过程控制系统论文范文

过程控制系统论文篇1

课题名称： PLC先进控制策略研究与应用

1、选题意义和背景。

可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)具有可靠性高、抗干扰能力强、功能丰富等强大技术优势，已经成为目前自动化领域的主流控制系统。然而，从目前的应用情况来看，PLC还大都只是承担最基本的控制功能，如顺序控制、数据采集和PID反馈控制。各个PLC厂家也在其产品中设计了PID模块。虽然PID算法控制有很高的稳定性，但对于一些复杂控制系统，PID控制很难满足控制要求，这也使PLC的发展面临着一种挑战。随着越来越多的PLC产品与IEC1131-3标准兼容，PLC控制系统越来越开放，将先进控制算法嵌入PLC常规控制系统成为可能。本课题从工业控制实际应用角度出发，对PLC的控制功能进行深入的研究和探讨，以提高和扩展PLC控制器的应用水平和应用范围。本课题：PLC先进控制策略的研究与应用，其目的是通过研究使一些先进控制算法在PLC及组态系统上得以实现，并开发相应的应用程序，经过验证后最终应用到工业过程控制中去。

在PLC组态系统中实现先进控制算法，包括预测控制算法和模糊逻辑控制算法，形成具有人工智能的控制模块及网络系统，能大大提高系统的控制水平，改善控制质量。从经济角度来看，目前PLC生产商的一些产品具备先进控制模块，如模糊模块。但它们的价格十分昂贵，且封闭性较强，不适合我国中小型企业的工业改造。因此开发较为通用的先进算法实现技术，对于我国中小型企业的工业改造具有很大的意义，既可降低生产成本，又可提高经济效益。

模糊控制与预测控制是智能控制中技术较为成熟的分支，因此，研制和开发出适合工业环境的实时先进控制开发工具，实现模糊控制、预测控制嵌入PLC,与常规控制集成运行，让先进控制从教授、专家手中走出来，实现先进控制的工程化、实用化、转化为社会生产力，对缩短控制系统开发周期，加快先进控制技术的广泛应用，提高我国的工业自动化水平有着重大的意义。

2、论文综述/研究基础。

在过程工业界，从40年代开始，采用PID控制规律的单输入单输出简单反馈控制回路己成为过程控制的核心系统。目前，PID控制仍广泛应用，即便是在大量采用DCS控制的最现代的工业生产过程中，这类回路仍占总回路80%-90%.这是因为PID控制算法是对人的简单而有效操作的总结和模仿，足以维护一般过程的平稳操作与运行，而且这类算法简单且应用历史悠久，工业界比较熟悉且容易接受。

然而，单回路PID控制并不能适用于所有的过程和不同的要求[4}0 50年代开始，逐渐发展了串级、比值、前馈、均匀和Smith预估控制等复杂控制系统，即当时的先进控制系统，在很大程度上满足了单变量控制系统的一些特殊的控制要求。在工业生产过程中，仍有10%-20%的控制问题采用上述控制策略无法奏效，所涉及的被控过程往往具有强藕合性、不确定性、非线性、信息不完全性和大纯滞后等特性，并存在着苛刻的约束条件，更重要的是它们大多数是生产过程的核心部分，直接关系到产品的质量、生产率和成本等有关指标。随着过程工业日益走向大型化、连续化，对工业生产过程控制的品质提出了更高的要求，控制与经济效益的矛盾日趋尖锐，迫切需要一类合适的先进控制策略。自50年代末发展起来的以状态空间方法为主体的现代控制理论，为过程控制带来了状态反馈、输出反馈、解疆控制、自适应控制等一系列多变量控制系统设计方法}s}.上述多变量控制策略有其自身的不足之处，工业过程的复杂性使得建立其正确的数学模型比较困难。同时，计算机技术的持续发展使得计算机控制在工业生产过程中得到了广泛的应用，强大的计算能力可以用来求解过去认为是无法求解的问题，这一切都孕育着过程控制领域的新突破。

整个80年代，出现了许多约束模型预测控制的工程化软件包。通过在模型识别、优化算法、控制结构分析、参数整定和有关稳定性和鲁棒性研究等一系列工作，基于模型控制的理论体系己基本形成，并成为目前过程控制应用最成功，也最有前途的先进控制策略。近年来，人工智能技术有了长足的长进并在许多科学与工程领域中取得了较广泛的应用。就过程控制而言，专家系统、神经网络、模糊系统是最有潜力的三种工具。专家系统可望在过程故障诊断、监督控制、检测仪表和控制回路有效性检验中获得成功应用。神经网络则可以为复杂的非线性过程的建模提供有效的方法，进而可用于过程软测量和控制系统的设计上。模糊系统不仅是行之有效的模糊控制理论基础，而且有望成为表达确定性和不确定性两类混合并提炼这些经验使之成为知识进而改进以后的控制，也将是先进控制的重要内容。

由于先进控制受控制算法的复杂性和计算机硬件两方面因素的影响，早期的先进控制算法通常是在PC机和UNIX机上实施的。随着DCS功能的不断增强，更多的先进控制策略可以与基本控制回路一起在DCS控制站上实现。国外发达国家几乎所有企业都采用了DCS系统或其它智能化设备来实现对生产过程的控制，并在此基础上通过实施先进控制与优化较大的提升了系统的性能。可以说，高性能控制系统，尤其是DCS系统的普及为先进控制的应用提供了强有力的硬件和软件平台。国外从70年代末就开始了先进控制技术商品化软件的开发及应用，并在DCS的基础上实现先进控制和优化。如爱默生公司的DeltaV和Honeywell公司的TDC3000,其先进控制软件RMPGT和RPID等在现场的实际应用都集中在自己的DCS系统上。传统的PLC由于不支持浮点运算以及先进控制所必须的精确的时间，因此，除了模糊逻辑控制外，其他的先进控制并没有在PLG平台上实现。然而，在过程工业中大多系统使用先进灵活的PLC控制系统，因此1996年Barnes提出了一种基于PC-PLC通讯的混合方式，通过控制网络实现计算机与PLG的通讯，从而实现先进控制。

3、参考文献。

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4、论文提纲。

第一章前言

1. I论文研究的目的和意义

1. 2论文研究的主要内容及工作简述

1. 3国内外文献综述

I. 3. 1先进控制的发展及现状

1 .3 . 2 PLC在工业控制领域的应用

1.3 . 3 PLC基本控制方法

1. 3. 4 PLC模糊控制器

I. 3. 5 PLC预测控制算法

第二章SIMATIC S7-300 PLC及STEP7系统

2.1 SIMATIC 57-300 PLC系统

2.1.1 S7-300 PLC

2.1.2 S7-300 PLC控制系统

2.2 STEP7系统

2.2.1 STEP7功能及结构

2.2.2组态环境及编程语言

2.2.3基本控制算法的实现二

第三章PLC模糊控制器的研究与实现

3.1模糊控制算法与系统

3.1.1模糊控制理论

3.1.2模糊控制系统

3.1.2.1模糊控制器的组成

3.1.2.2模糊控制算法

3.1.2.3模糊控制器的结构

3.2 PLC模糊控制器设计

3.2.1 PLC模糊控制器结构

3.2.2模糊控制器离线部分设计

3.2.2.1模糊控制器离线部分算法设计内容

3.2.2.2基于MATLAB模糊逻辑工具箱的设计

3.2.3 STEP7实现模糊控制器设计

3.2.3.1模糊算法流程图

3.2.3.2模糊算法的功能块

3.2.4 PLC模糊控制器的仿真验证

3.2.4.1仿真系统的建立

3.2.4.2仿真结果验证

第四章PLC预测控制器的研究与实现

4.1广义预测控制算法

4.1.1单值广义预测控制

4.1.2单值广义预测控制律计算

4.2 PLC单值广义预测控制器的设计与实现

4.2.1单值广义预测算法的实现步骤

4.2.2单值广义预测控制器的设计

4.3单值广义预测控制器的仿真验证

4.3.1仿真模型的建立

4.3.2仿真结果分析比较

第五章基于PLC的空调性能检测实验室计算机控制系统

5.1工艺流程与控制方案

5.1.1工艺过程简述

5.1.2控制要求

5.1.3控制方案设计

5.2控制系统结构及配置

5.3监控系统组态设计

5.4 57-300 PLC控制系统设计

5.4.1硬件系统组态

5.4.2 PLC控制程序设计

5、论文的理论依据、研究方法、研究内容。

目前，PLC的应用十分广泛，涉及到过程控制的方方面面。但在控制策略上，它依然沿用传统的PID控制。许多PLC开发商把PID算法做成模块，固化在PLC中。

但从长远角度看，对于一些复杂的控制系统，PID很难满足控制要求，这就需要把先进的控制算法嵌入到PLC的设计中。本课题以此为主要研究内容。

工业过程的复杂性以及对于控制日益提高的要求，各种先进控制算法越来越多地深入到控制领域，但由于PLC的编程目前还限于低级语言(如梯形图)，所以，给在PLC上实现先进控制算法带来了困难。SIEMENS在PLC的编程系统STEP7中提供了比较丰富的功能模块，因此，本课题首先是通过对控制算法的研究与改进和对STEP?功能的开发，使先进控制策略在S7-300 PLC上得以较好的实现。本论文重点研究基于PLC的模糊控制器的实现，这一领域目前研究的比较多，因此在总结前人研究方法的基础上，设计出一个基于PLC的通用的模糊控制器，并使其固化在STEP7软件中。此外，对于PLC预测控制虽已有一些研究，但都仅限于理论方面，尚未给出PLC上实现的实例。本课题也想在此方面有所创新，开发出基于PLC的预测控制实现技术。

