北京：人民邮电出版社．2007.［5］ 邱 丹，王 东，高振东.直流电机PWM 闭环调速系统[J]．青岛大学学报，2000，15(1)：10-11.［6］ 孟红英，等.用L297、L298组成步进电机驱动电路[J]．仪器仪表学报，2003，(2).［7］ 51单片机C语言应用程序设计实例精讲[M]．北京：电子工业出版社。2007． ［8］ 王晓明.电动机的单片机控制[M]．北京：北京航空航天大学出版社。2002． ［9］ 刘宝廷，程树康.步进电动机及其驱动控制系统[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997．

［10］ 韩全力.单片机控制技术及应用[M]．北京：电子工业出版社，2004．

加强公路建设质量控制综述 篇6

【关键词】公路规划阶段；质量控制；施工阶段；竣工阶段；完工后

0.引言

近年来,随着我国交通事业的不断发展,国家对于公路建设也倍加重视。作为公路建设的核心,公路施工质量管理一直受到国家公路管理部门的特别关注。公路施工质量管理的好坏直接影响到整个公路项目管理质量的优劣,决定着工程项目的整个未来。

公路建设具有投资大、建设周期长、建设质量短时间内无法得到有效检验等特点。为了最大限度确保建设出高质量的公路，保证公路的稳定性与行车安全等，必须对公路建设各个阶段的质量进行有效控制。

1.公路规划阶段的质量控制

公路建设规划阶段，即公路施工建设的准备阶段。这一阶段，主要从以下方面对公路建设质量进行控制：

1.1 各项准备工作应严格按程序进行，并在监理部门的监督下完成

工程承建应引入广泛的竞争机制，尽可能让多的有建设资质的单位，参与工程竞标。这样即有助于降低工程建设成本，更有助于确保工程建设质量。此外，材料采购也应按照国家对相关公路建设等级的要求，通过竞标确定材料采购单位。最后，项目的外包、材料的采购以及其他各项工作，都应该在上级监督单位下进行。对准备工作中出现的错位及时纠正，确保后续工程建设质量。比如，某公路开工前期，进行了一个多月的公开招标。完成招标后，与各施工单位签订了《廉政建设管理责任书》、《安全生产管理责任书》、《质量进度管理责任书》，保证各项工作，在相关文件和制度的约束进行，严格确保工程质量。

1.2 科学合理规划公路路线，确保公路质量

公路路线合理规划的目标是：一、保障公路建设质量；二、降低公路建设成本。要实现这两个目标。应对公路将要经过线路的地质、水文等环境进行勘测，尽量减少对农田的占用，尽量避开地下暗流，地质灾害易发或多发地段。

1.3 根据公路建设等级要求，选择建筑用料，确保公路建设质量

由于公路建设等级以及所公路沿线地质与水文环境不同，必须选择相应的建设用料，如路基铺设所用沙石颗粒大小、桥梁建设所用水泥等级与标号等。

1.4 最后，应对整个线路规划的可行性进行评估，以保证高质量工程的可实现性

规划完成的公路建设路线，提交给上一级技术监督小组进行评估，这些评估主要包括建设成本评估、对沿线环境影响评估、对一些关键技术的可实现性进行评估。经过评估，对规划存在的问题及时进行修改。

2.公路施工阶段质量控制

公路施工对工程的建设质量有直接影响，因此，必须高质量高效率地进行施工工作。要实现这一目标，需做到以下几个方面：

2.1 控制施工人员质量

施工人员构成、施工人员整体素质以及专業技术水平，对公路建设质量有着重要影响。只有建立一个优秀的施工团队，才能确保公路建设质量。比如某公路建设中，成立了专门的项目办，项目办由十一名专业技术人员组成。项目办在合同签订后，立即就开展了一些列确保工程建设质量的工作。这些工作包括管理制度制定、各个工作负责部门的组建、职责的确定、与各施工单位签订了《廉政建设管理责任书》、《安全生产管理责任书》、《质量进度管理责任书》等。项目办这些富有经验性的工作，强化和细化了项目质量管理，为后面工程施工质量提供了有效保障。

2.2 控制工程材料质量

合格的建设用材料，是公路建设达到优质的保障。要实现这一目标，必须从几个方面对材料质量进行控制：一是确保材料从具备生产资质的厂家采购。材料采购时，必须要求销售方提供产品出厂证明、技术合格证或者产品质量保证书等。二是对于建设中的装饰用料，应由监理工程师进行样品检验。三是对于水泥沙石等建筑用料采用，应对这几者进行配比生产试验，达到要求，达到要求方可对这些才来进行采购。四是对于桥梁架设用的钢梁这类关键材料，不仅要对生产厂家进行实地考察，还要对其产品进行强度、韧度检测，甚至派出专门的人员驻厂，监督生产企业的生产。在某公路建设中，材料的采购，我们坚持以以上采购原则为指导，严把质量关。

2.3 采用先进施工技术和科学施工方法

在公路建设中，关键部位的施工技术，同样对工程建设质量有重要影响。尤其是桥梁、隧道以及地下排水系统等关键部位，施工质量的优劣，对整条公路建设质量有重要影响。此外，科学是施工方法也很重要。如雨天施工方法、严寒气候下的施工方法等。只有采用合理科学的施工方法，建成后的公路稳定性和安全性才有保障。根据以上分析，共和到茶卡公路建设中，引进了钢筋机械连接技术，并全线推广，既保证了钢筋加工的质量，又加快了施工进度；此外，还引进砼节水保湿养生技术，此项技术的应用，降低了砼养生成本，能够保证砼结构养生质量，便于砼结构养生工作的规范和管理。

3.竣工阶段的质量控制

竣工阶段的质量控制，主要是对以前的所有工作进行一个全面的检查和考核，对其中存在的不足，能够在原有基础上补救的尽量补救，对于无法补救的路段，要进行新建或重建等。这些检查包括路面强度、平整度、桥梁的设计承重等。只有路面强度强度达到要求，路面才不易塌陷、开裂；只有路面平稳度达到要求，才能保障行车的安全性、平稳度以及舒适性；只有桥梁强度和承重达到要求，才会避免今后使用中发生大的桥梁交通事故。在某公路建设中，我们严格按照以上要求，进行了竣工阶段的质量控制与考核。

4.完工后的质量控制

在公路建设中，工程竣工并不意味着这条公路所有工作的完成或终结。由于公路在今后使用中，还会出现路面开裂、塌陷，甚至是路基被冲毁、倒塌等问题。因此，在公路完工后，必须成立专门的机构，对今后公路使用中出现的问题进行解决，即完工后的质量控制。完工后质量控制需要做的工作主要有：定期对公路路面尽心维护、对道路两旁的山坡进行保护、绿化固坡植被进行补种等。

5.结束语

公路建设是一项投资大、建设复杂和建设时间长的工作。因此，为了降低今后的运营成本，在公路建设的每一个阶段，应该严把质量关，使用最少的投入，获得最大的、长远的经济效益。

【参考文献】

［１］彭定燮.加强公路工程项目质量控制的对策与措施［J］.科技咨询导报，2007（24）.

［２］胡永松.高速公路建设管理探索［J］.云南交通科技.2003，08.

［３］梁江敏，吕品菊.浅谈如何加强公路工程质量的监理［J］理论研究，2010，07.

［４］邵海洋,孟繁峥.论公路工程建设质量控制.交通建设与管理.2010,(Z1).

［５］田巍.谈公路工程施工建设中的质量控制及措施.黑龙江科技信息.2011,(35).

