先进控制技术研究与应用现状
在工业生产过程中，一个良好的控制系统不但要保护系统的稳定性和整个生产的安全，满足一定约束条件，而且应该带来一定的经济效益和社会效益。然而设计这样的控制系统会遇到许多困难，特别是复杂工业过程往往具有不确定性（环境结构和参数的未知性、时变性、随机性、突变性）、非线性、变量间的关联性以及信息的不完全性和大纯滞后性等，要想获得精确的数学模型十分困难。因此，对于过程控制系统的设计，已不能采用单一基于定量的数学模型的传统控制理论和控制技术，必须进一步开发高级的过程控制系统，研究先进的过程控制规律，以及将现有的控制理论和方法向过程控制领域移植和改造等方面越来越受到控制界的关注。
世界各国在加强建模理论、辨识技术、优化控制、最优控制、高级过程控制等方面进行研究，推出了从实际工业过程特点出发，寻求对模型要求不高，在线计算方便，对过程和环境的不确定性有一定适应能力的控制策略和方法，如自适应控制系统、预测控制系统、鲁棒控制系统、智能控制系统等先进控制系统。
。对于含有大量不确定性和难于建模的复杂系统，基于知识的专家系统、模糊控制、人工神经网络控制、学习控制和基于信息论的智能控制等应运而生，它们在许多领域都开始得到了应用，成为自动控制的前沿学科之一。由于变量间的关联，使系统不能正常平稳运行，出现各类解耦控制系统。对于大纯滞后系统自年史密斯提出“预估补偿器”以来，由于预估补偿器对参数变化灵敏度极高，又相继出现了各种改进预估补偿方法，如观测补偿器控制方案、内模控制、双控制器、达林控制箅法、纯滞后对象采样控制等，但均尚未完全真正解决，人们还在继续努力想方设法寻求解决办法。针对信息不完全性出现了推断控制系统和软测量技术。本文就目前应用较多、且取得经济效益的预测控制、软测量技术发展及应用作一些介绍，以推动先进控制技术的应用。
一、基于模型的预测控制
自20世纪60年代蓬勃发展起来的以状态空间分析法为基础的现代控制理论，在航空、航天、制导等领域取得了辉煌的成果。在过程控制领域亦有所移植，但实验室及学院式的研究远多于过程工业上的实际应用，其中主要原因是：工业过程的多输入——多输出的高维复杂系统难于建立精确的数学模型，工业过程模型结构、参数和环境都有大量不确定性；工业过程都存在着非线性，只是程度不同而已；工业过程都存在着各种各样的约束，而过程的最佳操作点往往在约束的边界上等，理论与工业应用之间鸿沟很大，为克服理论与应用之间的不协调，70年代以来，针对工业过程特点寻找各种对模型精确度要求低，控制综合质量好，在线计算方便的优化控制算法。预测控制是在这样的背景下发展起来的一类新型计算机优化控制算法。
（一）预测控制的发展
20世纪70年代后期，模型算法控制（MAC）和动态矩阵控制（DMC）分别在锅炉、分馏塔和石油化工装置上
获得成功的应用，取得了明显经济效益，从而引起工业控制界的广泛重视。国外一些公司如Setpoint、DMC、Adersa、Profimatics等也相继推出了预测控制商品化软件包，获得了很多成功的应用。
20世纪80年代初期，人们在自适应控制的研究中发现，为了克服最小方差控制的弱点，有必要吸取预测控制中的多步预测优化策略，这样可增强算法的应用性和鲁棒性。因此出现了基于辨识模型并带有自校正的预测控制算法，如扩展时域自适应控制（EPSAC）、广义预测控制（GPC）等，这类算法以长时段多步优化取代了经典最小方差控制中的一步预测优化，从而可应用于时滞和非最小相位对象，并改善了控制性能和对模型失配的鲁棒性。此外，莫拉里等1982年研究一类新型控制结构——内模控制（IMC），发现预测控制算法与这类控制算法有着密切联系。MAC、DMC是IMC的特例，从结构的角度对预测控制作了更深入的研究。
目前，GPC都是以线性系统作为被控制对象，对于弱非线性系统，一般仍能取得较好的控制效果，但对一些强的非线性系统难于奏效。对此，非线性的广义预测控制研究开始重视，主要有基于Hammerstein模型广义预测控制、基于LMOPDP模型广义预测控制、基于神经网络的非线性系统广义预测控制，还有基于双线性模型、多模型等多种方法。
预测控制的鲁棒性设计成为预测控制研究的热点之一。鲁棒预测控制的思想即使用鲁棒控制算法，在算法设计初期就将系统的不确定性考虑进去，使得整个预测控制系统在实际控制中面对对象不确定时仍能表现出应有的稳定性。相应软件有Honeywell公司推出的基于鲁棒预测控制的RMPCT（Robust Multivariable Predictive Control Technology）等。
智能预测控制主要形式有：基于神经网络、模糊模型、遗传算法、专家控制等智能技术的预测控制算法，这些算法可以处理非线性、多目标、约束条件等生产边界条件在幅度变化的异常情况，智能预测控制思想主要是用智能方法来处理过程的描述问题，特别是非线性过程取得了一定成果。
由于预测控制对于复杂工业过程的适应性，在国内外许多企业得到广泛应用，取得显著经济效益，它在工业过程中有着广阔的应用前景。
（二）预测控制软件包的发展
目前，国外已经形成许多以预测控制为核心思想的先进控制商品化软件包，成功应用于石油化工中的催化裂化、常减压、连续重整、延迟焦化、加氢裂化等许多重要装置。有关部分国外公司软件产品如表。
随着MPC技术应用不断扩大和深入，QDMC在实际应用发生了新问题，由于系统受外界干扰，可能会造成QP 无可行解的情况；系统输入输出可能会失效而丢失，这就产生了自由度可控制结构变化问题；容错能力待提高，需
要处理子系统病态问题；控制要求向多样化和复杂化发展，用单目标函数中的权系数来表示所有控制要求是非常困难的。
为了解决无可行解的问题，控制结构能随情况发生变化，能使用于过程动态特性以及更高的品质要求，国外公司技术人员开发第三代MPC，第三代模型预测控制技术主要特点是：处理约束的多变量、多目标、多控制模式和基于模型预测的最优控制器。在国内应用较多有：IDCOM-M、DMC、SMCA等控制软件包。
在第三代模型预测控制技术基础上又出现了第四代模型预测控制技术，特征是：基于Windows的图形用户界面；采用多层优化，以实现不同等级目标控制；采用灵活的优化方法；直接考虑模型不确定性（鲁棒控制设计）；改进的辨识技术等。主要代表产品有DMC-pllus、RMPCT等。
（三）我国预测控制应用
1．国外引进部分先进控制软件包应用
由于先进控制软件包可以为企业带来可观的经济效益，我国已引进IDCOM-M、SMCA、DMCplus等先进控制软件，并已投入使用。另外，Honeywell Profimatics公司已经与中国石化总公司合作，在石化行业推广他们的RMPCT软件，部分已投入使用。
（1）催化裂化装置
国内首先由齐鲁石化公司胜利炼油厂引进美国Setpoint公司的多变量预测控制技术（IDCOM-M）获得成功后，大庆石油化工总厂催化裂化装置、兰州炼油化工总厂催化裂化装置、前郭炼油厂催化裂化装置、抚顺石化公司炼油一厂催化裂化装置、燕山石化公司催化裂化装置、乌鲁木齐石化总厂催化裂化装置、荆门石化总厂催化裂化装置等亦从国外引进与合作开发了先进控制系统。
（2）常减压装置
齐鲁石化公司胜利炼油厂引进Honeywell公司先进控制软件；大庆石油化工总厂在第三套常减压蒸馏装置引进Honeywell公司RMPCT先进控制软件；燕山石化公司常减压装置先进控制；兰炼常减压装置先进控制。
（3）连续重整装置
