工业控制论文范文

时间:2023-03-20 23:19:12

工业控制论文

工业控制论文范文第1篇

论文关键词:网络控制网络化系统网络的控制

论文摘要:网络与控制的学科交叉研究与产品的研发是我们面临的一个机遇与挑战。在网络控制系统和网络的控制中都有不少问题可研讨。

二十年前,面对计算机与控制交叉发展的机遇与挑战,中国计算机学会工控机专委会(其前身:中国电子学会电子计算机专业委员会工业计算机学组)诞生。二十年后的今天,我们又面临新的机遇与挑战,其特征之一就是,信息科学技术快速发展所引发的计算网络与控制科学技术的交叉发展,本文简称为“网络控制”对此#已有不少论述。本文只是简要讨论一些看法。

1网络控制的机遇

近年来信息科学技术与信息产业的发展十分迅猛,新思想、新技术相继问世,网络方面的新技术和产品迅速进入市场。而在经历一个大发展后,自动化及控制理论在其发展中也出现一此“困惑”,各国均十分关注自动化科学与技术面临的机遇与挑战。1986年IEEE与美国国家基金委专家高峰会发表“对控制的挑战”一文;1990-1993年IFAC组织了“控制在工业中的应用而临计算机的挑战”调研……我国也十分重视这个问题:1999年宋健在IFAC大会报告:21世纪的控制;2002年中国国家自然科学基金委召开“中国自动化领域发展战略高层学术讨论会”在这此讨论中,信息的控制、网络技术对控制的冲击等都是一个议题。维纳《控制论》一书的副标题是:“关于在动物和机器中控制和通信的科学”;而在《控制论》第一版序言中他又指出“如果一门新的科学学科是真正有生命力的,它的引人兴趣的中心就必须而且应该随着岁月而转移……因此,控制论学家应该继续走向新的领域,应该把大部分注意力转移到近十年发展的新的思想上去……”。从历史上看,控制与通信确实是相互依存交叉发展的,而当今在“网络的连通性无所不在”的形势下,我们确有必要讨论网络对控制的挑战是什么,信息的控制或网络控制是否应该列为一个“引人兴趣的中心”。

“网络控制”的提法早已有过,而对其内涵与外延井不十分统一,我们觉得网络控制泛指通信网络与控制科学技术的交叉以及相应的产品。主要包括两个方面的内容,网络化系统的控制与管理,网络主要是做为技术手段或环境#而控制对象是传统的对象(如电机、化工过程、航天……)也包括交通服务等系统。本文简称为”网络化控制”"网络系统本身的控制与管理。信息与网络成为控制的对象,而采用控制的手段来满足用户的要求。本文简称为“网络的控制”。这也可以说是从两个视角来研究网络控制。我们在网络控制的这两个视角上都面临机遇与挑战,前者延伸了诸如数字控制。计算机控制等的概念,而后者则延伸了电机控制,机床控制等的概念。

2网络化系统与网络化控制

网络化系统及网络化控制有多种提法,如TelematicSys-terns,NetworkedSystems,NetworkedControlSystems(NCS),IntegratedCommunicationandControlSystems(ICCS通信与控制系统)等,其内涵各有所侧重,但有共同点:是依靠网络(主要是计算机网络)组成的分布式系统;具有资源共享、集成自动化、协调下作等特点,从应用角度可包括:网络化控制、网络化制造、电子政务、电子商务、数字家庭、大型电网、城市交通、军事上的41SR指挥、控制、通信、计算机以及情报、监视、侦察)等。可以是下业对象也可以是服务业或其他对象。

网络化控制系统中的网络一般是大范畴的企业网络,从功能层次上可包括企业网的外联网[xtranet,企业内联网Intranet,控制网、传感网等,从网络类型上也可以说包括因特网、无线移动通信、以太网、现场总线与工业以太网、传感器网络等网络技术在控制领域的’泛且深入的应用,必然引起网络与控制交叉学科的发展,或者引起ThomasKahn在“TheStrutureofScientificRevolutions”中指出的在控制领域的范例转移(ParadigmShift)或出现从连续时间控制理论到离散时间控制理论的发展。

网络化控制与管理系统,可以不同程度地实现各层次自动化系统的集成使企业在企业协作、资源共享、提高效率、增强市场竞争能力等方面得到好处;同时,网络的引入必然带来信息传输时延,延时的抖动信息(数抓包)去失等问题,也必将引发一此研究课题,包括:网络化控制系统体系结构,网络环境下复杂系统的集成优化控制;基于连续时间和基于事件控制理论(在网络化控制系统中的)的应用与发展;各种网络化应用系统的建模与分析;基于网络计算和网络存储的分布控制;网络化系统的信息女全,现场总线,工业以太网,传感器网络等等,从某种意义说工业控制计算机系统的发展必须定位于网络环境下,从网络控制着手。

3网络的控制与答理

网络的控制,基于网络的控制(Network一BasedControl)或网络空间中的控制问题是自接涉及到网络木身的控制问题,这里控制的对象是信息、数抓、网络……。在自动化科学发展的历史中,自动控制的对象是不断发展变化的,这种发展体现了自动化科学理论与实际相结合,学科交叉和与时俱进的特性,从某种意义上说控制论的着眼点是信息与控制或信息的控制而网络的控制是信息的控制中的重要内容。

网络的控制或基于网络的控制系统在资源共享提高网络服务质量,实现集成自动化和整体优化以及和谐人机协调等方而都有优势或潜力;由于网上的传输时延,数抓包去失,以及用户对网络服务质量的不同需求等,引出了网络的控制中一系列研究课题。涉及相关的协议,系统的控制策略,稳定性、鲁棒性、算法的收敛性以及控制系统产品化等问题。

以复杂媒体网络的控制为例,复杂媒体可视为一个广义的系统,其所究内容包括信息结构、复杂媒体的管理.、服务质量(QOS)控制,流量控制等。例如,在流媒体系统中,可以利用自适应等控制策略使用户在不同的网络环境卜享受到尽可能好的QoS保证。1999年,木尼迪克特(Bendidt)提出了“网络空间”(Cyberspace)的概念,称这种“由计算机支持,由计算机进入和由计算机产生的全球网络化,是多维度的,人造或‘虑拟’的真实。它是真实的,每一台计算机都是一个窗口;它是虑拟的,所看到的或所听到的既不是物质也不是物质的表现,相反它们都是纯粹的数抓或信息组成的”。可以说,它是介于虑拟和现实之间的特殊空间,即“网络空间”,由此而可能发展网络科学。网络空间有许多控制和答理问题,有人称之为“虑拟控制”或网络的控制。近年来,关于下一代互联网、智能网、网格等的讨论也较多,网格(Grid)一般认为是继传统因特网、Web之后的第三代因特网其主旨是实现互联网上所有资源的全而连通,在气象、能源、教育以及企业信息化中都有广’泛应用。美国《福布斯特》杂志预期网格技术到2020年将产生年产伯20万亿美元的大下业。在网格中分布资源管理与控制、资源共享、网格监控以及系统女全等方而的研究都是受人关汁的四。有人建议,在网格的体系上要体现服务第一,协议第一的观念。另外,在下一代网关中,可能会将大部分控制功能(呼叫控制、接入控制、资源控制、服务质量控制等)统一交由一个控制层来完成。可见,网络的控制及管理.是日益受到重视,控制的一此基本概念,控制策略和控制理论不能简的一地搬用到网络的控制中,但应可以在网络的控制中得到发展。

