神经网络控制系统设计,神经网络技术及其应用
bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀
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BP網(wǎng)絡(luò)的誤差逆?zhèn)鞑ニ惴ㄒ蛴兄虚g隱含層和相應(yīng)的學(xué)習(xí)規(guī)則，使得它具有很強(qiáng)的非線性映射能力，而且網(wǎng)絡(luò)的中間層數(shù)、各層神經(jīng)元個(gè)數(shù)及網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)系數(shù)等參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定，有很大的靈活性，且能夠識(shí)別含有噪聲的樣本，經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)能夠把樣本隱含的特征和規(guī)則分布在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接權(quán)上。
總的說(shuō)來(lái)，BP網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)主要有：(1)算法推導(dǎo)清楚，學(xué)習(xí)精度較高；(2)經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后的BP網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行速度很快，有的可用于實(shí)時(shí)處理；(3)多層(至少三層)BP網(wǎng)絡(luò)具有理論上逼近任意非線性連續(xù)函數(shù)的能力，也就是說(shuō)，可以使多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)會(huì)任何可學(xué)習(xí)的東西，而信息處理的大部分問(wèn)題都能歸納為數(shù)學(xué)映射，通過(guò)選擇一定的非線性和連接強(qiáng)度調(diào)節(jié)規(guī)律，BP網(wǎng)絡(luò)就可解決任何一個(gè)信息處理的問(wèn)題。
目前，在手寫字體的識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、文本一語(yǔ)言轉(zhuǎn)換、圖像識(shí)別以及生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理方面已有實(shí)際的應(yīng)用。
同時(shí)BP算法與其它算法一樣，也存在自身的缺陷：(1)由于該算法采用誤差導(dǎo)數(shù)指導(dǎo)學(xué)習(xí)過(guò)程，在存在較多局部極小點(diǎn)的情況下容易陷入局部極小點(diǎn)，不能保證收斂到全局最小點(diǎn)：(2)存在學(xué)習(xí)速度與精度之間的矛盾，當(dāng)學(xué)習(xí)速度較快時(shí)，學(xué)習(xí)過(guò)程容易產(chǎn)生振蕩，難以得到精確結(jié)果，而當(dāng)學(xué)習(xí)速度較慢時(shí)，雖然結(jié)果的精度較高，但學(xué)習(xí)周期太長(zhǎng)：(3)算法學(xué)習(xí)收斂速度慢；(4)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)記憶具有不穩(wěn)定性，即當(dāng)給一個(gè)訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)提供新的學(xué)習(xí)記憶模式時(shí)，將使已有的連接權(quán)值打亂，導(dǎo)致已記憶的學(xué)習(xí)模式的信息消失；(5)網(wǎng)絡(luò)中間層(隱含層)的層數(shù)及它的單元數(shù)的選取無(wú)理論上的指導(dǎo)，而是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，因此網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)有時(shí)不一定是最佳的方案。
谷歌人工智能寫作項(xiàng)目：愛發(fā)貓
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀
光譜分析因其能夠靈敏、高精度、無(wú)破壞、快速地檢測(cè)物質(zhì)的化學(xué)成分和相對(duì)含量而廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)、生物化學(xué)與分子生物學(xué)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域寫作貓。
目前，光譜分析技術(shù)日趨成熟，引入光譜分析理論的高光譜遙感技術(shù)應(yīng)用日益廣泛，尤其是在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，可以有效地獲取農(nóng)田信息、判斷作物長(zhǎng)勢(shì)、估測(cè)作物產(chǎn)量、提取病害信息。
光譜分析技術(shù)雖然具有很強(qiáng)的物質(zhì)波譜“透視力”，但在分析“同譜異物”和“異物同譜”等方面需要與現(xiàn)代分析手段相結(jié)合，如小波變換、卡爾曼濾波、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ArtificialNeuralNet－work，ANN）、遺傳算法（GeneticAlgorithm，GA）等。
在光譜分析領(lǐng)域，ANN多用于物質(zhì)生化組分的定量分析（陳振寧等，2001；印春生等，2000），在光度分析中也有較多應(yīng)用，如，于洪梅等（2002）利用ANN分析鉻和鋯的混合吸收光譜，并結(jié)合分光度法對(duì)二者進(jìn)行測(cè)定。
ANN在非線性校準(zhǔn)與光譜數(shù)據(jù)處理等方面也有應(yīng)用（Blank，1993；方利民等；2008）。