广州石油化工总厂连续重整装置采用美国西雷公司的数据平台ONSPEC、美国Setpoint公司的多变量预估软件SMCA；金陵石化公司炼油厂连续重整和抽提装置上采用Honeywell公司的鲁棒多变量预估控制器RMPCT；镇海炼化股份有限公司炼油厂连续重整装置采用美国Aspen公司DMCplus先进控制软件。
（4）聚丙烯装置
扬子石化公司、上海石化、齐鲁石化公司、燕山石化公司等在聚丙烯装置实施先进控制技术获得了明显经济效益。
2．国内自行开发部分先进控制软件包应用
我国通过“八五”“九五”国家重点科技攻关等，在先进控制与优化控制方面积累了许多经验，成功应用实例亦不少。部分成果已逐渐形成商品化软件。
福建炼油厂化工有限公司与浙江大学合作开发催化裂化装置先进控制系统；洛阳石油化工总厂与石油大学、洛阳石化公司共同开发催化裂化装置；茂名石化炼油厂与石油大学联合开发催化裂化装置先进控制与实时优化系统；上海交通大学开发研制的多变量约束控制软件包MCC是一个处理约束的多变量、多目标、多控制模式和基于模型预测的最优控制器，已成功应用于石家庄炼油化工股份有限公司催化裂化装置，取得明显经济效益；还有浙江大学开发APC-Hiecon，APC-PFC先进控制软件在国内许多工业装置得到了应等等。
（四）预测控制发展方向
1．自适应MPC：目前亦有自适应MPCSPAN的产品，但实时实现自适应控制存在一定困难，有待进一步研究。
2．鲁棒MPC：只有RMPCT在控制器设计时考虑到模型不确定性，所以设计具有鲁棒稳定性MPC保障的控制器将减少整定与测试时间。
3．非线性MPC：由于不少的生产过程是非线性，开发简单实用的非线性MPC亦是今后的一个发展方向。
二、软测量技术
由于在线分析仪表（传感器）不仅价格昂贵，维护保养复杂，而且由于分析仪表滞后大，最终将导致控制质量的性能下降，难以满足生产要求。还有部分产品质量目前无法测量，这在工业生产中实例很多，例如精（分）馏塔产品成分；塔板效率；干点、闪点；反应器中反应物浓度、转化率、催化剂活性；高炉铁水中的含硅量；生物发酵罐中的生物量参数等。近年来，为了解决这类变量的测量问题，各方面在深入研究，目前应用较广泛的是软测量方法。
软测量的基本思想是对于难于测量或暂时不能测量的重要变量（或称之为主导变量），选择另外一些容易测量的变量（或称之为辅助变量），通过构成某种数学关系来推断和估计，以软件来代替硬件（传感器）功能。这类方法具有响应迅速，连续给出主导变量信息，且具有投资低、维护保养简单等优点。
近年来，国内外对软测量技术进行了大量研究。著名国际过程控制专家McaVoy教授将软测量技术列为未来控制领域需要研究的几大方向之一，具有广阔的应用前景。
软测量技术主要内容有：机理分析与辅助变量选择，数据采集和预处理，软测量模型建立，在线校正，实施及评价。
（一）软测量建模方法
软测量的核心问题是其模型的建立，也即建立待估计变量与其他直接测量变量间的关联模型。软测量建模的方法
多种多样，且各种方法互有交叉，且有相互融合的趋势，因此很难有妥当而全面的分类方法。目前，软测量建模方法一般可分为：机理建模、回归分析、状态估计、模式识别、人工神经网络、模糊数学、基于支持向量机（SVMs）和核函数的方法、过程层析成像、相关分析和现代非线性系统信息处理技术等。这些方法都不同程度地应用于软测量实践中，均具有各自的优缺点及适用范围，有些方法在软测量实践中己有许多成功的应用，后面几种建模方法限于技术发展水平，在过程控制中目前还应用较少。
1．基于工艺机理分析的软测量建模
基于工艺机理分析的软测量建模主要是运用化学反应动力学、物料平衡、能量平衡等原理，通过对过程对象的机理分析，找出不可测主导变量与可测辅助变量之间的关系（建立机理模型），从而实现对某一参数的软测量。对于工艺机理较为清楚的工艺过程，该方法能构造出性能良好的软仪表。但是对于机理研究不充分、尚不完全清楚的复杂工业过程，难以建立合适的机理模型。
2．基于回归分析的软测量建模
经典的回归分析是一种建模的基本方法，应用范围相当广泛。以最小二乘法原理为基础的回归技术目前已相当成熟，常用于线性模型的拟合。对于辅助变量较多的情况，通常要借助机理分析，首先获得模型各变量组合的大致框架，然后再采用逐步回归方法获得软测量模型
。为简化模型，也可采用主元回归分析法（Principal Component Regression，PCR）和部分最小二乘回归法（Partial-Least-Squares Regression，PLSR）等方法。基于回归分析的软测量建模方法简单实用，但需要足够有效的样本数据，对测量误差较为敏感。
3．基于人工神经网络的软测量建模
基于人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN）的软测量建模方法是近年来研究最多、发展很快和应用范围很广泛的一种软测量建模方法。能适用于高度非线性和严重不确定性系统，因此它为解决复杂系统过程参数的软测量问题提供了一条有效途径。采用人工神经网络进行软测量建模有两种形式：一种是利用人工神经网络直接建模，用神经网络来代替常规的数学模型描述辅助变量和主导变量间的关系，完成由可测信息空间到主导变量的映射；另一种是与常规模型相结合，用神经网络来估计常规模型的模型参数，进而实现软测量。
4．基于模式识别的软测量建模
这种软测量建模方法是采用模式识别的方法对工业过程的操作数据进行处理，从中提取系统的特征，构成以模式描述分类为基础的模式识别模型。基于模式识别方法建立的软测量模型与传统的数学模型不同，它是一种以系统的输入、输出数据为基础，通过对系统特征提取而构成的模式描述模型。该方法的优势在于它适用于缺乏系统先验知识的场合，可利用日常操作数据来实现软测量建模。在实际应用中，这种软测量建模方法常常和人工神经网络以及模糊技术等技术结合在一起使用。
5．基于模糊数学的软测量建模
模糊数学模仿人脑逻辑思维特点，是处理复杂系统的一种有效手段，在过程软测量建模中也得到了应用。基于模糊数学软测量模型是一种知识性模型。该法特别适合应用于复杂工业过程中被测对象呈现亦此亦彼的不确定性，难以用常规数学定量描述的场合。实际应用中常将模糊技术和其他人工智能技术相结合，例如模糊数学和人工神经网络相结合构成模糊神经网络，将模糊数学和模式识别相结合构成模糊模式识别，这样可互相取长补短以提高软仪表的效能。
6．基于支持向量机（SVMs）的方法
建立在统计学习理论基础上的支持向量机（SVMs- Support Vector Machines）业已成为当前机器学习领域的一个研究热点。支持向量机采用结构风险最小化准则，在有限样本情况下，得到现有信息下的最优解而不仅仅是样本数趋于无穷大时的最优值，解决了一般学习方法难以解决的问题，如神经网络结构选择问题和模型学习问题等，从而提高了模型的泛化能力。另外，支持向量机把机器学习问题归结为一个二次规划问题，因而得到的最优解不仅是全局最优解，而且具有唯一性。由于软测量建模与一般数据回归问题之间存在着共性，支持向量机方法应用于回归估计问题取得不错的效果应用，也促使人们把眼光投向工程应用领域，提出了建立基于支持向量机的软测量建模方法。
7．基于过程层析成像的软测量建模