以网络为控制对象的网络控制所要解决的主要是用户对网络各种服务质量:需求与网络资源间的矛盾与协调。从信息传送结构上讲,可以在核心网上增强控制功能;也可以在边缘网上引入系统与控制的方法。在这此系统建模与分析中,多会遇到系统规模大、异构件、时变性、人机协调、随机性等问题、在已见的一此研究成果中,排队论、小波分析、自适应、神经网络、混杂系统等理论与方法都有应用。在因特网或非实时局域网的控制系统中,离散控制时间的确定性或定常性已不存在,要发展网络控制理论或改造经典的方法或按离散事件动力学考虑新途径,学科交叉研究势在必行。

4对下控机系统及专委会工作的一此思考

二十年前,在个人计算机(PC)技术成热并大举进入市场之际,我们成立了工业控制计算机专业委员会,在学术交流、产品研发等方面做了许多工作,得到了广泛的认可。当前,信息网络迅速发展,而对网络控制等的机遇,工控机系统的研发人员应多交流讨论。各种工控机系统,现场总线、工业以太网,分布控制系统,传感器仍是工业自动化与下控机的主要课题,而网络控制的机遇与挑战也是专委会需认真思考的:

1)当前,我国在网络化控制(网络化系统,网络化制造……)方面的研究与产品研发已有一此成果,尚待深入与普及;而在网络的控制方而的研究下作刚刚开始。我们可能需要在理论探索、技术研究以及协议(标准)制定、产品研发等层面上挑战网络控制的机遇。

2)需要面对网络控制的挑战,加强计算机、通信网络、自动控制等学术交叉性的研讨,可与兄弟专委会联合组织。计算机、通信网络、自动控制等不同专业背景的人员在从事网络控制这类学科交叉研究中,往往有不同的思路、视角、方法或切入点,其成果也各有特色。多交流互补是大有益处的。

3)关注网络化产品,传感网络等的市场及应用,应有一此自主开发的产品或典型应用领域。

工业控制论文范文第2篇

论文摘要:网络与控制的学科交叉研究与产品的研发是我们面临的一个机遇与挑战。在网络控制系统和网络的控制中都有不少问题可研讨。

二十年前,面对计算机与控制交叉发展的机遇与挑战,中国计算机学会工控机专委会(其前身:中国电子学会电子计算机专业委员会工业计算机学组)诞生。二十年后的今天,我们又面临新的机遇与挑战,其特征之一就是,信息科学技术快速发展所引发的计算网络与控制科学技术的交叉发展,本文简称为“网络控制”对此#已有不少论述。本文只是简要讨论一些看法。

1网络控制的机遇

近年来信息科学技术与信息产业的发展十分迅猛,新思想、新技术相继问世,网络方面的新技术和产品迅速进入市场。而在经历一个大发展后,自动化及控制理论在其发展中也出现一此“困惑”,各国均十分关注自动化科学与技术面临的机遇与挑战。1986年IEEE与美国国家基金委专家高峰会发表“对控制的挑战”一文;1990-1993年IFAC组织了“控制在工业中的应用而临计算机的挑战”调研……我国也十分重视这个问题:1999年宋健在IFAC大会报告:21世纪的控制;2002年中国国家自然科学基金委召开“中国自动化领域发展战略高层学术讨论会”在这此讨论中,信息的控制、网络技术对控制的冲击等都是一个议题。维纳《控制论》一书的副标题是:“关于在动物和机器中控制和通信的科学”;而在《控制论》第一版序言中他又指出“如果一门新的科学学科是真正有生命力的,它的引人兴趣的中心就必须而且应该随着岁月而转移……因此,控制论学家应该继续走向新的领域,应该把大部分注意力转移到近十年发展的新的思想上去……”。从历史上看,控制与通信确实是相互依存交叉发展的,而当今在“网络的连通性无所不在”的形势下,我们确有必要讨论网络对控制的挑战是什么,信息的控制或网络控制是否应该列为一个“引人兴趣的中心”。

“网络控制”的提法早已有过,而对其内涵与外延井不十分统一,我们觉得网络控制泛指通信网络与控制科学技术的交叉以及相应的产品。主要包括两个方面的内容,网络化系统的控制与管理,网络主要是做为技术手段或环境#而控制对象是传统的对象(如电机、化工过程、航天……)也包括交通服务等系统。本文简称为”网络化控制”"网络系统本身的控制与管理。信息与网络成为控制的对象,而采用控制的手段来满足用户的要求。本文简称为“网络的控制”。这也可以说是从两个视角来研究网络控制。我们在网络控制的这两个视角上都面临机遇与挑战,前者延伸了诸如数字控制。计算机控制等的概念,而后者则延伸了电机控制,机床控制等的概念。

2网络化系统与网络化控制

网络化系统及网络化控制有多种提法,如TelematicSys-terns,NetworkedSystems,NetworkedControlSystems(NCS),IntegratedCommunicationandControlSystems(ICCS通信与控制系统)等,其内涵各有所侧重,但有共同点:是依靠网络(主要是计算机网络)组成的分布式系统;具有资源共享、集成自动化、协调下作等特点,从应用角度可包括:网络化控制、网络化制造、电子政务、电子商务、数字家庭、大型电网、城市交通、军事上的41SR指挥、控制、通信、计算机以及情报、监视、侦察)等。可以是下业对象也可以是服务业或其他对象。

网络化控制系统中的网络一般是大范畴的企业网络,从功能层次上可包括企业网的外联网[xtranet,企业内联网Intranet,控制网、传感网等,从网络类型上也可以说包括因特网、无线移动通信、以太网、现场总线与工业以太网、传感器网络等网络技术在控制领域的’泛且深入的应用,必然引起网络与控制交叉学科的发展,或者引起ThomasKahn在“TheStrutureofScientificRevolutions”中指出的在控制领域的范例转移(ParadigmShift)或出现从连续时间控制理论到离散时间控制理论的发展。

网络化控制与管理系统,可以不同程度地实现各层次自动化系统的集成使企业在企业协作、资源共享、提高效率、增强市场竞争能力等方面得到好处;同时,网络的引入必然带来信息传输时延,延时的抖动信息(数抓包)去失等问题,也必将引发一此研究课题,包括:网络化控制系统体系结构,网络环境下复杂系统的集成优化控制;基于连续时间和基于事件控制理论(在网络化控制系统中的)的应用与发展;各种网络化应用系统的建模与分析;基于网络计算和网络存储的分布控制;网络化系统的信息女全,现场总线,工业以太网,传感器网络等等,从某种意义说工业控制计算机系统的发展必须定位于网络环境下,从网络控制着手。

3网络的控制与答理

网络的控制,基于网络的控制(Network一BasedControl)或网络空间中的控制问题是自接涉及到网络木身的控制问题,这里控制的对象是信息、数抓、网络……。在自动化科学发展的历史中,自动控制的对象是不断发展变化的,这种发展体现了自动化科学理论与实际相结合,学科交叉和与时俱进的特性,从某种意义上说控制论的着眼点是信息与控制或信息的控制而网络的控制是信息的控制中的重要内容。

网络的控制或基于网络的控制系统在资源共享提高网络服务质量,实现集成自动化和整体优化以及和谐人机协调等方而都有优势或潜力;由于网上的传输时延,数抓包去失,以及用户对网络服务质量的不同需求等,引出了网络的控制中一系列研究课题。涉及相关的协议,系统的控制策略,稳定性、鲁棒性、算法的收敛性以及控制系统产品化等问题。