本论文第一章简要介绍了课题的来源背景、主要内容、目的意义以及国外相关工作的研究状况等。

第二章介绍了SIMATIC S7-300 PLC的主要特点，系统组成及控制系统的配置与实现，同时介绍了STEP?软件的功能及结构，组态环境，以及一些基本算法的实现方法。

第三章重点阐述了模糊控制的基本理论、模糊控制算法、模糊控制器的结构及设计方法。提出了基于PLC的模糊控制器的实现方法，即采用MATLAB离线设计，PLC在线查询的方式。给出了STEP?实现模糊算法的流程图及部分程序。

最后建立一个过程仿真系统，对PLC模糊控制器进行仿真验证。

第四章介绍了预测控制的基本理论，重点阐述了广义预测控制算法，并结合PLC的特点，提出了基于PLC的单值广义预测控制器的设计方法，给出了STEP7实现单值广义预测算法的步骤与流程图。最后建立一个二阶大滞后的对象模型，构成仿真控制系统，与PID控制进行比较分析，验证PLC预测控制器的有效性。

第五章是作者在研究生期间参加的某空调性能检测实验室基于PLC实现的计算机控制系统，从系统控制方案的设计、系统配置和硬件构成、监控系统的设计等几个方面分别进行了详细的论述。

第六章结论与体会，总结自己在课题研究和项目研究的过程中的一些体会和心得，分析了工作中的不足，提出了以后工作的注意事项，改进方法。

6、研究条件和可能存在的问题。

I.尽快建立样板工程，把己经取得的研究成果应用到工程实际过程中，通过实践检验，发现问题以便不断改进和提高。

2. PLC预测控制器目前只应用了简单的单值广义预测算法，有其自身的局限性，如控制精度不高。目前，应用较为成熟的是MPC算法，因此可以把PLC-MPC控制器作为今后研究的一个重点。

3.对于PLC模糊控制器的改进，主要是在算法上，为了提高控制效果，单纯的模糊算法是不足的，改进型模糊算法如模糊PID可以改善控制器性能，因此可以开发PLC模糊PID控制器。

4.进一步挖掘STEP?软件的功能，开发过程对象仿真模块，给出基于PLC建立仿真系统的方法和步骤，为工业实阮应用缩短调试时间，保证系统的可靠性。

7、预期的结果。

1.通过对先进控制各种算法的分析比较，对先进控制理论有了进一步认识，从中学到了不少解决问题的方法，理解了传统控制方法与先进控制方法的区别。

2.基于PLC实现先进控制与基于PC实现先进控制相比较，最重要的一个优势在于PLC实现先进控制不需要通讯协议，而基于PC实现先进控制，在系统设计和运行之前必须正确的配置PC与PLC之间的通讯协议，因此可以降低系统得开发时间。其次，在系统运行时，在下位机上完成先进控制算法比在上位机完成更具有实时性。在可靠性方面，由于基于PC实现先进控制，现场的数据和信号要经过通讯传给上位机，这难免会出现数据的丢失和信号的误差，从而使系统的控制精度下降，而基于PLC实现先进控制避免了这类现象的发生。

3.西门子57-300 PLC功能强、处理速度快、模块化结构易于扩展，被广泛的应用于自动化控制系统中;其相应开发软件STEP7采用模块化编程方法，提供多种编程语言，丰富的功能模块，能实现较为复杂的功能和算法。因此二者结合 起来，为先进控制的设计与开发提供了很好的软硬件平台。

4. PLC模糊控制器采用MTALAB离线设计和PLC在线查表的方法，把复杂的模糊推理过程交给计算机离线完成，得到模糊控制量查询表供PLC在线调用。此方法将复杂琐碎的模糊控制系统的开发工作变得简单明了，大大缩短了开发周期，同时也提高的PLC控制的实时性，是目前被广泛采用且效果良好的PLC模糊控制器的设计方法。

5. PLC单值广义预测控制器采用简单实用的单值广义预测控制算法，它需要调整参数少、在线计算时间短，可适用于PLC类控制采样周期较短的快速动态过程系统。仿真结果表明：PLC单值广义预测控制器保持了预测控制的性能，控制效果较PID控制有很大改善，同时具有计算量小，响应迅速的优点。

8、论文写作进度安排。

20XX.05-20XX.06 开论文会议

20XX.06-20XX.07 确定论文题目

20XX.07-20XX.02 提交开题报告初稿

20XX.02-20XX.06 提交论文初稿

20XX.07-20XX.08 确定论文终稿

过程控制系统论文篇2

[论文摘要]控制论的认识论是一种建构主义的认识论，本文结合控制论早期和1970年代以来的研究成果和方法，从知识、认知形式、层次、目的这些最基本的认识论和控制论概念着手，挖掘出控制论在认识论上的意义。控制论的知识就是模型，认知不是被动反映而是能动建构，认知建构的多层次以及它对目的的新的解释都丰富和发展了哲学认识论。

控制论作为一门交叉学科，它给哲学研究提供了很丰富的素材。在认识论研究中，控制论方法尤其值得我们借鉴。控制论从上个世纪中期创立以来不断发展，在认识论研究中也给我们越来越多的启示。控制论奠基人维纳在他的黑箱理论中已经提到模型在认识和科学发现中的作用，黑箱理论实际上就是早期控制论的认识论。上个世纪70年代以来控制论有了一次新的发展，西方出现了几个新的控制论学派。从认识论的角度来看，它们的共同特征就是对主体认识过程有了更精细的分析，主体认知的能动性更受重视。本文将从知识观、认知过程分析、认知本质分析等几个方面展示控制论的认识论意义。

一、“知识-模型”说

控制论认识论的基本观点是知识即模型。一个系统有知识就是该系统建构了被感知的外部环境的模型。因为现实世界很复杂，要想认识和控制它，人们必须对它抽象，建立关于它的模型，一系列的模型就构成了对世界的知识。

这种观点最早出现在早期黑箱理论中。维纳和另一个控制论奠基者艾什比的著作中都有这方面的论述。艾什比《控制论导论》第六章讨论的就是黑箱问题。黑箱理论中的“黑箱”就是认知客体，所谓黑即不为人了解或认识。认识黑箱就是建构它的模型，在不影响黑箱原有结构的情况下，向黑箱输入物质、能量或信息，从而得到相应的输出。根据输入和输出的对比能得到黑箱的若干可能结构，建立关于黑箱的模型。随着输入输出的增多，黑箱的理性模型也逐渐完善，从相对简单的、高度抽象的模型发展为比较复杂的、更加具体化的模型[1]。

知识即模型这个观点在1970年代以来的控制论专家中得到更进一步地贯彻，他们对控制过程的动态分析以模型为基础。控制论研究对象包括两个系统，控制者系统和被控制系统，或者建模系统和被建模系统，前者在认识论意义上即认知主体，后者也被称为环境、外界、世界等等。它们之间会有相互作用，大量信息从环境流到控制系统，控制系统采取的行动作用于环境，构成一个反馈环。控制过程中的认识大致是这样的:系统观察或感知那些对它的最优状态发生影响的外界变量，感知过程就是系统对外界建立模型的过程，感知生成了对外部状况的内部表现。这种新的控制论的模型具有下面一些特点:

第一、模型是用来预测世界的工具。主体控制外界的过程中模型起着十分重要的作用。模型不是对环境静态的、机械的反映，而是动态的建构。由于模型要比它反映的环境简单，这样它的运行要比它反映的环境领先一步，因而主体即控制者系统能做出预见。系统可以在干扰还没有对它造成破坏之前，提前做出补偿行动。

第二、同样的外界环境，模型可以有很多，不存在实在的“绝对真实”的模型。建立模型是从世界到模型之间的一种对应，对应好像是世界中的客体和它们在模型中的表现之间客观一致。实际并非如此，否则的话主体能动性就没有了任何地位。认识论上的机械反映论把真实的知识视为不依赖观察者和外部实在的完美反映。但控制论的认识论本质上跟它是不同的，具体表现为两个方面:1.它不承认认识的目的是发现外部的客观世界。2.系统对外界的认识是有目的的认识，它只是感知对自己目标的潜在干扰的前兆。它的主体性很明显，不关心也无法获知客观存在于外在世界的东西。

二、“认知-建构”说

如果知识是模型，那么认知过程就是一个建立模型的过程。控制论的认识论本质上是一种建构主义的认识论。根据建构主义认识论，认识并非是主体对客体实在的简单的、被动的反映(镜面式反映)，而是一个主动的建构活动，这就是说，所有的知识都是主体建构出来，在这一点上它是与机械反映论的认识论直接相对立的。它的另一特点就是在建构的过程中主体已有的认知结构发挥了特别重要的作用，此处它仍区别于机械反映论。建构主义认识论反对心灵白板说。主体能够对知识建构逻辑上要求主体在认识之前有一套“建构的工具”，心灵因而不是一块白板而是具有某种构成。