基于过程层析成像（Process Tomography，PT）的软测量建模方法与其他软测量建模方法不同的是，它是一种以医学层析成像（Computerized Tomography，CT）技术为基础的在线获取过程参数二维或三维的实时分布信息的先进检测技术，即一般软测量技术所获取的大多是关于某一变量的宏观信息，而采用该技术可获取关于该变量微观的时空分布信息。由于技术发展水平的制约，该种软测量建模方法目前离工业实用化还有一定距离，在过程控制中的直接应用还不多。
8．基于相关分析的软测量建模
基于相关分析的软测量建模方法是以随机过程中的相关分析理论为基础，利用两个或多个可测随机信号间的相关特性来实现某一参数的软测量方法。该方法采用的具体实现方法大多是互相关分析方法，即利用各辅助变量（随机信号）间的互相关函数特性来进行软测量。目前这种方法主要应用于难测流体（即采用常规测量仪表难以进行有效测量的流体）流速或流量的在线测量和故障诊断（例如流体输送管道泄漏的检测和定位）等。
9．基于现代非线性信息处理技术的软测量建模
基于现代非线性信息处理技术的软测量是利用易测过程信息（辅助变量，它通常是一种随机信号），采用先进的信息处理技术，通过对所获信息的分析处理提取信号特征量，从而实现某一参数的在线检测或过程的状态识别。这种软测量技术的基本思想与基于相关分析的软测量技术一致，都是通过信号处理来解决软测量问题，所不同的是具
体信息处理方法不同。该软测量建模方法的信息处理方法大多是各种先进的非线性信息处理技术，例如小波分析、混沌和分形技术等，因此能适用于常规的信号处理手段难以适应的复杂工业系统。相对而言，基于现代非线性信息处理技术的软测量建模方法的发展较晚，研究也还比较分散。该技术目前一般主要应用于系统的故障诊断、状态检测和过失误差侦破等，并常常和人工神经网络或模糊数学等人工智能技术相结合。
（二）工业应用实例
软测量技术工业应用成功实例不少。国外有Inferential Control、Setpoint、DMC、Profimatics、Simcon、Applied Automation等公司以商品化软件形式推出各自的软测量仪表，例如：测量10%、50%、90%和最终的ASTM沸点、闪点、倾点、黏点和雷得蒸汽压等，这些已广泛应用于常减压塔、FCCU主分馏塔、焦化主分馏塔、加氢裂化分馏塔、汽油稳定塔、脱乙烷塔等先进控制和优化控制。它增加了轻质油收率，降低了能耗并减少了原油切换时间，取得了明显经济效益。
国内引进催化裂化、常减压等装置的先进控制软件亦有软测量技术，但这些引进软件价格昂贵。国内有关高等院校、科研院所和企业等自行开发了不少软测量技术工业应用，甲醇生产过程中烃类转化反应器出口气中CH4含量软测量
。在现场进行测试获得大量数据后通过回归方法得到了一个线性回归模型，并进行适当校正后投入运行，与分析值十分接近，并用软测量得到的CH4估计值成功应用于串级控制。
气分装置丙烯丙烷塔塔顶丙烯成分软测量。通过严格的汽液平衡模型简化和现场测试，得到非线性回归模型，并设计在线校正。该软测量估计器投入在线运行，精确度满足要求，并成功应用于丙烯成分闭环控制，取得了明显经济效益。
催化裂化装置分馏塔轻柴油凝固点软测量，基于现场数据分析并结合工艺机理分析，建立了多层前向网络柴油凝固点的软测量模型，设计简单在线校正。神经网络模型估计值与分析值最大误差为1.65℃，并用了闭环控制，平稳了生产，减少凝固点波动，合格品由94%提高到100%。
催化裂化装置主分馏塔粗汽油干点软测量。通过机理和现场采集数据分析，建立回归模型和神经网络模型，模型精确度均能满足生产。最后采用回归模型，并加在线控制，现场应用表明误差小于3℃，达98%，已投入闭环控制。
常减压装置常压塔柴油凝固点软测量。通过现场采集数据经处理后，建立了非线性回归模型和神经网络模型，为提高模型精确度和鲁棒性，组成非线性回归模型与神经网络模型结合的混合模型，并设计了一个串级控制系统。投入运行后获得较好控制效果，可以满足生产要求。
加氢裂化装置第一分馏塔航煤干点软测量。根据加氢裂化分馏塔的工艺机理和实测数据分析，合理确定辅助变量，进行数据采集和预处理。在此基础上开发了BP-RBF-PLS的航煤干点软测量混合模型。在工业装置上投入运行精度较高，已通过验收，认为该软测量可实现航煤干点在先连续测量，满足生产要求，为实现先进控制创造了条件。
延迟焦化装置分馏塔粗汽油干点软测量。经对现场采集的数据及工艺机理分析，确定了影响粗汽油干点的最主要因素，分别建立了PLS和RBFN模型，为提高模型精确度和泛化能力、将PLS模型和RBFN模型并联建立了粗汽油干点混合模型，交叉验证表明这一方法是有效的，所建模型精确度较高和良好的泛化能力。
PTA氧化反应质量指标软测量。经工艺机理分析，结合实际数据的相关分析，确定辅助变量，采用基于递推算法的PLS建立软测量模型，该箅法已在PTA氧化反应质量指标的先进控制中应用，取得了较好经济效益。
连续重整装置中重整产品辛烷值、待生催化剂结焦含量、重整产品C5+液收率的软测量，实现在保证质量合格前提下提高产品收率的优化操作指导；完成对重整再生器氧含量的软测量。两个系统先后投运后运行正常，取得了良好的经济效益。
另外，还有丙烯腈收率软测量；高压聚乙烯生产过程中的重要参数——熔融指数（MI）的软测量；合成醋酸乙烯的空时得率和催化剂选择性的软测量；乙烯装置裂解炉出口乙烯收率、丙烯收率、裂解深度的软测量；丁二烯装置的DA106塔塔底的水含量、塔顶的甲基乙炔（MA）和DA107塔塔底的丁二烯（BD-13）、塔顶的丁二烯（BD-13）和总炔（主要是乙基乙炔，用EA表示）的软测量。
（三）软测量技术研究的方向
软测量技术是工业计算机优化控制的有利工具，在理论研究和实际应用中已经取得了不少成果，其理论体系亦正在逐步形成。不论过于夸大软测量的作用或忽视软测量的重要性均是不正确的。软测量技术研究的方向是：1．数据处理
数据处理是一个十分重要的问题，尤其是过失误差处理。在理论研究方面已经取得不少成果，但跟实际应用还存在相当距离，应进一步深入研究，缩小理论与实际的差距。近年来，出现了神经网络方法，很有吸引力。
2．软测量建模方法研究
将新兴的技术用于软测量建模。目前虽然出现了众多软测量建模方法，但仍不能满足实际需要。将一些新兴的技术用软测量建模，建立基于新兴技术的软测量模型仍是目前研究的热点。如：将微粒群优化技术、遗传算法、混沌与分形技术等新兴技术用于软测量建模，建立性能更好的软测量模型。
将不同的方法相互融合建立混合模型。由于实际系统的复杂多变，一种方法建立的模型难以满足要求。如果结合实际系统的机理分析和实际情况，将不同的方法相互融合，建立混合模型，这一建模方向是值得研究的方向。
3．在线校正的研究
在线校正是软测量应用中必不可少的部分，尽管已有不少离线校正的方法，但在线校正的方法十分有限。因此，开发更多实用方法，以适应复杂工业过程控制的需要亦应是当前研究重点。
三、结束语
今后，还要进一步开发鲁棒性强，适应性宽（操作条件、原料性质等），性能价格比优的商品化先进控制与优化控制软件，适应国内大中型企业需要。
当前先进控制与优化控制软件的二次开发量较大，从设计，测试，仿真研究，到实际工业装置投运周期较长，为此今后应开发一些二次开发量较少的先进控制与优化控制软件，以适应市场需要。
用户要建立一支能参与设计、测试、仿真研究、到实际工业装置投运技术队伍，一旦先进控制与优化控制软件厂商交付使用后，企业自已能运行、维护，保持长期运行。
随着人工智能的迅速发展和控制理与其他学科的交叉渗透，先进控制技术将会得到更深入的发展，应用更加广泛，产生更大的经济效益和社会效益.