而在模式識(shí)別中ANN應(yīng)用最為廣泛，如，Eicemanetal.（2006）利用遺傳算法（是ANN的一種）對(duì)混合小波系數(shù)進(jìn)行分類識(shí)別。
目前，自組織特征映射（Self－organizingFeatureMaps，SOFM）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在高光譜影像的模式識(shí)別方面，國(guó)內(nèi)外還較少有研究與應(yīng)用，而結(jié)合遙感波譜維光譜分析技術(shù)的應(yīng)用研究就更少。
SOFM常用于遙感圖像處理方面，如，Moshouetal.（2005）利用SOFM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，使分類誤差減小到1％；Doucetteetal.（2001）根據(jù)SOFM設(shè)計(jì)的SORM算法，從分類后的高分辨率影像中提取道路；Toivanenetal.（2003）利用SOFM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從多光譜影像中提取邊緣，并指出該方法可應(yīng)用于大數(shù)據(jù)量影像邊緣的提取；Moshouetal.（2006）根據(jù)5137個(gè)葉片的光譜數(shù)據(jù)，利用SOFM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別小麥早期黃銹病，準(zhǔn)確率高達(dá)99％。
然而，SOFM不需要輸入模式期望值（在某些分類問(wèn)題中，樣本的先驗(yàn)類別是很難獲取的），其區(qū)別于BP（BackPropagation）等其他神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型最重要的特點(diǎn)是能夠自動(dòng)尋找樣本的內(nèi)在規(guī)律和本質(zhì)屬性，這大大地拓寬了SOFM在模式識(shí)別和分類方面的應(yīng)用。
基于以上幾點(diǎn)，本章從光譜分析的角度對(duì)高光譜遙感影像進(jìn)行分析識(shí)別和信息提取，給出了在不同光譜模型下，高光譜數(shù)據(jù)的不同分解，之后利用SOFM對(duì)具有較高光譜重疊度的這些分解進(jìn)行分類識(shí)別，結(jié)合光譜分析對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行類別辨識(shí)，并通過(guò)對(duì)小麥條銹病的病情嚴(yán)重度信息提取，提出了高光譜影像波譜維光譜分析的新途徑。
簡(jiǎn)述國(guó)內(nèi)外asr技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
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1國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r早在1928年防抱死制動(dòng)理論就被提出.BOSCH公司在1936年第一個(gè)獲得了防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的專利權(quán).1954年,FORD公司將ABS裝在林肯轎車上.這一時(shí)期的各種ABS的輪速傳感器和制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置都是機(jī)械式,因此,獲取的輪速信號(hào)不夠精確,制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)的適時(shí)性和精確性也難以保證.隨著電子技術(shù)的發(fā)展,ABS進(jìn)進(jìn)電子控制時(shí)代.20世紀(jì)60年代后期到70年代初期,凱爾塞·海伊斯公司研制生產(chǎn)的兩輪制動(dòng)的ABS、克萊斯勒公司與BENDIX公司合作研制的四輪制動(dòng)的ABS、BOSCH和TEVES公司研制的ABS、WABCO公司與BENZ公司合作研制的裝備在氣壓制動(dòng)的載貨汽車上的ABS,都是由模擬式電子控制裝置對(duì)設(shè)置在制動(dòng)管路中的電磁閥進(jìn)行控制,直接對(duì)各制動(dòng)輪以電子控制壓力進(jìn)行調(diào)節(jié).由于模擬式電子控制裝置反應(yīng)速度慢、控制精度低、易受干擾,致使各種ABS均未達(dá)到預(yù)期的控制效果.20世紀(jì)70年代后期,ABS采用數(shù)字式電子技術(shù),反應(yīng)速度、控制精度和可靠性都顯著進(jìn)步,ABS進(jìn)人實(shí)用化階段.BOSCH公司在1978年首先推出了采用數(shù)字式電子控制裝置的ABS--BOSCHABS2.自此,歐、美、日的很多公司相繼研制了形式多樣的ABS.自1985年起,BOSCH、TEVES、BENDIX、WABCO等公司開始對(duì)ABS的生產(chǎn)大力投資,以滿足汽車對(duì)ABS需要量增加的要求.目前,國(guó)際上ABS在汽車上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,已成為盡大多數(shù)汽車的標(biāo)準(zhǔn)裝備,北美和西歐的各類客車和輕型載貨汽車,ABS的裝備率已達(dá)90%以上,轎車ABS的裝備率在60%左右,運(yùn)送危險(xiǎn)品的載貨汽車ABS的裝備率為100%.1971年BUICK公司研制了由電子控制裝置自動(dòng)中斷發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火,以減小發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩,防止驅(qū)動(dòng)車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)防抱死系統(tǒng),成為ASR的雛形.1985年,VOLVO公司試制了電子牽引力控制系統(tǒng)ETC(ElectrONicTractionControl),通過(guò)調(diào)節(jié)燃油供給量來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩,以控制驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率,產(chǎn)生最佳驅(qū)動(dòng)力.1986年,BOSCH推出了該公司的第一個(gè)牽引力控制系統(tǒng)TCS.