自我控制研究综述 篇7

关键词：积极心理学,自我控制,机制

1. 自我控制的含义

自我控制是塞里格曼和彼得森《优秀品质和美德:手册与分类》 (2004) 中提到的六大美德-自制下的优秀品质, 在国外研究中较多地使用“self-control”、“self-regulation”。早期心理学家将自我控制和意志作为同义词且从理论层面对它的概念进行界定。之后, 研究者们从不同的角度通过实证研究来考查自我控制, 并提出了相应的定义。通过综合比较已有的概念, 可以发现自我控制的特征包含两点:首先自我控制是个体有意识的去控制冲动的行为、抵制需要和愿望的能力;其次自我控制的目的是指向能带来长期利益目标的行为。

通过文献分析, 整理出目前国内外研究中最常用的几种具有代表性的定义:

(1) 自我控制是指个体自主调节行为, 使之与个人价值和社会期望相匹配的能力[3], 这是社会认知心理学家Kopp (1982) 提出的。他认为自我控制是个体自我意识发展到一定程度才具有的功能, 其包括抑制冲动行为、抵制诱惑、延迟满足、制定和完成行为计划、采取适应于社会情景的行为方式五个方面。

(2) 自我控制是克制优势反应而执行劣势反应的能力, 这是由Rothbart, Kochanska等人提出。我国学者桑标、陈伟民据此认为自我控制是对优势反应的抑制和劣势反应的唤起。

(3) 自我控制是个体抑制欲望、感情、情绪等来改变自己的行为反应, 使其与社会标准和长远目标保持一致的能力, 这是由Baumeister提出的。我国学者王红姣、卢家楣将自控力定义为个体按照社会标准或自己的意愿, 对自己的行为、情绪和认知等进行约束管理的能力。

2. 自我控制的理论基础

2.1 精神分析学派的观点

弗洛伊德强调个体的自我控制就是对本能情绪冲动的控制, 他用ego-control来强调自我控制的核心是自然生物本能。

2.2 行为主义学派的观点

行为主义学派对自我控制的研究是根据斯金纳的操作性条件反射的原理进行的, 斯金纳认为儿童的自我控制就是其改变一些变量, 使得发生这些变化的可能性降低的过程。班杜拉强调自我调节除了通过意志控制之外还要借助子功能 (自我观察、判断过程和自我反应) 的发挥来实现, 个体对经过自我观察所得到的信息依据标准来进行价值评价。

2.3 社会学习论观点

社会学习理论强调, 个体的自我控制行为取决于个体进行价值判断的标准, 个体通过自身的判断体系来对观察所获得的信息进行积极或消极的归因, 从而影响自我控制的动机。班杜拉特别强调内部因素对行为控制的影响, 并提出了自我效能的概念。

2.4 人本主义学派的观点

人本主义学派认为自我控制是个人成长和自我潜能实现的表现。马斯洛看来自我控制就是自由意志, 并追求自我实现。自我控制是个人成长和自我潜能实现的一种表现, 是“有机体有一个基本的倾向和驱力:实现自己、维持自己、提高自己, 正因为如此, 每个人都想有控制力。”

2.5 认知发展学派的观点

认知心理学把个体对社会对自我的认知看成是进行自我调节的基础, 且十分重视认知在情绪控制中的作用。[11]皮亚杰认为, 儿童从他律道德到自律道德的转化就是个体自我控制能力的形成, 这种转化的过程就是儿童形成自我控制的过程。柯尔伯格从社会性建构的角度来阐述幼儿道德判断的形成, 并提出了道德发展阶段理论, 他认为儿童是通过其社会性经验来形成其思维方式, 这种社会性经验包括主动介入与成人, 同伴的社会关系, 通过采择他人的观点来做出判断, 判断的基础是情感, 如尊重、移情、同情、依恋和爱, 这种道德判断在儿童的道德发展过程中发挥着关键作用。

3. 自我控制的机制

3.1 自我控制资源有限模型

美国心理学家Baumeister提出了自我控制资源有限理论, 该理论强调自我控制需要使用某种心理资源, 但这种心理资源是有限的;所有进行自我控制的行为都需要使用心理资源, 一项行为活动会减少另一项行为活动的可用资源;自我控制资源消耗后, 过一段时间是可恢复的;自我控制资源虽然是有限的, 多少却是因人而异。自控力资源有限模型被比喻为肌肉模型。

3.2 认知—情绪双系统模型

Mischel等提出了“认知—情绪双系统模型”来解释自我控制的成功与失败[14]。Gifford将自我控制的本质看作是一种选择行为, 也就是个体在不同的具有冲突性的事物中进行选择, 其认为认知和情绪系统存在前额叶区的工作记忆系统和情绪的动机系统之中。而Mischel认为认知系统是以海马为基础的冷系统, 采用的是理性原则, 情绪系统则是以杏仁核为基础的热系统, 热系统采用情感原则。

3.3 两阶段模型理论

两阶段理论是在自我控制的生理神经机制研究基础上建立的, 研究者们通过功能性核磁共振技术发现, 自我控制产生的脑区是前额叶皮层和前扣带回皮层。工作原理是:不一致的环境性刺激产生了冲突, 前扣带回皮层监测到冲突, 并向前额叶皮层发出唤起信号, 前额叶皮层由此加强控制策略, 从而使冲突水平降低, 一旦冲突水平下降, 前额叶皮层的活动水平也会降低。

4. 我国自我控制研究的最新进展与局限

4.1 我国自我控制研究的进展

最近两年自我控制在运动心理学中被国内学者所研究, 研究理论有自动执行说、加工效能理论、自我控制的力量模型、注意控制理论、心理控制的逆过程理论、流畅状态理论。

最近研究者研究的一个新的领域是自我控制的力量模型, 力量模型提出相对较晚但受到关注是最多的。除了有学者对自我控制概念和自我损耗现象进行理论性的探讨外, 还有研究者开展了相关的实证性研究。

4.2 我国关于自我控制研究的局限

纵观我国国内近5年 (2009-2013) 对自我控制的研究不算少, 大致集中在这几个方面:幼儿及少年儿童的自我控制能力的发展与培养、青少年情绪与自我控制、体育运动与自我控制、各种不良行为习惯 (网瘾、暴力、抽烟、吸毒、犯罪) 与自我控制的关系研究、自我控制资源模型、自我控制与心理健康的相关研究。研究的对象差不多都是幼儿与青 (少) 年, 对成人的研究很少, 也并没有将自我控制的研究成果运用到人们的工作之中, 同时对自我控制在男女性别差异、跨文化研究暂时还没有, 这也是有待今后自我控制的研究者们应当深入研究和亟待完善的领域。

参考文献

[1]赵婧, 徐安琪.关于国内外自我控制研究概述[J].科学纵横, 2011, (11) 189-190.

[2]李琼, 黄希庭.自我控制:内涵及其机制与展望[J].西南大学学报, 2012, (3) .

[3]朱玲玲, 吴素红.自我控制研究述评[J].绍兴文理学院学报, 2011. (6) .

[4]于斌, 乐国安, 刘惠军.自我控制的力量模型[J].心理科学进展, 2013, 1272–1282.

微网控制综述 篇8

1 微网的基本概念

分布式电源位置灵活、分散、能与大电网互为备用,在一定程度上分担了输电线路上功率能量的流动,可以补充原有电网的能量流动限制。虽然分布式电源优点突出,但是分布式电源与电网也是相互作用,不同于普通的同步发电机,大电网往往限制和隔离分布式电源[4]。为了协调大电网与分布式电源,提出了微电网的概念[5]。

微网由用电设备和分布式电源共同组成,它同时可以提供电能和热量,使用电力变换器进行能量转化,提供必要的控制;对于电网而言是一个受控源,对于用户则是可定制电源。微网的基本结构如图所示,微网中包含多个分布式电源和储能系统,联合向负荷供电,整个系统对外是一个整体,通过隔离设备和大电网连接,微网的分布式电源可以是多种能源形式,如光伏发电,风力发电,微型燃气轮器和燃料电池等,还可以以热电联产或冷电联产形式存在,就地向用户提供热能,提高分布式电源的利用率[6]。

图中的虚线代表的是系统的控制线路,通过控制静态断路器和分布式电源发电,来保证微网系统稳定可靠运行。

微网灵活的运行方式和高质量的供电服务,离不开完善的稳定与控制系统。但微网中的微源个数太多,很难要求一个中心控制点对整个系统做出快速反应并进行相应控制,所以微网的控制应该能够给予本地信息对电网中的时间作出自主反应,如对于电压跌落、故障、停电等,发电机能够利用本地信息自动转到独立运行方式,而不是像传统方式一样要电网调度统一协调[7,8,9]。

2 微网控制策略

微网的控制应当保证:(1)任一微电源的接入不对系统造成影响;(2)自主选择运行点;(3)平滑地与电网并列、分离;(4)对有功无功进行单独控制;5、具有校正电压跌落和系统不平衡的能力。目前,微网常用的控制策略主要分为三种:主从控制法、对等控制法和分层控制法。

2.1 主从控制法

主从型控制法是将各个DG采取不同的控制方法,并赋予不同的职能。其中一个(或几个)作为主电源,来检测电网中的各种电气量,根据电网的运行情况来采取相应的调节手段,通过通信线路来控制其他“从属”电源的输出来达到整个微电网的功率平衡,使电压频率稳定在额定值。

主从控制策略主要用于孤岛运行时的微网。当并网运行时,微电网内的各个DG只需控制功率流的输出以保证微网内部功率的平衡。由于微网的总体容量相对于配网来说较小,因此电压水平和额定频率都由配网来支持和调节。而当微电网孤岛运行时,微网与配网连接断开,此时微网内部要保持电压和频率的额定值,就需要某个或者某几个电源担当配电网的角色来提供额定电压和频率。这个单元被称为主电源,或者参考电源。参考电源采用VF控制方法,输出额定电压和频率值,而其他的处于从属地位的DG根据需要采取PQ或者PV控制法,控制输出的功率和电压来维持微电网内部的功率平衡。