康德认识论差不多是最早的建构主义认识论。在康德那里，这样的一套“建构工具”就是他所谓的“我们固有的知识能力”。他认为这是先天的东西，认识过程就是主体把先天形式加诸感性材料的过程。控制论认识论中也不难发现这样的建构工具。在1970年代美国控制论专家鲍威斯的感知控制论里我们很容易能找到这种建构工具，它就是控制系统的基准信号。基准信号和下面要提到的感知信号、偏差信号一样都是神经信号，是在神经细胞中传输的电脉冲，但是它占着支配地位。基准信号相当于控制系统行动的目的。

感知控制论研究对象是人体这个控制系统。控制的基本进程是这样的:人通过传感器得到外界信息，此即感知过程。感知是有选择的，由基准信号来指导，主体只是对它的环境的某些特定方面进行反应。传感器模拟变量的状态产生了感知信号，在系统内部感知信号与基准信号相比较，比较结果输出为偏差信号;偏差信号使得系统产生行动即输出，实现控制。感知信号如果没有相应的基准信号指导，就是盲目的、杂乱的，不会得到理解，也不会有相应的行动。真正的控制过程不会有那样的情况，它必需有基准信号，基准信号规定感知信号的种类、大小，进而决定了控制过程。控制过程就是基准信号对感知的约束过程。正常运作的控制系统里感知信号和基准信号一致，所以我们说控制系统通过基准信号建构了它的外部世界模型，它对外部世界的控制实际上是对模型的控制。

感知信号与基准信号一致可以是感知信号向基准信号靠拢，我们还可以设想基准信号趋向于感知信号。后一种情况即基准信号的变动由上一层的控制系统来决定。高层的基准信号总要比低层的基准信号稳定，最高层的基准信号就不是个体所能变更的了，它来自于基因，是亿万年就生物进化的结果。鲍威斯的神经系统各个认知的模型就是康德的“范畴”，它是康德意义上的先天形式。

三、控制论认识论中的目的

认识是主体对环境的有目的建构。控制论对目的的全新解释改变了之前学者对目的的不公正的态度，同时也丰富了建构主义认识论。

近代科学具有机械论的特征，把目的看作是非科学的东西，从而把它排除在研究范围之外。尤其是活力论所说的目的性把合理的目的论声誉败坏之后，正统的科学家很少涉足目的论领域。活力论者断言，生命过程中的明显的目的性现象是无法用物理或化学的方式加以说明的，因而只能归因于神秘的活力、灵魂、生命力之类的东西。在生物学史上最有名的活力论者是杜里舒(HansDriesch)，他的最重要论据是海胆胚胎的早期发育实验。这个实验表明个体发育具有明显的目标取向和等结果性。无论用一个完整的卵，或半个卵还是两个卵合并的卵作原料，最终结果相等:都是一个完整的海胆个体。于是杜里舒断言，这个生命过程的目的性只能归因于超自然的活力。

这样占主导地位的近代科学家在反对神秘的超自然的活力论时，连同一切合理形式的目的论也统统一起抛弃掉了。弗兰克(L.Frank)等人在1948年的一次控制论会议上对此作了很好的说明:“目的性行为和目的论的概念长期以来与神秘的、自我完善的、自动寻觅的能力或终极原因联系在一起，通常具有超人或超自然的起源。进展到事实的研究，科学思想不得不拒绝关于目的的那些信条和目的论的那些概念，而赞成一种严格机械决定的自然观。”[2]

现代系统科学的兴起，从科学的角度给予目的概念以新的解释，把“目的”带到科学的殿堂。贝塔朗菲把目的性问题看作一般系统论的最基本问题之一来加以讨论。他所谓的等终极性(果决性)就是目的性。贝塔朗菲认为，作为绝大多数无生命系统的基本对立标志的目的性，首先就是与系统的开放性相联系的，开放系统才有异因同果或等终极性。“对开放系统行为的研究导致自然哲学上具有深远意义的结果:在生命事件中尤为明显的目标追求性的等终极形式，是从作为一个开放系统的有机体的特性中必然地合乎规律地得出的，而人们曾把目标追求看作只有活力论才能得到解释的生命本质。”[3]

维纳等人对目的性行为的研究得出一个重要的结论，人的随意活动中的一个极端重要的因素就是控制工程师们所谓的反馈作用。就是说，从结构上看，技术系统与生物系统都具有反馈回路，表现在功能上则是它们都具有自动调节与控制的功能。说得更具体一些，由于负反馈使得一个控制过程得以趋近其目标值(目的)，因此，“一切有目的的行为都可以看作需要负反馈的行为。”[4]这就是说，行为、目的以及控制都是以系统的反馈为基础的。他们还写道:“目的性行为成了受负反馈控制的行为的同义语，它由于充分限制了内涵而得到了精确的含义。按照这个作为限制的定义，目的论与决定论不是对立的。”[5]

所以我们可以说控制系统的认知都是有目的的行为，因为它们无一例外的都是反馈行为。鲍威斯的认知系统是一个典型的控制论认知系统，我们可以明显地从中看到这个反馈环的存在。控制论认知系统是一个闭合的环路，其中描述的系统是一个闭环系统，系统的输出端与输入端存在反馈，系统的输出能够影响输入，使得系统的基准信号能够和输入信号一致，系统的目的得以实现。

四、结语

控制论在认识论上给予主体极大的自主空间，并从反馈的角度给目的性以解释。这使认知主体能动性有了一个更牢靠的科学基础。控制论的建构主义认识论给我们提供一种新的视野，即使我们不能从中完全把握复杂世界，它仍不失为理解复杂世界的一种途径。

参考文献

[1]庞元正，李建华.《系统论控制论信息论经典文献选编》北京:求实出版社1989年版，第294页

[2]贝塔朗菲《一般系统论》，林康义、魏宏森译，北京:清华大学出版社1987版，第14页

[3]庞元正，李建华编.《系统论控制论信息论经典文献选编》，北京:求实出版社1989年版，第19页

[4]同上第284页

过程控制系统论文篇3

关键词：税务系统;内控机制;反腐倡廉

国家税务总局局长肖捷同志在2010年全国税系统党风廉政建设工作会议上提出,2010年的党风廉政建设工作:“要突出重点,完善内控机制”。要“把完善内控机制作为惩防体系建设和反腐倡廉制度建设的重要载体,全面推进。”如何建立和完善税务系统内控机制是摆在我们各级税务机关面前的一项全新的重要工作。为了做好这项工作,我们应当对其理论渊源、制度结构内容和构建方式等问题在理论上进行深入分析,并在此基础上,结合税务系统的工作实际,提出具有操作性的政策建议。

一、税务系统内控机制理论渊源

税务系统内控机制是国家税务总局在建立健全税务系统惩治和预防****体系的过程中,认真总结多年来税务系统党风廉政建设工作成功经验的基础上,结合税务系统的工作特点,“将内部控制理论引入税务系统反腐倡廉建设”而创造的一个全新的专有名词,是税务系统各级工作人员对税务行政执法权和行政管理权运行中的执法风险和廉政风险自我发现、自我防范、自我控制的一系列制度、方法、措施的总称,是税务系统反腐倡廉工作理论创新的一个标志:也是税务系统在新形势下开展反腐倡廉工作的具体方向和思路。

1　税务系统内控机制理论是对党中央关于预防行政****理论的继承、创新和具体应用。改革开放以来,我们党的几代领导人都对如何在新形势下开展反腐倡廉工作进行了深入的研究和探讨,提出了一系列理论观点,以指导我们的工作实践。我们党对反腐倡廉战略方针的调整和一系列重大决策的部署和实施,表明党中央对预防****的理论认识越来越深刻,对反****的实际工作越来越重视,对反腐倡廉建设的工作思路越来越清晰,对惩治和预防****体系建设规律的认识和把握越来越明确。当前,国家税务总局在认真总结系统内多年来反腐倡廉工作经验的基础上,结合部门的工作特点,将在企业界行之有效的内部控制理论,作为一种理论方法和技术手段,引入到税务系统的反****倡廉工作之中,形成系统的具有部门特色的反腐倡廉工作思路和方法。应当说,这是我们党关于反腐倡廉理论与税务部门的实际工作相结合的产物,是对反腐倡廉理论的继承应用和发展创新。

2　税务系统内控机制理论,是对税务系统多年来反腐倡廉工作实践经验的总结和升华。多年来,全国各级税务机关在反腐倡廉工作中注意与税收业务相结合,积极探索,创造了一系列与税收工作相匹配的工作思路和方法,并取得了比较好的效果。为了加强对税务干部行使行政权力时的监督制约,有效预防****行为的发生,从上世纪80年代末期开始,全国各级税务机关就改“一人进厂,各税统管”,为“征、管”两分离或“征、管、查”三分离的税收征管新模式,随着形势的发展又经历了以“纳税申报、税务、税务稽查”三位一体的征管模式和“以纳税申报和优化服务为基础,以计算机网络为依托,集中征收,重点稽查”为标志的税收征管模式。在注重对税务行政执法权监督制约的同时,国家税务总局在90年代中期又提出要加强对于部人事管理、大宗物品采购等税务行政管理权进行监督制约,形成了有税务部门特色的“两权监督”理论,在实践中发挥了重要的作用。与此同时,全国各级税务机关按照国务院“建立法制国家、推进依法行政”的总体战略,结合税务工作的特点,建立并实施了以细化税收执法岗责体系,统一规范税收执法行为,明确执法责任为特点的税务行政执法责任制和税务行政执法过错追究制度体系,强化了对税务干部在行使权力过程中的责任意识和对违法、违纪、执法过错行为责任追究的力度。在此过程中,一些税务机关还积极学习、借鉴现代行政管理理论,将流程再造理论、iso9000质量管理体系等理论和方法引入到税收管理之中,通过对税收征管流程的再造,强化各环节的监督制约,使目标管理落实到每一个具体岗位和环节,进而达到规范化、精细化管理的目的。税务机关的这些探索和实践,为建立行为规范、权责明确、运转流畅的内部控制积累了实践经验,奠定了坚实的基础。