以复杂媒体网络的控制为例,复杂媒体可视为一个广义的系统,其所究内容包括信息结构、复杂媒体的管理.、服务质量(QOS)控制,流量控制等。例如,在流媒体系统中,可以利用自适应等控制策略使用户在不同的网络环境卜享受到尽可能好的QoS保证。1999年,木尼迪克特(Bendidt)提出了“网络空间”(Cyberspace)的概念,称这种“由计算机支持,由计算机进入和由计算机产生的全球网络化,是多维度的,人造或‘虑拟’的真实。它是真实的,每一台计算机都是一个窗口;它是虑拟的,所看到的或所听到的既不是物质也不是物质的表现,相反它们都是纯粹的数抓或信息组成的”。可以说,它是介于虑拟和现实之间的特殊空间,即“网络空间”,由此而可能发展网络科学。网络空间有许多控制和答理问题,有人称之为“虑拟控制”或网络的控制。近年来,关于下一代互联网、智能网、网格等的讨论也较多,网格(Grid)一般认为是继传统因特网、Web之后的第三代因特网其主旨是实现互联网上所有资源的全而连通,在气象、能源、教育以及企业信息化中都有广’泛应用。美国《福布斯特》杂志预期网格技术到2020年将产生年产伯20万亿美元的大下业。在网格中分布资源管理与控制、资源共享、网格监控以及系统女全等方而的研究都是受人关汁的四。有人建议,在网格的体系上要体现服务第一,协议第一的观念。另外,在下一代网关中,可能会将大部分控制功能(呼叫控制、接入控制、资源控制、服务质量控制等)统一交由一个控制层来完成。可见,网络的控制及管理.是日益受到重视,控制的一此基本概念,控制策略和控制理论不能简的一地搬用到网络的控制中,但应可以在网络的控制中得到发展。

以网络为控制对象的网络控制所要解决的主要是用户对网络各种服务质量:需求与网络资源间的矛盾与协调。从信息传送结构上讲,可以在核心网上增强控制功能;也可以在边缘网上引入系统与控制的方法。在这此系统建模与分析中,多会遇到系统规模大、异构件、时变性、人机协调、随机性等问题、在已见的一此研究成果中,排队论、小波分析、自适应、神经网络、混杂系统等理论与方法都有应用。在因特网或非实时局域网的控制系统中,离散控制时间的确定性或定常性已不存在,要发展网络控制理论或改造经典的方法或按离散事件动力学考虑新途径,学科交叉研究势在必行。

4对下控机系统及专委会工作的一此思考

二十年前,在个人计算机(PC)技术成热并大举进入市场之际,我们成立了工业控制计算机专业委员会,在学术交流、产品研发等方面做了许多工作,得到了广泛的认可。当前,信息网络迅速发展,而对网络控制等的机遇,工控机系统的研发人员应多交流讨论。各种工控机系统,现场总线、工业以太网,分布控制系统,传感器仍是工业自动化与下控机的主要课题,而网络控制的机遇与挑战也是专委会需认真思考的:

1)当前,我国在网络化控制(网络化系统,网络化制造……)方面的研究与产品研发已有一此成果,尚待深入与普及;而在网络的控制方而的研究下作刚刚开始。我们可能需要在理论探索、技术研究以及协议(标准)制定、产品研发等层面上挑战网络控制的机遇。

2)需要面对网络控制的挑战,加强计算机、通信网络、自动控制等学术交叉性的研讨,可与兄弟专委会联合组织。计算机、通信网络、自动控制等不同专业背景的人员在从事网络控制这类学科交叉研究中,往往有不同的思路、视角、方法或切入点,其成果也各有特色。多交流互补是大有益处的。

3)关注网络化产品,传感网络等的市场及应用,应有一此自主开发的产品或典型应用领域。

工业控制论文范文第3篇

论文摘要:网络与控制的学科交叉研究与产品的研发是我们面临的一个机遇与挑战。在网络控制系统和网络的控制中都有不少问题可研讨。

二十年前,面对计算机与控制交叉发展的机遇与挑战,中国计算机学会工控机专委会(其前身:中国电子学会电子计算机专业委员会工业计算机学组)诞生。二十年后的今天,我们又面临新的机遇与挑战,其特征之一就是,信息科学技术快速发展所引发的计算网络与控制科学技术的交叉发展,本文简称为“网络控制”对此#已有不少论述。本文只是简要讨论一些看法。

1网络控制的机遇

近年来信息科学技术与信息产业的发展十分迅猛,新思想、新技术相继问世,网络方面的新技术和产品迅速进入市场。而在经历一个大发展后,自动化及控制理论在其发展中也出现一此“困惑”,各国均十分关注自动化科学与技术面临的机遇与挑战。1986年IEEE与美国国家基金委专家高峰会发表“对控制的挑战”一文;1990-1993年IFAC组织了“控制在工业中的应用而临计算机的挑战”调研……我国也十分重视这个问题:1999年宋健在IFAC大会报告:21世纪的控制;2002年中国国家自然科学基金委召开“中国自动化领域发展战略高层学术讨论会”在这此讨论中,信息的控制、网络技术对控制的冲击等都是一个议题。维纳《控制论》一书的副标题是:“关于在动物和机器中控制和通信的科学”;而在《控制论》第一版序言中他又指出“如果一门新的科学学科是真正有生命力的,它的引人兴趣的中心就必须而且应该随着岁月而转移……因此,控制论学家应该继续走向新的领域,应该把大部分注意力转移到近十年发展的新的思想上去……”。从历史上看,控制与通信确实是相互依存交叉发展的,而当今在“网络的连通性无所不在”的形势下,我们确有必要讨论网络对控制的挑战是什么,信息的控制或网络控制是否应该列为一个“引人兴趣的中心”。

“网络控制”的提法早已有过,而对其内涵与外延井不十分统一,我们觉得网络控制泛指通信网络与控制科学技术的交叉以及相应的产品。主要包括两个方面的内容,网络化系统的控制与管理,网络主要是做为技术手段或环境#而控制对象是传统的对象(如电机、化工过程、航天……)也包括交通服务等系统。本文简称为”网络化控制”"网络系统本身的控制与管理。信息与网络成为控制的对象,而采用控制的手段来满足用户的要求。本文简称为“网络的控制”。这也可以说是从两个视角来研究网络控制。我们在网络控制的这两个视角上都面临机遇与挑战,前者延伸了诸如数字控制。计算机控制等的概念,而后者则延伸了电机控制,机床控制等的概念。

2网络化系统与网络化控制

网络化系统及网络化控制有多种提法,如TelematicSys-terns,NetworkedSystems,NetworkedControlSystems(NCS),IntegratedCommunicationandControlSystems(ICCS通信与控制系统)等,其内涵各有所侧重,但有共同点:是依靠网络(主要是计算机网络)组成的分布式系统;具有资源共享、集成自动化、协调下作等特点,从应用角度可包括:网络化控制、网络化制造、电子政务、电子商务、数字家庭、大型电网、城市交通、军事上的41SR指挥、控制、通信、计算机以及情报、监视、侦察)等。可以是下业对象也可以是服务业或其他对象。