主从控制法的一般过程:

(l)当检测单元检测到孤岛、或者电网主动从配电网断开进入孤岛运行模式时,微电网控制切换到主从模式,通过调整各个DG的出力来达到功率平衡。

(2)当微电网负载变化时,首先由主电源自动根据负荷变化调节输出电流,增大或者减小输出功率;同时检测并计算功率的变化量,根据现有的发电单元的可用容量来调节某些从属电源的设定值,增大或减小它们的输出功率;当其他电源输出功率增大时,主电源的输出相应地自动减小,从而保证主电源始终有足够的容量来调节瞬时功率变化。

(3)当电网中无可调用的有功或无功容量时,只能依靠主单元来调节。当负荷增加时,根据负荷的电压依赖特性,可以考虑适当减小电压值;如果仍然不能实现功率平衡,可以采取切负荷的措施来维持微电网运行。

主从控制策略也存在一些缺点。首先,主电源采用V/f控制法,其输出的电压是恒定的,要增加输出功率,只能增大输出电流;而负荷的瞬时波动通常首先是由主电源来进行平衡的,因而要求主电源有一定的容量。其次,由于整个系统是通过主电源来协调控制其他电源,一旦主电源出现故障,整个微电网也就不能继续运行。另外,主从法依赖于通信,因此通信的可靠性对系统的可靠性有很大的影响,而且通信设备会使系统的成本和复杂性增大。

2.2 对等控制法

所谓对等控制顾名思义,各DG之间是“平等”的,不存在从属关系[10]。所有的DG以预先设定的控制模式参与有功和无功的调节,从而维持系统电压频率的稳定。对等控制策略基于droop法,分别将频率和有功功率、电压和无功功率关联起来,通过一定的控制算法,模拟传统电网中的有功、频率特性曲线和无功、电压曲线,实现电压、频率的自动调节而无须借助于通信。

有功和频率的关系曲线如图2所示,其中a和b分别指代两个DG。正常运行时,a和b均运行于额定频率w0,输出功率分别为Pa0和Pb0。当负载功率增加时,a和b的输出功率分别增加到Pa1和Pb1,同时系统频率从w0降到w1,系统在新的频率值下继续运行。同样地,当负载功率减小时,a和b的输出功率会以同样比例减小,同时系统频率也会升高到额定频率,甚至高于额定频率,整个过程是可逆的,从而当负载变化时,DG输出功率随着变化,使得频率在额定频率w0上下波动。

根据图中曲线可以写出功率-频率变化的动态方程:

其中,m为曲线斜率,ωmin是频率允许下降的最低值。

类似的,电压和无功的关系曲线如图3所示。

根据曲线可以写出如下方程:

其中,Ereq为额定参考电压值,Qmax是电源的无功输出容量,mQ为曲线斜率,恒为负。只有当注入无功为0时E0等于Ereq。

从上面的公式可以看出,采用对等型控制策略说,DG只需测量输出端的电气量,从而独立地参与到电压和频率的调节过程中,不用知道其他电源的运行情况,整个过程无须通信。而且,当某一个DG因故障退出运行时,其余的电源仍然能够不受影响地继续运行,系统的可靠性高。当需要增加新的发电单元时只需要对新的电源设置同样的控制策略,直接接入系统而不用对系统中的其他地方进行改动,实现“即插即用”,方便了系统扩容。

对等控制法的缺点:

1)由于负载瞬时变化,输出电压和频率同额定值之间总是存在一个小的误差,稳态误差不能达到0;

2)不能正确地调节非线性负载及线路造成的谐波分布;

3)低压配电网不同于输电网,输电网中,X>>R,频率主要受有功功率影响,电压主要受无功功率影响;而配电网中R>>X,线路阻抗的影响不可忽视,其对无功功率的影响也很显著,特性曲线下降法不能很好地解决;

4)三相系统中由于拓扑结构变化(如主动孤岛运行)引起的控制模式变化,对等法不是个很好的选择,尤其是当同时有线性和非线性负载时。

2.3 分层控制法

分层控制模式一般都设有中央控制器,用于向微网中的DG发出控制信息[11]。

日本微网展示项目包括Archi微网、Kyoto微网、Hachinohe微网等,提供了一种微网的2层控制结构,如图4所示。中心控制器首先对DG发电功率和负荷需求量进行预测,然后制定相应运行计划,并根据采集的电压、电流、功率等状态信息,对运行计划进行实时调整,控制各DG、负荷和储能装置的启停,保证微网电压和频率的稳定,并为系统提供相关保护功能。

在上述分层控制方案中,各DG和上层控制器间需有通信线路,一旦通信失败,微网将无法正常工作。文献提供了一种中心控制器和底层DG采用弱通信联系的分层控制方案,如图5所示在这一控制方案中,微网的暂态供需平衡依靠底层DG控制器来实现,上层中心控制器根据DG输出功率和微网内的负荷需求变化调节底层D G的稳态设置点并进行负荷管理,即使短时通信失败,微网仍能正常运行。

分层控制微网目前多集中于协调市场交易、对能量进行管理等方面,可提供较高的供电质量,是目前技术最成熟、同时也是应用最广的一种微网形式,对供电质量要求较高的地区可优先选用。

3 结论

随着智能电网的推广,越来越多的新能源并入电网,极大拓展了电力能源的来源。同时也提高了整个电网控制的复杂性,因此对于整个电网的控制也变得极为复杂。而智能微网的出现,可以较好地解决这个问题。本文综合分析了几种微电网的控制方案,对比了各个优缺点。虽然目前微网的实用化还存在着各种各样的困难,但微网在降低能耗以及补充电网不足方面的优点会促进专家学者的研究,微网的巨大潜力会凸现出来。

摘要：随着新能源的发展,智能微网也成了研究热点。本文首先介绍了微网概念提出的背景,及其基本结构和应用。而后对于微网常见的控制策略进行了分析总结。

关键词：微网,控制策略,分布式发电,主从控制,对等控制,分层控制

参考文献

[1]丁明,王敏.分布式发电技术[J].电力自动化设备.2004,24(7):31~36

[2]王建,李兴源,邱小燕.含有分布式发电装置的电力系统研究综述[J].电力系统自动化.2005,29(24):90~97

[3]胡学浩.分布式发电电源技术及并网问题[J].电工技术杂志社.2004,(10):1~5

[4]IEEE std1547-2003,IEEE standard for interconnecting distributed resources with electric power systems[S]

[5]LASSETER R H,PAIGI P.Microgrid:a conceptual solution[C]35th Annual IEEE-PESC.Aachen,Germany,2004:4285~4290

[6]鲁宗相,王彩霞,闵勇,等.微电网研究综述[J].电力自动化设备.2 0 0 7,3 1(19):100~107

[7]Katiraei F Iravani M R,Lehn P W.Microgrid Autonomous Operation During an d Subsequent to Islanding Process[J].IEEE Trans on Power Delivery,2004,20(1):248~257

[8]Hatziargyriou N D,Dimeas A,Tsikalakis AGet a1.Management of Microgrids in Market Environment[A].In:International Conference on Future Power Systems[C].2005

战略漂移控制研究综述 篇9

一、关于多元化发展的研究

近些年来国外的研究主要集中在多元化与公司绩效间的关系方面。有研究发现呈正相关 (Elgers与Clark, 1980;Jose, Nichols, 与Stevens, 1986;Michel与Shaked, 1984;) , 也有发现呈负相关 (Chen与Ho, 2000;Denis, Denis, 与Yost, 2002;Lamont与Polk, 2002) 。国内的研究结果也与以上基本一致, 张纯、高吟 (2010) 结合中国特殊的制度背景, 对中国企业的多元化经营的经济后果进行了理论分析, 认为企业内部较严重的代理问题以及较薄弱的公司治理导致其多元化会损害经营业绩, 陈信元、黄俊 (2007) 等的研究也认为两者之间存在负相关关系;程勇、徐康宁 (2006) 等的研究认为存在正相关关系;姜付秀、刘志彪和陆正飞 (2006) 认为两者之间不存在相关性。

