Ⅰ 过程控制的特点是什么
过程控制主要有以下5个特点:
1、连续工业生产过程是与化学反应、生化反应、物理反应、相变过程、能量的转换过程、传热传质过程等复杂的反应或过程相伴随的。这些过程或反应的进行,必须满足一定的内部和外部条件。满足这些条件,并且使这些条件保持稳定,生产过程就能正常、稳定地进行,产品的产量和质量就能得到保证。
所以,过程控制主要是对决定生产过程是否正常进行控制,以保证整个生产过程的正常进行。过程控制中最常见的就是压力控制、流量控制、温度控制、液位或料位控制、成分控制、PH值控制等,这些控制多数都是定值调节。随着大规模生产的需求及科学技术的发展,更多的参数将被纳入到控制的范围之内。过程控制在生产中的地位将变得更加重要。
连续生产过程工业是一个庞大的工业系统,设备多样化,工作机理各不相同,因而被控对象形式复杂多变,具有惯性大、延时大、时变、非线性、多变量相互耦合等特点,很难得出其精确的动态数学模型,因而控制难度较大。
3、由于生产过程工艺复杂,要求高,过程控制的监测系统多,控制系统多,控制方案多,控制系统间既独立又相互影响。所以必须合理协调各控制系统间相互关联、相互制约的关系,从整个生产过程的全局出发,求得整个生产过程的最优。
4、连续生产过程的生产条件和环境往往比较特殊,如高温高压、低温真空、易燃易爆、有毒、存在放射性等。因而必须依靠自动化技术,在正常生产、非正常工况、事故工况下,都能确保人员安全以及部队环境造成污染。
5、连续过程工业设备多,结果复杂,所以干扰因素也多,干扰的形式较复杂。这就要求过程控制的各个控制系统具有较强的抗干扰能力,快去克服扰动因素对生产的影响。
6、尽管连续生产过程工业部门间有时差别很大,如电力和化工,但由于被控参数相似或相同,过程控制系统中,不少控制系统在工作原理,系统组成上都有许多的相似甚至完全相同的特点。
由于这个原因,过程控制系统的自动化装置都是标准化仪表,如控制器、测量变送器、执行器、记录仪等。所以过程控制又被人们称为自动化仪表控制。仪表的合理选型及调整也是过程控制的一项重要工作。
工业中的过程控制是指以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。过程控制也称实时控制,是计算机及时的采集检测数据,按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制和自动调节,如数控机床和生产流水线的控制等。
Ⅱ 请问管理学中过程管理理论的提出背景和主要内容
管理过程学派又称管理职能学派,是孔茨和西里尔·奥唐奈首先提出的。这一理论是在法约尔的一般管理理论基础上发展而来。法约尔将管理活动分为计划、组织、指挥、协调和控制等五大管理职能,孔茨和奥唐奈在仔细研究这些管理职能的基础上,将管理职能分为计划、组织、人事、领导和控制五项,而把协调作为管理的本质,作为五项职能有效综合运用的结果。孔茨利用这些管理职能对管理理论进行分析、研究和阐述,最终得以建立起管理过程学派。
管理过程学派的主要特点是将管理理论同管理人员所执行的管理职能,也就是管理人员所从事的工作联系起来。他们认为,无论组织的性质多么不同,组织所处的环境有多么不同,但管理人员所从事的管理职能却是相同的,管理活动的过程就是管理的职能逐步展开和实现的过程。因此,管理过程学派把管理的职能作为研究的对象,他们先把管理的工作划分为若干职能,然后对这些职能进行研究,阐明每项职能的性质、特点和重要性,论述实现这些职能的原则和方法。
该学派对后世影响很大,许多管理学教科书的内容都是按照该学派的理论架构编排的,另外,该学派确定的管理职能和管理原则,为训练管理人员提供了基础。
Ⅲ 自动控制系统的发展及技术现状是什么
1基本概念
