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【摘要】智能控制是一門多領(lǐng)域交叉的學(xué)科，它的發(fā)展得益于人工智能、認(rèn)知科學(xué)、模糊集理論和生物控制論等許多學(xué)科的貢獻(xiàn)，同時智能控制本身也促進(jìn)了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，并推動了工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步。本文主要介紹了智能控制技術(shù)的基本定義、分類、特點和發(fā)展現(xiàn)狀，對其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了綜合評述，并討論了智能控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】智能控制;工藝優(yōu)化;故障診斷

計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展催生了遙感技術(shù)、傳感技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等一系列智能控制手段［1］。在此基礎(chǔ)上形成的先進(jìn)控制理論與新式管理理念結(jié)合，創(chuàng)造出了更加符合時代需求的智能化生產(chǎn)運作方式和管理模式［2］。尤其是在當(dāng)前能源危機、人口膨脹、資源不足的社會背景下，高效率、低能耗的生產(chǎn)模式更加為人們所推崇，因此，能夠應(yīng)變復(fù)雜環(huán)境、復(fù)雜對象、復(fù)雜任務(wù)，解決棘手問題的智能控制技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展和提高［3］。本文主要綜述了智能控制技術(shù)的概念、實現(xiàn)形式、特點和發(fā)展現(xiàn)狀以及其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用情況，并對智能控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

1智能控制技術(shù)

1.1概念與特點

智能控制是指在沒有人為干預(yù)的情況下能自主地驅(qū)動智能機器實現(xiàn)控制目標(biāo)的自動控制技術(shù)。控制理論經(jīng)歷了傳統(tǒng)控制理論、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，經(jīng)過維度與深度上的拓展，進(jìn)一步發(fā)展到了現(xiàn)如今的智能控制理論階段。智能控制技術(shù)的核心工作是對高層組織的控制。其主要目的是實現(xiàn)對實際工作環(huán)境的管理、組織、策劃，最終獲得解決問題的方案。在實現(xiàn)這一目標(biāo)的過程中，需要用到和人類相似的思維方式，可能會用到諸如處理信息、設(shè)置程序、推理演繹等技術(shù)手段。智能控制的特點包括學(xué)習(xí)能力較強、具有一定的記憶功能，并且可以根據(jù)已有經(jīng)驗對當(dāng)前面對問題進(jìn)行分析、推理、演繹，具體情況具體分析，提高改善控制能力；還具有相當(dāng)強的適應(yīng)能力，在一定范圍內(nèi)，可以根據(jù)目標(biāo)環(huán)境、目標(biāo)任務(wù)的改變，做出相應(yīng)的調(diào)整；有一定的包容性，在受控能力范圍內(nèi)，可以實現(xiàn)自身修復(fù)，故障屏蔽等；具有一定實時調(diào)節(jié)能力，能夠進(jìn)行生產(chǎn)過程中的在線處理等［4］。

1.2原理與分類對智能控制技術(shù)的分類

主要是根據(jù)其所研究的被控制對象、參與控制的環(huán)境、最終的控制目標(biāo)來進(jìn)行的。不同于傳統(tǒng)的控制方式，智能控制技術(shù)并不完全依托于現(xiàn)實存在的模型，它可以通過非模型化的手段實現(xiàn)對被控制對象的管理。目前，根據(jù)智能控制技術(shù)的發(fā)展階段以及各自依托的技術(shù)原理的可以分為模糊邏輯系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)等［5］。

1.2.1模糊邏輯控制系統(tǒng)

上世紀(jì)60年代，美國科學(xué)家查德斯首次使用了“模糊理論”這一說法。時至今日，模糊數(shù)學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為了諸多智能控制手段中的一種最為簡單有效的實現(xiàn)形式；而這一理論也已經(jīng)成為了智能控制理論的重要組成部分。模糊控制并不是一種建立在人們經(jīng)驗的基礎(chǔ)上、通過實踐摸索得出的、建立在數(shù)學(xué)模型上的控制理論，它可以被用于非線性的、時變性的甚至是時滯性的控制系統(tǒng)［6］；它具有智能性，在一定程度上能夠與人類的思維方式相匹配。