僅依靠調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不能解決汽車在對(duì)開路面上很好地起步加速的題目.為了解決這一題目,需要對(duì)附著不好的一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪施加部分制動(dòng),以充分發(fā)揮附著條件較好的一側(cè)的地面驅(qū)動(dòng)力.隨著ABS技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟,利用ABS壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo).采用制動(dòng)干預(yù)控制的ASR系統(tǒng)通常都是同ABS集成在一起的,形成ABS/ASR系統(tǒng).1986年12月,BOSCH公司第一次將ABS與ASR結(jié)合起來(lái),率先推出了具有防抱死制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)功能的防滑控制系統(tǒng)ABS/ASR2U裝置.同期,BENZ公司與WABCO公司也聯(lián)合開發(fā)出了應(yīng)用在載貨汽車上的ABS/ASR系統(tǒng).此后,各大汽車公司紛紛開始應(yīng)用ABS/ASR系統(tǒng),使其成為頂級(jí)豪華車的標(biāo)準(zhǔn)配置.隨著各至公司不斷開發(fā)出結(jié)構(gòu)更緊湊、本錢更低、可靠性更強(qiáng)、功能更全面的ABS/ASR系統(tǒng),ABS/ASR系統(tǒng)也逐漸應(yīng)用于中、低檔汽車上.到1997年時(shí),已經(jīng)有23家汽車廠商的近50種車型使用了ABS/ASR系統(tǒng).2國(guó)內(nèi)發(fā)展概況國(guó)內(nèi)研究開發(fā)ABS起步較晚,約始于20世紀(jì)80年代中期.但我國(guó)對(duì)ABS的系統(tǒng)開發(fā)十分重視,制定相應(yīng)的法規(guī)力促ABS的發(fā)展.1993年4月1日開始實(shí)施的GB13594-92《汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)性能要求和試驗(yàn)方法》,為ABS成為標(biāo)準(zhǔn)裝備提供了試驗(yàn)方法和依據(jù).1999年10月1日實(shí)施的GB12676--1999《汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法》規(guī)定:2003年10月1日以后,大型客車和大型載貨汽車必須安裝符合GB13594中規(guī)定的一類ABS.目前,國(guó)內(nèi)研究ABS有代表性的科.研機(jī)構(gòu)有以下幾個(gè):吉林大學(xué)汽車動(dòng)態(tài)模擬國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北京理工大學(xué)汽車動(dòng)力性與排放測(cè)試國(guó)家專業(yè)實(shí)驗(yàn)室、清華大學(xué)汽車安全與節(jié)、能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、華南理工交通學(xué)院汽車系、濟(jì)南程軍電子科技公司等.這些單位在ABS的仿真、控制量、輪速信號(hào)抗干擾處理、輪速信號(hào)異點(diǎn)剔除、防抱電磁閥動(dòng)作響應(yīng)等方面的研究取得了很多成果.同時(shí)對(duì)防抱死制動(dòng)時(shí)、的滑移率的計(jì)算、滑移率和附著系數(shù)之間的關(guān)系及ABS的控制算法也有很深的研究.國(guó)內(nèi)現(xiàn)在生產(chǎn)ABS的公司不少,但大多數(shù)公司是和國(guó)外著名ABS公司合作生產(chǎn).完全自主生產(chǎn)開發(fā)ABS的有代表性的國(guó)內(nèi)公司有:廣州市科密汽車制動(dòng)技術(shù)開發(fā)有限公司、重慶聚能汽車技術(shù)有限責(zé)任公司、東風(fēng)科技汽車制動(dòng)系統(tǒng)公司、西安博華機(jī)電股份有限公司等.已開發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品有單通道、三通道、四通道、六通道的氣壓和液壓式的,適用于摩托車、轎車、大中型客車一、重型載貨汽車、掛車的ABS及相關(guān)零部件.這些ABS的制動(dòng)性能指標(biāo)達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平,部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)于國(guó)外公司同類產(chǎn)品,在國(guó)內(nèi)占有一定的市場(chǎng).估計(jì)2005年我國(guó)新生產(chǎn)的中、重型載貨汽車,大、中型客車ABS的裝車率為100%,而小、微型客車ABS的裝車率為20%,轎車ABS裝車率為50%.國(guó)內(nèi)對(duì)ASR的研究,大約開始于20世紀(jì)90年代.一些科研單位如清華大學(xué)、吉林產(chǎn)業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、上海交通大學(xué)、濟(jì)南重汽技術(shù)中心等對(duì)ASR技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行跟蹤、研究,并取得了階段性進(jìn)展.目前,我國(guó)科研職員主要針對(duì)ASR控制系統(tǒng)的控制策略、控制算法、邏輯等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行研究.由于受電控發(fā)動(dòng)機(jī)的限制,我國(guó)目前在ASR系統(tǒng)的控制理論方面大多側(cè)重于采用以制動(dòng)控制為主、發(fā)動(dòng)機(jī)控制為輔的控制方法.