自主访问控制综述 摘要：访问控制是安全操作系统必备的功能之一，它的作用主要是决定谁能够访问系统，能访问系统的何种资源以及如何使用这些资源。而自主访问控制（Discretionary Access Control, DAC）则是最早的访问控制策略之一，至今已发展出多种改进的访问控制策略。本文首先从一般访问控制技术入手，介绍访问控制的基本要素和模型，以及自主访问控制的主要过程；然后介绍了包括传统DAC 策略在内的多种自主访问控制策略；接下来列举了四种自主访问控制的实现技术和他们的优劣之处；最后对自主访问控制的现状进行总结并简略介绍其发展趋势。 1自主访问控制基本概念 访问控制是指控制系统中主体（例如进程）对客体（例如文件目录等）的访问（例如读、写和执行等）。自主访问控制中主体对客体的访问权限是由客体的属主决定的，也就是说系统允许主体（客体的拥有者）可以按照自己的意愿去制定谁以何种访问模式去访问该客体。 1.1访问控制基本要素 访问控制由最基本的三要素组成： ●主体（Subject）：可以对其他实体施加动作的主动实体，如用户、进程、 I/O设备等。 ●客体（Object）：接受其他实体访问的被动实体，如文件、共享内存、管 道等。 ●控制策略（Control Strategy）：主体对客体的操作行为集和约束条件集， 如访问矩阵、访问控制表等。 1.2访问控制基本模型 自从1969年，B. W. Lampson通过形式化表示方法运用主体、客体和访问矩阵(Access Matrix)的思想第一次对访问控制问题进行了抽象，经过多年的扩充和改造，现在已有多种访问控制模型及其变种。本文介绍的是访问控制研究中的两个基本理论模型：一是引用监控器，这是安全操作系统的基本模型，进而介绍了访问控制在安全操作系统中的地位及其与其他安全技术的关系；二是访问矩阵，这是访问控制技术最基本的抽象模型。
先进制造技术 实验报告 班级： 学号： 姓名： 成绩： 机械工程综合实验中心
实验一、 3D 打印实验 一、实验目的 通过实验理解3D 打印技术的基本概念，了解3D打印机的系统组成，掌握3D打印机 的基本操作，加深对熔融沉积制造的理解，培养实践能力和创新能力。 二、实验原理 3D 打印 (英语： 3D printing) ，又称增材制造(Additive Manufacturing，AM)，属于快速 成型技术的一种。它是一种以数字模型文件为基础的直接制造技术，几乎可以制造任意形状 三维实体。 3D 打印运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造 物体，即“积层制造”。3D 打印与传统的机械加工技术不同，后者通常采用切削或钻 孔技术 (即减材工艺 )实现。在模具制造、工业设计等领域，3D 打印技术常常被用于制造模 型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值产品(比如髋关节或牙齿，或一 些飞机零部件)已经有使用这种技术打印而成的零部件，意味着“3D 打印”这项技术的普 及。 3D 打印目前已有十余种不同工艺，如光固化立体造型(SLA) 、层片叠加制造(LOM) 、 选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积成型(FDM) 、掩模固化法 (SGC)、三维印刷法 (3DP) 、喷粒 法 (BPM) 等。 MakerBot Replicator 2X桌面3D打印机，采用FDM( 熔融沉积 ) 成型技术。工艺流程如 下： CAD 模型被分为一层层极薄的截面，生成控制FDM 喷嘴移动路径的二维几何信息； FDM 加热头把热熔性材料（ABS、PLA、尼龙、蜡等）加热到临界状态，呈现半流体性质，在计算机控制下，沿上位机软件确定的二维几何信息运动轨迹，喷头将半流动状态的材料 挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层。当一层完毕后，成型工作台下降一个分层厚度，继 续成型下一层，这样层层堆积粘结，自下而上形成一个零件的三维实体。 三、实验内容 1、应用计算机三维软件对成型零件进行建模并以“STL”格式保存，学习应用MakerBot Makerware 软件对模型进行转换制作保存；
DCS中的先进控制技术 dcs在控制上的最大特点是依靠各种控制、运算模块的灵活组态，可实现多样化的控制策略以满足不同情况下的需要，使得在单元组合仪表实现起来相当繁琐与复杂的命题变得简单。随着企业提出的高柔性、高效益的要求，以经典控制理论为基础的控制方案已经不能适应，以多变量预测控制为代表的先进控制策略的提出和成功应用之后，先进过程控制受到了过程工业界的普遍关注。需要强调的是，广泛应用各种先进控制与优化技术是挖掘并提升DCS综合性能最有效、最直接、也是最具价值的发展方向。 在实际过程控制系统中，基于PID控制技术的系统占80%以上，PID回路运用优劣在实现装置平稳、高效、优质运行中起到举足轻重的作用，各DCS厂商都以此作为抢占市场的有力竞争砝码，开发出各自的PID自整定软件。另外，根据DCS的控制功能，在基本的PID算法基础上，可以开发各种改进算法，以满足实际工业控制现场的各种需要，诸如带死区的PID控制、积分分离的PID控制、微分先行的PID控制、不完全微分的PID控制、具有逻辑选择功能的PID 控制等等。 与传统的PID控制不同，基于非参数模型的预测控制算
法是通过预测模型预估系统的未来输出的状态，采用滚动优化策略计算当前控制器的输出。根据实施方案的不同，有各种算法，例如，内模控制、模型算法控制、动态矩阵控制等。目前，实用预测控制算法已引入DCS，例如IDCOM控制算法软件包已广泛应用于加氢裂化、催化裂化、常压蒸馏、石脑油催化重整等实际工业过程。此外，还有霍尼韦尔公司的HPC，横河公司的PREDICTROL，山武霍尼韦尔公司在TDC-3000LCN系统中开发的基于卡尔曼滤波器的预测控制器等等。这类预测控制器不是单纯把卡尔曼滤波器置于以往预测控制之前进行噪声滤波，而是把卡尔曼滤波器作为最优状态推测器，同时进行最优状态推测和噪声滤波。 先进控制算法还有很多。目前，国内、外许多控制软件公司和DCS厂商都在竞相开发先进控制和优化控制的工程软件包，希望在组态软件中嵌入先进控制和优化控制策略。
机电一体化企业发展状况调研调查报告范文 机电一体化企业发展状况调研调查报告范文调研报告能够总结自己从工作、学习当中理解到的先进知识和经验，一种提升自己的有效手段。管理资料下载了一篇机电一体化企业发展状况调研调查报告范文，全文如下： 根据学校课程的需要本人于年11月27日前往苏州银通机电技术有限公司进行了半天的专项调研，为本次课程题目提供一份答案。 在这半天的时间我参观了主营工频轴流风机、工频离心风机、永磁低速同步电机及齿轮减速电机的苏州银通机电技术有限公司，亲身感受了现代企业清洁环保生产的实际现状与严格的企业经营管理模式，同时进一步了解了当今机电发展的规模、速度、现状以及产业的发展方向。在调研的同时我询问了相关企业的主管行政人员，就就机械企业发展现状、人才需求量、各岗位需求情况和材料工程技术机电工程专业工作岗位群的组成结构，各工作岗位的主要任务及完成该任务学生应具备的基本技能和专业技能进行了交流，现总结归纳如下： 1、通过本次调研 在当今的形式下，改革现有的教学模式从岗位实际需求出发，结合岗位实际工作性质和工作任务，深化教学内容，培养具有实际操作技能、满足企业需求、深受企业欢迎的毕业生。 2通过本次调研 中国机电通过多年的发展，不仅在数量和规模上有了较大的发展，更是在技术上精益求精，从原来的普通的单作标机床发展到现在的多坐标，智能，带刀库，的复合机床。同时生产机械的机械设备也
在不断创新和改进，并且有了很大突破,使设备工作过程真正能符合和满足工艺发展需要。 3通过本次调研，知道了它的发展趋势可以归结为四个化： 柔性化、灵捷化、智能化、信息化。即使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要，能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要,使其与环境协调的柔性,使生产推向市场的时间最短且使得企业生产制造灵活多变的灵捷化,还有使制造过程物耗,人耗大大降低,高自动化生产,追求人的智能于机器只能高度结合的智能化以及主要使信息借助于物质和能量的力量生产出价值的信息化。 4。通过本次调研，使我更加深刻地认识到： 应当实行理论实践一体化教学，从而最大限度的发挥学生的学习能动性，提高学生的实践动手操作能力和解决实际生产过程中问题的能力，缩短学生掌握的能力与企业需求差距。 5。通过本次调研和交流，苏州银通机电人的那种在危机面前敢于自信、勇于创新、不断发展的拼搏精神给我留下了深刻印象。我相信在不久的将来我们的国家的机电类产品将会成为世界上最有价值的产品之一。
