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項目簡介 本項目來源于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，用智能控制技術(shù)代替或結(jié)合傳統(tǒng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)操作自動化和過程的最優(yōu)控制。主要包括應(yīng)用鎖相環(huán)技術(shù)實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的同步要求，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的壓力調(diào)節(jié)器，利用專家智能系統(tǒng)提高操作自動化水平。本項目獲得冶金部科技進(jìn)步二等獎。

“高速高精軋制控制技術(shù)攻關(guān)”屬國家“八五”技術(shù)攻關(guān)課題,解決某鋁加工廠1350mm中、精兩鋁箔軋制機(jī)組存在的影響高速高精軋制的控制技術(shù)問題。   該項目于1996年通過技術(shù)鑒定，1997年獲中國有色金屬工業(yè)總公司科技進(jìn)步二等獎。主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)一是采用了新型全密封張力傳感器，實(shí)現(xiàn)張力直接閉環(huán)，提高了張力控制穩(wěn)定性和精度，克服了原德國產(chǎn)傳感器結(jié)構(gòu)不合理、使用壽命低（僅半年）、必須在線標(biāo)定的缺點(diǎn)，不僅壽命長使用方便，而且價格僅為同類進(jìn)口傳感器的1/10。精度誤差小于1/1000，能有效保證高速軋制時張力穩(wěn)定，板形良好，防止斷帶，提高厚度精度。第二個創(chuàng)新點(diǎn)是采用了兩級計算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，改進(jìn)控制策略，加強(qiáng)控制功能，提高了控制精度。該系統(tǒng)有以下特點(diǎn)： 采用模糊控制技術(shù)進(jìn)行張力AGC控制。 采用智能化非線性變系數(shù)法，解決了直接張力控制投入時系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。 采用模糊卷徑記憶法，提高了卷徑計算精度。 采用最優(yōu)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量最優(yōu)、面積最優(yōu)和重量最優(yōu)。 采用壓下和張力協(xié)調(diào)控制，提高了厚控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度。 采用“雙重化改造作業(yè)法”，基本做到不停產(chǎn)改造調(diào)試，對生產(chǎn)的影響減至最小，提高經(jīng)濟(jì)效益。 采用“基于專家經(jīng)驗(yàn)的工藝參數(shù)預(yù)設(shè)定和二次優(yōu)化設(shè)定”模型，提高了設(shè)定精度。

金屬制品是冶金工業(yè)中的重要一環(huán)，但在我國該行業(yè)卻是一個薄弱環(huán)節(jié)，機(jī)械、電氣設(shè)備陳舊，阻礙了行業(yè)的發(fā)展。該系統(tǒng)是以籠型異步電動機(jī)變頻調(diào)速代替發(fā)電機(jī)—電動機(jī)組，用一臺PC機(jī)實(shí)現(xiàn)拉拔品種設(shè)定、操作自動化、生產(chǎn)過程控制、實(shí)時閉環(huán)控制、自動計米等功能。系統(tǒng)動、靜態(tài)數(shù)字模型的建立及按專家系統(tǒng)研制的品種設(shè)定器為本項目最突出的創(chuàng)新點(diǎn)。 系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)，節(jié)能顯著。調(diào)速范圍在正常工作時為30:1；在5%的額定轉(zhuǎn)速時有1.5倍的額定轉(zhuǎn)矩；設(shè)備效率為90-95%；節(jié)電率為41%。自94年第一套投產(chǎn)以來，已有從三卷筒到八卷筒的五套電控系統(tǒng)投入運(yùn)行，至今工作良好。 97年通過省級技術(shù)鑒定，評定為“國內(nèi)領(lǐng)先”水平，在無張力檢測的直進(jìn)式拉絲機(jī)上應(yīng)用變頻調(diào)速，實(shí)現(xiàn)反拉力恒定、秒流量相等的實(shí)時控制；應(yīng)用專家系統(tǒng)研制的品種設(shè)定器及自行研制的急停裝置等屬國內(nèi)首創(chuàng)。獲寧夏自治區(qū)科技進(jìn)步二等獎，北京市科技進(jìn)步三等獎。