网络化控制系统中的网络一般是大范畴的企业网络,从功能层次上可包括企业网的外联网[xtranet,企业内联网Intranet,控制网、传感网等,从网络类型上也可以说包括因特网、无线移动通信、以太网、现场总线与工业以太网、传感器网络等网络技术在控制领域的’泛且深入的应用,必然引起网络与控制交叉学科的发展,或者引起ThomasKahn在“TheStrutureofScientificRevolutions”中指出的在控制领域的范例转移(ParadigmShift)或出现从连续时间控制理论到离散时间控制理论的发展。

网络化控制与管理系统,可以不同程度地实现各层次自动化系统的集成使企业在企业协作、资源共享、提高效率、增强市场竞争能力等方面得到好处;同时,网络的引入必然带来信息传输时延,延时的抖动信息(数抓包)去失等问题,也必将引发一此研究课题,包括:网络化控制系统体系结构,网络环境下复杂系统的集成优化控制;基于连续时间和基于事件控制理论(在网络化控制系统中的)的应用与发展;各种网络化应用系统的建模与分析;基于网络计算和网络存储的分布控制;网络化系统的信息女全,现场总线,工业以太网,传感器网络等等,从某种意义说工业控制计算机系统的发展必须定位于网络环境下,从网络控制着手。

3网络的控制与答理

网络的控制,基于网络的控制(Network一BasedControl)或网络空间中的控制问题是自接涉及到网络木身的控制问题,这里控制的对象是信息、数抓、网络……。在自动化科学发展的历史中,自动控制的对象是不断发展变化的,这种发展体现了自动化科学理论与实际相结合,学科交叉和与时俱进的特性,从某种意义上说控制论的着眼点是信息与控制或信息的控制而网络的控制是信息的控制中的重要内容。

网络的控制或基于网络的控制系统在资源共享提高网络服务质量,实现集成自动化和整体优化以及和谐人机协调等方而都有优势或潜力;由于网上的传输时延,数抓包去失,以及用户对网络服务质量的不同需求等,引出了网络的控制中一系列研究课题。涉及相关的协议,系统的控制策略,稳定性、鲁棒性、算法的收敛性以及控制系统产品化等问题。

以复杂媒体网络的控制为例,复杂媒体可视为一个广义的系统,其所究内容包括信息结构、复杂媒体的管理.、服务质量(QOS)控制,流量控制等。例如,在流媒体系统中,可以利用自适应等控制策略使用户在不同的网络环境卜享受到尽可能好的QoS保证。

1999年,木尼迪克特(Bendidt)提出了“网络空间”(Cyberspace)的概念,称这种“由计算机支持,由计算机进入和由计算机产生的全球网络化,是多维度的,人造或‘虑拟’的真实。它是真实的,每一台计算机都是一个窗口;它是虑拟的,所看到的或所听到的既不是物质也不是物质的表现,相反它们都是纯粹的数抓或信息组成的”。可以说,它是介于虑拟和现实之间的特殊空间,即“网络空间”,由此而可能发展网络科学。网络空间有许多控制和答理问题,有人称之为“虑拟控制”或网络的控制。近年来,关于下一代互联网、智能网、网格等的讨论也较多,网格(Grid)一般认为是继传统因特网、Web之后的第三代因特网其主旨是实现互联网上所有资源的全而连通,在气象、能源、教育以及企业信息化中都有广’泛应用。美国《福布斯特》杂志预期网格技术到2020年将产生年产伯20万亿美元的大下业。在网格中分布资源管理与控制、资源共享、网格监控以及系统女全等方而的研究都是受人关汁的四。有人建议,在网格的体系上要体现服务第一,协议第一的观念。另外,在下一代网关中,可能会将大部分控制功能(呼叫控制、接入控制、资源控制、服务质量控制等)统一交由一个控制层来完成。可见,网络的控制及管理.是日益受到重视,控制的一此基本概念,控制策略和控制理论不能简的一地搬用到网络的控制中,但应可以在网络的控制中得到发展。

以网络为控制对象的网络控制所要解决的主要是用户对网络各种服务质量:需求与网络资源间的矛盾与协调。从信息传送结构上讲,可以在核心网上增强控制功能;也可以在边缘网上引入系统与控制的方法。在这此系统建模与分析中,多会遇到系统规模大、异构件、时变性、人机协调、随机性等问题、在已见的一此研究成果中,排队论、小波分析、自适应、神经网络、混杂系统等理论与方法都有应用。在因特网或非实时局域网的控制系统中,离散控制时间的确定性或定常性已不存在,要发展网络控制理论或改造经典的方法或按离散事件动力学考虑新途径,学科交叉研究势在必行。

4对下控机系统及专委会工作的一此思考

二十年前,在个人计算机(PC)技术成热并大举进入市场之际,我们成立了工业控制计算机专业委员会,在学术交流、产品研发等方面做了许多工作,得到了广泛的认可。当前,信息网络迅速发展,而对网络控制等的机遇,工控机系统的研发人员应多交流讨论。各种工控机系统,现场总线、工业以太网,分布控制系统,传感器仍是工业自动化与下控机的主要课题,而网络控制的机遇与挑战也是专委会需认真思考的:

1)当前,我国在网络化控制(网络化系统,网络化制造……)方面的研究与产品研发已有一此成果,尚待深入与普及;而在网络的控制方而的研究下作刚刚开始。我们可能需要在理论探索、技术研究以及协议(标准)制定、产品研发等层面上挑战网络控制的机遇。

2)需要面对网络控制的挑战,加强计算机、通信网络、自动控制等学术交叉性的研讨,可与兄弟专委会联合组织。计算机、通信网络、自动控制等不同专业背景的人员在从事网络控制这类学科交叉研究中,往往有不同的思路、视角、方法或切入点,其成果也各有特色。多交流互补是大有益处的。

3)关注网络化产品,传感网络等的市场及应用,应有一此自主开发的产品或典型应用领域。

工业控制论文范文第4篇

论文摘要:网络与控制的学科交叉研究与产品的研发是我们面临的一个机遇与挑战。在网络控制系统和网络的控制中都有不少问题可研讨。

二十年前,面对计算机与控制交叉发展的机遇与挑战,中国计算机学会工控机专委会(其前身:中国电子学会电子计算机专业委员会工业计算机学组)诞生。二十年后的今天,我们又面临新的机遇与挑战,其特征之一就是,信息科学技术快速发展所引发的计算网络与控制科学技术的交叉发展,本文简称为“网络控制”对此#已有不少论述。本文只是简要讨论一些看法。

1网络控制的机遇

近年来信息科学技术与信息产业的发展十分迅猛,新思想、新技术相继问世,网络方面的新技术和产品迅速进入市场。而在经历一个大发展后,自动化及控制理论在其发展中也出现一此“困惑”,各国均十分关注自动化科学与技术面临的机遇与挑战。1986年ieee与美国国家基金委专家高峰会发表“对控制的挑战”一文;1990-1993年ifac组织了“控制在工业中的应用而临计算机的挑战”调研……我国也十分重视这个问题:1999年宋健在ifac大会报告:21世纪的控制;2002年中国国家自然科学基金委召开“中国自动化领域发展战略高层学术讨论会”在这此讨论中,信息的控制、网络技术对控制的冲击等都是一个议题。维纳《控制论》一书的副标题是:“关于在动物和机器中控制和通信的科学”;而在《控制论》第一版序言中他又指出“如果一门新的科学学科是真正有生命力的,它的引人兴趣的中心就必须而且应该随着岁月而转移……因此,控制论学家应该继续走向新的领域,应该把大部分注意力转移到近十年发展的新的思想上去……”。从历史上看,控制与通信确实是相互依存交叉发展的,而当今在“网络的连通性无所不在”的形势下,我们确有必要讨论网络对控制的挑战是什么,信息的控制或网络控制是否应该列为一个“引人兴趣的中心”。