多元化的动机主要有三种理论:市场势力理论认为多元化是企业攫取市场竞争优势的结果 (Port, 1980, 1985;Tirole, 1995) ;资源基础理论认为, 如果公司拥有的经济资源和管理能力过剩, 而这些资源和能力又可用于其他行业, 多元化就自然而然的发生;代理理论显示, 委托代理关系在不同类型组织的各个层面中普遍存在 (Jensen and Meekling, 1976) , 多元化是企业管理者以牺牲所有者利益为代价而追逐个人利益最大化的结果。国内学者也从制度、管理层、环境等多个方面探讨了多元化发展的根源和动机。殷勤、周英超 (2011) 研究了制度因素对公司多元化经营模式的影响机制, 发现制度环境对中国公司多元化程度有显著的影响。于克信、谢佩洪 (2011) 从制度的新视角分析了中国企业普遍采取多元化经营的深层次原因以及历史合理性, 在对产业结构—行为—绩效 (SCP) 研究范式改进的基础上, 构建了中国多元化研究领域制度—行为—绩效 (l CP) 范式的分析框架。陈仕华 (2012) 以中国A股上市公司为研究对象, 分析了研究公司间的高管联结对公司多元化战略的影响, 发现高管的行业内联结对多元化战略有显著的负向影响, 行业外联结对多元化战略有显著的正向影响。杨鑫、金占明和李鲲鹏 (2010) 从行业层面出发, 探究行业吸引力、行业规模、行业特征三个维度的六个行业环境变量对企业实施多元化战略的影响, 发现外部行业环境对企业多元化程度存在着较大的影响。

二、关于战略漂移和战略执行方面的研究

Hrebiniak and Joyee (1984) 认为有效地执行战略必须有一个战略控制系统。否则, 战略进程就有可能会逐渐偏离事先设定的轨道, 战略也会因得不到及时的修正和调整而过时, 最终导致战略执行偏移或失效。Alexander (1985, 1991) 和Noble (1999) 等部分学者已经开始关注战略执行的研究, 但这些探索性工作所形成的研究文献还为数不多。在现有的研究中, 只有少数的成果就战略执行进行过概括的描述和分析, Kaplan与Norton于1996年发表的《平衡计分卡在战略管理系统中的应用》一文中对企业应如何运用平衡计分卡管理战略执行的过程进行了较为详细的描述和分析, 在该文中战略执行分为四个步骤:澄清远景、沟通衔接、拟定计划和反馈学习。另一项涉及战略执行描述和分析的研究是管理会计中价值基础管理 (Value—based management, VBM) 模型。Ittner与Larcker (2001) 认为, 以价值为基础的战略管理过程, 以提升股东价值为出发点, 整个战略执行的过程要经历六个步骤。Pearson与Robinson在其《竞争战略》 (第8版) 一书中对战略执行过程的描述也较有代表性。在其所描述的战略管理框架中, 战略执行共有三个阶段:细化、调整与控制。

国内有关战略漂移、战略执行方面的文献较少, 只有一些零星的案例研究。周长辉 (2005) 采用案例研究方法考察了中国五矿集团的战略变革过程, 总结了几点“五矿经验”, 包括战略的组织制度匹配、战略的有效沟通和战略的张弛循环等管理实践。薛云奎、齐大庆和韦华宁 (2005) 通过问卷调查发现, 大多数精心制定的企业战略并未得到有效的执行, 在战略执行过程中, 战略共识在从高层管理者向下传递的过程中信息损失明显, 组织架构、人力资源及信息系统与战略缺乏吻合, 战略控制的水平也尚需提高。汤谷良、穆林娟、彭家钧 (2010) 剖析了海尔SBU制度“过程化”的五个内容要点、诠释了海尔SBU作为一个管理控制系统在概念、体制创新、管理整合方面对西方SBU制度的扬弃, 揭示了海尔这类中国企业在战略实施、运营管理、流程组织、员工激励计划等方面对管理控制理论研究的贡献和对管理实践的示范效应。

三、关于发展战略内部控制的研究

COSO在1992年的内部控制整体框架 (1994年经过修订) 中并未对公司战略有较强的关注, 而仅在控制环境中提到了公司的组织结构、授权等因素, 目标中也未体现战略要素。ERM (2004) 框架则将战略目标作为风险管理的主要目标, 并在内部环境、目标设定、事项识别、风险评估、风险应对五个要素中凸显了对战略风险的识别和控制。财政部在《企业内部控制应用指引第2号———发展战略》中指出, 要着力加强对发展战略实施的领导、着力将发展战略分解落实、着力保障发展战略有效实施、着力做好发展战略宣传培训工作来实施发展战略。国内很多学者也结合战略管理对内部控制体系的构建进行了探讨, 池国华 (2009) 分析了中国企业目前实施内部控制规范存在的典型问题及其成因, 并运用战略管理、系统论、管理控制等理论探索解决问题的思路, 最终构建了基于战略导向和系统整合的企业内部控制规范实施机制。林钟高等 (2009) 用战略导向思想重新审视内部控制的机理, 构造出了基于战略导向下的内部控制体系, 并通过平衡计分卡这一战略工具实现内部控制的战略构架。

关于中航工业内部控制体系建设的指导和研究。林左鸣 (2012) 要求内部控制体系建设要做到五个结合:与现代企业制度建设相结合, 与管理提升与创新工程相结合, 与全面风险管理相结合, 与企业信息化建设相结合, 与企业经营管理实际相结合。顾惠忠 (2012) 指出要进一步规范董、监事会和经营层的职责权限, 完善董、监事会及经营层议事规则, 充分发挥董、监事的决策、指导、监督作用, 努力防范重大决策风险, 分步推进集团公司三级内部控制规范体系的建设。宁福顺 (2012) 指出传统的企业绩效评价体系是以成本和财务模式驱动建立起来的, 不能够满足实现企业战略管理目标的实现, 提出了以企业战略为导向, 以BSC、EVA、MBO、KPI、TBM为支持工具, 结合激励机制和利益相关者协调的企业绩效评价体系框架。

四、国内外相关研究中存在的不足之处及近年来的发展趋势

1. 国内外相关研究中存在的不足之处

目前的研究多侧重于结果和原因的探讨, 即多元化与公司业绩的关系以及多元化发展的动机和根源上, 对过程分析, 即多元化发展过程中的漂移和预警所进行的研究较少。多数早期研究学者认为, 多元化可提升公司价值, 近几年则认为, 多元化对公司价值呈现负向影响。但最近也有学者指出, 当考虑衡量性误差与样本挑选偏差等问题, 则多元化与公司折价无显著相关。因此, 学者所发现的证据并不十分一致。此外, 亚洲新兴工业化国家与新兴市场的证据不多且结论也不一致。

战略制定方面的研究较多, 战略控制方面的研究方面较少。有关战略执行的研究成果比在竞争市场上如何制定高品质的企业竞争战略研究要少得多, 众多学者投身于战略理论的方法与技术研究并将之发展成为竞争战略的理论丛林, 但在评价战略对公司经营业绩的影响时却常常将执行加以简化或省略, 前置假定是只要对企业输入正确的战略就自然会产出预期的结果。

针对多元化与外部控制机制的关系文献较多, 而关于多元化与内部控制机制关系的研究较少。国外的文献多有探讨外部控制机制如经理人市场、分析师、并购等因素与多元化的关系, 而中国资本市场特别是国有企业普遍缺乏存在于西方市场中用以减轻代理成本的外部控制机制, 而国内关于多元化与内部控制机制关系的研究也较为少见, 只有个别学者对管理层与多元化的关系进行了探讨。内部控制方面, 内部控制整体框架的理论研究较多, 结合企业实际的案例研究较少, 针对公司发展战略内部控制方面的研究更少。

2. 目前该领域的发展趋势

借鉴和照搬国外的相关理论和框架对国内问题进行分析的模式阶段已经过去。对国内企业多元化与公司绩效的关系进行的研究已经很多, 目前对多元化背景下公司战略漂移的度量、预警的研究将很有价值, 以及探讨如何加强战略控制, 减少战略漂移、防止战略失效都很有实践意义。所以, 较为前沿的课题主要将侧重于如何从中国的现实情况出发, 结合公司实务, 以案例式、经验式的研究方法从中国特殊的所有制结构、特殊的股权结构及特殊的社会文化背景出发, 研究具有中国特色的国有大型集团公司多元化发展问题和战略漂移控制问题。

摘要：许多公司的失败在于既定的战略没有得到有效执行而发生漂移, 对战略漂移及其控制的相关文献研究进行分析和综述, 并通过梳理, 提出结论和启示。

关键词：战略,漂移,内部控制,失效

参考文献

[1]财政部会计司.财政部解读企业内控指引之发展战略[N].中国会计报, 2010-05-14 (2) .

[2]薛云奎, 齐大庆, 韦华宁.中国企业战略执行现状及执行力决定因素分析[J].管理世界, 2005, (9) :94-104.

[3]池国华.企业内部控制规范实施机制构建:战略导向与系统整合[J].会计研究, 2009, (9) :68-73.

[4]汤谷良, 穆林娟, 彭家钧.SBU:战略执行与管理控制系统在中国的实践与创新——基于海尔集团SBU制度的描述性案例研究[J].会计研究, 2010, (5) :49-55.