通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),提高上冷床時螺紋鋼表面的溫度可以使螺紋鋼表面生成連續(xù)、致密的氧化層，對提高螺絞鋼表面的抗銹濁性有重要的影響。

利用互聯(lián)網(wǎng)建立手機(jī)、電腦和農(nóng)業(yè)現(xiàn)場設(shè)備的互聯(lián)互通，讓農(nóng) 民可以遠(yuǎn)程查看溫室大棚的空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照、二氧化碳濃度、 風(fēng)口開關(guān)情況、卷簾情況等現(xiàn)場狀態(tài)，遠(yuǎn)程調(diào)控現(xiàn)場設(shè)備的工作參數(shù)，遠(yuǎn)程發(fā) 送控制指令，控制放風(fēng)機(jī)、卷簾機(jī)、灌溉系統(tǒng)、補(bǔ)光燈等設(shè)備立即開始或者停 止工作?？梢栽O(shè)置現(xiàn)場狀態(tài)警報閾值，溫度過低過高、意外停電等情況下手機(jī) 和電腦都可以及時收到警報提醒農(nóng)民及時處理。歷史數(shù)據(jù)持久保存，各種機(jī)械 和傳感器的歷史數(shù)據(jù)可以查看時間軸曲線分析，溫室大棚情況清晰掌握。 整套產(chǎn)品由現(xiàn)場工作機(jī)械（放風(fēng)機(jī)、卷簾機(jī)等）、現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳感器（空氣 溫濕度、土壤溫濕度、光照、二氧化碳濃度等傳感器）、網(wǎng)絡(luò)中央控制器、遠(yuǎn) 程控制核心平臺、手機(jī)前端 App、電腦前端軟件、前端網(wǎng)站、菓然蘚微信綜合平 臺組成，全自主知識產(chǎn)權(quán)，專利產(chǎn)品，放風(fēng)機(jī)控制器和網(wǎng)絡(luò)中央控制器采用易 施工、穩(wěn)定性高的射頻無線傳輸，搭載自主研發(fā)的 Figbee 自組網(wǎng)協(xié)議，傳輸距 離遠(yuǎn)、鏈接穩(wěn)定。數(shù)據(jù)傳輸采用自主研發(fā)的 FYY 壓縮算法，數(shù)據(jù)流量小，傳輸 速度快。當(dāng)風(fēng)口或者溫濕度等數(shù)據(jù)有異常發(fā)生時，現(xiàn)場設(shè)備和傳感器會及時推 送警報到互聯(lián)網(wǎng)，從而第一時間提醒農(nóng)民進(jìn)行處理。本平臺對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù) 據(jù)進(jìn)行持久留存，提供曲線、圖表分析，利用大數(shù)據(jù)分析為農(nóng)民提供生產(chǎn)指導(dǎo)， 建立生產(chǎn)數(shù)據(jù)農(nóng)民社交互動平臺，促進(jìn)農(nóng)民生產(chǎn)技術(shù)相互交流、學(xué)習(xí)。

科研領(lǐng)域及方向        熱能與動力工程 / 先進(jìn)控制策略在熱工過程自動控制方面的應(yīng)用研究項目概況    本項目主要針對眾多熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在實(shí)施自動控制時所存在的問題，采用先進(jìn)的智能優(yōu)化控制理論，研究能較好地解決熱、電負(fù)荷優(yōu)化控制問題的先進(jìn)控制系統(tǒng)，具體包括：熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱電負(fù)荷協(xié)調(diào)優(yōu)化控制；鍋爐母管蒸汽壓力的優(yōu)化控制；機(jī)組主汽溫度的優(yōu)化控制等。主要特點(diǎn) 傳統(tǒng)控制和現(xiàn)代控制在提高熱工對象的控制品質(zhì)上已作了大量的努力，但對于一些復(fù)雜對象的控制效果仍欠佳。本項目對人工免疫系統(tǒng)這一新的智能理論進(jìn)行了研究，并與傳統(tǒng)的PID控制、模糊控制、預(yù)測控制等方法相結(jié)合，將新的思想與傳統(tǒng)及成熟的控制理論有機(jī)結(jié)合，應(yīng)用于解決實(shí)際復(fù)雜熱工過程的優(yōu)化控制，以期取得良好控制效果。技術(shù)指標(biāo)     著眼于熱電廠母管制機(jī)組實(shí)現(xiàn)熱、電負(fù)荷整體優(yōu)化控制需要解決的的一些關(guān)鍵問題，針對現(xiàn)有控制系統(tǒng)的不足，研究更為有效的基于免疫算法、多Agent技術(shù)和預(yù)測控制方法等的智能優(yōu)化控制系統(tǒng)。市場前景本項目研究成果對改善中小電廠鍋爐燃燒自動控制的現(xiàn)狀，提高其鍋爐自動投入率和經(jīng)濟(jì)效益，以及節(jié)約能源都具有重要意義。此外，還將有力地促進(jìn)人工免疫技術(shù)的發(fā)展及其在熱工過程控制中的應(yīng)用，并為類似分布式復(fù)雜系統(tǒng)的控制提供借鑒。