“网络控制”的提法早已有过,而对其内涵与外延井不十分统一,我们觉得网络控制泛指通信网络与控制科学技术的交叉以及相应的产品。主要包括两个方面的内容,网络化系统的控制与管理,网络主要是做为技术手段或环境#而控制对象是传统的对象(如电机、化工过程、航天……)也包括交通服务等系统。本文简称为”网络化控制”"网络系统本身的控制与管理。信息与网络成为控制的对象,而采用控制的手段来满足用户的要求。本文简称为“网络的控制”。这也可以说是从两个视角来研究网络控制。我们在网络控制的这两个视角上都面临机遇与挑战,前者延伸了诸如数字控制。计算机控制等的概念,而后者则延伸了电机控制,机床控制等的概念。

2网络化系统与网络化控制

网络化系统及网络化控制有多种提法,如telematic sys-terns,networked systems,networked control systems(ncs),integra ted communication and control systems(iccs通信与控制系统)等,其内涵各有所侧重,但有共同点:是依靠网络(主要是计算机网络)组成的分布式系统;具有资源共享、集成自动化、协调下作等特点,从应用角度可包括:网络化控制、网络化制造、电子政务、电子商务、数字家庭、大型电网、城市交通、军事上的41sr指挥、控制、通信、计算机以及情报、监视、侦察)等。可以是下业对象也可以是服务业或其他对象。

网络化控制系统中的网络一般是大范畴的企业网络,从功能层次上可包括企业网的外联网[xtranet,企业内联网intranet ,控制网、传感网等,从网络类型上也可以说包括因特网、无线移动通信、以太网、现场总线与工业以太网、传感器网络等网络技术在控制领域的’泛且深入的应用,必然引起网络与控制交叉学科的发展,或者引起thomas kahn在“the strutureof scientific revolutions”中指出的在控制领域的范例转移(paradigm shift)或出现从连续时间控制理论到离散时间控制理论的发展。

网络化控制与管理系统,可以不同程度地实现各层次自动化系统的集成使企业在企业协作、资源共享、提高效率、增强市场竞争能力等方面得到好处;同时,网络的引入必然带来信息传输时延,延时的抖动信息(数抓包)去失等问题,也必将引发一此研究课题,包括:网络化控制系统体系结构,网络环境下复杂系统的集成优化控制;基于连续时间和基于事件控制理论(在网络化控制系统中的)的应用与发展;各种网络化应用系统的建模与分析;基于网络计算和网络存储的分布控制;网络化系统的信息女全,现场总线,工业以太网,传感器网络等等,从某种意义说工业控制计算机系统的发展必须定位于网络环境下,从网络控制着手。

3网络的控制与答理

网络的控制,基于网络的控制(network一based control)或网络空间中的控制问题是自接涉及到网络木身的控制问题,这里控制的对象是信息、数抓、网络……。在自动化科学发展的历史中,自动控制的对象是不断发展变化的,这种发展体现了自动化科学理论与实际相结合,学科交叉和与时俱进的特性,从某种意义上说控制论的着眼点是信息与控制或信息的控制而网络的控制是信息的控制中的重要内容。

网络的控制或基于网络的控制系统在资源共享提高网络服务质量,实现集成自动化和整体优化以及和谐人机协调等方而都有优势或潜力;由于网上的传输时延,数抓包去失,以及用户对网络服务质量的不同需求等,引出了网络的控制中一系列研究课题。涉及相关的协议,系统的控制策略,稳定性、鲁棒性、算法的收敛性以及控制系统产品化等问题。

以复杂媒体网络的控制为例,复杂媒体可视为一个广义的系统,其所究内容包括信息结构、复杂媒体的管理.、服务质量(qos)控制,流量控制等。例如,在流媒体系统中,可以利用自适应等控制策略使用户在不同的网络环境卜享受到尽可能好的qos保证。

1999年,木尼迪克特(bendidt)提出了“网络空间”(cyberspace)的概念,称这种“由计算机支持,由计算机进入和由计算机产生的全球网络化,是多维度的,人造或‘虑拟’的真实。它是真实的,每一台计算机都是一个窗口;它是虑拟的,所看到的或所听到的既不是物质也不是物质的表现,相反它们都是纯粹的数抓或信息组成的”。可以说,它是介于虑拟和现实之间的特殊空间,即“网络空间”,由此而可能发展网络科学。网络空间有许多控制和答理问题,有人称之为“虑拟控制”或网络的控制。近年来,关于下一代互联网、智能网、网格等的讨论也较多,网格(grid)一般认为是继传统因特网、web之后的第三代因特网其主旨是实现互联网上所有资源的全而连通,在气象、能源、教育以及企业信息化中都有广’泛应用。美国《福布斯特》杂志预期网格技术到2020年将产生年产伯20万亿美元的大下业。在网格中分布资源管理与控制、资源共享、网格监控以及系统女全等方而的研究都是受人关汁的四。有人建议,在网格的体系上要体现服务第一,协议第一的观念。另外,在下一代网关中,可能会将大部分控制功能(呼叫控制、接入控制、资源控制、服务质量控制等)统一交由一个控制层来完成。可见,网络的控制及管理.是日益受到重视,控制的一此基本概念,控制策略和控制理论不能简的一地搬用到网络的控制中,但应可以在网络的控制中得到发展。

以网络为控制对象的网络控制所要解决的主要是用户对网络各种服务质量:需求与网络资源间的矛盾与协调。从信息传送结构上讲,可以在核心网上增强控制功能;也可以在边缘网上引入系统与控制的方法。在这此系统建模与分析中,多会遇到系统规模大、异构件、时变性、人机协调、随机性等问题、在已见的一此研究成果中,排队论、小波分析、自适应、神经网络、混杂系统等理论与方法都有应用。在因特网或非实时局域网的控制系统中,离散控制时间的确定性或定常性已不存在,要发展网络控制理论或改造经典的方法或按离散事件动力学考虑新途径,学科交叉研究势在必行。

4对下控机系统及专委会工作的一此思考

二十年前,在个人计算机(pc)技术成热并大举进入市场之际,我们成立了工业控制计算机专业委员会,在学术交流、产品研发等方面做了许多工作,得到了广泛的认可。当前,信息网络迅速发展,而对网络控制等的机遇,工控机系统的研发人员应多交流讨论。各种工控机系统,现场总线、工业以太网,分布控制系统,传感器仍是工业自动化与下控机的主要课题,而网络控制的机遇与挑战也是专委会需认真思考的:

1)当前,我国在网络化控制(网络化系统,网络化制造……)方面的研究与产品研发已有一此成果,尚待深入与普及;而在网络的控制方而的研究下作刚刚开始。我们可能需要在理论探索、技术研究以及协议(标准)制定、产品研发等层面上挑战网络控制的机遇。

2)需要面对网络控制的挑战,加强计算机、通信网络、自动控制等学术交叉性的研讨,可与兄弟专委会联合组织。计算机、通信网络、自动控制等不同专业背景的人员在从事网络控制这类学科交叉研究中,往往有不同的思路、视角、方法或切入点,其成果也各有特色。多交流互补是大有益处的。