如图4-1所示框图说明了控制系统的基本概念,动作信号通过(经由)控制系统元件后,提供一个指示,此系统的目的就是将变量c控制于该指示内。一般来说,被控变量为系统的输出,而动作信号为系统的输入。举一个简单的例子,汽车的方向控制(Steering Control),两个前轮的方向可视为被控制变量,即输出;而其方向盘的位置可视为输入,即动作信号e。再如,若我们要控制汽车的速度,则加速器的压力总和为动作信号,而速度则视为被控变量。
图4-13自动化生产线
5)大系统理论的诞生
系统和控制理论的应用从60年代中期开始逐渐从工业方面渗透到农业﹑商业和服务行业,以及生物医学﹑环境保护和社会经济各个方面。由于现代社会科学技术的高度发展出现了许多需要综合治理的大系统,现代控制理论又无法解决这样复杂的问题,系统和控制理论急待有新的突破。在计算机技术方面,60年代初开始发展数据库技术,1970年提出关系数据库,到80年代数据库技术已经达到相当的水平。60年代末计算机技术和通信技术相结合产生了数据通信。1969年美国国防部高级研究局的阿帕网(ARPA)的第一期工程投入使用取得成功,开创了计算机网络的新纪元。数据库技术和计算机网络为80年代实现管理自动化创造了良好的条件。管理自动化的一个核心问题是办公室自动化,这是从70年代开始发展起来的一门综合性技术,到80年代已初步成熟。办公室自动化为管理自动化奠定了良好的基础。
国际自动控制联合会(IFAC)于1976年在意大利的乌第纳召开了第一届大系统学术会议,于1980年在法国的图鲁兹召开第二届大系统学术会议。美国电气与电子工程师学会(IEEE)于1982年10月在美国弗吉尼亚州弗吉尼亚海滩举行了一次国际大系统专题讨论会。1980年在荷兰正式出版国际性期刊《大系统──理论与应用》。这些活动标志着大系统理论的诞生。
6)人工智能和模式识别
用机器来模拟人的智能,虽然是人类很早以前就有的愿望,但其实现还是从有了电子计算机以后才开始的。1936年,图灵提出了用机器进行逻辑推理的想法。50年代以来,人工智能的研究是基于充分发挥计算机的用途而展开的。
早期的人工智能研究是从探索人的解题策略开始,即从智力难题﹑弈棋﹑难度不大的定理证明入手,总结人类解决问题时的心理活动规律,然后用计算机模拟,让计算机表现出某种智能。1948年美国数学家维纳在《控制论》一书的附注中首先提出制造弈棋机的问题。1954年美国国际商业机器公司(IBM)的工程师塞缪尔应用启发式程序编成跳棋程序,存储在电子数字计算机内,制成能积累下棋经验的弈棋机。1959年该弈棋机击败了它的设计者。1956年赫伯特·西蒙和艾伦·纽厄尔等研制了一个称为逻辑理论家的程序,用电子数字计算机证明了怀特海和罗素的名著《数学原理》第二章52条定理中的33条定理。1956年M.L.明斯基、J.麦卡锡、纽厄尔、西蒙等10位科学家发起在达特茅斯大学召开人工智能学术讨论会,标志人工智能这一学科正式诞生。1960年人工智能的4位奠基人,即美国斯坦福大学的麦卡锡、麻省理工学院的明斯基、卡内基梅隆大学的纽厄尔和西蒙组成了第一个人工智能研究小组,有力地推动了人工智能的发展。从1967年开始出版不定期刊物《机器智能》,共出版了9集。从1970年开始出版期刊《人工智能》。从1969年开始每两年举行一次人工智能国际会议(IJCAI)。这些活动进一步促进了人工智能的发展。70年代以来微电子技术和微处理机的迅速发展,使人工智能和计算机技术结合起来。一方面在设计高级计算机时广泛应用人工智能的成果,另一方面又利用超级微处理机实现人工智能,大大地加速了人工智能的研究和应用。人工智能的基础是知识获取﹑表示技术和推理技术,常用的人工智能语言则是LISP语言和PROLOG语言,人工智能的研究领域涉及自然语言理解﹑自然语言生成﹑机器视觉﹑机器定理证明﹑自动程序设计﹑专家系统和智能机器人等方面。人工智能已发展成为系统和控制研究的前沿领域。