3　税务系统内控机制理论是企业内部控制理论在税收管理中的具体应用和进一步拓展。内部控制理论近年来发展迅速,在实践中的应用越来越广泛,对强化企业内部管理、及时发现和防范风险、制止营私舞弊和违法乱纪行为的发生、保证管理权力的顺

畅运行等方面都发挥了重要的作用。内部控制理论的目标、理论方法、技术措施等方面与税务机关加强内部管理的工作机理是一致的,与税务机关依法治税和反廉倡廉的目标要求是一致的。因此,税务系统内控机制的建立和完善,应当认真研究、学习和借鉴内控理论的观点和方法,将内控理论中的风险防范和控制的一系列具体方法应用到税务行政管理工作中,并结合税务部门的工作特点,不断加以丰富和完善。

二、构建税务系统内控机制框架结构的具体思路

国家税务总局肖捷局长指出:“要把内控机制建设作为税收体制机制建设的重要内容,结合税制、征管、内部行政管理等改革,积极完善内部岗责体系,优化流程,健全制度,强化监督,形成权力层层分解、工作环环相扣、相互联系制约的科学严密的管理链条,从源头和机制上防范****风险。”这无疑为各级税务机关建立和完善税务系统内控机制指明了方向。

结合当前税务系统的工作实际和对内控理论的研究、学习和借鉴,当前税务系统内控机制建立和完善的基本思路应当是:坚持依法治税和反腐倡廉的基本原则,以建立健全税务系统惩治和预防****体系为目标;在各级税务机关党组的统一领导下,充分发挥纪检监察、督察内审、巡视、法制等监督部门的组织作用,各有关业务部门积极参与,充分发挥整体合力;根据现有的机构设置和税收征管模式,以建立健全税务机关岗责体系为基础,明确各个工作岗位权力和责任;以优化税务工作流程、科学配置权力为主线,以完善税收工作程序和规范税务工作行为为重点,以风险识别、风险评估和风险控制为主要内容,以信息技术为依托,强化信息传递、沟通;加强税务文化建设,培育、塑造以法治文化、廉政文化为核心的内控环境;建立和完善规章制度,公开办事程序,对税务系统行政权力的行使和运用过程进行全程监督制约。进而构建起工作岗位标准化、权力责任明晰化、办事程序化、监督实时化、追究及时化的体制机制,体现出分权制衡、流程制约、事前预警、事中提醒、事后追究的风险管理功能,实现对税务系统“两权”运行全过程进行监督和制约的内控机制,保证各级税务机关“两权”运行的规范、透明、高效。

1　明确内控目标,把握内控机制的建设方向。依法治税,用法律的手段指导和规范我们的各项工作,是多年来税收工作取得成功的经验总结,是党和国家对税收工作提出的要求,也是各级税务机关的奋斗目标和工作中必须坚持的基本原则。反腐倡廉,加强党风廉政建设,是提高干部队伍素质,保证干部正确履行职责,执法为民的政治保障。因此,将依法治税和反腐倡廉设定为税务系统内控机制的总体目标,将建立健全税务系统惩治预防****体系为内控机制的具体目标,为内控机制的建设指明了方向,为内控机制框架的构建和功能设定提供了理论依据。

2　完善内控机制的领导体制和工作方式。税务系统内控机制的建立和运行,是税务机关的一项全局性的工作,涉及到各个部门和方方面面的工作,必须在党组的统一领导下,由党组书记负总责,纪检组长(或者责成一名分管执法监督工作的副局长)具体抓,纪检监察部门(或者是责成督察内审、巡视、法制等负责执法监督的部门中的一个部门)作为具体牵头部门负责组织协调,各相关部门积极参与配合,共同实施内控。才能有效动员各方面的力量,共同发挥内控机制的作用。牵头部门负责制定内控实施方案,协助党组具体分解和落实内控任务,并对内控机制运行过程进行监督、考核和评价。各相关部门按职责分工,负责制定相关工作制度,梳理工作规范,落实具体内控工作任务。

3　全面梳理权力事项,明确岗责体系。对照有关法律、法规和相关文件精神,结合机构改革,对本级机关各部门的权力事项,特别是税收业务管理权、人财物管理权、税收执法权等进行全面梳理,列出“权力清单”。按照机构设置和征管模式,严格划分不同岗位的权力的使用范围,针对不同类别权力的特征和作用,建立职权清楚、责任明确的岗责体系,同时,将党风廉政建设的要求融入到每一个岗位,实现权力、岗位、责任、义务的有机结合,做到各司其职、各负其责。

4　优化工作流程,科学配置权力。在坚持依法治税和为纳税人提供优质高效服务原则的基础上,针对不同部门的权力事项和用权方式,简化权力运行程序,下放行政权力,提高工作效率,优化权力运行流程,明确具体权力事项的业务操作程序,做到下一道程序对上一道程序进行控制,每道程序之间互相制衡。在“简、放、提、优”的基础上,科学配置权力,编制权力运行流程图,对权力事项的运行程序、行使依据、承办岗位、职责要求、监督制约环节、相对人的权利、投诉举报途径和方式等内容,以图示的方式表达出来,通过流程图将权力行使过程进行固化,使每项权力的行使过程都做到可视可控。

三、构建税务系统内控机制的路径选择

税务系统内控机制的建立和完善,是一个系统工程,涉及税

务机关内部各个部门和方方面面的工作。当前,为了建立和完善税务系统内控机制,应当理清思路,明确工作方向,重点做好如下几项工作:

1　完善制度,规范税务人员行政行为。根据税收法律、法规和税收规范性文件,对税务人员每一项行政行为都要进行梳理、分析和研究,制定出统一的标准规范,使所有的工作行为都有法可依、有据可循。紧紧围绕“两权”运行轨迹,全面清理整合工作规程和内部管理制度,总结实践中的一些行之有效的经验和办法进行规范和固化,并上升为制度。建立起一系列既有实体性内容,又有程序性要求的工作制度,既明确规定应当怎么办,又要规定违反规定后如何处理,形成一整套环环相扣的制度链条,相互监督、相互制约、相互协调和相互促进,保证行政权力的和谐有序运行。”

2　实施科学的风险管理,实现对风险事前预警、事中提醒、事后追究的防范和控制。从分析权力运行风险人手,对税收管理、税收执法和行政管理中可能引发风险的各种信息进行识别,并根据不同风险度和风险成因,采取相应的风险应对策略和措施,实现风险的有效防范、控制和化解。行政执法权力风险查找的重点是一般纳税人认定、优惠政策审批、税款核定、纳税评估、税务稽查、税务行政处罚等环节;行政管理权力风险查找的重点是干部任用、资金分配、项目决定、资产处置,以及许可权、审批权、征收权、处罚权、强制执行权等权力比较集中的重点部位和关键环节。风险点的查找,应当按照“对照岗位职责——梳理岗位职权——找准权力风险点——公示接受建议”的统一流程,由部门和个人结合工作实际主动查找,并将查找出来的结果集中公示。对查找出的风险,要按照权力运行频率高低、人为因素大小、自由裁量幅度的高低、制度机制漏洞的多少、危害损失的严重程度等对风险点进行分级评估,明确各部门在风险管理中的责任,健全防控措施。要把风险排查、风险分析、风险应对等工作落实到具体岗位、具体人员和具体工作环节,使风险管理真正科学、实用。

3　充分利用税收信息管理系统,强化权力运行过程中的信息沟通。将权力行使过程变为信息处理过程,强化程序的严密性,弱化人为因素,遏制随意性,形成机器控权的制约机制。要依托综合税收征管信息系统、税收执法管理信息系统、纪检监察管理信息系统和人事管理信息系统等信息技术手段,逐步将以审批事项为重点的各类权力运行纳入信息化管理,使各类信息互融互通,便于沟通和监控,实现实时监督、控制和综合分析,做到全程留痕,可查可控。要进一步运用好现有的监控决策、执法考核、执法监察等信息系统,切实掌握各类事项的受理、承办、审核、批准、办结等信息,做到实时监控,全程制约。

4　加强税务文化建设,培育、塑造以法治文化、廉政文化为核心的内控环境。税收内部控制机制的顺畅运行,需要有一个与之相适应的包括管理理念、组织机构、岗责体系业务流程等要素构成的内控环境。在内控环境中,人是起决定性作用的,因为所有的制度都需要有与制度要求相适应的人来执行,这其中起重要作用的是人的思想理念和能力素质。因此,必须加强税收文化建设,将依法治税、廉洁行政的观念和实施科学化、专业化、精细化管理的思想内化为税务干部的思想观念,成为全体税务工作人员的共识,并将这种治税思想和管理理念贯穿于税收工作的始终,引导全体税务人员加强对依法治税思想和科学内控管理理念的认知,牢固树立依法行政、防范执法风险和廉政风险的观念,在工作实践中不断调整自己的行为模式,为税务系统内控机制的顺利运行创造良好的实施环境。