华北电力大学 实验报告 | | 实验名称:机器人控制技术基础 课程名称：机器人控制技术基础 实验人：张钰信安1601 201609040126 李童能化1601 201605040111 韩翔宇能化1601 201605040104 成绩： 指导教师：林永君、房静 实验日期： 2016年3月4日-3月26日 华北电力大学工程训练中心
第一部分：单片机开发板 实验一：流水灯实验 实验目的：通过此实验，初步掌握单片机的 IO 口的基本操作。 实验内容：控制接在 P0.0上的 8个LED L0—L8 依次点亮，如此循环。 硬件说明： 根据流水灯的硬件连接，我们发现只有单片机的IO口输出为低电平时LED灯才会被点亮，我们先给P0口设定好初值，只让其点亮一盏灯，然后用左右移函数即可依次点亮其他的灯。 源程序如下： #include
led_1=1; led_2=0; display_ms(10); led_2=1; led_3=0; display_ms(10); led_3=1; led_4=0; display_ms(10); led_4=1; led_5=0; display_ms(10); led_5=1; led_6=0; display_ms(10); led_6=1; led_7=0; display_ms(10); led_7=1; led_8=0; display_ms(10); led_8=1; } } 第二部分：机器人小车 内容简介：机器人小车完成如图规定的赛道，从规定的起点开始,记录完成赛道一圈的时间。必须在30秒之内完成，超时无效。其中当小车整体都在赛道外时停止比赛，视为犯规，小车不规定运动方向,顺时针和逆时针都可以采用，但都从规定的起点开始记录时间。 作品优点及应用前景： 单片机可靠性高，编程简单单片机执行一条指令的时间是μs级，执行一个扫描周期的时间为几ms乃至几十ms。相对于电器的动作时间而言，扫描周期是
先进控制技术及其应用 随着工业生产过程控制系统日趋复杂化和大型化，以及对生产过程的产品质量、生产效率、安全性等的控制要求越来越严格，常规的PID控制已经很难解决这些具有多变量、强非线性、高耦合性、时变和大时滞等特性的复杂生产过程的控制问题[]。 自上世纪50年代逐渐发展起来的先进控制技术解决了常规PID控制效果不佳或无法控制的复杂工业过程的控制问题。它的设计思想是以多变量预估为核心，采用过程模型预测未来时刻的输出，用实际对象输出与模型预测输出的差值来修正过程模型，从而把若干个控制变量控制在期望的工控点上，使系统达到最佳运行状态。目前先进控制技术不但在理论上不断创新，在实际生产中也取得了令人瞩目的成就。下面就软测量技术、内模控制和预测控制做简要阐述。 1.软测量技术 在生产过程中，为了确保生产装置安全、高效的运行，需要对与系统的稳定及产品质量密切相关的重要过程变量进行实时控制。然而在许多生产过程中，出于技术或经济上的原因，存在着很多无法通过传感器测量的变量，如石油产品中的组分、聚合反应中分子量和熔融指数、化学反应器反应物浓度以及结晶过程中晶体粒直径等。 在实际生产过程中，为了对这类变了进行实施监控，通常运用两种方法： 1).质量指标控制方法：对与质量变量相关的其他可测的变量进行控制，以达到间接控制质量的目的，但是控制精度很难保证。 2).直接测量法：利用在线分析仪表直接测量所需要的参数并对其进行控制。缺点是在线仪表价格昂贵，维护成本高，测量延迟大，从而使得调节品质不理想。 软测量的提出正是为了解决上述矛盾。 软测量技术的理论根源是20世纪70年代Brosilow提出的推断控制，其基本思想是采集过程中比较容易测量的辅助变量(也称二次变量)，通过构造推断器来估计并克服扰动和测量噪声对主导过程主导变量的影响。因此，推断估计器的设计是设计整个控制系统的关键。 软测量器的设计主要包括以下几个方面： 1)机理分析和辅助变量的选择。 首先是明确软测量的任务，确定主导变量。在此基础上深入了解和熟悉软测量对象及有关装置的工艺流程，通过分析确定辅助变量。 2)数据采集和预处理 采集被估计变量和原始辅助变量的历史数据包含了工业对象的大量相关信息，因此数据采集越多越好。但是为了保证软测量精度和数据的正确性以及可靠性，采集的数据必须进行处理，包括显著误差检测和数据协调，及时剔除无效的数据。 3)软测量建模 软测量模型是建立是软测量技术的核心。软测量建模的方法多种多样，一般可分为：机理建模、回归分析、状态估计、模式识别、人工神经网络、模糊数学和现代非线性系统信息处理技术等。 此外还有混合模型，如图1所示的软测量模型就是结合了BP网络、RBF网络和部分最小二乘法建立的混合模型[5]。 4)软测量模型的在线校正 图1 软测量模型
《微机控制技术》课程设计报告 课题：最少拍控制算法研究专业班级：自动化1401 姓名： 学号： 指导老师：朱琳琳 2017年5月21日
目录 1. 实验目的 (3) 2. 控制任务及要求 (3) 3. 控制算法理论分析 (3) 4. 硬件设计 (5) 5. 软件设计 (5) 无纹波 (5) 有纹波 (7) 6. 结果分析 (9) 7. 课程设计体会 (10)
1.实验目的 本次课程设计的目的是让同学们掌握微型计算机控制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设计方法、控制算法的设计、硬件设计的方法。学习并熟悉最少拍控制器的设计和算法；研究最少拍控制系统输出采样点间纹波的形成；熟悉最少拍无纹波控制系统控制器的设计和实现方法。复习单片机及其他控制器在实际生活中的应用，进一步加深对专业知识的认识和理解，使自己的设计水平、对所学知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。 2.控制任务及要求 1.设计并实现具有一个积分环节的二阶系统的最少拍有纹波控制和无纹波控制。 对象特性G （s ）＝ 采用零阶保持器H 0（s ），采样周期T ＝,试设计单位阶跃，单位速度输入时的有限拍调节器。 2.用Protel 、Altium Designer 等软件绘制原理图。 3.分别编写有纹波控制的算法程序和无纹波控制的算法程序。 4.绘制最少拍有纹波、无纹波控制时系统输出响应曲线，并分析。 3.控制算法理论分析 在离散控制系统中，通常把一个采样周期称作一拍。最少拍系统，也称为最小调整时间系统或最快响应系统。它是指系统对应于典型的输入具有最快的响应速度，被控量能经过最少采样周期达到设定值，且稳态误差为定值。显然，这样对系统的闭环脉冲传递函数)(z φ提出了较为苛刻的要求，即其极点应位于Z 平面的坐标原点处。 1最少拍控制算法 计算机控制系统的方框图为： 图7-1 最少拍计算机控制原理方框图 根据上述方框图可知，有限拍系统的闭环脉冲传递函数为： ) ()(1)()()()()(z HG z D z HG z D z R z C z +==φ (1) )(1)()(11)()()(1z z HG z D z R z E z e φφ-=+== (2) 由(1) 、(2)解得：
作者:蒋仕龙吴宏吕恕龚小云（固高科技（深圳）有限公司深圳518057 ）摘要：运动控制技术的发展是制造自动化前进的旋律，是推动新的产业革命的关键技术。运动控制器已经从以单片机或微处理器作为核心的运动控制器和以专用芯片（ASIC）作为核心处理器的运动控制器，发展到了基于PC 总线的以DSP 和FPGA 作为核心处理器的开放式运动控制器。运动控制技术也由面向传统的数控加工行业专用运动控制技术而发展为具有开放结构、能结合具体应用要求而快速重组的先进运动控制技术。基于网络的开放式结构和嵌入式结构的通用运动控制器逐步成为自动化控制领域里的主导产品之一。高速、高精度始终是运动控制技术追求的目标。充分利用DSP 的计算能力，进行复杂的运动规划、高速实时多轴插补、误差补偿和更复杂的运动学、动力学计算，使得运动控制精度更高、速度更快、运动更加平稳；充分利用DSP 和FPGA 技术，使系统的结构更加开放，根据用户的应用要求进行客制化的重组，设计出个性化的运动控制器将成为市场应用的两大方向。关键词：运动控制技术，运动控制器，点位控制，连续轨迹控制，同步控制 1 通用运动控制技术的发展现状运动控制起源于早期的伺服控制(Servomechanism)。简单地说，运动控制就是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。早期的运动控制技术主要是伴随着数控（CNC）技术、机器人技术（Robotics）和工厂自动化技术的发展而发展的。早期的运动控制器实际上是可以独立运行的专用的控制器，往往无需另外的处理器和操作系统支持，可以独立完成运动控制功能、工艺技术要求的其他功能和人机交互功能。这类控制器可以成为独立运行（Stand-alone）的运动控制器。这类控制器主要针对专门的数控机械和其他自动化设备而设计，往往已根据应用行业的工艺要求设计了相关的功能，用户只需要按照其协议要求编写应用加工代码文件，利用RS232或者DNC 方式传输到控制器，控制器即可完成相关的动作。