1977年E.A.费根鲍姆在第五届国际人工智能会议上提出了知识工程问题。知识工程是人工智能的一个分支,它的中心课题就是构造专家系统。1973—1975年费根鲍姆领导斯坦福大学的一个研究小组研制成功一个用于诊治血液传染病和脑膜炎的医疗专家系统MYCIN,能学习专家医生的知识,模仿医生的思维和诊断推理,给出可靠的诊治建议。1978年费根鲍姆等人研制成功水平很高的化学专家系统DENDRAL。1982年美国学者W.R.纳尔逊研制成功诊断和处理核反应堆事故的专家系统REACTOR。中国也已经研制成功中医专家系统和蚕育种专家系统。现在专家系统已应用在医学﹑机器故障诊断﹑飞行器设计﹑地质勘探﹑分子结构和信号处理等方面。
为了扩大计算机的应用,使计算机能直接接受和处理各种自然的模式信息,即语言﹑文字﹑图像﹑景物等,模式识别研究受到人们的重视。1956年,塞尔弗里奇等人研制出第一个字符识别程序,随后出现了字符识别系统和图像识别系统,并形成了以统计法和结构法为核心的模式识别理论,语音识别和自然语言理解的研究也取得了较大进展,为人和计算机的直接通信提供了新的接口。
60年代末到70年代初美国麻省理工学院﹑美国斯坦福大学和英国爱丁堡大学对机器人学进行了许多理论研究,注意到把人工智能的所有技术综合在一起,研制出智能机器人,如麻省理工学院和斯坦福大学的手眼装置﹑日立公司有视觉和触觉的机器人等。由于机器人在提高生产率,把人从危险﹑恶劣等工作条件下替换出来,扩大人类的活动范围等方面显示出极大的优越性,所以受到人们的重视。机器人技术发展很快,并得到越来越广泛的应用,并在工业生产﹑核电站设备检查﹑维修﹑海洋调查﹑水下石油开采﹑宇宙探测等方面大显身手,正在研究中的军用机器人也具有较大的潜在应用价值。关于机器人的设计﹑制造和应用的技术形成了机器人学。
总结人工智能研究的经验和教训,人们认识到,让机器求解问题必须使机器具有人类专家解决问题的那些知识,人工智能的实质应是如何把人的知识转移给机器的问题。1977年,费根鲍姆首倡专家系统和知识工程,于是以知识的获取﹑表示和运用为核心的知识工程发展起来。自70年代以来,人工智能学者已研制出用于医疗诊断﹑地质勘探﹑化学数据解释和结构解释﹑口语和图像理解﹑金融决策﹑军事指挥﹑大规模集成电路设计等各种专家系统。智能计算机﹑新型传感器﹑大规模集成电路的发展为高级自动化提供了新的控制方法和工具。
50年代以来,在探讨生物及人类的感觉和思维机制,并用机器进行模拟方面,取得一些进展,如自组织系统﹑神经元模型﹑神经元网络脑模型等,对自动化技术的发展有所启迪。同一时期发展起来的一般系统论﹑耗散结构理论﹑协同学和超循环理论等对自动化技术的发展提供了新理论和新方法。
Ⅳ 自动控制理论的始祖是谁或者说是谁开创了控制领域
自动控制理论是众多人的成果,不断发展完善,已无法追溯何人是始祖。
最早的自动化控制要追溯到我国古代的自动化计时器和漏壶指南车,而自动化控制技术的广泛应用则开始于欧洲的工业革命时期。
英国人瓦特在发明蒸汽机的同时,应用反馈原理,于1788年发明了离心式调速器。当负载或蒸汽量供给发生变化时,离心式调速器能够自动调节进气阀的开度,从而控制蒸汽机的转速。
(4)过程控制理论的发明者是扩展阅读:
控制系统分类
1、自动控制系统
为了实现各种复杂的控制任务,首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来,组成一个有机的整体,这就是自动控制系统。
在自动控制系统中,被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量,它可以要求保持为某一恒定值,例如温度、压力或飞行轨迹等;