總的來(lái)說(shuō),間隔產(chǎn)品化研究還有一定的差距.因此國(guó)內(nèi)尚無(wú)自主研發(fā)的集ABS和ASR為一體的ABS/ASR防滑控制系統(tǒng)產(chǎn)品出現(xiàn).3ABS/ASR的發(fā)展趨勢(shì)ABS/ASR控制技術(shù)的進(jìn)步目前,固然ABS/ASR已經(jīng)廣泛應(yīng)用,但控制方法還是以邏輯門限值控制為主.該控制方法雖比較簡(jiǎn)單,但邏輯復(fù)雜,所有的門限值都需要大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)確定,調(diào)試起來(lái)很困難.而且,采用邏輯門限值控制的ABS/ASR系統(tǒng)通用性比較差,需要針對(duì)不同的車型重新開發(fā).隨著各種現(xiàn)代控制理論不斷發(fā)展和完善,采用優(yōu)化控制理論,可實(shí)現(xiàn)伺服控制和高精度控制.將智能控制技術(shù)如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)應(yīng)用到ABS/ASR系統(tǒng)中,可以進(jìn)步系統(tǒng)的自適應(yīng)性和可靠性.相對(duì)于目前的基于滑移率的控制算法,基于路面附著系數(shù)的控制算法輕易實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制,能適應(yīng)各種路面變化,控制滑移率在最佳滑移率四周,使ABS/ASR的控制效果得以改善.通過(guò)先進(jìn)的測(cè)試手段可進(jìn)一步完善ABS/ASR功能.例如,ABS控制車輪制動(dòng)防滑時(shí),車速?zèng)]有直接丈量,而是通過(guò)輪速的波動(dòng)情況估取參考車速作為車速,然后計(jì)算滑移率用以控制,所以,ABS控制時(shí)的滑移率不能保證其正確性.隨著傳感器制造和集成技術(shù)的發(fā)展,添加車身速度傳感器來(lái)丈量車身速度,可進(jìn)步ABS/ASR的控制效果.線制動(dòng)系統(tǒng)BBW(Brake-by-Wire)是制動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向之一.BBW將傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中的液壓油或空氣等傳力介質(zhì)完全由電制動(dòng)取代,電能作為能量來(lái)源.制動(dòng)時(shí)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)制動(dòng)鉗塊,整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)沒有液、氣壓管路,可省略很多管路和傳感器,因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷.BBW由電線傳遞能量,數(shù)據(jù)線傳遞信號(hào),制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間縮短,極大地進(jìn)步了汽車的制動(dòng)安全性,并為將來(lái)的智能汽車控制提供條件.此外,在電子控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)相應(yīng)程序,操縱電控元件來(lái)控制制動(dòng)力的大小及各軸制動(dòng)力分配,可完全實(shí)現(xiàn)ABS及ASR等功能.BBW是一種全新的制動(dòng)理念,但仍有一些題目需要解決:目前車輛的12V/24V電源系統(tǒng)無(wú)法提供如此大的能量,需采用高品質(zhì)的42V電源;由于不存在獨(dú)立的主動(dòng)備用制動(dòng)系統(tǒng),因此需要一個(gè)備用系統(tǒng)保證制動(dòng)安全;車輛在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)有各種干擾信號(hào),如何消除這些干擾信號(hào)造成的影響是急需解決的題目.電子制動(dòng)系統(tǒng)EBS(ElectronicallyControlledBrakingSystem)是適應(yīng)對(duì)汽車及掛車制動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定性逐步進(jìn)步的要求,在ABS/ASR基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一套綜合電子控制系統(tǒng).它除了包含ABS/ASR的基本功能外,還具有以下特點(diǎn):①EBS優(yōu)化了各車輪間、主車與掛車或半掛車間的制動(dòng)力分配.通常,對(duì)于常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)而言,牽引車和掛車之間的制動(dòng)協(xié)調(diào)性不能總是處于理想的匹配狀態(tài),尤其在與牽引車相配的掛車經(jīng)常更換的情況下.EBS會(huì)在任何狀態(tài)下監(jiān)控到主車與掛車的不兼容性,自動(dòng)調(diào)整主車與掛車之間的制動(dòng)力分配,滿足主車和掛車制動(dòng)協(xié)調(diào)性的要求,改善車輛的安全性.前后橋襯片磨損協(xié)調(diào),總磨損量達(dá)到最小,所有襯片更換間隔一致,縮短了維修時(shí)間,降低運(yùn)行本錢.同時(shí),制動(dòng)力的協(xié)調(diào)還可以增加制動(dòng)舒適性.②EBS通過(guò)制動(dòng)治理系統(tǒng)將輔助制動(dòng)和行車制動(dòng)同一治理.它確保在每一次制動(dòng)時(shí),實(shí)現(xiàn)無(wú)磨損制動(dòng)(緩速器、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)承擔(dān)大部分的制動(dòng)工作,因此可以使行車制動(dòng)器的溫度保持在一個(gè)最低的水平,制動(dòng)襯片的磨損降低).③改善了ABS/ASR的功能,改善了制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間和車輛的制動(dòng)反應(yīng),縮短了制動(dòng)間隔,改善制動(dòng)穩(wěn)定性.