5　不断深化政务公开,实行阳光执法。阳光是最好的防腐剂,公开是最好的监督。要认真落实国家有关部门关于政务公开的部署和要求,按照“公开是原则,不公开是例外”的要求,严格执行公开办税制度,对各部门的权力进行汇总统计,审核认定,编制目录,明确公开的要求、时限、范围,实现权力、责任、流程、制度、风险“五个公开”,使权力在阳光下透明、规范地运行,不断提高权力运行的透明度和公信力,拓展监督渠道,促进内部管理制度在运行过程中不断调整完善。

6　加强与外部控制的联系和有效衔接,促进内控机制的不断完善。内部控制与外部控制是各自独立存在的,分别运用不同的方式,从不同的侧面对税务机关“两权”运行进行监督,这两种不同的监督控制机制又可以相互联系,相互补充,共同发挥作用。在税务系统内控机制建设过程中,要注意做好与外部控制的沟通、联系和衔接,更好地发挥两种控制机制的合力作用。税收内控机制是一个系统工程,各级税务机关主要负责人作为内控机制建设的第一责任人,在内控机制建设和运行过程中要注意与公、检、法、纪检监察机关等外部控制部门的沟通、联系,及时发现内控工作中存在的问题,督促各部门把明确权责、规范流程、风险排查、完善制度等要求落实到位,发挥内控的作用。积极学习、借鉴外部控制的一些好的经验和做法为我

所用,促进内控机制的不断完善,更好地发挥内控作用。

过程控制系统论文篇4

关键词：电气自动化；工程控制系统；发展趋势；电气信息；现代信息技术 文献标识码：A

中图分类号：TM921 文章编号：1009-2374（2016）13-0068-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.13.032

近几年随着我国综合国力的逐渐提升，国家信息化技术水平也逐渐提升，其中电气自动化被广泛应用于各个领域之中。电气自动化又称为电气工程及其自动化，是高新技术产业中一个重要的组成部分。控制系统主要是指由控制主体和控制客体所构成的一种具有自身实现目标和功能的管理系统。电气自动化工程控制系统是利用电气自动化技术实现系统工程的控制，从而应用于人们的日常生活和生产中。

1 电气自动化工程控制系统相关理论研究

1.1 分布式控制系统理论

分布式控制系统主要是在现代系统建设的基础上根据我国社会发展的现状对其进行综合性分析和处理，从而实现当前我国电气自动化技术领域的长期发展。近几年随着我国信息技术的逐渐发展，现代电气自动化工程控制系统的发展中分布式控制系统在整个电气自动化工程控制系统中占有重要的位置。通过从不同的角度对其进行综合性分析能够发现，我国电气自动化工程控制系统中分布式控制系统的理论分析具有可靠性和实时性的特征。这两个特征的产生，充分地展示出我国电气自动工程控制系统的应用作用。

1.2 信息集成化理论

信息集成化理论主要是指电气自动化工程控制系统在其应用过程中需要依靠信息集成化理论才能够实现电气自动化工程控制。随着我国现代技术手段的不断发展，在不同领域中展示出不同的技术手段，其中信息集成化理论则被充分地应用于电气自动化工程控制系统中。在进行电气自动化工程控制系统的过程中需要对相关信息内容等进行集中管理，从而实现我国信息电气自动化工程控制系统的集成化管理。由此不难看出，我国电气自动化工程控制系统中应用信息集成化理论，实现了现代生产和生活的系统化。

1.3 集中监控控制系统理论

集中监控控制系统理论主要是指在电气自动工程系统控制中对其信息内容等进行监控，实时地对信息进行收集，从而实现对其整个系统的调控和管理。电气自动化工程控制系统的监控方式应用中主要呈现在其监控处理器中。监控人员对整个系统的运行进行监控处理，实现主机空间数据的转换，及时地在各个通路信息中传递信息功能，是实现高端信息技术手段的一种方式。通过应用集中监控控制系统理论能够实现当前我国社会发展的趋势，从而针对性地完善我国电气工程控制系统。

2 电气自动化工程控制系统的现状

2.1 电气自动化工程控制系统监控方式

电气自动化工程控制系统监控的方式主要是指在进行电气自动化工程控制系统监控的过程中采用监控系统对其进行集中操作。目前，我国电气自动化工程控制系统监控方式主要分为集中监控和远程监控两种方式。其中集中监控主要是指在将各种信息控制集中在一个处理器上对其进行操作，从而实现整个机器系统处理。在诸多集中监控处理过程中一般采用隔离刀闸和断路器联锁设备控制系统进行集中控制系统管理。其中远程监控方式主要是利用计算机网络技术对其进行远程操控，与传统的集中监控方式相比较，具有安装简单、费用低、可靠性高的特点。但是，在使用场合上具有一定的限制，更加适用于小型的电气自动化工程控制系统。

2.2 电气自动化工程控制系统的控制方式

根据当前我国电气自动化控制系统的控制方式进行分类，发现主要分为两种方式：第一种是集散控制系统，主要是将控制、计算机、显示、通讯等技术手段相结合的方式，对各行各业的化工制作流程进行控制。根据集散控制系统理论可以将其分为集散控制、集中控制、分级控制、组态控制等方式，在控制过程中存在可靠性高、开放性、灵活性、协调性、控制功能齐全等特点。因此，适用于各行各业的发展中；第二种是指可编制控制系统。可编制控制系统主要是指利用机械控制的原理对数字量进行控制的一种控制方式，也是电气自动化工程控制系统的主要控制方式。其工作原理主要是采用可编程的存储器，对其内部存储和执行功能等进行逻辑运算、顺序操作、定时、计数等计数指令的编程，从而通过数字模拟的形式运用于工作过程中。该种电气自动化工程控制系统的控制方式主要具有设计简单、安装方便、可调式、维护方便等特点。

2.3 电气自动化工程控制系统语言规范方式

电气自动化工程控制系统语言规范方式根据当前我国电气自动化工程控制系统进行合理的分类，可以将其分为Windows NT和IE两种语言规范形式。将电气自动化工程控制系统语言规范方式与计算机系统语言规范方式相结合，能够更好地实现电气自动化工程控制系统语言，从而实现人机语言的灵活转变，将其应用范围和实用性进行提升，应用于生产和生活中。此外，通过使用Windows NT和IE两种语言后能够更好地实现人类对电气自动化工程控制系统的维护，从而对其技术操作系统进行完善和改进。

3 电气自动化工程控制系统的发展趋势

3.1 技术创新化

随着我国技术创新和科技创新理念的逐渐发展，未来我国电气自动化工程控制系统也将沿着技术创新的方向不断进行发展和完善。面对当前我国各领域中技术创新的发展环境，在电气自动化工程领域中也逐渐在创建这种氛围，开始不断对其控制系统的操作和完善等进行技术创新。在不断追求发展产品的同时，也正在不断对其创新技术本身进行发展，以期通过技术创新化使我国电气自动化工程控制系统的技术发展到世界先进水平。因此，在其技术创新化发展过程中我国政府也应该不断为其创造环境，提供发展空间，促进其技术创新发展，为国家提供科研力量。

3.2 系统统一化

统一化电气自动工程控制系统的发展是未来我国电气自动化控制系统发展的必然趋势，其存在运行周期短、维护安全、开机可调式等优势，因此，在未来电气自动化工程系统发展的过程中必将实现系统统一化管理。在电气自动化工程控制系统的完善过程中还可以正确地对其运行系统进行独立设置，从而更好地满足客户需求，实现我国电气自动化工程控制系统统一化，在其未来工作过程中建立更广阔的计算机监管和现场施工管理体系，从而实现我国电气自动化工程控制系统运行的统一化，保证数据信息交流之间的顺畅。

3.3 系统标准化

未来我国电气自动化工程控制系统在发展过程中为实现缩短电气自动化工作时间，降低操作成本，必将对其接口进行处理和完善，从而实现电气自动控制工程系统运行时间最短化、成本最低化。因此，在其发展过程中建立电气自动化控制系统的标准化接口将成为我国电气自动化工程控制系统发展的趋势之一。在其发展过程中电气自动化工程控制系统可以利用计算机Windows 7系统对其进行完善，从而实现办公室自动化控制和管理系统的应用，使不同系统之间的中介为统一的Windows系统，实现整个电气自动化工程控制系统节后的标准化，为其操作和数据交换提供有效的基础保障。

3.4 市场产业化

随着我国经济的不断发展和全球经济一体化环境的建立，我国电气自动化工程行业在其领域发展过程中为适应当前竞争激烈的市场环境，必须对其产业内部进行优化，逐渐转变传统科研型产业结构，向市场产业转变，从而实现我国电气自动化工程产业的发展，带动其技术创新。因此，未来在电气自动化工程控制产业发展过程中逐渐提升产业内部装备自主创新，实现企业长期研究和发展，也必将是我国电气自动化工程控制系统发展的趋势，最终实现资源合理化配置。

3.5 生产安全化

生产安全化发展是我国自改革开放之初实现现代产业发展中一直强调的问题，也是我国和产业链及企业结构发展的必然趋势。未来我国电气自动化工程控制系统在其建设和完善过程中必须坚持这一战略方针，对其进行集中处理和完善，从而实现了我国社会主义安全建设。未来我国电气自动控制系统在对其生产安全化进行完善的过程中可以从如下三方面进行完善：第一，完善系统硬件安全化。通过对系统控制的硬件系统进行安全化处理，实现安全防护；第二，完善系统监控信息安全化。通过计算机安全处理对其进行操作信息安全化完善；第三，完善领域发展危险级别。从多角度对电气自动化产品和工程安全进行完善。

4 结语

电气自动化工程控制系统的建设实现了我国生产和生活的系统化、专业化。通过本文对其现状和未来发展趋势的研究，将现论技术与实践应用相融合，在其未来发展过程中会更加趋向于技术创新化、系统统一化、系统标准化、市场产业化和生产安全化五方面发展。电气自动化工程系统控制的产生能够实现我国现代信息技术的长期发展，提高我国的综合国力，促进我国社会主义的长期建设。

参考文献

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[4] 杨玮琰.电气自动化工程控制系统的现状及其发展趋

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[5] 颜乐平.试论电气自动化工程控制系统的现状和未来

趋势[J].江西建材，2015，20（5）.