而控制装置则是对被控对象施加控制作用的相关机构的总体,它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制,但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。
2、反馈控制系统
在反馈控制系统中,控制装置对被控装置施加的控制作用,是取自被控量的反馈信息,用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务,这就是反馈控制的原理。
Ⅳ 简述自动控制系统发展的四个阶段
1、早期控制
早在古代,劳动人民就凭借生产实践中积累的丰富经验和对反馈的直观认识,发明了许多着闪烁控制理论智慧火花的杰作。如果要追溯自动控制技术的发展史,早在两千年前人类就有了自动控制技术的萌芽。
2、经典控制理论
自动控制理论是与人类社会发展密切联系的一门学科,是自动控制科学的核心自从19世纪Maxwell对具有调速器的蒸汽发动机系统进行线性常微分方程描述及稳定性分析以来。
经过20世纪初Nyquist,Bode,Harris,Evans,Wienner,Nichols等人的杰出贡献,终于形成了经典反馈控制理论基础,并于50年代趋于成熟。
特点是以传递函数为数学工具,采用频域方法,主要研究单输入单输出线性定常控制系统的分析与设计,但它存在着一定的局限性,即对多输入多输出系统不宜用经典控制理论解决,特别是对非线性时变系统更是无能为力。
3、现代控制理论
随着20世纪40年代中期计算机的出现及其应用领域的不断扩展,促进了自动控制理论朝着更为复杂也更为严密的方向发展,特别是在Kalman提出的可控性和可观测性概念以及提出的极大值理论的基础上,在20世纪5060年代开始出现了以状态空间分析(应用线性代数)为基础的现代控制理论。
现代控制理论本质上是一种时域法,其研究内容非常广泛,主要包括三个基本内容:多变量线性系统理论最优控制理论以及最优估计与系统辨识理论现代控制理论从理论上解决了系统的可控性可观测性稳定性以及许多复杂系统的控制问题。
4、智能控制理论
随着现代科学技术的迅速发展,生产系统的规模越来越大,形成了复杂的大系统,导致了控制对象控制器以及控制任务和目的的日益复杂化,从而导致现代控制理论的成果很少在实际中得到应用经典控制理论现代控制理论在应用中遇到了不少难题,影响了它们的实际应用,其主要原因有三:
1)精确的数学模型难以获得此类控制系统的设计和分析都是建立在精确的数学模型的基础上的,而实际系统由于存在不确定性不完全性模糊性时变性非线性等因素,一般很难获得精确的数学模型;
2)假设过于苛刻研究这些系统时,人们必须提出一些比较苛刻的假设,而这些假设在应用中往往与实际不符;
3)控制系统过于复杂为了提高控制性能,整个控制系统变得极为复杂,这不仅增加了设备投资,也降低了系统的可靠性
第三代控制理论即智能控制理论就是在这样的背景下提出来的,它是人工智能和自动控制交叉的产物,是当今自动控制科学的出路之一。
(5)过程控制理论的发明者是扩展阅读
自动控制系统的未来发展前景:
现代化工厂向规模集约化方向发展时,生产工艺对控制系统的可靠性、运算能力、扩展能力、开放性、操作及监控水平等方面提出了越来越高的要求。
传统的DCS系统已经不能满足现代工业自动化控制的设计标准和要求。随着工业自动化控制理论、计算机技术和现代通信技术的迅速发展,自动控制系统的未来发展方向将向智能化、网络化、全集成自动化等方向发展。
Ⅵ 自动控制领域发展过程中,第二代过程控制体系中,有哪三大控制论出现,奠定了现代控制的基础
其实就是现代控制理论的三个基本内容:多变量线性系统理论、最优控制理论以及最优估计与系统辨识理论。
多变量线性系统理论:
2 0世纪50年代以后,随着航天等技术的发展和控制理论应用范围的扩大,经典线性控制理论的局限性日趋明显,它既不能满足实际需要,也不能解决理论本身提出的一些新问题。这种状况推动线性系统的研究,在1960年以后从经典阶段发展到现代阶段。美国学者R.E.卡尔曼首先把状态空间法应用于对多变量线性系统的研究,提出了能控性和能观测性这两个基本概念,并提出相应的判别准则。1963年他又和E.G.吉尔伯特一起得出揭示线性系统结构分解的重要结果,为现代线性系统理论的形成和发展作了开创性的工作。1965年以后,现代线性系统理论又有新发展。出现了线性系统几何理论、线性系统代数理论和多变量频域方法等研究多变量系统的新理论和新方法。随着计算机技术的发展,以线性系统为对象的计算方法和计算机辅助设计问题也受到普遍重视。
最优控制理论:
这方面的开创性工作主要是由贝尔曼(R.E.Bellman)提出的动态规划和庞特里亚金等人提出的最大值原理。这方面的先期工作应该追溯到维纳(N.Wiener)等人奠基的控制论(Cybernetics)。1948年维纳发表了题为《控制论—关于动物和机器中控制与通讯的科学》的论文,第一次科学的提出了信息、反馈和控制的概念,为最优控制理论的诞生和发展奠定了基础。
最优控制理论所研究的问题可以概括为:对一个受控的动力学系统或运动过程,从一类允许的控制方案中找出一个最优的控制方案,使系统的运动在由某个初始状态转移到指定的目标状态的同时,其性能指标值为最优。这类问题广泛存在于技术领域或社会问题中。
例如,确定一个最优控制方式使空间飞行器由一个轨道转换到另一轨道过程中燃料消耗最少,选择一个温度的调节规律和相应的原料配比使化工反应过程的产量最多,制定一项最合理的人口政策使人口发展过程中老化指数、抚养指数和劳动力指数等为最优等,都是一些典型的最优控制问题。最优控制理论是50年代中期在空间技术的推动下开始形成和发展起来的。苏联学者Л.С.庞特里亚金1958年提出的极大值原理和美国学者R.贝尔曼1956年提出的动态规划,对最优控制理论的形成和发展起了重要的作用。线性系统在二次型性能指标下的最优控制问题则是R.E.卡尔曼在60年代初提出和解决的。
最优估计与系统辨识理论:
根据系统的输入输出时间函数来确定描述系统行为的数学模型。现代控制理论中的一个分支。通过辨识建立数学模型的目的是估计表征系统行为的重要参数,建立一个能模仿真实系统行为的模型,用当前可测量的系统的输入和输出预测系统输出的未来演变,以及设计控制器。对系统进行分析的主要问题是根据输入时间函数和系统的特性来确定输出信号。对系统进行控制的主要问题是根据系统的特性设计控制输入,使输出满足预先规定的要求。而系统辨识所研究的问题恰好是这些问题的逆问题。通常,预先给定一个模型类μ={M}(即给定一类已知结构的模型),一类输入信号u和等价准则J=L(y,yM)(一般情况下,J是误差函数,是过程输出y和模型输出yM的一个泛函);然后选择使误差函数J达到最小的模型,作为辨识所要求的结果。系统辨识包括两个方面:结构辨识和参数估计。在实际的辨识过程中,随着使用的方法不同,结构辨识和参数估计这两个方面并不是截然分开的,而是可以交织在一起进行的。
Ⅶ 现代控制理论为什么在过程控制中的应用不很成功
过程控制的特点是:被控对象有大滞后,大时间常数,多输入输出,时变非线性,强扰动等特性,其控制任务可表述为多目标有约束的动态优化问题。但是现代控制理论则要求有精确的数学模型,更侧重于单目标优化问题,更严重的问题是,他的发展更多地依赖理论本身还不是工程实践。
Ⅷ 尔雅行为控制理论是由谁提出来的
行为控制是管理者组织建立的一套用来提高绩效的组织控制系统之一,也是激励员工的方法之一,
其控制机制有三种:
直接监督、目标管理、行政控制(规则和标准操作程序)。
Ⅸ 控制系统的发展经历了几个阶段各有什么特点
控制系统其实从20世纪40年代就开始使用了,早期的现场基地式仪表和后期的继电器构成了控制系统的前身。