智能控制综述 篇10

AGC是电网中发电机组调度与控制的一项重要内容,是实现电网有功频率控制、维持系统频率质量以及互联电网之间联络线交换功率控制的一种重要技术手段,其控制策略的优劣直接决定了AGC控制效果的好坏[1,2,3]。因此,科学、合理的AGC控制策略对于保障电网的安全、可靠和经济运行具有重要意义。

AGC是控制中心利用联络线交换功率、系统频率和机组实发功率等信息,按照确定的控制策略计算AGC机组输出功率来适应负荷波动的一种闭环反馈控制,属于负荷频率控制范畴[4,5]。国内外从20世纪50年代开始进行AGC控制策略的研究与实验工作,取得了丰硕的理论研究与工程实践成果。从控制策略的设计与实现方式上,可将现有的AGC控制策略分为常规的AGC控制策略和AGC动态优化策略。AGC控制策略经历了从最初的利用飞轮调速器的PI控制策略,到基于微处理器的控制策略,再到自适应控制策略和自调整控制策略等的发展历程。随着控制理论和智能算法的发展,模糊逻辑和遗传算法等在AGC控制策略设计中也逐步得到广泛应用。不同的控制策略特点不同,应根据实际系统状况和运行特点进行分析并研究合适的方案,才能达到理想的控制效果,因此,全面了解各种AGC控制策略非常必要。

迄今为止,AGC控制策略的综述文献很少,文献[6]综述了影响AGC控制效果的各种因素,如系统类型、敏感特性、联络线类型、控制策略等方面,但对控制策略内容只进行了简单介绍;文献[7]主要阐述了华北电网AGC的发展历史、AGC机组现状与管理方式以及存在的问题,较少涉及控制策略。

本文综合现有AGC控制策略的研究成果,对各种控制策略的特点以及其存在的问题进行全面的分析和比较,并进一步探讨该AGC控制策略领域的发展趋势。

1 AGC的控制原理与控制方式

1.1 AGC的控制原理

控制策略在AGC控制过程中可以看成一个黑箱,频率偏差△f和联络线功率偏差△PT(以及其他输入信息)为输入量,AGC机组的新增调节功率△PG为输出量,而联络线功率偏差和负荷的变化又决定了△f和△PG,从而形成了一个负反馈,如图1所示。在该反馈环中系统应该满足控制性能标准和AGC机组出力上下限约束、联络线功率偏差上下限约束等系统限制。

AGC的控制策略主要分为常规的AGC控制策略和AGC动态优化策略两大类。第一类实现方式在AGC控制策略研究领域最为常见,该方式下,一个完整的控制策略由确定总调节功率的控制策略和总调节功率的指令分配策略两部分组成,其中确定总调节功率的控制策略负责由系统频率偏差、联络线功率偏差等信息计算控制区域的区域控制偏差(ACE)和系统中需要调节的总功率;总调节功率的指令分配策略是指在系统总调节功率确定之后,采用何种方式把调节功率分配到各AGC机组[8]。第二类是通过动态优化直接确定各AGC机组的调节功率,即机组调节指令的动态优化策略[9]。

1.2 AGC的控制方式

ACE是自动发电控制策略中最为重要的输入量和控制目标。AGC系统根据控制策略中采用的不同控制方式实时计算ACE,并通过调节各区AGC机组的有功出力使ACE为零或者维持在正常的范围内,实现控制区域内的有功平衡。ACE的构成方式,体现了不同的控制目标,从而产生不同的控制效果。

根据不同AGC控制方式,主要构成了三种ACE计算方式。AGC基本控制方式为定频率控制(FFC)、定联络线功率控制(FTC)和联络线功率频率偏差控制(TBC)三种[1,4]。除此之外,还有计及电钟偏差和区域间交换功率偿还的控制模式[10]。FFC能使频率得到有效保证,FTC可使联络线功率维持在定值,但调节代价很大,缺点明显。TBC兼顾了以上两种控制方式的优点,是目前大多数AGC系统广泛采用的一种控制方式,能使系统达到较理想的运行状态,并且在紧急情况下能够对相邻控制区域进行临时增援,体现了互联系统的优越性。

2 AGC中的控制策略

迄今为止,国内外相关研究主要集中于AGC的常规控制策略研究,特别是确定总调节功率的控制策略(文献一般称为“AGC控制器”)研究,已经取得了丰富的理论研究和工程应用成果。总调节功率的指令分配策略的研究相对较少,而AGC动态优化策略的研究则刚刚起步。

2.1 确定总调节功率的控制策略

2.1.1 经典控制方法

早期的AGC控制器主要使用传统的比例积分控制(PI)和最优控制两种。

比例积分控制的原理简单,在自动控制领域的应用非常广泛。早在1953年,文献[11]就利用PI反馈控制设计了基于区域控制偏差的AGC控制器,系统总的调节功率由比例分量(稳态调节功率)和积分分量(暂态调节功率)两部分组成。目前,PI控制器在AGC中的应用仍然十分广泛,例如,南瑞的AGC控制器的设计就是以PI控制为基础[12]。

传统的PI控制器设计简单,调整方便,技术成熟,但传统PI控制的动态性能较差,容易造成暂态频率振荡。随着控制理论和智能算法的发展,出现了与其他控制方法结合或改进的PI控制器,如模糊PI、与多种智能算法相结合的PI等,它们在一定程度上改善了传统PI控制器的性能。

文献[13]于1970年首次提出基于最优控制理论的AGC控制策略。之后,国内外学者对最优AGC控制器进行了大量研究和改进。最优控制器需要对全部状态变量进行反馈,而在实际系统中难以直接获取全部状态变量,因此,大量研究集中于如何利用状态重组方法来得到不能直接获取的状态变量[14,15],以满足最优AGC控制器的要求。

基于优化理论的控制器在AGC控制过程中能提高系统的暂态响应,改善传统PI控制的不足;但是,该方法不适合状态变量数比较多的大型互联电力系统,因为最优控制器需要得到系统中所有的状态变量,要获取所有状态变量是非常困难的,所以在实际运用中并不是很实用。此外,如果要工程应用,对系统中一些不可观测的状态还需要进行估测,就进一步增加了难度限制了应用。

2.1.2 自适应控制

自适应控制是一种基于数学模型的控制方法,能够根据系统参数的变化自动调整控制规则与参数,使控制系统具有良好的性能指标。将自适应控制应用到AGC控制器中,能够及时发现并响应系统的参数变化,通过自动调整AGC控制器的参数,从而避免固定增益控制器在大范围扰动运行条件下不能达到理想控制效果的不足。

早在1966年,Ross指出固定增益AGC控制器存在的问题,提出增益系数应随系统参数变化而变化的标准,并说明了实际应用中实现增益系数自适应调整的困难[16]。文献[17]提出了基于强化学习的CPS[18]自适应控制策略,该策略无需对被控制对象和动态特性做任何假设,对电网的结构、参数和运行方式进行在线学习并改进,使CPS控制动作从不断的学习中获得最好,从而快速自动的在线优化AGC控制系统的输出。自适应控制的效果优于固定参数控制器,国内外对其进行了大量深入的理论研究[19,20],也有一些工程应用的实例,例如,西班牙电网的AGC控制系统采用的就是自适应控制器[21]。

自适应AGC控制策略可以通过在线修正自身规则与参数以适应对象的变化,能够有效提高模型不精确、系统长时间扰动等情况下的控制效果。但是,自适应控制系统的建模复杂,还需要对一些系统参数进行在线辨识和校正,在线计算量大,控制策略的实时性能不佳。

2.1.3 模型预测控制

模型预测控制是一种基于模型的闭环优化控制策略,其算法的核心是可预测未来的动态模型,在线反复优化计算并滚动实施的控制作用和模型误差的反馈校正。模型预测利用滚动式的有限时域优化策略代替不变的全局优化目标,可使基于预测控制AGC控制器在控制的全程中实现动态优化,弥补系统扰动与时变等不确定因素。

文献[22]将模型预测控制应用到AGC总功率计算环节,每个采集周期对系统进行模型预测,产生调速器设定值,提前计算未来几个周期后AGC的总调节功率,并对结果进行实时修正,减少了AGC机组调节的次数,减低了机组磨损。文献[23]针对发电机发电约束和调速器死区等非线性因素,利用广义预测控制算法对其进行处理,将带可测扰动的多变量广义预测控制算法用于两区域系统的AGC控制。

模型预测控制器采用滚动优化策略能应对系统扰动引起的不确定因素,抗干扰性和适应性强,对模型精度的要求不高,跟踪性能良好。其不足是计算量大,耗时长,对多变量预测控制算法的稳定性、鲁棒性以及在实际AGC系统中的应用均有待进一步研究。