这类控制器往往不能离开其特定的工艺要求而跨行业应用，控制器的开放性仅仅依赖于控制器的加工代码协议，用户不能根据应用要求而重组自己的运动控制系统。通用运动控制器的发展成为市场的必然需求。由国家组织的开放式运动控制系统的研究始于1987 年，美国空军在美国政府资助下发表了著名的“NGC（下一代控制器）研究计划”，该计划首先提出了开放体系结构控制器的概念，这个计划的重要内容之一便是提出了“开放系统体系结构标准规格(OSACA)”。自1996年开始，美国几个大的科研机构对NGC 计划分别发表了相应的研究内容[3]，如在美国海军支持下，美国国际标准研究院提出了“EMC（增强型机床控制器）”；由美国通用、福特和克莱斯勒三大汽车公司提出和研制了“O MAC（开放式、模块化体系结构控制器）”，其目的是用更开放、更加模块化的控制结构使制造系统更加具有柔性、更加敏捷。该计划启动后不久便公布了一个名为“OMAC APT”的规范，并促成了一系列相关研究项目的运行。通用运动控制技术作为自动化技术的一个重要分支，在20 世纪90 年代，国际上发达国家，例如美国进入快速发展的阶段。由于有强劲市场需求的推动，通用运动控制技术发展迅速，应用广泛。近年来，随着通用运动控制技术的不断进步和完善，通用运动控制器作为一个独立的工业自动化控制类产品，已经被越来越多的产业领域接受，并且它已经达到一个引人瞩目的市场规模。根据ARC 近期的一份研究，世界通用运动控制（General MotionControl GMC）市场已超过40 亿美元，并且有望在未来5 年内综合增长率达到6.3％。目前，通用运动控制器从结构上主要分为如下三大类：⑴基于计算机标准总线的运动控制器，它是把具有开放体系结构，独立于计算机的运动控制器与计算机相结合构成。这种运动控制器大都采用DSP 或微机芯片作为CPU，可完成运动规划、高速实时插补、伺服滤波控制和伺服驱动、外部I/O 之间的标准化通用接口功能，它开放的函数库可供用户根据不同的需求，在DOS 或WINDOWS 等平台下自行开发应用软件，组成各种控制系统。如美国Deltatau 公司的PMAC 多轴运动控制器和固高科技（深圳）有限公司的GT 系列运动控制器产品等。目前这种运动控制器是市场上的主流产品。⑵Soft 型开放式运动控制器，它提供给用户最大的灵活性，它的运动控制软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部I/O 之间的标准化通用接口。就像计算机中可以安装各种品牌的声
先进控制技术在DCS系统中的应用 发表时间：2018-05-28T10:09:34.313Z 来源：《电力设备》2018年第1期作者：邵才俊 [导读] 摘要：DCS在其性质上属于一种分布式控制系统，在具体的使用过程中可以发挥出一定的集散控制作用，在系统当中主要是集合了计算机技术、控制技术、通讯技术以及网络技术等。 (江苏国信协联能源有限公司江苏无锡 214203) 摘要：DCS在其性质上属于一种分布式控制系统，在具体的使用过程中可以发挥出一定的集散控制作用，在系统当中主要是集合了计算机技术、控制技术、通讯技术以及网络技术等。技术人员在对层面进行控制的过程中需要采取分散控制的方式来进行，另外，在对生产装置进行管理的过程中需要进行集中管理。在DCS系统中，要想使系统可以实现一定的数字控制功能，技术人员需要对系统的规模进行不断扩大，同时在使用功能方面也需要不断增加，这样才能使DCS系统在实际的使用过程中可以发挥出更有意义的使用价值。 关键词：先进控制技术；DCS系统；应用 1先进控制技术的意义 目前，我国加强了对DCS系统的管理工作，并为DCS系统在未来的发展提供了良好的发展前景。通过对先进控制技术的不断优化和完善，可以使企业在生产的过程中获得更多的经济效益，从而使企业在激烈的市场竞争中实现更加长远的发展。随着现代控制理论的发展以及人工智能的广泛应用，为先进控制技术的发展起到了良好的促进作用。先进控制技术在使用的过程中，主要是应用了数学原理，然后在计算机技术运行的基础上实现相应的控制工作。先进控制技术与一般的PID技术相比存在着一定的差异，先进控制技术在使用的过程中可以获得比较大的经济效益，同时具备非常完善的控制措施，可以为最终参数的准确性提供良的保障。而其他技术在应用的过程中可能会面临一些突发性的事件，因为工业系统在整体上不具备稳定性，很多问题没有办法进行准确的预测。因此，一般的控制技术在使用的过程中还无法实现对工业系统问题的有效处理，而采用先进控制技术就可以对整个工业系统实现合理有效的控制。 2先进控制技术的发展现状 当一个施工单位或者是生产企业采用PID控制技术对系统进行处理的过程中，主要是融合了经典理论的前提条件下来进行的。PID控制技术目前在很多行业中有着非常广泛的使用和推广，而在现代化的工业生产过程中DCS系统有着非常广泛的使用，大部分工业系统的稳定运行以及合理性的操作可以采用PID技术进行控制和维护，这种方式在操作的过程中比较简单，并且也很容易被行业认可和接收。随着我国科学技术的不断发展，控制技术在其机构以及作用上有了很大的改进和完善，并在应用规模上也在逐渐的扩大。在我国的工业系统进行生产的过程中，一般情况下会出现很多化学以及生物反应，在反应的过程中可以对物质以及能量进行有效的传递和转换，工业生产在整体上呈现了一定的复杂性，其中会涉及到很多方面的内容和知识，并且其中还存在着很多不确定性因素，信息的不完善以及非线性特征等，正是因为存在这些问题导致先进控制技术在工业化发展中受到了非常严重的阻碍，同时这也是目前工业生产所面临的核心问题，这会对产品的质量以及生产效率造成非常严重的影响。面对这种现象，工业生产应该逐渐面向大型或者是连续性的方向不断发展，通过对技术方面的有效完善，可以对生产过程中存在的整体性问题以及实时性问题进行合理有效的解决。也就是说，为了使DCS系统的协调性可以实现有效的提升，同时对工业生产过程中进行不断的优化，这就需要采用先进控制技术，从而才能对生产过程中出现的复杂性问题进行有效的解决。 3先进控制技术在DCS控制系统中的应用 3.1自适应控制 就自适应控制技术而言，它在DCS控制系统中的应用主要包含以下几种形式。第一，自校正调节器控制系统。该系统的组成要素主要包含可调控制器、对象参数估计器、控制器参数计算系统以及控制对象。在实际控制过程中，该系统可以借助对象参数估计器，将处于运行状态的控制对象当前参数估计出来，并将其传输至控制器参数计算模块中。该模块得出计算结果之后，会根据结果调整控制对象的参数。当控制对象运行一段时间后，如果调整参数并不适用，整个参数计算流程将再次循环，从而得出新的参数计算结果，然后由可调控制器记录并用于控制对象中。该系统的自动校正功能有效保证了最终控制决策的有效性。第二，模型参考自适应控制系统。该系统由反馈控制器、参考模型以及调整控制器等部分组成。其中，参考模型是影响该系统控制质量的主要因素。 3.2智能控制 典型的智能控制主要包含神经网络和专家系统等。就神经网络而言，它的应用优势主要包含鲁棒性强、可以自动学习、可实现大规模并行处理等。为了优化DCS控制系统的性能，可以将CMAC神经网络应用在DCS控制系统中，以优化DCS控制系统的主蒸汽温度控制功能。具体原理：协调器利用预先设定值及企业中控制对象（主蒸汽温度）的实际输出参数，计算符合企业生产需求的控制对象最佳期望输出参数；得出具体计算结果后，由CMAC网络响应进行检测，若产生响应反应，则表明该数值合理，此时可以利用这一参数对控制对象的当前参数进行调节。事实上，CMAC神经网络在DCS控制系统中的应用也有可能产生错误的控制决策。但是，这种先进控制技术可以利用自身的自主学习功能检测控制决策的合理性。当发现参数不符合要求后，会再次将参数带入循环重新计算，最终获得符合企业生产需求的参数处理结果。 就专家系统而言，它的推理控制决策功能是通过各个领域的专家经验产生的。专家系统的控制决策原理：数据库负责储存事实和相应的推理结果；而知识库通过知识获取操作从相关领域的专家身上获得相应的知识和经验（获取环节具有实时性，因此知识库与领域专家在知识维度上的一致性相对较好）。用户提出问题后，专家系统中的推理机会从知识库、数据库中调取相应信息，判断该问题是否已经存在。如果知识库和数据库中都不存在该问题，则推理机会借助相关经验和推理结果，对该问题的可能结果进行推理，并将最终推理结果反馈给用户。对于DCS控制系统而言，专家系统的应用可以显著改善问题解决能力。运行状态下，DCS控制系统识别出企业的某个部分或生产环节出现异常问题时，专家系统能够快速发挥作用，为DCS控制系统提供相应的推断结果，以此保证DCS控制系统的正常运行。 3.3预测控制 预测控制对DCS控制系统性能的优化可以通过多变量系统的动态矩阵控制来实现。作用原理：根据企业中的控制对象，构建出相应的动态矩阵；当控制对象出现变化时，具体的变动信息会被反应在动态矩阵中，由动态矩阵进行校正。除了检测功能之外，动态矩阵还可以结合预测模型对控制对象可能出现的变化作出预测，进而保证控制决策与控制对象之间的契合性。对于DCS控制系统而言，预测控制的应