70年代中期,由于设备大型化、工艺流程连续性要求高、要控制的工艺参数增多,而且条件苛刻,要求显示操作集中等,使已经普及的电动单元组合仪表不能完全满足要求。
在此情况下,业内厂商经过市场调查,确定开发的DCS产品应以模拟量反馈控制为主,辅以开关量的顺序控制和模拟量开关量混合型的批量控制,它们可以覆盖炼油、石化、化工、冶金、电力、轻工及市政工程等大部分行业。
1975年前后,在原来采用中小规模集成电路而形成的直接数字控制器(DDC)的自控和计算机技术的基础上,开发出了以集中显示操作、分散控制为特征的集散控制系统(DCS)。
由于当时计算机并不普及,所以开发DCS应强调用户可以不懂计算机就能使用DCS;同时,开发DCS还应强调向用户提供整个系统。此外,开发的DCS应做到与中控室的常规仪表具有相同的技术条件,以保证可靠性、安全性。
在以后的近30年间,DCS先与成套设备配套,而后逐步扩大到工艺装置改造上,与此同时,也分成大型DCS和中小型DCS两类产品,使其性能价格比更具有竞争力。
DCS产品虽然在原理上并没有多少突破,但由于技术的进步、外界环境变化和需求的改变,共出现了三代DCS产品。1975年至80年代前期为第一代产品,80年代中期至90年代前期为第二代产品,90年代中期至21世纪初为第三代产品。
性能要求
为了实现自动控制的基本任务,必须对系统在控制过程中表现出来的行为提出要求。对控制系统的基本要求,通常是通过系统对特定输入信号的响应来满足的。例如,用单位阶跃信号的过渡过程及稳态的一些特征值来表示。在确保稳定性的前提下,要求系 统的动态性能和稳态性能好,即:
动态过程平稳(稳定性);响应动作要快(快速性);跟踪值要准确(准确性)。
Ⅹ 什么是过程控制系统
过程控制系统指以保证生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。
表征过程的主要参量有温度、压力、流量、液位、成分、浓度等。通过对过程参量的控制,可使生产过程中产品的产量增加、质量提高和能耗减少。一般的过程控制系统通常采用反馈控制的形式,这是过程控制的主要方式。
在石油、化工、冶金、电力、轻工和建材等工业生产中连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制称为生产过程自动化。生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、降低成本、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段,是20世纪科学与技术进步的特征,是工业现代化的标志。
(10)过程控制理论的发明者是扩展阅读:
过程控制系统发展趋势:
一、大力推广应用成熟的先进技术
普及应用具有智能I/O模块的、功能强、可靠性高的可编程控制器(PLC),广泛使用智能化调节器,采用以位总线(Bitbus)、现场总线(Fieldbus)技术等先进网络通讯技术为基础的新型DCS和FCS控制系统。
二、大力研究和发展智能控制系统
智能控制是一种无需人的干预就能够自主地驱动智能机器实现其目标的过程,也是用机器模拟人类智能的又一重要领域。智能控制系统的类型主要包括:分级梯阶智能控制系统、模糊控制系统、专家控制系统、学习控制系统、人工神经网络控制系统和基于规则的仿人工智能控制系统等。
三、控制与管理结合,向低成本自动化(LowCostAutomation,LCA)方向发展
LCA是一种以现代技术实现常规自动化系统中的主要的、关键的功能,而投资较低的自动化系统。在DCS和FCS的基础上,采用先进的控制策略,将生产过程控制任务和企业管理任务共同兼顾,构成计算机集成控制系统(CIPS),可实现低成本综合自动化系统的方向发展。
参考资料来源:网络—过程控制系统