3)关注网络化产品,传感网络等的市场及应用,应有一此自主开发的产品或典型应用领域。

工业控制论文范文第5篇

其实,这3项重要发明所根据的力学原理十分简单:一个单摆、一个离心调速器、一个具有攻角运动的平板的升力。然而,从这3个貌似十分简单的力学模型开始,到根据其原理进行发明创造,再经过不断改进,进入并改变人类生活,要经过无数科学家的艰苦努力,甚至要经过几代人前赴后继地奋斗,才能成为现实。人类文明的历史就是这样不断发展着。

摆钟 开辟计时与大航海时代

关于摆钟的发明,可以追溯到伽利略对摆的等时性的研究。伽利略是研究摆的运动的第一人。他在17岁时,就对摆的振动产生了兴趣。经过反复实验,他得到了摆的小摆动周期与摆长的平方根成正比的结论,从而在理论上为钟表的核心装置――摆奠定了理论基础。这标志着一个新时代的开始。

1641年,伽利略建议利用摆的等时性制造钟。遗憾的是,他未能完成此项工作便逝世了。于是,制造摆钟的任务历史性地由荷兰学者惠更斯担当了。

1657年,27岁的年轻学者惠更斯完成了摆钟的设计。他是一位因为发现土星光环而知名的年轻学者。同年,荷兰的钟表匠制成了世界上首架摆钟。次年,惠更斯出版了专著《摆钟》。在这本书中,惠更斯不仅详细描述了摆钟的构成,而且发表了一系列关于单摆与动力学的重要研究结果。例如,惠更斯系统地研究了圆周运动,引进了向心力和向心加速度的概念。他在理论上论证了单摆的等时性并给出了其周期与摆长和重力加速度关系的公式。随后,惠更斯又发现,在大幅度摆动时,单摆的周期不再是常数,并给出了在大幅度摆动时也有等周期的摆线理论。

摆钟的发明对钟表精度的改进是非常了不起的。在此之前,最好的钟一昼夜误差大约有15分钟,而当时最好的摆钟可以调整到一昼夜误差不大于10秒。有了摆钟,人类才有了研究地球上物体运动的精确计时装置。

英国力学家胡克于1676年发表了对于弹簧的研究结果,后人称之为“胡克定律”,即弹簧的伸长与外力成正比关系。后来,摆钟上出现了两项改进:一项是弹簧发条贮能器的改进,另一项是弹簧(或游丝)摆轮的发明。1674年,惠更斯制成基于弹簧摆轮的钟表。有了这两项改进,钟表可以适应更为恶劣的工作环境,也可以制造得更为轻巧,例如,能够在颠簸环境下工作的钟、可以随身携带的怀表以及手表的出现。

1707年,英国海军舰队发生了一次惨祸,共有3艘船只失事,超过2000人死亡。事故原因是舰队定位出了差错。1714年,英国国会悬赏2万英镑寻求在海中精确测定经度的方法:谁要是能在到达西印度的6周航行中,误差不大于30英里,便能得到这笔奖金。事实上,当时天文观测仪已可以使人们经由观测星体十分精确地了解船舶所在地的纬度。但对于所在地的经度,由于星体在天上随时间不停运动,要想准确测定经度,必须制造一架高精度的便携式时钟。这种钟就是天文钟。

最终,钟表匠哈里森改进的时钟在从伦敦到牙买加的9周航海旅程中,误差仅为5秒。他获得了国会的这项悬赏。

18世纪时,钟表进入大众消费市场,钟表的种类也越来越多,有了从教堂、航海、家庭摆设到个人佩戴等各式各样的钟表。之后,钟表做得越来越精巧,可以戴在手腕上的腕表也出现了。

迄今的200多年间,钟表用于测量声速、光速、各种振动频率、周期等各种物理量,还被应用于体育运动的准确测时。此外,钟表还广泛地用于航海、航空业。各学科和各技术的发展无不得益于钟表的帮助。

可以说,钟表的发展和改进揭开了人类社会现代技术的序幕。出于随时随地准确定时的需求,人们需要制造大量钟表,有大量细小的钟表零配件需要加工和制造,于是便产生了现代车床和现代金属加工技术。

与此同时,钟表的发展又为西方现代技术的发展培育了人才。蒸汽机的发明者英国人瓦特、纺织机的发明者英国人阿克赖特、以蒸汽机为动力的轮船的发明者美国人富尔顿等,他们青少年时代都曾经当过修表学徒或制作工匠。

有一种流行的观点是很有道理的,即认为欧洲近代科学技术的起源是古希腊的思辨传统与欧洲手工业传统相结合的产物。前者以达・芬奇、伽利略、惠更斯与牛顿的动力学发展为代表,后者便是以钟表工业的发展所培养起的一代新技术人才为基础。

如今,尽管摆钟大多已被电子表等电子计时装置所取代,但对于电子表中的震荡器的认知,还是起源于对单摆知识的拓宽,可以说,它保留、继承和拓宽了关于摆钟的理论和技术。

调速器 让蒸汽机走向世界

调速器看似简单,但在近代控制技术和控制理论的发展上起到了开天辟地的作用。

1698年,英国人托马斯・塞维利发明了利用蒸汽压力的抽水泵――“矿山之友”。它的工作过程是:在容器中通入蒸汽,使蒸汽在容器中凝结,利用蒸汽凝结后形成的真空把矿井中的水抽上来。这种泵有两个明显的缺点:一是在地下水位较低,比如低于水泵10米时就抽不上水;二是由于突然进入容器的蒸汽压力过高,易于爆炸。

1712年,英国人托马斯・纽可曼发明了大气压蒸汽机。这种机器具有汽缸与活塞,可以自动工作,使矿井抽水的便捷性大大提高,所以大气压蒸汽机不仅英国人使用,德国人与法国人也在使用。

但英国人瓦特经过研究发现,纽可曼的蒸汽机由于在用水冷却汽缸时,汽缸的温度降低,为加热汽缸就要消耗更多的蒸汽,因而效率偏低。为此,1765年5月,瓦特提出使蒸汽从汽缸排入另一容器的想法,这个容器后来被称为冷凝器。经过反复试验与改进,装有冷凝器的蒸汽机在1769年制造完成。

改进后的蒸汽机效率大大提高,但仍存在问题――速度不能得到很好的控制。烧煤多时,蒸汽多,机器就转得快;烧煤少时,就转得慢。这种不能均衡转动的蒸汽机是无法派上大用场的。

1782年前后,瓦特在蒸汽机上安装了离心调速器。这种调速器的构造是利用蒸汽机带动一根竖直的轴转动,这根轴的顶端有两根铰接的等长细杆,两根细杆另一端各有一个金属球。当蒸汽机转动过快时,竖轴也加快转动,两个金属小球在离心力作用下,由于转动加快而升高,这时与小球连接的连杆便将蒸汽阀门关小,从而使得蒸汽机的转速同时降低。反之,若蒸汽机的转速过慢,则竖轴转动缓慢,小球的位置便会下降,这时连杆便将阀门开大,从而使蒸汽机转速加快。

离心调速器是一个基于力学原理的发明,是蒸汽机所以能普及应用的关键,也是人类自动调节与自动控制机械的开始。由于人们能够自主控制蒸汽机的运转速度,才使蒸汽机广泛应用于纺织、火车、轮船、机械加工等行业,使得人类大量使用自然原动力成为可能,最终才有了产业革命的第二阶段。