《智能控制技术》实验报告书 学院： 专业： 学号： 姓名：
实验一：模糊控制与传统PID控制的性能比较 一、实验目的 通过本实验的学习，使学生了解传统PID控制、模糊控制等基本知识，掌握传统PID控制器设计、模糊控制器设计等知识，训练学生设计控制器的能力，培养他们利用MATLAB进行仿真的技能，为今后继续模糊控制理论研究以及控制仿真等学习奠定基础。 二、实验内容 本实验主要是设计一个典型环节的传统PID控制器以及模糊控制器，并对他们的控制性能进行比较。主要涉及自控原理、计算机仿真、智能控制、模糊控制等知识。 通常的工业过程可以等效成二阶系统加上一些典型的非线性环节，如死区、饱和、纯延迟等。这里，我们假设系统为：H(s)=20e0.02s/(1.6s2+4.4s+1) 控制执行机构具有0.07的死区和0.7的饱和区，取样时间间隔T=0.01。 设计系统的模糊控制，并与传统的PID控制的性能进行比较。 三、实验原理、方法和手段 1.实验原理： 1)对典型二阶环节，根据传统PID控制，设计PID控制器，选择合适的PID 控制器参数k p、k i、k d； 2)根据模糊控制规则，编写模糊控制器。 2.实验方法和手段： 1)在PID控制仿真中，经过仔细选择，我们取k p=5，k i=0.1，k d=0.001； 2)在模糊控制仿真中，我们取k e=60，k i=0.01，k d=2.5，k u=0.8； 3)模糊控制器的输出为：u= k u×fuzzy(k e×e, k d×e’)－k i×∫edt 其中积分项用于消除控制系统的稳态误差。 4)模糊控制规则如表1-1所示： 在MATLAB程序中，Nd用于表示系统的纯延迟（Nd=t d/T）,umin用于表示控制的死区电平，umax用于表示饱和电平。当Nd=0时，表示系统不存在纯延迟。 5)根据上述给定内容，编写PID控制器、模糊控制器的MATLAB仿真程序，
先进控制技术及应用 1．前言 工业生产的过程是复杂的，建立起来的模型也是不完善的。即使是理论非常复杂的现代控制理论，其效果也往往不尽人意，甚至在一些方面还不及传统的PID控制。20世纪70年代，人们除了加强对生产过程的建模、系统辨识、自适应控制等方面的研究外，开始打破传统的控制思想，试图面向工业开发出一种对各种模型要求低、在线计算方便、控制综合效果好的新型算法。在这样的背景下，预测控制的一种，也就是动态矩阵控制（DMC）首先在法国的工业控制中得到应用。因此预测控制不是某种统一理论的产物，而是在工业实践中逐渐发展起来的。预测控制中比较常见的三种算法是模型算法控制（MAC），动态矩阵控制（DMC）以及广义预测控制。本篇分别采用动态矩阵控制（DMC）、模型算法控制（MAC）进行仿真，算法稳定在消除稳态余差方面非常有效。 2、控制系统设计方案 2.1 动态矩阵控制（DMC）方案设计图 动态矩阵控制是基于系统阶跃响应模型的算法，隶属于预测控制的范畴。它的原理结构图如下图2-1所示： 图2-1 动态矩阵控制原理结构图 2.2 模型算法控制（MAC）方案设计图 模型算法控制（MAC）由称模型预测启发控制（MPHC），与MAC相同也适用于渐进
稳定的线性对象，但其设计前提不是对象的阶跃响应而是其脉冲响应。它的原理结构图如下图2-2所示： 图2-2 模型算法控制原理结构图 3、模型建立 3.1被控对象模型及其稳定性分析 被控对象模型为 （1） 化成s 域，g （s ）=0.2713/（s+0.9），很显然，这个系统是渐进稳定的系统。因此该对象 适用于DMC 算法和MAC 算法。 3.2 MAC 算法仿真 3.2.1 预测模型 该被控对象是一个渐近稳定的对象，预测模型表示为： )()1()(?)(?1j k j k u z g j k y m ++-+=+-ε， j=1, 2, 3,……,P . （2） 这一模型可用来预测对象在未来时刻的输出值，其中y 的下标m 表示模型，也称为内 部模型。（2）式也可写成矩阵形式为： )1()()1(?-+=+k FU k GU k Y m 4 1 11 8351.012713.0)(-----=z z z z G
访问控制模型研究综述 沈海波1,2,洪帆1 (1.华中科技大学计算机学院,湖北武汉430074; 2.湖北教育学院计算机科学系,湖北武汉430205) 摘要:访问控制是一种重要的信息安全技术。为了提高效益和增强竞争力,许多现代企业采用了此技术来保障其信息管理系统的安全。对传统的访问控制模型、基于角色的访问控制模型、基于任务和工作流的访问控制模型、基于任务和角色的访问控制模型等几种主流模型进行了比较详尽地论述和比较,并简介了有望成为下一代访问控制模型的UCON模型。 关键词:角色;任务;访问控制;工作流 中图法分类号:TP309 文献标识码: A 文章编号:1001-3695(2005)06-0009-03 Su rvey of Resea rch on Access Con tr ol M odel S HE N Hai-bo1,2,HONG Fa n1 (1.C ollege of Computer,H uazhong Univer sity of Science&Technology,W uhan H ubei430074,China;2.Dept.of C omputer Science,H ubei College of Education,Wuhan H ubei430205,China) Abst ract:Access control is an im port ant inform a tion s ecurity t echnolog y.T o enha nce benefit s and increa se com petitive pow er,m a ny m odern enterprises hav e used this t echnology t o secure their inform ation m ana ge s yst em s.In t his paper,s ev eral m a in acces s cont rol m odels,such as tra dit iona l access control m odels,role-bas ed acces s cont rol m odels,ta sk-ba sed acces s control m odels,t as k-role-based access cont rol m odels,a nd s o on,are discus sed a nd com pa red in deta il.In addit ion,we introduce a new m odel called U CON,w hich m ay be a prom ising m odel for the nex t generation of a ccess control. Key words:Role;Ta sk;Access Cont rol;Workflow 访问控制是通过某种途径显式地准许或限制主体对客体访问能力及范围的一种方法。它是针对越权使用系统资源的防御措施,通过限制对关键资源的访问,防止非法用户的侵入或因为合法用户的不慎操作而造成的破坏,从而保证系统资源受控地、合法地使用。访问控制的目的在于限制系统内用户的行为和操作,包括用户能做什么和系统程序根据用户的行为应该做什么两个方面。 访问控制的核心是授权策略。授权策略是用于确定一个主体是否能对客体拥有访问能力的一套规则。在统一的授权策略下,得到授权的用户就是合法用户,否则就是非法用户。访问控制模型定义了主体、客体、访问是如何表示和操作的,它决定了授权策略的表达能力和灵活性。 若以授权策略来划分,访问控制模型可分为:传统的访问控制模型、基于角色的访问控制(RBAC)模型、基于任务和工作流的访问控制(TBAC)模型、基于任务和角色的访问控制(T-RBAC)模型等。 1 传统的访问控制模型 传统的访问控制一般被分为两类[1]:自主访问控制DAC (Discret iona ry Acces s Control)和强制访问控制MAC(Mandat ory Acces s C ontrol)。 自主访问控制DAC是在确认主体身份以及它们所属组的基础上对访问进行限制的一种方法。自主访问的含义是指访问许可的主体能够向其他主体转让访问权。在基于DAC的系统中,主体的拥有者负责设置访问权限。而作为许多操作系统的副作用,一个或多个特权用户也可以改变主体的控制权限。自主访问控制的一个最大问题是主体的权限太大,无意间就可能泄露信息,而且不能防备特洛伊木马的攻击。访问控制表(ACL)是DAC中常用的一种安全机制,系统安全管理员通过维护AC L来控制用户访问有关数据。ACL的优点在于它的表述直观、易于理解,而且比较容易查出对某一特定资源拥有访问权限的所有用户,有效地实施授权管理。但当用户数量多、管理数据量大时,AC L就会很庞大。当组织内的人员发生变化、工作职能发生变化时,AC L的维护就变得非常困难。另外,对分布式网络系统,DAC不利于实现统一的全局访问控制。 强制访问控制MAC是一种强加给访问主体(即系统强制主体服从访问控制策略)的一种访问方式,它利用上读/下写来保证数据的完整性,利用下读/上写来保证数据的保密性。MAC主要用于多层次安全级别的军事系统中,它通过梯度安全标签实现信息的单向流通,可以有效地阻止特洛伊木马的泄露;其缺陷主要在于实现工作量较大,管理不便,不够灵活,而且它过重强调保密性,对系统连续工作能力、授权的可管理性方面考虑不足。 2基于角色的访问控制模型RBAC 为了克服标准矩阵模型中将访问权直接分配给主体,引起管理困难的缺陷,在访问控制中引进了聚合体(Agg rega tion)概念,如组、角色等。在RBAC(Role-Ba sed Access C ontrol)模型[2]中,就引进了“角色”概念。所谓角色,就是一个或一群用户在组织内可执行的操作的集合。角色意味着用户在组织内的责 ? 9 ? 第6期沈海波等:访问控制模型研究综述 收稿日期:2004-04-17;修返日期:2004-06-28