舒適的制動(dòng)感應(yīng),幾乎達(dá)到轎車的制動(dòng)感受.④EBS具有完善的診斷和自檢測(cè)功能,可提供關(guān)于制動(dòng)系統(tǒng)的即時(shí)信息,任何故障都可以被系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到,并正確顯示以提示維修.維修專家據(jù)此排除故障.目前,EBS在載貨汽車和客車上得到應(yīng)用,是ABS/ASR在商用車領(lǐng)域的替換產(chǎn)品.ABS/ASR市場(chǎng)將逐漸減少,由于EBS將考慮用于輕型車.減小體積與質(zhì)量,簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)汽車上加裝一些安全裝置,質(zhì)量隨之增加,對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性不利.所以,在保證安全性的條件下,盡量減少質(zhì)量.另外,不論是大型車還是小型車,其安裝空間都是非常緊湊的,因此要求ABS/ASR裝置的體積盡可能的小.減小ABS/ASR體積的主要途徑是優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(如減小壓力調(diào)節(jié)器尺寸)、增加集成度.目前,經(jīng)過(guò)優(yōu)化的ABS已將制動(dòng)主缸、壓力調(diào)節(jié)器和電控單元等集成為一體,從而大大減小了體積和本錢.控制功能的擴(kuò)展和集成將各個(gè)功能不同的汽車電子控制系統(tǒng)集成,在實(shí)現(xiàn)各自基本功能的條件下,形成新的具有更強(qiáng)大功能的集成電控系統(tǒng)是汽車電子控制的必然趨勢(shì).把其它控制系統(tǒng)擴(kuò)展進(jìn)來(lái),成為綜合的汽車控制系統(tǒng),是ABS/ASR系統(tǒng)的發(fā)展方向.目前,ABS/ASR向以下幾個(gè)方向發(fā)展.a.和電子制動(dòng)力分配EBD(ElectricBrakeforceDistribution)集成,形成ABS/ASR/EBD系統(tǒng),可以明顯改善并進(jìn)步ABS的功效.EBD的功能就是在汽車制動(dòng)的瞬間,高速計(jì)算出4個(gè)輪胎由于附著力不同而導(dǎo)致的摩擦力數(shù)值,然后調(diào)整制動(dòng)裝置,使其按照設(shè)定的程序在運(yùn)動(dòng)中高速調(diào)整,達(dá)到制動(dòng)力與摩擦力(牽引力)的匹配,以保證車輛的平穩(wěn)和安全.當(dāng)緊急制動(dòng)車輪抱死的情況下,EBD在ABS動(dòng)作之前就已經(jīng)平衡了每一個(gè)輪胎的有效地面附著力,可以防止甩尾和側(cè)移,并縮短汽車制動(dòng)間隔.b.和電子穩(wěn)定性程序ESP(ElectronicStabilityProgram)系統(tǒng)集成,形成ABS/ASR/ESP綜合控制系統(tǒng),可解除汽車制動(dòng)、起步和轉(zhuǎn)向時(shí)對(duì)駕駛員的高要求.ESP又稱汽車動(dòng)態(tài)控制VDC(VehicleDynamicsControl).1995年,BOSCH推出基于ABS/ASR系統(tǒng)開發(fā)出的電子穩(wěn)定性程序在吸收ABS/ASR優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,添加轉(zhuǎn)向傳感器、側(cè)滑傳感器、橫向加速度傳感器和橫擺角速度傳感器等傳感器,具有啟動(dòng)對(duì)制動(dòng)力和汽車行駛方向進(jìn)行修正、補(bǔ)償?shù)墓δ?ESP通過(guò)對(duì)各傳感器傳來(lái)的車輛行駛狀態(tài)信息進(jìn)行分析,使ABS/ASR自動(dòng)地向一個(gè)或多個(gè)車輪施加制動(dòng)力,將車輛保持在駕駛者所選定的車道內(nèi),來(lái)幫助車輛維持動(dòng)態(tài)平衡.因此,可以使車輛在各種狀況下保持最佳的穩(wěn)定性,在轉(zhuǎn)向過(guò)度或轉(zhuǎn)向不足的情形下效果更加明顯.c.和汽車巡航自動(dòng)控制ACC(AdaptiveCruiseControl)系統(tǒng)集成,形成ABS/ASR/ACC綜合控制系統(tǒng),可解除汽車制動(dòng)、起步和保持安全車距方面對(duì)駕駛員的高要求.ACC裝置是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)汽車主動(dòng)安全技術(shù).裝備ACC裝置,可自動(dòng)根據(jù)主目標(biāo)車輛與主車車輛的相對(duì)間隔、相對(duì)速度和路面狀況參數(shù),判定主車的理想安全間隔,并實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)主車車速,使之實(shí)際車距不小于理想安全間隔,因而,可在較大程度上避免碰撞事故發(fā)生,具有良好的安全行駛效果.由于ABS/ASR和ACC都要用到相同的輪速采集系統(tǒng)、制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置以及發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置,在汽車ABS/ASR集成裝置的硬件基礎(chǔ)上,添加一個(gè)車距傳感器及相應(yīng)的電磁閥即可實(shí)現(xiàn)ACC功能.因此ABS/ASR與ACC的集成,不僅可以降低本錢,而且可以進(jìn)步汽車的整體安全行駛性能.與其他控制系統(tǒng)的信息交換和共享,進(jìn)步整體控制性能隨著汽車電子化程度不斷進(jìn)步,汽車上ECU數(shù)目越來(lái)越多.為了進(jìn)步信號(hào)的利用率,要求大量的數(shù)據(jù)信息能在不同的ECU中共享,汽車綜合控制系統(tǒng)中大量的控制信號(hào)也需要實(shí)時(shí)交換.傳統(tǒng)的電器系統(tǒng)大多采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單一通訊方式,已遠(yuǎn)不能滿足這種需求.