本項目針對國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)安全事故頻發(fā)的嚴(yán)峻態(tài)勢，經(jīng)十余年研發(fā)應(yīng)用，解決了硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和工程系統(tǒng)等三大系統(tǒng)性核心技術(shù)，成功研制保障控制系統(tǒng)全生命周期安全穩(wěn)定的高安全成套專用控制裝置及系統(tǒng)。在汽輪機(jī)、直流爐、電梯、環(huán)保等領(lǐng)域關(guān)鍵工業(yè)裝備推廣應(yīng)用 13000 余套，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)國際6先進(jìn)水平，產(chǎn)品出口美、日、韓、俄等 32 個國家。獲授權(quán)發(fā)明專利 104 項，省部級科技進(jìn)步一等獎 3 項。近三年新增銷售 111.15 億元，新增利潤 18.81 億元。

智能無人系統(tǒng)能自主的完成復(fù)雜任務(wù)，具有自主性、智能性、協(xié)同性等特征，覆蓋了智能機(jī)器人、智能無人機(jī)、無人駕駛、群體智能等領(lǐng)域，是人工智能的主要研究方向之一。賀威教授團(tuán)隊長期致力于智能無人系統(tǒng)的控制理論與方法研究。本次申請吳文俊人工智能自然科學(xué)獎項的項目成果研究歷時六年，針對柔性無人系統(tǒng)的高精度控制、具有多約束條件的智能控制和不確定系統(tǒng)的自適應(yīng)控制三個方面展開了深入地研究與探索，提出了智能無人系統(tǒng)基于偏微分方程的建模方法和邊界控制方法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能控制方法以及基于狀態(tài)和輸出反饋的自適應(yīng)控制方法，推動了智能無人系統(tǒng)控制理論與方法的發(fā)展。本項目的20篇主要代表性論文均發(fā)表在IEEE匯刊及Automatica等本學(xué)科著名期刊上，SCI他引1705次，其中15篇入選ESI高被引論文。8篇代表性論文，SCI他引923次，全部入選ESI高被引論文，其中4篇SCI他引超100次，單篇最高SCI他引318次。

目針對收縮開裂這一長期困擾工程界而未能有效解決的國際難題，劉加平教授團(tuán)隊創(chuàng)建了多因素耦合作用下收縮開裂風(fēng)險量化評估方法，設(shè)計制備了核心關(guān)鍵材料，建立抗裂能力精準(zhǔn)調(diào)控成套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了混凝土收縮開裂風(fēng)險可計算、抗裂性能可設(shè)計、收縮開裂可控制。

與傳統(tǒng)中高速電機(jī)+減速器驅(qū)動相比，采用大轉(zhuǎn)矩直驅(qū)電機(jī)省去復(fù)雜的減速齒輪，簡化了驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)可靠性。為提高電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度，降低損耗，強(qiáng)化電機(jī)散熱，課題組在新型電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計、損耗精確計算及高飽和磁密材料應(yīng)用等方面做了創(chuàng)新性研究工作。設(shè)計的55kW, 2500N·m級輪轂驅(qū)動電機(jī)在常規(guī)液冷散熱條件下體積轉(zhuǎn)矩密度達(dá)到180kNm/m3.為低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機(jī)設(shè)計了專用驅(qū)動器和控制器，搭建了低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機(jī)測試平臺，對電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩特性，過載能力進(jìn)行全面的測試。