先进制造技术综合实训心得体会 姓名：XX 班级：201X级材料X班 本次“先进制造技术综合实训”课程涉及的项目内容与设备的使用和操作相当丰富，主要学习了等离子切割加工技术、数控车床、电火花加工和电火花线切割加工等内容。 通过课程的实践和理论知识的学习，让我学习到，等离子切割加工技术是利用高温等离子电弧的热量使工件切口处的金属局部熔化（和蒸发），并借高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法。等离子切割配合不同的工作气体可以切割各种氧气切割难以切割的金属。其配合不同的工作气体可以切割各种氧气切割难以切割的金属，尤其是对于有色金属（不锈钢、铝、铜、钛、镍）切割效果更佳；其主要优点在于切割厚度不大的金属时，其切割速度快、切割面光洁、热变形小、几乎没有热影响区。但是这种加工技术也存在相应的缺点，比如在切割过程中会产生大量毒害气体，需要通风并佩戴多层过滤的防尘口罩；同时在等离子弧切割过程中还需要佩戴毛巾，手套，脚护套等劳护用具，防止四溅的火星对皮肤的灼伤。这种加工技术现已广泛应用于汽车、机车、化工机械、工程机械、船舶等多个行业。 查阅相关资料可知，数控车床是目前使用较为广泛的数控机床之一。它主要用于轴类零件或盘类零件的内外圆柱面、任意锥角的内外圆锥面、复杂回转内外曲面等加工。数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工，通过把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数等，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上，然后输入到数控机床的数控装置中，从而控制机床加工零件。其与普通机床相比，具有很多优点：1.加工精度高，具有稳定的加工质量；2.可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；3.加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；4.机床自动化程度高，可以减轻劳动强度等。数控车床（机床）的出现，为从根本上解决这一问题开辟了广阔的道路，所以成为机械加工中的一个重要发展方向。 电火花加工，又称放电加工或电蚀加工，是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法。这种加工方式的主要特点
综合实验报告 实验名称自动控制系统综合实验 题目 指导教师 设计起止日期2013年1月7日～1月18日 系别自动化学院控制工程系 专业自动化 学生姓名 班级 学号 成绩
前言 自动控制系统综合实验是在完成了自控理论，检测技术与仪表，过程控制系统等课程后的一次综合训练。要求同学在给定的时间内利用前期学过的知识和技术在过程控制实验室的现有设备上，基于mcgs组态软件或step7、wincc组态软件设计一个监控系统，完成相应参数的控制。在设计工作中，学会查阅资料、设计、调试、分析、撰写报告等，达到综合能力培养的目的。
目录 前言 (2) 第一章、设计题目 (4) 第二章、系统概述 (5) 第一节、实验装置的组成 (5) 第二节、MCGS组态软件 (11) 第三章、系统软件设计 (14) 实时数据库 (14) 设备窗口 (16) 运行策略 (19) 用户窗口 (21) 主控窗口 (30) 第四章、系统在线仿真调试 (32) 第五章、课程设计总结 (38) 第六章、附录 (39) 附录一、宇光智能仪表通讯规则 (39)
第一章、设计题目 题目1 单容水箱液位定值控制系统 选择上小水箱、上大水箱或下水箱作为被测对象，实现对其液位的定值控制。 实验所需设备：THPCA T-2型现场总线控制系统实验装置（常规仪表侧），水箱装置，AT-1挂件，智能仪表，485通信线缆一根（或者如果用数据采集卡做，AT-4 挂件，AT-1挂件、PCL通讯线一根）。 实验所需软件：MCGS组态软件 要求： 1.用MCGS软件设计开发，包括用户界面组态、设备组态、数据库组态、策略组态等，连接电路， 实现单容水箱的液位定值控制； 2.施加扰动后，经过一段调节时间，液位应仍稳定在原设定值； 3.改变设定值，经过一段调节时间，液位应稳定在新的设定值。
过程控制系统及工程综述报告 摘要：本文主要介绍了过程控制的发展史，回顾了计算机过程控制的发展状况以及未来的发展趋势，并且对过程控制和现代控制理论做了详细的论述 关键词: 过程控制、控制理论、控制工程、鲁棒控制等 1.过程控制的发展史 1.1 前沿 过程控制是工业自动化的重要分支。几十年来，工业过程控制取得了惊人的发展，无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起着十分重要的作用。 1.2 发展过程 在现代工业控制中, 过程控制技术是一历史较为久远的分支。在本世纪30 年代就已有应用。过程控制技术发展至今天, 在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。在自动控制时期内，过程控制系统又经历了三个发展阶段, 它们是：分散控制阶段, 集中控制阶段和集散控制阶段。 从过程控制采用的理论与技术手段来看，可以粗略地把它划为三个阶段：开始到70 年代为第一阶段，70 年代至90 年代初为第二阶段，90 年代初为第三阶段开始。其中70 年代既是古典控制应用发展的鼎盛时期，又是现代控制应用发展的初期，90 年代初既是现代控制应用发展的繁荣时期，又是高级控制发展的初期。第一阶段是初级阶段，包括人工控制，以古典控制理论为主要基础，采用常规气动、液动和电动仪表，对生产过程中的温度、流量、压力和液位进行控制，在诸多控制系统中，以单回路结构、PID 策略为主，同时针对不同的对象与要求，创造了一些专门的控制系统，如：使物料按比例配制的比值控制，克服大滞后的Smith 预估器，克服干扰的前馈控制和串级控制等等，这阶段的主要任务是稳定系统，实现定值控制。这与当时生产水平是相适应的。 第二阶段是发展阶段，以现代控制理论为主要基础，以微型计算机和高档仪表为工具，对较复杂的工业过程进行控制。这阶段的建模理论、在线辨识和实时控制已突破前期的形式，继而涌现了大量的先进控制系统和高级控制策略，如克服对象特性时变和环境干扰等不确定影响的自适应控制，消除因模型失配而产生不良影响的预测控制等。这阶段的主要任务是克服干扰和模型变化，满足复杂的工艺要求，提高控制质量。1975 年，世界上第一台分散控制系统在美国Honeywell 公司问世，从而揭开了过程控制崭新的一页。分散控制系统也叫集散控制系统，它综合了计算机技术、控制技术、通信技术和显示技术，采用多层分级的结构形式,按总体分散、管理集中的原则，完成对工业过程的操作、监视、控制。由于采用了分散的结构和冗余等技术，使系统的可靠性极高，再加上硬件方面的开放式框架和软件方面的模块化形式，使得它组态、扩展极为方便，还有众多的控制算法(几十至上百种) 、较好的人—机界面和故障检测报告功能。经过20 多年的发展，它已日臻完善，在众多的控制系统中，显示出出类拔萃的风范，因此，可以毫不夸张地说，分散控制系统是过程控制发展史上的一个里程碑。第三阶段是高级阶段，目前正在来到。 1.3 过程控制策略与算法进度 几十年来，过程控制策略与算法出现了三种类型：简单控制、复杂控制与先进控制。 通常将单回路PID控制称为简单控制。它一直是过程控制的主要手段。PID控制以经典控制理论为基础，主要用频域方法对控制系统进行分析与综合。目前，PID控制仍然得到