為此,總線技術(shù)被引人到汽車電控系統(tǒng)中.今后,ABS/ASR控制系統(tǒng)的開發(fā)將基于總線技術(shù)進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)與其他控制系統(tǒng)的信息共享.例如,利用CAN總線和SAEJ1939,可以很輕易實(shí)現(xiàn)機(jī)械式自動(dòng)變速器AMT(AutomaticMechanicalTransmission)和ABS/ASR之間的數(shù)據(jù)傳輸,實(shí)現(xiàn)資源共享.ABS采集的汽車輪速信號(hào),可以通過(guò)變換得到變速器的輸出軸轉(zhuǎn)速為AMT所用,可減少傳感器,降低控制系統(tǒng)的本錢.同時(shí),減少了插接件,使AMT和ABS/ASR系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性進(jìn)步.ABS工作時(shí),可向AMT發(fā)出控制信息,要求AMT掛空檔,進(jìn)步ABS的工作性能,使車輛制動(dòng)更平穩(wěn)、更有效.ASR工作時(shí)可要求AMT向上換檔減少力矩,使ASR的控制效果更好.ASR可使AMT避免在低附著路面起步和加速時(shí)出現(xiàn)反復(fù)換檔現(xiàn)象.因此,信息交換和共享可以使兩個(gè)控制系統(tǒng)的功能比它們單獨(dú)控制的功能更豐富和有效,使每個(gè)控制器的功能都更加完善,便于進(jìn)行更復(fù)雜的控制,為整車控制奠定基礎(chǔ).。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特有的非線性適應(yīng)性信息處理能力，克服了傳統(tǒng)人工智能方法對(duì)于直覺，如模式、語(yǔ)音識(shí)別、非結(jié)構(gòu)化信息處理方面的缺陷，使之在神經(jīng)專家系統(tǒng)、模式識(shí)別、智能控制、組合優(yōu)化、預(yù)測(cè)等領(lǐng)域得到成功應(yīng)用。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與其它傳統(tǒng)方法相結(jié)合，將推動(dòng)人工智能和信息處理技術(shù)不斷發(fā)展。
近年來(lái)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正向模擬人類認(rèn)知的道路上更加深入發(fā)展，與模糊系統(tǒng)、遺傳算法、進(jìn)化機(jī)制等結(jié)合，形成計(jì)算智能，成為人工智能的一個(gè)重要方向，將在實(shí)際應(yīng)用中得到發(fā)展。
將信息幾何應(yīng)用于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究，為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論研究開辟了新的途徑。神經(jīng)計(jì)算機(jī)的研究發(fā)展很快，已有產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。光電結(jié)合的神經(jīng)計(jì)算機(jī)為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了良好條件。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在很多領(lǐng)域已得到了很好的應(yīng)用，但其需要研究的方面還很多。
其中，具有分布存儲(chǔ)、并行處理、自學(xué)習(xí)、自組織以及非線性映射等優(yōu)點(diǎn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與其他技術(shù)的結(jié)合以及由此而來(lái)的混合方法和混合系統(tǒng)，已經(jīng)成為一大研究熱點(diǎn)。
由于其他方法也有它們各自的優(yōu)點(diǎn)，所以將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與其他方法相結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，繼而可以獲得更好的應(yīng)用效果。
目前這方面工作有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊邏輯、專家系統(tǒng)、遺傳算法、小波分析、混沌、粗集理論、分形理論、證據(jù)理論和灰色系統(tǒng)等的融合。下面主要就神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與小波分析、混沌、粗集理論、分形理論的融合進(jìn)行分析。
與小波分析的結(jié)合1981年，法國(guó)地質(zhì)學(xué)家Morlet在尋求地質(zhì)數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)對(duì)Fourier變換與加窗Fourier變換的異同、特點(diǎn)及函數(shù)構(gòu)造進(jìn)行創(chuàng)造性的研究，首次提出了小波分析的概念，建立了以他的名字命名的Morlet小波。
1986年以來(lái)由于YMeyer、S.Mallat及IDaubechies等的奠基工作，小波分析迅速發(fā)展成為一門新興學(xué)科。
Meyer所著的小波與算子，Daubechies所著的小波十講是小波研究領(lǐng)域最權(quán)威的著作。小波變換是對(duì)Fourier分析方法的突破。
它不但在時(shí)域和頻域同時(shí)具有良好的局部化性質(zhì)，而且對(duì)低頻信號(hào)在頻域和對(duì)高頻信號(hào)在時(shí)域里都有很好的分辨率，從而可以聚集到對(duì)象的任意細(xì)節(jié)。
小波分析相當(dāng)于一個(gè)數(shù)學(xué)顯微鏡，具有放大、縮小和平移功能，通過(guò)檢查不同放大倍數(shù)下的變化來(lái)研究信號(hào)的動(dòng)態(tài)特性。因此，小波分析已成為地球物理、信號(hào)處理、圖像處理、理論物理等諸多領(lǐng)域的強(qiáng)有力工具。