1.2.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以說是最廣為人知的智能控制技術(shù)，它之所以能夠成為智能控制不可或缺的組成部分，首先是因為它具有廣泛的容錯性，其次，它能夠處理隨機的、不確定的復(fù)雜非線性關(guān)系；此外，“學(xué)習(xí)算法”是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最主要特征，這里面所說的“學(xué)習(xí)”的概念來自于生物學(xué)，與我們通常理解的“學(xué)習(xí)”的概念相似。“學(xué)習(xí)”不同于模仿，也就是說，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)功能使其能夠在面對不同環(huán)境、不同問題情況下，能夠進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，通過修改加權(quán)系數(shù)的做法，改變其輸入狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到目標(biāo)輸出值［4］。現(xiàn)階段“學(xué)習(xí)算法”是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要研究對象。

1.2.3專家控制系統(tǒng)應(yīng)用

專家系統(tǒng)的概念和技術(shù)，模擬人類專家的控制知識與經(jīng)驗而建造的控制系統(tǒng)，稱為專家控制系統(tǒng)。基于專家系統(tǒng)的智能控制由推理機、知識庫、解釋機等幾部分構(gòu)成。相對于其他幾種智能控制，基于專家系統(tǒng)的智能控制更善于自動推理，應(yīng)對各種突發(fā)狀況、環(huán)境變化等，它的處理靈活性更高；此外，它還能夠通過循環(huán)程序，完成對生產(chǎn)過程的不間斷性監(jiān)督檢查；能夠針對性引進(jìn)一些定向措施和深層知識，用更智慧的方式解決程序矛盾，完成過程控制。因此，專家系統(tǒng)已經(jīng)成為了智能控制的一個重要分支［7］。

2工業(yè)生產(chǎn)中的智能控制

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，常用到的智能控制種類包括局部型的智能控制和全局級別的智能控制。其中，局部型智能控制指的是在工業(yè)生產(chǎn)中的某一部分、某一個環(huán)節(jié)中引入了智能控制技術(shù)，例如化工生產(chǎn)工藝總流程中，可以在其中的一個或者幾個單元操作中，借助于智能控制技術(shù)，客服人工操作的不可控性、不穩(wěn)定性等問題［8］。全局級的智能控制則有更大的控制范圍，涉及到整個生產(chǎn)工藝的各個方面，包括各個單元操作以及生產(chǎn)過程中的故障診斷等［9］。

3在工藝優(yōu)化中的應(yīng)用

無論在傳統(tǒng)控制理論還是在智能控制理論中，控制對象、約束條件、控制要求始終是研究控制技術(shù)的三個基本要素，為了實現(xiàn)控制目標(biāo)，對約束條件進(jìn)行優(yōu)化是必須進(jìn)行的過程。在工業(yè)生產(chǎn)中，對生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化處理，是智能控制技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用中的最重要體現(xiàn)。段克寬［10］等將智能控制技術(shù)應(yīng)用在化肥生產(chǎn)裝置控制的改進(jìn)中，通過安裝智能閥門定位器，提高了對液態(tài)反應(yīng)物流量、流速的控制精度，還通過引入數(shù)字信息通訊，提高了對生產(chǎn)裝置的駕馭能力，為生產(chǎn)過程的流暢運行提供了有利保障。耿志明［11］等為了實現(xiàn)對生產(chǎn)車間間歇式反應(yīng)釜的數(shù)據(jù)采集、智能控制，考察了各種中控控制系統(tǒng)和運行監(jiān)控平臺，并通過使用變論域模糊控制算法實現(xiàn)了對具體反應(yīng)流程、單元操作的跟蹤控制。巨永鋒［12］等為了實現(xiàn)對振動壓路機的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備安全聯(lián)鎖等功能，建立了適用于振動壓路機的控制系統(tǒng)，確保可以對振動壓路機實現(xiàn)參數(shù)設(shè)定、實時數(shù)據(jù)分析等，并且能夠?qū)崿F(xiàn)故障診斷功能。

4結(jié)論與展望

本文對智能控制的基本理論及其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)概括；現(xiàn)如今，智能控制技術(shù)已經(jīng)在多個工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，而隨著工業(yè)環(huán)境、工程環(huán)境的不斷精細(xì)化、復(fù)雜化［13］，工程實際應(yīng)用對智能控制的要求也就會不斷提高，越來越多更加合理、更加靈活的智能化方法會被逐漸開發(fā)、探索出來；智能化的實現(xiàn)方式也會不斷增多；智能優(yōu)化控制在面向工程實際的控制系統(tǒng)設(shè)計中將發(fā)揮越來越重要的作用，將會對未來工業(yè)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

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作者：劉暢；王勝輝；莊益詩；王偉杰；楊芳；梁東森；牛成玉 單位：許繼電氣股份有限公司