瓦特所改进的蒸汽机很快便在生产中得到迅速普及。到1790年,老式的纽可曼蒸汽机在市场上已经看不见了;与此同时,大约有500台蒸汽机在英国工作。经过大约不到100年,到了1868年,仅在英国就有7.5万台蒸汽机投入生产中。1800年,英国的特里维希克发明了高压蒸汽机。1801年,美国人埃文思造出了真正合用的高压蒸汽机。1805年,蒸汽机作为驱动力在美国被装上了汽车。1807年,美国的富尔顿发明以蒸汽机为动力的轮船。1825年,斯蒂文森造出可以在轨道上行驶的蒸汽机车。

调速器使用后,初期运行很正常;但当蒸汽机的速度提高后,调速器不能稳定运转,会出现时快时慢的现象。最早研究调速器稳定性问题的是英国物理学家麦克斯韦。1868年,麦克斯韦发表《论调节器》,最早把调速器的运动状态用微分方程来描述,他导出了调节器的微分方程,并在平衡点附近进行线性化处理,指出稳定性取决于特征方程的根是否具有负的实部;麦克斯韦还给出了系统稳定运行的条件。

到了1872年,俄国的维斯聂格拉斯基写出了《论调整器的一般原理》一文,并于1876年在法国科学院报上发表。

后来,英国的儒斯和俄国的李亚普诺夫分别在1877年和1892年发表对于运动系统普遍稳定性的理论研究论文,才最终从理论上完整而全面地解决了力学系统的稳定性问题。

调速器是一项技术发明,由于它的出现和发展,蒸汽机开始被普遍使用,才有了后来的产业革命。工业控制论的研究也可以说是从调速器的研究起步的,并且由研究调速器的稳定性开始,才使得人们开始深入研究力学系统的稳定性。因此,了解调速器的历史,对于了解蒸汽机的历史,对于理解控制论的历史,对于了解运动稳定性研究的历史都是十分重要的。

飞行力学 让人类圆了飞天梦

1903年12月17日,莱特兄弟第一次实现了人类飞行的梦想。其实,人类对飞行的向往和探索源远流长,航空的产生和发展是人类世代前赴后继奋斗和积累的结果,这其中首先是力学家的研究贡献。在莱特兄弟之前,至少应当提到3位科学家的力学研究。

大莱特曾说过:“我们设计的飞机,完全按照凯利爵士非常精确的计算方法。”他所提到的这位凯利爵士就是被称为“航空之父”的英国人乔治・凯利。

1804年12月,为了对空气的阻力与升力进行定量研究,乔治・凯利设计和制造了一架悬臂机,用于研究平板的升力和阻力。利用这个装置,凯利得到了最早关于升力和速度方面的数据。他在悬臂机试验中还发现了流线型对减少空气阻力的重要性。经过精心计算,凯利给出了一架飞机的设计参数。他认为,如果这块平板能在动力作用下高效率运动,空中飞行就会实现。

美国科学家兰利是一位自学成才的天文学家,他发展了测辐射热仪,对太阳光谱测量做出了重要贡献。兰利从小便对鸟的飞翔产生了极大兴趣,经常连续数小时观看鸟的飞行。

1887年,兰利移居华盛顿,出任当时美国权威学术机构――史密森学会秘书。他建造了一座高60英尺的悬臂机,该机靠煤气发动机驱动,外周速度可达每小时70海里。利用这座悬臂机,兰利进行了大量的空气动力实验,研究平板与鸟翼在空气中运动时的阻力与升力的规律,由此得到了许多定量数据,并且纠正了不少前人的错误。1891年,兰利的著作《空气动力学实验》出版,该书是最早的比较系统的实验空气动力学著作,对后来的飞机研究者,包括莱特兄弟影响很大。

除了实验室研究外,兰利还动手做飞行试验。从1891年开始,他试制了橡筋动力模型飞机,设计并制造了轻型蒸汽机,设计了7个型号的飞机模型,并进行了两次不成功的载人飞行试验。后人认为,兰利载人飞行的失败主要是由于结构上的不合理,假如他的发射架采用轮式起落架,试飞的结果很可能完全不同。

美国人罗杰・劳纽斯说:“莱特兄弟教会了世界飞行;但是,是谁教会了莱特兄弟去飞行的呢?从最广泛的意义上说,是一位出生于法国、在芝加哥长大的工程师――恰纳特。”

恰纳特是一位铁路工程师,主持设计过复杂的铁路桥梁,并采用新的材料进行施工。他对飞行一直保持浓厚的兴趣,其关行的力学知识在19世纪80年代一直处于前沿。恰纳特与莱特兄弟一直保持联系并指导他们,恰纳特甚至亲自去过莱特兄弟的飞行试验场地。

1886年8月,恰纳特在美国第一次组织召开了关于航空研究可能性的讨论会,这也是美国科学促进协会 (AAAS)的第一个系列会议。1889年,恰纳特在多伦多又召开了AAAS会议,将航空计划作为其中一个工程问题。1893年,恰纳特在芝加哥组织召开了一次国际航空会议,许多知名的航空爱好者出席了会议,其中有史密森学会秘书兰利、发明家爱迪生等。1894年,他出版了航空业的经典著作《飞行力学进展》。这本书后来变成航空业的一本经典著作。

工业控制论文范文第6篇

[关键词]模糊数学 精确数学 模糊性 智慧

数学,作为一门古老而又普遍的学科,一直以来都精确并且严密的存在着,同时又被广泛的应用着。但随着科学的不断发展进步,传统精确性的数学已经不能满足生活的需要,模糊数学便应运而生,并且一出现就显示出了强大的生命力,在各种学科均可得到不同程度的应用。事实上,将数学与做人联系起来,才能够完整的展示其内在的本质,独特的魅力。

提到普通意义上的精确数学,大家自然并不陌生,它正是以准确严密的形象出现在人们脑海中的。但是什么是模糊数学呢?数学变得模糊是不是本身就是一种矛盾呢?人们脑子里肯定会浮现这样的疑问。在这里,笔者要向大家澄清,这里的模糊并不是生活中略带贬义的模糊,而是数学的进一步发展,模糊正是为了更好的清晰严谨,洞察问题的实质。

模糊数学由美国控制论专家L.A.扎德(L.A.Zadeh)教授所创立。他于1965年发表了题为《模糊集合论》(《FuzzySets》)的论文,从而宣告模糊数学的诞生。若要给它下一个明确的定义,那么模糊数学是研究和处理模糊现象的一种数学理论和方法。

如果按照大众化的意义来理解模糊,那么他就成了传统精确数学的对立,然而我们所讲的模糊数学是传统数学的突破。传统的数学并没有放弃他的严格性去迁就模糊性,而是把数学的方法打到模糊现象的,形成一种更加灵活的理论体系。客观世界呈现在人们面前的不仅仅是确定的现象,还是一幅各种现象相互影响、相互作用形成的错综复杂的图景,其中有许多不确定性。正如L.A.查德所说,“当系统的复杂性日益增长时,我们作出的系统特性的精确而又有意义的描述能力将相应降低,直到达到这样一个阈值,一旦超过它,精确性与有意义性变成了两个几乎相互排斥的特性。”这样模糊数学作为时代的产物自然而然的呈现在了人们面前。