过程控制系统论文篇5

关键词：无模型;自动控制;方法

一、无模型控制思想的产生背景

随着科学技术的快速发展，自动控制理论必将在民用的工业和军事技术产业当中得到了广泛的应用和发展。大型化的工业生产机器和微型化的民用产品是控制科学技术发展的两大趋势，本论文的主要研究内容是针对大型化、复杂化的滞后非线性系统的智能控制。随着各个产业对节能环保的要求越来越高，在化工、炼油、电力、冶金等大型复杂的生产过程中先进的控制系统的使用显得尤为重要。而诸如此类的生产过程都是典型的非线性滞后系统，这些系统具有控制对象不确定性、多个变量、较大的滞后性和强耦合性等共同特点，所以通过获取系统的精确数学模型而进行控制的方法是困难的，即便被控系统数学模型可以建立起来，而一些未建模的动态特性也是不可避免的。这是现代控制理论的不足之处，即在很大程度上依赖于受控系统数学模型结构，如不能建立数学模型那么也就不能进行控制了。在以后的研究中主要集中于对被控对象的建模、自适应控制、系统辨识、鲁棒控制等方向，试图打破传统控制思想的局限，试着针对工业生产过程的特点，力求寻找对数学模型要求不高、辨识计算方便、控制效果好的控制理论和方法。总的来说如果想要解决这个问题，就需要从另外一个角度思索，寻找不同于以往的研究方向，尽量避免过分依赖被控对象数学模型。无模型自适应控制（Model Free Adaptive Control，MFAC）就是为了解决这个现代控制理论的本质问题而产生和发展起来的一种先进的控制理论和方法。无模型自适应控制（MFAC）的实质就是一种在设计控制器的时候不需建立数学模型的自适应控制方法，即控制器的设计过程只使用被控系统的 I/O 数据，控制器中不含有被控对象数学模型的任何信息的控制理论与方法。

二、无模型控制方法的发展现状

无模型控制理论既包含经典控制理论和现代控制理论的优点，又在很大程度上突破了这些理论局限性，创新性的提出来一个全新的控制方法。自从提出以后就受到国内外许多专家和学者的广泛关注。在我国，早期的研究方向是围绕与无模型控制律基本形式有关的问题，这方面的问题最先由韩志刚教授在 1994 年的文献中正式提出的，随后其在文献中又提出了一系列基于功能组合途径上的一种 MFAC 控制方法和应用实例，此处所说的功能组合的意思是指控制律的推导不建立在被控系统的数学模型上，而是根据被控系统对控制律的控制功能的要求进行组合并且优化系统设计，其重点研究的内容不是被控系统的本身，而是从控制器出发的。经过验证基于功能组合途径之上的 MFAC 虽然控制效果比较理想，但是有一个缺点就是控制律算法欠缺数学解析过程，很多的参数需要现场测定，这个缺点使得 MFAC 的控制方法在实际的使用过程困难重重。文献从被控对象本身出发，详细的阐述了各种非线性系统动态线性化方法的 MFAC 控制方法，推导得出了一般非线性系统的几种线性化的方法，其中有紧格式线性化、偏格式线性化以及全格式线性化等方法，利用这些线性化方法得出的 MFAC 控制器在处理一些复杂的、大延时、快速时变系统的时候更具有优势。

经过国内外专家学者的多年研究实践，无模型控制技术取得了很好的成绩，已经成功使用在炼油、轻工、电力、化工、焦碳、造纸、化肥等行业。美国通控集团公司也开发出了一系列的 MFAC 产品，包括：CyboconMFA 控制软件，Cybocon CE 通用先进控制器以及 Cybocon HS 高速自适应控制软件等等。在国内的一些化工和电力等行业虽然已经部分有使用 MFAC 控制技术的例子，但是在普及性上还远远不及国外的水平，在产业化规模化的道路上还有很大的空间。

三、无模型控制方法的优势分析

无模型自适应控制（Model Free Adaptive Control, MFAC）实质是在设计控制器的时候不使用受控对象数学模型的任何信息，是一种基于受控对象 I/O 信息的一种新型控制理论与方法。

无模型自适应控制器设计途径是一种非经典的途径，其最为主要的特点就是系统建模与在线反馈控制一体进行，突破传统 PID 的概念以及控制器设计的束缚，引进了功能组合设计方法。可以概括为无模型控制器在设计的时候不需要针对某个特定的被控系统进行控制器设计，也无需对控制器的所需参数进行复杂的整定，且还具有一定的系统稳定性分析来保证系统的闭环稳定。

无模型自适应控制器所具备的一些优点是现在正在应用的其他控制器所无法替代的。许多控制中的难点问题，无模型控制器几乎都可以实现稳定的闭环控制。在算法运算过程中加大算法的集成度能够简化泛模型系统，包括无模型控制算法的所有功能，对大时滞、强干扰、强耦合、时变、非线性都可以达到很好的控制性能。

基于无模型的自适应控制算法不但具备传统 PID 和现代控制理论的优点，还有一个明显的优势就是在不需要被控系统的数学模型的情况下，还能够使被控系统达到闭环稳定状态，是一种控制效果非常好、算法实现简单的新型控制方法。在炼油、轻工、化工、焦碳、造纸、化肥、电力等领域的应用收到令人非常满意的控制效果。

参考文献

[1] 胡寿松，自动控制原理(第四版)，北京：科学出版社，2001

[2] 金以慧，过程控制[M]，北京：清华大学出版社，2011

过程控制系统论文篇6

[关键词]计算机控制技术；实践教学；课程改革

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）08-0132-03

计算机控制技术是电气工程及其自动化专业重要的专业技术课程之一。本课程的任务是培养学生掌握计算机控制的基本概念，掌握计算机控制系统的基本分析方法和设计方法，使学生从理论上掌握计算机控制系统的基本原理及应用，使学生具备有效地分析和设计计算机控制系统所需的必要的知识、洞察力和理解力。它融合了计算机技术、控制理论、计算机通信等多种技术，以计算机在系统控制中的应用为中心，以计算机控制系统为主线，涉及控制系统硬件、软件、系统分析和应用等方面的问题，因此计算机控制技术是一门理论性和实践性都很强的专业课程。

但是，从近几年的教学效果来看，通过本课程的学习，学生能够很好地掌握计算机控制系统的相关理论，但是无法很好地完成面向实际应用的计算机控制系统的设计。计算机控制技术课程兼具理论性和实践性，在教学过程中，必须将课堂理论教学与实践教学有机结合，培养学生分析和解决实际问题的能力。因此对计算机控制技术课程教学方法的改革进行研究、探索和实践是十分必要的。

一、计算机控制技术课程分析

计算机控制技术是模拟电路、数字电路、单片机原理、自动控制原理以及计算机技术等前期课程的再次综合与进一步升华，学习难度较大，特别是在基础薄弱的情况下，学习该课程就显得更为吃力。由于该课程的理论性和实践性都很强，传统的授课方式过于偏重理论教学，难以将理论与应用结合。传统方式授课时仍以数字控制理论为主体，在理论的应用中介绍微机控制方式及其具体实现，减少了计算机与实际控制系统结合的内容，这种方式与培养应用型专业人才的目标相距甚远。最为明显的后果是学生走上工作岗位后，所学的知识在具体生产应用中很难适应实际的生产实践。

计算机控制课程具有如下特点：1.应用性强。计算机控制技术在十分广泛的领域内获得越来越多的应用，在新型工业化中起着不可缺少的重要作用。2.更新性强。随着计算机技术和自动控制理论的不断发展，其教学内容也不断更新。3.综合性强。涉及电子技术、自动控制理论、过程控制、微型计算机原理与应用等多方面的知识，综合了许多的基础理论和前期课程。4.实践性强。本课程是典型的需要理论联系实际，要求学生理论分析、系统设计和实验实现三位一体，培养学生科学、技术与工程一体化的意识和能力的课程。

二、计算机控制技术教学中存在的问题

通过对省内多所开设有计算机控制技术课程的理工类和综合类本科院校的教学过程和教学效果进行调研，发现以下问题：计算机控制技术的教学过程仍是以教师为主体的传统授课方式，老师授课学生听讲；课内实验大多为验证型实验，学生发挥自主能动性的机会很少，造成了学生的实践能力和综合素质培养不够，学习效果不佳。