2.1.4 鲁棒控制

鲁棒控制是为了解决系统内存在一定范围的不确定性,维持系统稳定保持动态性能品质而设计的。电力系统中,负荷变化以及系统运行状态等不确定性因素都可能成为系统的扰动,在AGC控制器中引入鲁棒控制能提高AGC控制的动态性能和稳定性。

关于AGC的鲁棒控制也以理论研究为主,现有文献对一些鲁棒方法[24,25,26]在AGC控制器中的应用及其效果进行了研究。文献[25]提出了基于时滞系统控制理论的AGC H∞控制方法,采用时滞依赖性稳定条件设计AGC控制器,克服了时滞独立性稳定条件的保守性。文献[26]设计了一种自适应和鲁棒控制相结合的AGC控制器,利用鲁棒控制方法克服较小的扰动,自适应控制克服较大的参数偏离,从而能够使系统在较大范围的参数偏移发生时,能够保持良好的系统性能。

AGC的鲁棒控制器对系统噪声、干扰和系统参数变化有很好的适应性。然而,AGC鲁棒控制需要综合考虑电力系统的各种不确定性因素,权函数选择对人工经验的依赖性强,控制器的阶次高,算法复杂,这些因素都制约了鲁棒控制在实际AGC控制系统的应用。

2.1.5 变结构控制

变结构是一种自适应的非线性控制,具有控制的不连续性,它能根据被调节量的偏差及倒数使系统沿着预先设定好的模态轨迹运动。AGC控制器设计中应用变结构控制理论,能使控制系统在参数不精确的情况下具有良好的鲁棒性和动态品质。

1974年,Erscher和Roubellat等人首次将变结构控制方法应用于AGC系统[27],其后,出现了一些研究成果,但总体进展缓慢。随着变结构控制理论的进一步发展,滑模变结构控制方法在AGC中的应用逐渐得到关注。文献[28]提出基于Ackermann的分散滑模AGC控制策略,对系统参数变化以及外部干扰具有很强的鲁棒性,在滑模上具有所期望的动态响应,可确保整个系统的渐近稳定性。文献[29]提出了一种结合滑模和比例积分的负荷频率控制器,兼具了滑模变结构控制和比例积分控制二者的优点。

变结构AGC控制器不依赖于模型,对于干扰有良好的鲁棒性,设计相对容易,对系统模型精度的要求不高,且不需要对系统进行辨识,具有良好的工程实用前景。然而,变结构控制本身具有抖振问题,同时系统不确定性参数的确定以及系统扰动的上下限会影响变结构控制器的鲁棒性。

2.1.6 智能控制

人工智能是研究开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的一门新科学,智能算法是人工智能研究的重点。基于智能算法的智能控制继承人脑非线性特征,具有感知、记忆、思维、学习和自适应能力。传统AGC控制器的设计,通常是将非线性电力系统通过降阶模型来近似,近似后的模型与系统的基本特性联系比较紧密,也就是只能在特定的范围内有效,一旦应用环境变化就需重新建模或者调整系统的各种参数。由于智能算法的上述特性,智能AGC控制策略可以改善或避免这些不足。目前,神经网络控制[30,31]、模糊控制[32,33]和遗传算法[34,35,36]等智能算法在AGC系统中应用较为广泛。

文献[30]利用时间反向传播算法设计了AGC控制器,并分别对单台和两台AGC机组进行负荷频率控制测试,通过神经网络训练控制涡轮机的阀门从而调节机组出力,使频率恢复到额定范围。文献[32]设计了基于模糊规则控制的AGC制器,通过模糊控制有效降低了AGC机组的磨损,并确保AGC控制性能指标满足北美电力可靠性委员会提出的性能评价标准CPS1和CPS2要求。文献[37]提出了多种智能随机优化算法,优化多区互联电力系统的基于Sugeno模糊逻辑规则的AGC控制系统的PID增益系数,结果表明各种智能算法的控制效果近似,但粒子群算法的计算时间相对较少。文献[36]提出了自动发电参数优化调节的遗传算法,取得了良好的控制效果。

智能AGC控制器具有良好的自适应、自学习及容错性能,对模型的依赖也比较低,处理不精确信息能力强,并具有较好的鲁棒性。但智能算法也存在一些问题,例如,模糊控制精度不高,稳态性能低,缺乏模糊规则设计的方法;神经网络计算复杂且耗时长,算法收敛性难以保证,可能收敛于局部最优也可能不收敛;遗传算法容易出现早熟收敛,对初始种群的选择有一定的依赖性。各种智能AGC控制器各有特点,为了更好地发挥智能控制的优点,已有研究开始考虑结合多种智能算法设计AGC控制器,例如,多智能算法结合的AGC控制[35],智能算法与自适应控制相结合的AGC控制[33]等。

2.2 总调节功率的指令分配策略

总调节功率的指令分配策略,即在确定了AGC总调节功率后,将调节功率分配给各AGC机组或调频电厂的分配方式。

文献[38]将AGC对机组功率的分配有两部分组成,一是按经济调度原则分配计划负荷和计划外负荷送出基点功率,二是将消除ACE所需的调节功率PR分配给各机组。其中区域i的AGC调节功率PRi按照经济负荷分配与机组调节能力的线性组合分配给区域中各个机组。在国电南瑞的AGC控制策略中,总调节功率的指令分配是按照可调容量比例进行分配[39]。文献[8,40]将CPS标准下的总调节功率的指令分配问题处理成为一个“不确定的随机系统”,数学模型为马尔科夫随机过程模型,动态调节功率的指令分配问题理解为一个离散时间马尔科夫决策过程,基于Q学习建立了动态最优调节功率的指令分配模型。

按照各区AGC调节容量比例或AGC装机容量比例进行总调节功率的分配方法,简单明了,操作方便,但对AGC资源配置要求较高,在实际应用中很难满足性能标准CPS调节需要[8]。总调节功率指令的动态最优分配能有效利用AGC资源,为解决以上问题提供了良好的思路。

2.3 AGC动态优化策略

AGC动态优化策略的基本思想是在负荷预测的基础上,在满足控制性能指标与各种安全约束的条件下,以某种目标最优,对未来一段时间内AGC机组出力进行动态优化,是一种直接确定各AGC机组调节功率的超前控制方式。

文献[41]在AGC动态优化策略方面进行了有益的探索,提出了基于内点法的互联电网性能评价标准下的AGC控制策略模型。该模型以CPS1指标最优为目标函数,考虑系统功率平衡约束和机组调节能力等系统约束,求解一组最优的AGC调节指令集合,并用实例证明了所提出模型的实用性。文献[10]在研究动态优化策略时考虑了AGC指令有效性问题。文献[42]使用粒子群算法对机组调节指令的动态优化策略进行求解,通过与PID控制策略进行对比,验证了动态优化策略的优越性。文献[43]对文献[41]的研究进行了扩展,通过神经网络对未来一分钟的频率进行预测,并在优化模型中考虑了频率对机组指令动态优化的影响。文献[44]提出了AGC动态优化策略求解的标准粒子群优化算法,通过仿真表明效果良好。

目前,AGC动态优化策略的研究刚刚起步,现有的优化模型还比较粗糙,对AGC机组动态调节特性、系统频率变化及其影响的考虑都不够细致深入。此外,AGC动态优化策略是一个多时段耦合的大规模动态优化问题,如何有效求解该优化问题也需要进一步深入研究。

3 AGC控制策略的研究展望

自动发电控制策略是AGC控制系统中最重要的组成部分,国内外的专家学者以及工程师经过不断的探索与努力提出了很多控制策略,这些成果及其实际工程经验,为今后的研究打下了坚实的基础。但随着电力工业、电力市场以及计算机、控制技术的发展,AGC控制策略仍需要不断完善。结合以上综述,提出了以后要进一步研究的问题与内容,以供参考。

1)随着计算机、电力电子技术的迅速进步,微处理器/CPU的运算能力进一步增强,之前一些受软硬件技术条件限制而无法实用化的AGC控制策略的理论研究有望通过进一步的研究转化为工程应用成果。

2)实现AGC控制策略的各种现有控制技术,各有优缺点,后续工作可以考虑研究融合各种控制技术的有效途径和方法,例如,进一步研究模糊PID、神经PID、模糊与神经网络相结合等等。

3)近几年,随着风能、太阳能等新能源的迅速发展,如何研究和发展适应新能源波动特性和频率特性的AGC控制策略,以及如何在AGC中考虑新能源的调节能力和调节作用,成为保证系统频率质量、提高电网对新能源消纳能力的一个新问题。