小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將小波變換良好的時(shí)頻局域化特性和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)功能相結(jié)合，因而具有較強(qiáng)的逼近能力和容錯(cuò)能力。
在結(jié)合方法上，可以將小波函數(shù)作為基函數(shù)構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形成小波網(wǎng)絡(luò)，或者小波變換作為前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入前置處理工具，即以小波變換的多分辨率特性對(duì)過(guò)程狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)信噪分離，并提取出對(duì)加工誤差影響最大的狀態(tài)特性，作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入。
小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電機(jī)故障診斷、高壓電網(wǎng)故障信號(hào)處理與保護(hù)研究、軸承等機(jī)械故障診斷以及許多方面都有應(yīng)用，將小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于感應(yīng)伺服電機(jī)的智能控制，使該系統(tǒng)具有良好的跟蹤控制性能，以及好的魯棒性，利用小波包神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行心血管疾病的智能診斷，小波層進(jìn)行時(shí)頻域的自適應(yīng)特征提取，前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用來(lái)進(jìn)行分類，正確分類率達(dá)到94%。
小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雖然應(yīng)用于很多方面，但仍存在一些不足。從提取精度和小波變換實(shí)時(shí)性的要求出發(fā)，有必要根據(jù)實(shí)際情況構(gòu)造一些適應(yīng)應(yīng)用需求的特殊小波基，以便在應(yīng)用中取得更好的效果。
另外，在應(yīng)用中的實(shí)時(shí)性要求，也需要結(jié)合DSP的發(fā)展，開發(fā)專門的處理芯片，從而滿足這方面的要求。混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)混沌第一個(gè)定義是上世紀(jì)70年代才被Li-Yorke第一次提出的。
由于它具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，自它出現(xiàn)以來(lái)就受到各方面的普遍關(guān)注。
混沌是一種確定的系統(tǒng)中出現(xiàn)的無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，混沌是存在于非線性系統(tǒng)中的一種較為普遍的現(xiàn)象，混沌運(yùn)動(dòng)具有遍歷性、隨機(jī)性等特點(diǎn)，能在一定的范圍內(nèi)按其自身規(guī)律不重復(fù)地遍歷所有狀態(tài)。
混沌理論所決定的是非線性動(dòng)力學(xué)混沌，目的是揭示貌似隨機(jī)的現(xiàn)象背后可能隱藏的簡(jiǎn)單規(guī)律，以求發(fā)現(xiàn)一大類復(fù)雜問(wèn)題普遍遵循的共同規(guī)律。
1990年Kaihara、T.Takabe和M.Toyoda等人根據(jù)生物神經(jīng)元的混沌特性首次提出混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將混沌學(xué)引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，使得人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有混沌行為，更加接近實(shí)際的人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，因而混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是可實(shí)現(xiàn)其真實(shí)世界計(jì)算的智能信息處理系統(tǒng)之一，成為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要研究方向之一。
與常規(guī)的離散型Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比較，混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有更豐富的非線性動(dòng)力學(xué)特性，主要表現(xiàn)如下：在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中引入混沌動(dòng)力學(xué)行為；混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的同步特性；混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的吸引子。
當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)輸入發(fā)生較大變異時(shí)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的固有容錯(cuò)能力往往感到不足，經(jīng)常會(huì)發(fā)生失憶現(xiàn)象。