分析造成此种结果的原因，主要有以下几个方面：1.教师方面：教师的授课重点更多地放在了理论知识的传授上，而对于知识的实际运用比如系统设计中的团队合作等往往被放在了次要的位置；2.教材方面：大多数教材在设计中以控制系统各组成部分的介绍和理论推导为主，实际的案例很少，针对案例的分析和讲解更少，对学生实际应用能力的培养很难起到明显的作用；3.课程安排方面：理论课和实验实践学时差别较大，实验内容同实际工程应用相脱离，使得学生难以在实验实践环节中得到实际的工程经验；4.考核方面：以出勤、作业成绩和考试成绩评价学生的学习效果，没有对学生的应用能力和实践能力进行考核，导致大部分学生不重视实验实践教学环节。

三、计算机控制技术教学方法改革的研究与探索

我们通过广泛调研兄弟院校、毕业生用人单位的培养经验和反馈信息，在深入分析现在计算机控制技术课程教学过程中存在的不足之处的基础上，提出以下改革方案：基于系统工程理论，加强计算机控制系统课程设计和创新实践环节，同步提升学生的理论水平和实践动手能力；同时，将“卓越工程师培养计划”的理念引入计算机控制技术的教学中，以提高学生“学以致用”的综合素质和动手能力，为国家培养出适应新环境的高素质的，具有创新思维、创新能力的综合性应用型人才。

（一）基于系统工程理论，培养学生的系统观念

系统观念的建立是工业自动化专业学生所应达到的最终培养目标之一，需要教师在传授知识的过程中潜移默化地教导学生，使其从思想上重视系统理论，自觉地在日常学习中树立系统观念。系统观念的树立应该从多方面入手进行指导，包括指导学生系统地看待问题，教育学生系统地思考问题，指导学生系统地解决问题。计算机控制技术课程教学本身就是一个系统工程，它和多门专业基础课息息相关，比如电路，电子技术，单片机技术等，还和多门专业课相关，比如自动控制原理，电力电子技术等。因此需要从相关的专业基础课开始进行系统的专业知识培养，循序渐进、潜移默化地进行系统观念的培养。在这个系统工程中，教师不仅是计算机控制系统的理论技术知识的传授者，更重要的是还要充当学生系统观念培养的引路人。要将控制系统的思想内核及方法应用到计算机控制技术的教学实践中，用系统方法论对该课程的理论和实践教学进行改革研究，从而达到使该课程的教学系统工程最优化的目的。计算机控制技术是一门高度综合的课程，是元件与系统的结合，硬件与软件的结合，强电与弱电的结合，算法研究与程序实现的结合。因此，我们在教学组织上要通过对这四个结合的论述和理解，使学生树立系统设计的协调意识和全局优化意识，提高学生用科学的方法论指导课程学习的自觉性。

（二）加强课程设计环节，做到“三有、两严、一宽”

专业课程设计是计算机控制技术教学过程中培养学生系统观念的重要环节之一，它要求学生在此过程中必须运用系统论的方法，系统地看待和分析问题，系统地思考和解决问题。为了系统地训练学生综合运用所学知识解决本专业方向的实际问题的能力，我们采用了如下措施。首先为了保证时间的充裕性，将计算机控制技术课程设计时间定为6周。其次要做好前期准备工作，教师需要先把计算机控制技术课程设计的要求知会每一位学生，这些要求分布在任务书和指导书中。学生要认真阅读和领会任务书和指导书的内容，做到心中有数，以便能够在接下来的工作中系统地分析设计任务。分析任务的步骤完成后，学生将会依据自身条件在网络上或者图书馆内查阅相关专业技术资料，系统地了解实际系统的组成、原理和设计过程，系统地思考解决问题的方法。然后教师会根据学生对课题的了解情况合理地分组，一般是5人分为1个小组，小组内选出小组长一名，负责课程设计工作的总体安排和协调。要求每个小组在课程设计的各个阶段均需撰写相应的设计进展报告，以便教师能够根据各组的进展情况有针对性地进行指导。最后是课程设计的总体评价机制，我们会综合考虑学生在课程设计中的表现，如日常出勤、报告撰写、实际作品的运行情况、程序编写的合理性和效率、最后答辩表现等因素，最终综合评定课程设计总成绩。答辩环节是计算机控制技术课程设计中非常重要的一环，它不但能够有效地检验学生设计任务的完成情况，而且能够便于教师发现学生在过程中存在的薄弱环节。通过对每个学生在答辩过程中体现出的问题进行总结，就能够在今后的课程设计中有针对性地进行改进，从而达到提高教学效果和效率的目的。

在课程设计的实际操作中，教师要做到“三有、两严、一宽”。“三有”即有指导性的时间和内容的安排计划；有加强能力培养的具体目标；有切实可行的操作规程，保证把能力培养落到实处。“两严”即严格要求学生自己动手设计方案和调试；严格验收检查。“一宽”即为学生创造宽松的学习氛围。

（三）重视课程实践教学，提高学生学习兴趣

课程实践教学是对传统实验教学的补充和升级，传统的实验教学是在现成的实验设备上完成既定的测试和设计，其内容和步骤都已限定，学生自由发挥的余地较小。针对课程实践教学的目标，我们拟以单片机为控制器，融合Matlab、Protel及Protues等软件完成计算机控制系统的课程实践。利用Matlab软件设计仿真方案，完成数字控制器的仿真设计和参数选择；利用Proteus和Keil软件设计计算机控制系统的硬件仿真系统，使学生在选择微处理器、A / D转换器、D / A转换器以及其他典型元器件时有了更多的自主性；软件仿真和硬件仿真全部通过后即可进入系统的实质性实现阶段，学生通过Protel软件绘制电路原理图和PCB图，自己制版，焊接，下载程序直至软硬件调试成功。实践教学的改进，大大提高了学生的学习兴趣。

四、结论

本文针对目前计算机控制技术教学过程中普遍存在的问题，以适应电气工程专业应用型人才培养为目标，结合本地区经济的发展特点与我校该专业的实际条件，通过广泛调研兄弟院校、毕业生用人单位的培养经验和反馈信息，对计算机控制技术专业课程体系进行了改革与实践，构建了适应新环境条件下的新的教学理念和教学方法。主要创新点包括：提出了基于系统工程理论，培养学生的系统观念；进行课程设计改革，做到“三有、两严、一宽”。

计算机控制技术课程改革方案实施后，学生的理论水平和实践动手能力有明显提高，使我校的毕业生就业竞争力大大加强，从而为更好地培养电气工程复合型技术人才打造了科学的平台，也为其他高校尤其是应用型二本地方院校人才培养提供了理论依据和参考价值。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 李云霞，康波，邹见效.计算机控制系统教学改革思路和实践[J].实验科学与技术，2012（2）：70-72.

[2] 温淑慧.计算机控制技术实验教学改革初探[J].教学研究，2010（6）：59-61.

[3] 黎萍，刘保军.计算机控制技术教学改革初探[J].中国电力教育，2011（27）：170-171.

[4] 孙坚，王强.宽口径培养模式下《计算机控制技术》的教改与实践[J].中国电力教育，2013（28）：130-131.

过程控制系统论文篇7

关键词：模糊控制 直流电机 MATLAB

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（a）-0109-04

直流电动机具有起动转矩大、控制性能较优等特点，在几点产品中应用广泛[1，2]。目前直流电机多采用传统的PID控制，PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其具有算法简单、鲁棒性好和可靠性高等优点，被广泛应用于工业过程控制中[3]。但PID控制适合于可建立精确数学模型的确定性控制系统，但实际的工业过程控制系统中存在很多非线性或时变的不确定因素，使得PID控制器的参数整定过程十分繁琐，控制效果也往往因此而受影响。近些年来，随着现代控制理论、智能控制和计算机技术的飞速发展，出现了很多新型的控制系统，模糊控制就是其中之一[4，5]。模糊控制器不需要掌握控制对象的精确数学模型，而是根据人工控制规则组织控制决策表，再由控制规则表决定控制量的大小[6，7]。这种控制方法对于存在滞后或随机干扰、参数未知等系统具有良好的控制效果[8～10]。

本文将模糊控制应用到直流电动机调速系统中，并通过MATLAB仿真，对基于模糊PID和传统PID的控制系统作了对比分析研究。

1 控制系统模型

1.1 系统结构

基于模糊PID的直流电机双环控制系统结构如（图1）所示，主要由模糊控制器、电流PI控制器、驱动电路、直流电动机及转速、电流反馈装置构成。

1.2 直流电动机数学模型

2 模糊PID控制器设计

2.1 模糊控制

模糊理论早于20世纪60年代，美国加州大学的L.A.Zadeh教授就提出[4，5]。模糊控制作为目前最具实际意义的智能控制方法之一，以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础。

模糊控制的基本原理框图。它的核心部分为模糊控制器，如中点划线框中部分所示，模糊控制器的控制规律由计算机的程序实现。

实现一步模糊控制算法的过程描述如下：首先获取被控制量的精确值，将此量与给定值比较得到误差信号，一般选误差信号作为模糊控制器的一个输入量。把误差信号的精确量进行模糊化变成模糊量。误差的模糊量可用相应的模糊语言表示，得到误差的模糊语言集合的一个子集（一个模糊矢量），再由误差和模糊控制规则（模糊算子）根据推理的合成规则进行模糊决策，得到模糊控制量。