4)电力市场环境下,AGC控制策略的研究中需要考虑辅助服务费用等因素。为了能适应电力市场发展的需要,需要进一步研究AGC控制的新模型和新方法。

5)基于多个时段的负荷预测信息,研究AGC机组调节功率的动态优化策略,实现水火电机组、快慢AGC机组协调超前控制是一个重要的研究方向。传统的AGC是一个典型的滞后控制过程,而现有的AGC超前控制大多只关注AGC机组在下一个调节周期的功率调整,缺乏多个时段之间的协调和配合,形式比较单一,很难实现水火电机、快慢AGC机组的协调控制。

4 结语

AGC控制策略是电力系统的重要研究内容。本文对该领域国内外研究所取得的成果和最新进展作了总结概述,对AGC控制策略进行了分类,并综合分析对比了各种控制策略的优缺点,并指出了今后研究的发展趋势。考虑电力市场因素及AGC机组多时段协调、快慢机组协调超前控制策略对降低AGC成本提高控制性能有着非常重要的意义。

摘要：对国内外自动发电控制(AGC)中控制策略研究的发展历史与现状进行了总结与评述。阐述了AGC的控制原理和基本控制方式,根据AGC的控制与实现机制,将现有的AGC控制策略分为常规的AGC控制策略和AGC动态优化策略两大类,前者包括确定总调节功率的控制策略和总调节功率的指令分配策略。综述了上述两大类策略及所用到的各种控制技术,并对其原理、优点、不足以及应用情况进行了综合分析与比较。最后,对未来AGC控制策略领域有待进一步研究的问题以及发展趋势进行了展望。

电气自动化控制方式综述 篇11

【关键词】电气控制；自动化系统；自动化技术

1.电气自动化控制的特点及功能

单元机组的运行和电气控制的特点，应将发电机一变压器组和厂内用电源等电气系统的控制全都纳入到 ECS监控中来 其基本功能为：一是发电机，变压器组的出口断路器隔离开关的控制与操作；二是发電机，变压器组的保护厂内高变保护励磁变压器保护与控制；三是发电机的励磁系统，其中主要包括启励 灭磁的相关操作，控制手段的互相切换，进行增磁减磁的操作，PSS（ 电力系统稳定器）的投退；四是开关的并网可以分为自动同期与手动同期两种；五是在高压电厂内，要采用电源监视操作厂内用电快速切换装置的状态监视投退手动启动等；六380V 低压厂内用电电源监视 操作 低压设备自投装置控制；七是在高压的环境下穷或者备用变压器的控制和操作；八是柴油发电机组和保护电源的相关控制程序与操作方法；九是直流系统和 LPS 系统的监视。

2.电气自动化控制技术的发展和现状

在电气自动化控制技术的发展过程中，电子信息技术的作用是不可忽视的，很大程度上来说，电气自动化控制技术是依赖于电子信息技术的，随着智能化控制的不断发展，它经历了从无到有的过程，并不断朝着更加成熟的方向发展 上世纪50年代，人们是从电气设备的出现中得到启发，开始关注电气自动化技术，继电器和接触器开始投入电气运行，使得机器能够依据人的意愿以及事先设定的目标来进行工作；60年代开始，出现了现代控制理论，生产的过程控制及管理得到有效优化，进一步推进了自动化进程，电气自动化也得到了质的飞跃；70年代，通信及微电子技术以迅猛的发展速度闯入人们的视野，电气自动化面临更为复杂的控制系统，仅仅借助以前的现代控制理论的技术难以应对，由此开始出现人工智能与计算机通信技术相结合的高新技术，大大促进了电气自动化的发展；直到80年代，电气自动化控制技术已经发展得较为成熟，在很多领域得到了应用。分析电气自动化控制技术的现状，可以从两个方面入手：

第一，电气自动化系统的信息化信息技术不断渗透到电气自动化中，首先，从管理层面上来看，信息技术不断简化电气自动化系统中的业务数据处理，实现对生产过程的全面动态监控，确保数据的全面和完整；其次，在电气自动化设备的更新上，信息技术发挥着重要作用，比如：微电子技术使得电气自动化控制系统中的一些设备的界线由过去的定义明确向模糊化转变。

第二，在检修和维护上，电气自动化控制技术使系统更加简单和易操作电气自动化依托计算机技术来实现对系统的控制，具有友好的人机操作界面，相应的控制系统灵活，并且易于集成，Windows操作平台的使用使得维护和检修更加直观和简单。

3.电气自动化控制系统的设计理念

3.1集中监控式设计理念

运用集中式监控方式的特点在于在电气工程中的运行维护很是方便，控制站上要求不是很高，在系统设计上比较容易 而且它是将系统中的各项功能集中到一个处理器中来进行处理工作的，而处理器的任务是相当的繁重的，处理的速度严重受到影响 而我们了解到电气设备进入到监控时，监控对象的大量增加是随之来的将是主机的冗余的下降的趋势，电缆方面的数量也是在加大的，投资上也有明显的加大，长距离的电缆的引入将会影响到系统上的可靠性 同时隔离刀闸上的操作闭锁还有断路器上的联锁都是采用的硬接线，然而隔离刀闸上的辅助接点经常会出现接点不到位的现象，这样就会造成电气工程中的设备无法进行操作 这种接线的二次接线是相当的复杂的，会出现检查线时不方便，在维护量上也大大的增加，还存在着检查线或传动过程中由于接线上的复杂而造成操作上失误的可能性等等，所以说集中监控方式也是在电气工程中运用比较广泛的。

3.2远程监控式设计理念

远程监控方式在电气工程中具有在电缆上可节约大量的增加数；还可以节省安装上的费用问题；在材料上也可节约很多；同时还具有组态灵活和可靠性上高的特点，但是由于电气工程中各种现场的总线的通讯速度不是很高，而电气电厂中的通讯量又是很大，所以远程监控方式适合运用在电气工程中较小的系统监控，不太适合面对全长的电气自动化系统控制的构建。

3.3现场总线监控式设计理念

在当今社会，已普遍应用于电气工程自动化系统的有现场总线以太网等计算机网络技术，同时也累计了很多的运行丰富经验，这样就使电气自动化设备也有了较快的发展，这都是为了电气自动化系统可以在电气工程中的应用奠定了基础 而现场总线监控可以使系统设计有针对性，对于不同的间隔采用不同的功能，这样就可以根据间隔的情况来设计采用这种监控方式除了这些优点外还具有远程监控方式的优点，同时还可以在隔离设备模拟量端子柜等等方面上也有少量的减少，而且电气智能设备是就地安装的，与监控系统是通过通讯设备连接的，可以节省了电缆的大量运用，还节约了过多的投资和安装维护上的工作量，进而减少了成本 还有就是各个装置的功能都是相对独立的，是通过网络来进行连接的，网络的组态是非常的灵活，使整个网络系统的可靠性有所提高，而任何的一个装置的故障仅仅的影响相应的元件，这样就不会导致系统上的瘫痪问题。因此，现场总线监控方式在电气工程中应用最多也是最好的一项，同时也是发展电气自动化的前景方向。

4.电气自动化控制的发展趋势

随着新技术的不断发展与应用，电气自动化也迅速发展，尤其是计算机的应用，其在自动化控制领域中的应用具有不可取代的重要作用，随着现代化技术的不断应用与融合，彻底改变了传统的电气控制方式，朝着自动化控制的方向发展，必将改变传统的管理方式，实现质的飞跃随着这一趋势的不断发展，我国的电气自动化控制领域必将不断地发展，得到更好的发展，在更多的领域被应用在这发展的阶段， 创新是关键因素，只有不断地创新，适应市场的发展，促进整个行业的发展。

电气自动化控制系统的发展必须站在一个整体的角度，呈现分散性，开放性，结合信息时代的发展信息，保证不同模块职能的发挥，增加系统的安全性和可靠性，而开放性的系统结构则是需要通过与外部的接口才能实现内外的联系，实现网络的互相连接；而信息化则让所有的电气自动化控制系统不断地提升，在未来的发展趋势中，只有不断地创新，不断地应用新技术才能改善目前我国电力系统的自动化控制方式的不断发展，为我国工业的发展奠定坚实的基础。

5.结语

随着智能化信息化技术的快速发展，电气自动化技术将不断向科技化信息化开放化的趋势发展，电气自动化涉及的领域将不断增多，技术更新将不断加快，电气自动化控制技术也将得到快速发展并不断完善。

综上所述，我们对电气自动化控制系统功能有了更充分的认识，对目前技术水平下，电气自动化的控制系统的设计理念有了新的认识，对我国电气自动化控制系统的发展方向也有了新的认识。随着新科技的不断发展，智能化水平的不断提高，提高了管理部门对现场设备施工管理水平，通讯技术的应用为数据的传输提供了保障在现代化的工业领域中，电气自动化正以其不可取代的重要性被广泛的应用，在航天交通医学等众多领域都得到了高度的认可，相信随着科技的发展，其必将改变我国多个领域的发展模式，促进我国电气自动化控制领域的发展。 [科]

【参考文献】

[1]范辉，陆学谦.电气监控系统纳入 DCS 的几点体会[J].电力自动化设备，2001，21（3）：52-54.

