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控制自动化的前景
时间:2019-03-25 04:48:23 来源:浪茄门户网 作者:匿名



21世纪“无人化工厂”

今天,随着科学技术的迅速发展,我们正在走向一个新时代:人类完全摆脱繁琐乏味的劳动,自由发展人类的独特潜能,充分探索人类目前无法达到的未知数。 。王国。这个时代是机器人时代。届时,各种“无人”工厂将在人们面前展示。

所谓的“无人化工厂”是工厂自动化的最高形式,但它并非真正无人值守,但“无人”工厂的大多数现场工作人员与传统工厂充满工人的情况相比较。它将退出生产现场,只有少数人员从事监督和维护工作。

事实上,随着工厂自动化程度的提高,各种无人生产线和自动生产系统(如FMS,CWIS)已经进入我们的现代化工厂。例如,1986年在美国底特律的一家汽车制造厂投入使用的自动生产线。一排银色汽车底盘在沿着生产线移动到某个位置时停止。底盘两侧的六个“焊工”立即投入运行,在金属框架周围快速移动,需要连接在一起的各种焊头快速焊接。唰,唰,唰,焊接250个接头在23秒,技术是一流的。这些“焊工”从不休息,懒惰,不喝咖啡,聊天,不扔掉剩下的东西或五彩纸屑,烟头等东西,不会把干净整洁的车间搞得一团糟。他们不是普通的电焊工,而是机器人。

日本的Fanuc公司领先于“无人”工厂。早在1980年底,该公司就在日本富士山旁建立了一个着名的“无人”自动机械加工厂。当你走进这家工厂的车间时,现场与通常的工厂大不相同。在各种生产岗位上,计算机控制的机器人展示了他们的才华,一切都井然有序。车间没有听到刺耳的噪音,只有自动面包车沿指定路线穿梭。车间少数工人的主要任务是巡逻和维护运输设备。基于“无人化学工厂”的相同假设,科学家们还计划将未来工厂的仓库变成不由人管理的“无人”仓库。由于生产的快速发展和产品种类的增加,产品的仓储和交付操作变得越来越复杂。因此,开发由电子计算机管理的“无人”仓库(也称为信息仓库)是自动化技术发展的必然方向。 。例如,日本东京国际机场的仓库,交付和交付已由计算机自动控制。仓库由钢制成,从地面到天花板的屋顶。这是一个充分利用空间的三维仓库。在架子的中间,有一个通道用于起重机的自由通道。这种类型的起重机称为吊索,它有一个钢臂(叉臂),可以将货物运输到货架上。在运输货物时,根据计算机的指示随时抬起和降下起重机,叉臂伸到任何需要的地方。例如,如果货物现在可用,则现场计算机操作员立即将产品的代码,数量和日期输入计算机。计算机将根据现有位置找到最近的空框架,并将空框架位置发送到滑动起重机。仓储说明。当要完成工作时,计算机自动存储刚刚存储在仓库中的货物的信息,并且打字机同时打印数据。

从库中提取货物也采用相同的操作原则。只要将产品代码和数量信息输入计算机,整个过程就会自动完成,货物拿走后,这部分信息会自动清除,并在备用位置添加新的信息。 。数据。

不需要为所有类型的货物预留存储位置,并且可以充分利用所有空货架。至于什么货物存放,电脑会清楚记得,完全没有工作人员担心。通过这种方式,仓库的利用率得到显着提高。

但是,应该指出的是,虽然已经出版了反映人类智慧和现代科学技术的“无人工厂”和“无人”等新事物,但它们尚未成为影响社会发展的普遍经济因素。可以作为科学技术实验的开始。据专家介绍,只有21世纪的“无人化工厂”才有可能用于实际的社会生产。模糊控制论的进一步研究

无论是使用经典控制理论还是现代控制理论设计控制系统,设计者必须事先知道受控对象的准确描述(数学模型),然后根据建立的数学模型和预定的性能指标选择合适的控制律。 。控制系统设计和调制。然而,在许多情况下,由于受控对象太复杂,很难用现有的物理和化学定律对其进行描述。在某些情况下,没有适当的测量方法,或测量仪器无法进入待测区域。这样就无法建立受控对象的精确模型。

相反,对于一些难以自动化的生产过程,有经验的操作员使用手动控制来获得满意的结果。面对许多类似的事实,人们重新审视了人类控制行为的内在特征。模糊数学的创始人,着名的控制论专家L.A.Zadeh教授,引用了一个停车问题的例子,这是很有启发性的。