在大多数情况下,模糊数学可以看成是一种更加精确的数学,它使得一些模糊性变得数量化了。在我们身边就有许多模糊现象,没有分明的数量界限,要使用一些模糊的词句来形容、描述。比如,年轻、年老、高个、近、远、美、丑等等,这些概念是不可以简单地用是、非或数字来表示的,多大年纪才算是年老,什么样的距离才算是远等并没有确切的数字表示。在医疗诊断过程中,无论是病人的口述,医生的观察与检查,对病因的探讨以及诊断确定,都会有一定程度的模糊性。因此,模糊数学并没有让数学变得模模糊糊,而是让数学走进生活中模糊现象的圈子,将复杂的生活现象用数学来解决,深入了解生活的本质,做生活中的智者,清晰地分析事物之间的联系。

那么模糊数学是如何来解决譬如年轻、年老这样的模糊问题呢?首先引入了隶属函数,用它来表示模糊集合的特征函数。比如,令“老年人”这个模糊集合的隶属函数为

式中的x表示年龄,则可以计算得到:

这表示55岁只属于半老,因为它属于“老年人”这个模糊集合的程度只有0.5。

而70岁属于“老年人”这个模糊集合的程度就有0.94。

由此可见,模糊数学建立的并不是“非此即彼”的模型,而是在解决生活中“亦此亦彼”的现象。这样使对立双方互为中介,才能够正确的把握客观事物变化发展的数量特征。

清晰地记得小时候受到的教育:学好数学,头脑才会变得聪明。直到现在,数学科班的人们也会令人有望而生畏的感觉,数学与智慧总是息息相关的。但大家都认为数学是一系列准确的数字以及抽象的图形集合。学会用数字进行基本运算,不仅能够去打酱油了,还能解决生活中商品买卖、货品交换等一些最有实际价值的问题,所以大多数人认为数学的学习靠近生活,会算术是一个人聪明的象征。不过由于涉及了大量精确的数字以及运算,数学的学习不免过于死板枯燥,也就是所谓的趣味性太差。每天人们都用语言文字进行交流,表达情感,涉及到文学的东西就显得如此具有亲和力。殊不知我们语言沟通的同时,模糊数学的思想也于无形中发挥着巨大的作用,比如谈论到关于年轻女孩都比较敏感的胖瘦问题时,没有明确的数字表示多少公斤算作胖人,也就是胖瘦之间没有具体的数字来划清界限,那我们所谓的胖就是一种模糊的表达。形成这样模糊的思维意识,我们在做事情时就不自觉的多了几分变通,少了些许死板,模糊数学对生活起到的作用也是潜移默化的。如此看来,模糊数学概念的提出,不仅丰富了数学的理论知识,还增加了数学的趣味性,融入生活后人们看问题办事情也会提升到一定的高度。

以前总有一种说法:哲学是世上最高深的学问,其次是数学,然后才可以考虑其他学科。但是模糊数学的引入,从根本上动摇了这种说法,因为模糊数学本身便是一种高深的哲学,除了精确严密之外,它还引入了一种变通,一种思维的升华。如果说哲学以其辩证法的思想灵活的展现在众人面前,那么现在模糊数学的产生就是为辩证法提供了新鲜的血液。模糊数学理论体现了辩证法中的事物间联系发展的观点,阐明了质量互变规律和对立统一规律。由于模糊数学研究了事物之间的过渡性质,从而加深了因果性联系的认识。比如说当医生分析患者的病因时,会列举出一系列待观察因素,分析哪些因素致病几率大些,哪些致病几率小些,并不是简单的断定两者有无因果关系,如此便反应了哲学中的确定性和不确定性范畴。模糊数学削弱了某些概念的固定性,显示了概念应有的流动性,具有明显的辩证性质。如果处处讲究精确清晰,只承认非此即彼,不承认亦此亦彼,显然是陷入了形而上学的泥潭。如此看来,模糊数学在反映哲学辩证唯物主义的同时亦进一步拓展了哲学的宽度。

生活中绝大多数概念,并不是确切的概念,那么就不能对某个事物是否属于它作出完全肯定的回答,在属于和不属于之间,就容许中间状态的存在,这就是模糊数学思想影响的反映。深入思考一番,这种逻辑方式在做人方面也值得借鉴。好多事情我们根本就没有必要必须具体化,刨根问底,了解事物的本质就可以了,难得模糊嘛!这样说并不是一种不求甚解的思想,而是适当的变通,有时硬往南墙上撞会使得本来简单的事情变得复杂,适当变换一下思路,会起到扭转乾坤的作用,正所谓“变则通,通则广”。

不仅生活中的事物具有模糊性,人的主观认识有时也具有一定的模糊性。由于接收外部信息时,靠的是我们的感觉器官直接接收,这样不经过仪器测量的认识便具有一定的模糊性,同时我们考查事物并不是孤立、静止的,大脑会主动分析并且加工联系发展的事物的性质状态,这样得到的认识就不可避免的出现一定的模糊性。当我们对事物认识层次越深时,就会越模糊,适当应用模糊数学的思维原理,做生活的驾驭者便显得水到渠成了。

大千世界,无奇不有。我们每天都会面对各种各样的生活问题,如何去应对与解决,不同的人之间也是有差异的。有人说“大事化小,小事化了”是一种智者的心态。但是如何“化小”“化了”呢?模糊数学的思维方法清晰地告诉我们首先要找到事物之间的关联程度,然后依据这种关联性最大限度去削减复杂的事物。如此找到事物自身存在的精髓,也就是大家通常所说的看到了事物的本质,这样解决起来便会有的放矢,不会像无头苍蝇乱撞般的浪费精力了。我们讲的学好模糊数学,便会做生活的智者,这里的智不是简单的聪明智慧,而是一种思维高度的提升,一种心态的成熟,一种境界的升华。模糊思维习惯的形成,让我们不再像幼儿般钻牛角尖,与他人就无意义的话题一比高低。培养起模糊的思维意识,也让我们去动态联系的看待周围世界,每个个体在社会中并不是孤立的,这样一种令人温暖的亲切感便油然而升。同时模糊思维习惯也会让我们偶遇生活难题时处变不惊,迅速认清问题的症结所在,解决起来游刃有余,做生活的主宰者。所以当模糊数学潜移默化的深入到我们的大脑时,智慧的种子便也不知不觉的埋在了心底。

模糊数学作为时代的产儿一出现便显示出了强大地生命力,能很好的处理各种模糊问题。对人类生活更是无限启发,发挥着巨大的作用。人脑能在较高的准确性下有效地处理复杂问题,如果计算机使用模糊数学,模拟人脑思维方式,便能大大提高模式识别能力。在工业控制领域中,应用模糊数学,可使洗衣机节电、节水、提高效率。在现代社会管理的大系统中,运用模糊数学的方法,能快速形成更加有效的决策。同时模糊数学的触角还深入到了医学、气象、工程力学、地质、农业、环境、心理、教育等众多领域,应用前景非常广阔。

模糊数学的诞生,标志着数学的一次本质性解放,它冲破传统精确数学的束缚,将不确定性的关联程度引入数学,使数学成为一个既精确又灵活的充满生机的学科。同时表现了人类思想上的飞跃,更是人类智慧光芒的绽放。所以模糊数学的思想值得我们在整个社会中做一个普遍性的推广,使其深入人心,更好的去为人类思维的革新服务,为更高一层的生活质量指明方向。

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