[2]周艳惠.电气自动化控制系统的设计[R].中国新技术新产品，2010.2.

水处理控制系统综述 篇12

河南能源化工集团中原大化公司煤化工项目脱盐水反渗透装置采用了近年来新兴工业水处理脱盐技术, 设计外送脱盐水量为560t/h, 采用了先进的膜处理技术和离子交换除盐工艺。使用荷兰诺瑞德公司生产的超滤膜元件, 除去原水中大部分悬浮物、胶体及部分有机物。循环水单元设计循环量为44 000t/h, 9台上海KSB泵厂生产的循环水泵, 单泵设计流量为6 500t/h, 11座逆流式凉水塔, 单塔处理水量4 500t/h。污水处理单元采用SBR序批式间歇活性污泥法, 处理水量100t/h。

2 水处理装置系统概述

供水共分为循环水系统、脱盐水系统及污水处理系统三部分。所使用的控制系统包括6套西门子PLC系列和1套和利时DCS系统。循环水控制系统包括建厂初期的1套旁滤器S7-200就地PLC系统和1套S7-300PLC的循环水系统。后期陆续增加了2套旁滤器S7-300系统。脱盐水系统组成为1套S7-400PLC系统和后续2011年上的1套S7-300PLC增补系统。污水系统原为循环水PLC系统下属的一个子站, 后装置改造, 扩大规模于2012年上1套和利时SM系列DCS系统。

3 控制系统结构简述

本装置中所涉及到的PLC均为西门子公司产品。不论是S7-200、S7-300还是S7-400系列PLC, 其典型硬件结构组成为:PS电源 (s7-200为CPU集成) +CPU卡件+CP通信卡件+各种I/O卡件。若有DP子站, 则DP子站安装IM接口模块。现场PLC的HMI面板通过PPI/MPI协议连接到CPU相应接口, 完成相应功能。上位机根据通信方式不同, 可通过西门子专用网卡和通讯线连接至CPU, 也可通过以太网连接至CP。西门子I/O卡件的工作电源由背板提供, 源自系统PS电源。而卡件供电电源一般由外配电源提供, 本装置外配电源均采用西门子SITOP电源, 为现场变送器、定位器、电磁阀、位置开关等提供工作电源。

西门子S7-200系列PLC下位组态采用STEP 7-MicroWIN, 上位则根据HMI厂家的不同选用不同的组态软件。S7-400和S7-300系列PLC常用组态软件为STEP 7-SIMATIC, 上位组态软件根据使用厂家不同而确定, 西门子上位使用WINCC组态, 本厂上位使用北京亚控公司的组态王产品。

污水站使用的是和利时公司的SM系列DCS系统, 其结构为机笼式安装, 包含硬件:冗余主控制器+冗余电源模块+I/O模块。主机笼与扩展机笼之间通过Profibus-DP总线连接, 扩展机笼无需安装接口模块。I/O模块与对应的端子模块通过预置电缆连接。一般在系统柜顶端安装冗余外配电源模块, 提供现场查询电源。在主机笼底板有四个RJ45接口, 以太通讯连接至操作站。本系统下位及上位均采用和利时公司产品。

4 水处理系统本身问题思路

针对西门子PLC来说, 常见的系统故障有CPU停运;I/O卡件离线;上位通讯不畅;下位程序无法在线;CPU故障灯亮 (SF, BF) 等。

西门子PLC卡件正面一般由状态指示灯, 尤其CPU和接口模块状态指示灯则更多, 通过指示灯可以反映一些问题。另外, 通过查看CPU本身的诊断缓冲区信息, 查找故障代码可以方便快捷的查找系统问题所在。

下面针对不同系统故障类型可能出现的原因进行分析:

1) 对于CPU停运。可能原因有硬件中断、软件中断、存储卡故障、CPU故障等。通过查看CPU诊断缓冲区可以快速分析中断原因。正常连接至CPU, 但无法查看系统硬件或无法上传硬件和程序, 则考虑是否存储卡故障。若通过MPI也无法连接至CPU则考虑是否CPU故障。

2) 对于I/O卡件离线。通过查看诊断缓冲区, 分析可能离线原因。检查卡件供电电源, 检查背板总线接线。

3) 上位通信不畅。造成上位数据不更新原因较多, 根据通信方式的不同, 检查也不一样。首先应确认硬件状态, 包括CP或CPU卡件状态、PC机后网卡状态、交换机状态。其次, 登录下位程序检查通信是否正常。其后通过连接笔记查看硬件状态和通信参数设置是否一致。逐步排查确认故障段或故障点。

4) 下位程序无法在线。检查通讯是否正常, 确认在线时提示故障代码。查看诊断缓冲区提示信息。上载实际运行程序比较, 确定最终原因。

5) CPU故障灯亮 (SF、BF) 。对于S7-400系列CPU故障指示灯更多。包括INTF, EXTF, BUS1F, BUS2F, IFM1F.IFM2F等。针对外部故障, 包括I/O卡件离线, DP子站通讯故障等, 一般通过在线系统硬件可以方便看出。对于内部故障, 包括寻址故障、数据溢出、程序写入、调用故障、计数器、计时器溢出等, 通过查看诊断缓冲区可以方便的查询、定位故障原因。

5 发生的典型事故

1) 故障现象:循环水站3#子站最后一块AI卡SF灯亮, 其下所有通道数据为负开路。

故障处理:进入诊断缓冲去, 检查发现故障信息为, 硬件中显示此AI卡离线, 其下所有通道无法访问。测量卡件供电电压仅为20V, 低于卡件正常工作电压。由于卡件供电电源串联, 至最后一块AI卡是电压降过多造成。由总供电端子处引电源重新接线后, 卡件正常。后利用机会已将机柜供电回路整改。

2) 故障现象:脱盐水站上位机数据不更新。

故障处理:脱盐水上位机与CP之间以太网通讯通过三个交换机星型连接实现。而上位组态王通讯组态仅实现与主CP通讯, 结构并未实现冗余。出现过主备CPU切换, 则上位无法正常显示。另连接主CPU的交换机接线松动则也会造成连接中断, 现将两台上位机均连接至主交换机, 其他两台交换机停运。

3) 故障现象:后上脱盐水站CPU停运。

故障处理:发现CPU故障灯SF灯亮、BF灯亮, 同时STOP灯亮。查看诊断信息, 发现为现场DP子站离线。将现场控制柜送电后, DP子站恢复正常, 将CPU重新启动后正常。所有故障灯熄灭。现增加硬件故障中断OB后, 防止因此类原因造成CPU转为STOP。4) 故障现象:2#旁滤器CPU停运, HMI设备失去连接。CPU无法再次启动。

故障处理:挂上笔记本后, 发现无法在线硬件设备。重新下载硬件设备提示无法下载。更换存储卡后, 下载正常。HMI设备通信也正常。分析原因, 此现场柜供电由电气小屋引致, 并未从UPS引出。05K001刚出问题, 怀疑于此有关。

6 预防建议

本套水处理系统, 上位采用组态王, 安装方便。每台PC自启动本地服务器, 对于趋势、报警均存储在本台PC, 故对上位来说只需做好程序备份即可。后上脱盐水上位机安装CP5611通讯卡, 在做好程序备份的基础上, 还应该做好备件工作。

对于下位西门子PLC系列, 需要关注卡件指示灯状态, 尤其是CPU状态灯指示。当卡件故障灯亮后, 首先查看诊断信息, 确定故障相关信息, 可方便有针对性的处理。

对于脱盐水S7-400系统, 其存储卡为FLASH卡, 需要在停车时将程序备份至存储卡, 防止CPU掉电重启时, 程序不一致无法运行。

对于西门子卡件来说, 故障率较高的为AI卡件, 故对AI卡件的维护要格外关注。对于2线制电流与4线制电流回路, 尽量做到分卡分配, 同时严格按照规则接线。对于不同类型卡件, 做好备件工作, 防止卡件故障, 更换时同类型卡件不用下载硬件。

对于现场PLC柜, 一般配备HMI设备。由于现场环境较控制室内要恶劣的多。对于设备的防潮、防尘、防高压、防电磁干扰等工作要更加注意, 大功率动设备应远离控制柜。同时应对HMI设备使用更加注意, 应设置自休眠功能, 同时还应防止阳光直接照射。

摘要：河南能源化工集团中原大化公司煤化工500kt/a甲醇项目, 水处理装置分为循环水系统、脱盐水系统及污水处理系统三部分。介绍水处理装置所用到的系统及其事故分析。