问题是将车停在拥挤的停车场上的两辆车之间的预留空间中。用严格的控制理论方法很难解决这个问题,即难以使用大型计算机。从实际的角度来看,它没有精确的解决方案。但对于熟练的汽车司机来说,这只是家政技能的最低限度。只要他粗略地查看估计的位置和距离,他就可以执行一些看似不准确的操作,以准确地将汽车停放在预定位置。在这里,精确控制不仅是不可能的,而且也是不必要的。相反,人们可以根据观察结果使用模糊性的概念(例如“稍微向右转”和“稍微后退一点”)以达到精确停车的目的。这是基本思路。模糊控制。

在现实生活中,尽管许多事情都是清晰而准确的,但很多事情都是模糊不清的。明天天气怎么样?最近身体非常好,他看起来很年轻,等等,这些都是非常模糊的概念。

表达这种模糊信息的最有效工具是模糊数学,它由英国学者扎德于1956年创立。将模糊数学方法引入自动控制领域,形成了所谓的“模糊控制”。模糊控制本质上是计算机数字控制的一种形式。模糊控制系统的组成类似于通用数字控制系统的组成。

模糊控制器的控制规则基于手动控制策略。虽然手动控制的作用与自动控制系统中控制器的作用基本相同,但人工控制策略是由人们通过学习,实验和长期经验积累逐步形成的,控制器的控制决策基于关于某种控制算法(如最优控制算法,自适应控制算法,分解和协调算法等)。因此,设计模糊控制的关键是用计算机可以理解的“语言”来概括手动控制策略。

模糊控制主要用于工业生产过程控制。已经有很多成功的例子,结果也很有吸引力。早在1973年,Zade就给出了模糊逻辑控制器的定义和定理。世界上第一台模糊控制器由EHMamdani于1974年在英国开发,成功用于控制锅炉和蒸汽机,传统控制方法难以实现,控制令人满意。影响。这项开创性的工作标志着模糊控制论的诞生。

模糊控制的另一个非常有趣的研究领域是机器人的模糊控制。由于模糊控制功能具有模拟人脑思维和控制的特点,智能机器人需要具备这样的功能,因此适合在机器人中使用模糊控制。

如上所述,近年来,国内外学者在模糊控制的理论和应用方面做了大量工作,但还应该看到,还有许多问题有待进一步研究和解决。但是,有一件事是肯定的。随着科学技术的进一步发展,这一控制领域的神奇控制必将更加光彩照人。

智能控制

“人是一切的精神”,人类发明了望远镜,收音机,雷达,激光,电话,电视等。凭借神奇的“千里眼”和“顺风耳朵”,人们还可以控制航天飞机“大麻烦” 。以微型计算机和人工智能为标志的新技术革命是人类智力劳动的替代和延伸,这将使人类除了自己的智慧之外还能获得第二个智能的——人工智能。一般而言,智力指的是人类独有的智慧和才能。智慧是指辨别道德,分析判断,发明和创造的能力;人才是指知识和能力。根据人工智能创始人P.H.的定义。温斯顿,人工智能是研究如何让计算机做一些只有人才能完成的智能工作。这是一个新兴的边缘交叉学科。

在自动化的初始阶段,系统相对简单,控制规律并不复杂。我们之前介绍的例程控制方法可以完成任务。然而,随着社会和科学技术的不断进步,各种生产过程的自动化,现代军事装备的控制以及航海,航空和航天工业的快速发展都有助于控制系统的快速性和准确性。 。要求很高。对于具有大规格和复杂结构的大型系统,通过传统的控制措施无法实现全面的自动化。然而,人们发现,如果人们将智能和自动化技术结合起来,他们将获得满意的结果。

智能控制没有统一的定义。有一种观点认为,智能控制是自动控制,运筹学和人工智能这三个主要学科的结合和渗透的产物。该视图包含两个含义。一方面,指出了智能控制的背景和条件,即人工智能理论与技术的发展及其对控制领域的渗透,以及运筹学中的定量优化方法,逐步与系统控制相结合。理论,从而开辟了新的发展道路,并在理论和实践中提供了新的思路。并为智能控制的发展奠定了坚实的基础。

这种观点的另一个含义是说明智能控制的内涵,即智能控制是人工智能理论与技术的应用和运筹学方法,结合控制理论,在变化的环境中,模拟人类智能,实现系统有效控制。这里提到的环境是指广义的受控对象或生产过程及其外部条件。

智能控制是目前正在迅速发展的领域。已经开发出各种形式的智能控制系统和智能控制器。由于历史原因,中国在此前的技术革命中落后,导致中国在近代历史上被动殴打,其恶果尚未彻底根除。如今,人类处于信息革命和智能革命的时代。世界人工智能科学技术尚未形成质的飞跃。这是中国科学事业赶上世界先进水平的好机会。因此,我们必须密切关注主导未来的智慧革命的进展,把握时代脉搏,紧跟世界科学进步的步伐。我希望更多有志之士在中国积极参与这场前所未有的智慧革命,与时俱进,与世界同步,振兴中国,争取自强不息!

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