2.2 基于模糊控制的转速调节器设计

本文直流电机控制系统中，外环转速调节器采用模糊PID控制器，内环电流调节器依然采用传统PI控制器。

从理论上讲，模糊控制器的维数越高，控制越精密。但是维数越高，模糊控制规则变得过于复杂，控制算法的实现相当困难。这是目前人们广泛设计和应用二维模糊控制器的原因所在。

（1）确定输入与输出变量的模糊子集和论域及其隶属度。

（2）设计模糊推理关系，确定模糊控制规则，以明确模糊关系矩阵。

（3）模糊决策，确定输出量在其论域上的模糊矢量。

（4）模糊判决，即将控制量去模糊化，得到确定的输出变量，进而得到相应的控制表。

3 系统仿真与分析

为分析模糊控制器控制性能，本文针对直流电机控制系统，利用模糊控制技术设计转速调节器，电流调节器依然采用传统PI控制，用MATLAB/Simulink仿真工具进行了系统仿真。并和传统内外环均采用PID控制的系统指标进行了比较。

仿真用相关参数为：直流电动机额定电压220 V，额定电流8.7 A，额定转速1500 r/min，

Ce为0.132 Vmin/r，允许过载倍数1.6；晶闸管装置放大系数60；R为5.26欧，Tl为 0.021 s，Tm为0.16 s。

直流电机及其控制系统MATLAB/Simulink仿真模型如（图4）所示。

为分析模糊控制系统的性能，建立了直流电机PID控制系统仿真模型，从系统超调量、启动快速性、抗负载扰动能力及鲁棒性等几个方面进行了比较分析。

（1）系统超量、启动快速性及抗负载扰动能力分析。为分析系统抗扰动能力，在仿真过程中，5 s时，设定系统负载突然增加到额定负载的1.5倍。仿真结果如（图5、6）所示。

模糊控制系统输出几乎没有出现转速超调，而传统PID控制系统转速超调量约为26.7%。其次，传统PID控制系统启动快速性要好于模糊PID控制系统。另外，在图5中，在5秒时，由于负载变化，转速出现了明显波动，并伴随一个恢复过程；而模糊控制系统中，转速没有明显变化，说明模糊控制系统有更强的抗负载扰动能力。

（2）系统鲁棒性分析。鲁棒性分析主要模拟控制系统适应控制对象参数变化的能力。仿真过程中，设定9秒时将电枢回路电阻5.26欧改变为8欧，以模拟系统参数的变化。转速输出波形如（图7、8）所示。

可以看出传统PID转速输出波形在9 s后出现了变化，且后续出现发散现象，转速极不稳定，而模糊PID波形基本没有什么变化，说明其鲁棒性要优于传统的控制系统。

4 结论

本文搭建了基于模糊PID控制的直流电机控制系统，给出模糊PID控制器设计过程，并利用MATLAB/Simulink软件对模糊PID与传统PID控制系统进行了仿真和系统性能比较研究。从仿真结果可以看出，模糊PID控制系统具有超调量小、鲁棒性和抗负载扰动能力有较强的优点。由于模糊PID的设计比较简单，容易实现，控制效果也更出色，可在实际工程中进一步推广应用。

参考文献

[1] 陈伯时.电力拖动自动控制系统―运动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2] 李媛媛.直流电动机调速系统模糊控制仿真[J].云南大学学报，2005（27）：56-58.

[3] 刘素芹，刘新平，戚平，等.PID与模糊控制算法的比较及其改进[J].系统工程，2003（1）：26-28.

[4] 蔡自兴.人工智能控制[M].北京：化学工业出版社，2005.

[5] Kevin M・passino，Stephen Yurkovich.模糊控制[M].北京：清华大学出版社，2001.

[6] 严明.自适应模糊模型在非线性系统中的仿真研究[J].有色冶金设计与研究，2011（3）：87-90.

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[8] 孙宗毅，王柏林.一种改进的模糊PID控制器及其仿真[J].计算机仿真，2003（2）：78-81.

[9] 刘春华，谢宗安.模糊控制调速系统性能研究[J].贵州工业大学学报，2002，31（3）：39-44.

过程控制系统论文篇8

关键词：自动控制原理；教学改革；创新能力

作者简介：姚立健（1974-），男，江苏建湖人，浙江农林大学工程学院，讲师；彭樟林（1965-），男，江西吉安人，浙江农林大学天目学院，教授。（浙江　杭州　311300）

基金项目：本文系2010年浙江农林大学教改项目“面向农机专业的‘自动控制理论’教学改革与实践”的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）32-0059-02

许多工科院校都开设了“自动控制原理”课程。通过该课程教学使学生掌握自动控制系统的基本原理和分析方法，培养学生运用控制理论解决工程问题的能力。[1，2]在农业机械化及自动化专业（以下简称“农机专业”）中开设“自动控制原理”课程可在教学中树立学生的农业工程意识，提升学生的应用能力和综合素质。该课程具有理论性强、教学内容多且更新发展快等特点，因此，针对农机专业实际情况，改革“自动控制原理”的教学内容、教学方法、教学手段以及考核方式，对于提高农机专业学生理论联系实际的能力、培养应用型人才具有重要意义。

一、农机专业“自动控制原理”课程教学现状分析

1.理论教学与农机应用相脱节

中央和地方相继出台若干促进农机发展的文件，为其发展提供了广阔的空间。目前，农机发展已从简单的数量增加、规模扩张逐步向质量提升、产业升级上来，农业机械正向自动化、智能化等方向发展，为增加农业收入、减轻农民负担、提高农产品品质起到重要作用。而现有的自动控制课程教学忽视了课程理论与现代农业装备的联系，授课教师缺乏农机专业背景。学生虽学习了，却不清楚本课程如何应用，理论教学与实践严重脱节，从而影响教学效果。

2.教学内容陈旧，实验手段单一

自动控制理论更新很快，已由单一变量控制为主的经典控制理论向多变量、最优控制为主的现代控制理论发展。自动控制系统广泛应用在诸如农业收获、农产品加工、精细农业、设施农业等设备或设施中，极大提高了农机的科技含量和生产水平。但目前理论课教学多采用传统经典教材、教者按部就班授课，教学内容很少更新。实验课仍以传统的验证性实验为主，内容简单，实验手段单一，缺乏设计型实验，学生在上实验课时缺乏主动性。

3.课程涉及理论知识较多，难以激发学生的学习兴趣

从控制系统的数学建模到性能分析需要学生既有力学、电学等基础理学知识，又要有电力拖动、电机、电工电子等专业知识，还要有灵活运用知识解决实际问题的能力。[3]整个教学过程中数学推导过程较多，学生听起来乏味。随着农机专业对该课程课时数要求下降，课堂讲授内容更为有限，教师在课堂教学中过多注重数学理论的推理和证明，而忽视学生的自主学习和创新设计，不能激发学生的学习兴趣。

二、“自动控制原理”课程教学内容改革

1.结合农机专业实际，适当调整教学内容

对于农机专业学生来说，本课程具有内容多、理论性强、学时少的特点，对学生基础知识要求较高。[4]因此，教者必须适当调整教学内容，制订适合该专业的教学大纲。首先，教者应把握本课程教学内容和重点、难点。本课程的主要内容和教学重点是运用时域分析、根轨迹分析和频域分析等方法、研究系统的稳定性、快速性、准确性。[5]这些特性是对控制系统的基本要求，也是系统性能的重要指标，如图1所示。在教学过程中，教者要围绕上述三个特性逐步讲解各种系统分析方法以及它们之间的联系，使学生对本课程全局有充分了解。其次，要夯实学生的基础知识。在本课程中需要使用很多复杂的基础理论。许多同学对这些知识已经生疏，因此，在教学过程中需预留一定课时进行复习。对于相对简单的数学计算，要求学生掌握笔算方法，复杂计算应借助计算机软件（如MATLAB）辅助学习，以提高教学效率。另外，随着新技术、新方法的不断涌现，可根据实际情况对教学内容进行适当增删。可增加部分现代控制理论的内容，如智能控制、模糊控制等。对于教学大纲没有规定的内容，鼓励学生课后自学，培养学生独立思考、解决问题的能力。

2.结合农业工程背景，加强应用能力培养

许多教者在讲授自动控制基础理论时仅注重理论分析与推导，忽视与实际结合。在教学过程中，应将枯燥的数学模型与生动的工程实例联系起来。如介绍复合控制方式时可以农业机械中的谷物湿度控制系统为例，[6]如图2。

通过分析该系统方框图，学生可掌握控制系统的一般组成，如控制任务、被控对象、被控量和执行机构等，同时还能了解如何将自动控制理论运用到现代农业装备中去。

事实上，虽然自动控制系统的组成可以是纯机械的、电气的，也可能是液压或气动的，但建立这些系统数学模型的方法基本相似，甚至模型的形式完全一致。如通过RLC无源网络可构成一个二阶系统，通过弹簧—质量—阻尼器机械振动机构同样也可以组建一个二阶系统。因此在建模教学时，教者应通过对数学、电工学等基础知识的复习，利用各个元件的物理规律以及相互联系建立各环节的微分方程，最后得到系统的传递函数。结合典型农业工程实例教学，可以使学生摆脱各种类型系统的外部关系。而抓住这些系统的内部规律有助于拓宽学生的专业视野，提升学生的应用能力。

3.关注控制理论发展，实时更新教学内容