混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)記憶屬于確定性動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)，記憶發(fā)生在混沌吸引子的軌跡上，通過(guò)不斷地運(yùn)動(dòng)(回憶過(guò)程)一一聯(lián)想到記憶模式，特別對(duì)于那些狀態(tài)空間分布的較接近或者發(fā)生部分重疊的記憶模式，混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總能通過(guò)動(dòng)態(tài)聯(lián)想記憶加以重現(xiàn)和辨識(shí)，而不發(fā)生混淆，這是混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所特有的性能，它將大大改善Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的記憶能力。
混沌吸引子的吸引域存在，形成了混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)固有容錯(cuò)功能。這將對(duì)復(fù)雜的模式識(shí)別、圖像處理等工程應(yīng)用發(fā)揮重要作用。
混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)受到關(guān)注的另一個(gè)原因是混沌存在于生物體真實(shí)神經(jīng)元及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，并且起到一定的作用，動(dòng)物學(xué)的電生理實(shí)驗(yàn)已證實(shí)了這一點(diǎn)。
混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由于其復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特性，在動(dòng)態(tài)聯(lián)想記憶、系統(tǒng)優(yōu)化、信息處理、人工智能等領(lǐng)域受到人們極大的關(guān)注。
針對(duì)混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有聯(lián)想記憶功能，但其搜索過(guò)程不穩(wěn)定，提出了一種控制方法可以對(duì)混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的混沌現(xiàn)象進(jìn)行控制。研究了混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在組合優(yōu)化問(wèn)題中的應(yīng)用。
為了更好的應(yīng)用混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力學(xué)特性，并對(duì)其存在的混沌現(xiàn)象進(jìn)行有效的控制，仍需要對(duì)混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)和調(diào)整，以及混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的進(jìn)一步研究。
基于粗集理論粗糙集(RoughSets)理論是1982年由波蘭華沙理工大學(xué)教授Z.Pawlak首先提出，它是一個(gè)分析數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)理論，研究不完整數(shù)據(jù)、不精確知識(shí)的表達(dá)、學(xué)習(xí)、歸納等方法。
粗糙集理論是一種新的處理模糊和不確定性知識(shí)的數(shù)學(xué)工具，其主要思想就是在保持分類能力不變的前提下，通過(guò)知識(shí)約簡(jiǎn)，導(dǎo)出問(wèn)題的決策或分類規(guī)則。
目前，粗糙集理論已被成功應(yīng)用于機(jī)器學(xué)習(xí)、決策分析、過(guò)程控制、模式識(shí)別與數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域。
粗集和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的共同點(diǎn)是都能在自然環(huán)境下很好的工作，但是，粗集理論方法模擬人類的抽象邏輯思維，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法模擬形象直覺思維，因而二者又具有不同特點(diǎn)。
粗集理論方法以各種更接近人們對(duì)事物的描述方式的定性、定量或者混合性信息為輸入，輸入空間與輸出空間的映射關(guān)系是通過(guò)簡(jiǎn)單的決策表簡(jiǎn)化得到的，它考慮知識(shí)表達(dá)中不同屬性的重要性確定哪些知識(shí)是冗余的，哪些知識(shí)是有用的，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則是利用非線性映射的思想和并行處理的方法，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本身結(jié)構(gòu)表達(dá)輸入與輸出關(guān)聯(lián)知識(shí)的隱函數(shù)編碼。
在粗集理論方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法處理信息中，兩者存在很大的兩個(gè)區(qū)別：其一是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理信息一般不能將輸入信息空間維數(shù)簡(jiǎn)化，當(dāng)輸入信息空間維數(shù)較大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且訓(xùn)練時(shí)間也很長(zhǎng)；而粗集方法卻能通過(guò)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的關(guān)系，不僅可以去掉冗余輸入信息，而且可以簡(jiǎn)化輸入信息的表達(dá)空間維數(shù)。
其二是粗集方法在實(shí)際問(wèn)題的處理中對(duì)噪聲較敏感，因而用無(wú)噪聲的訓(xùn)練樣本學(xué)習(xí)推理的結(jié)果在有噪聲的環(huán)境中應(yīng)用效果不佳。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法有較好的抑制噪聲干擾的能力。
因此將兩者結(jié)合起來(lái)，用粗集方法先對(duì)信息進(jìn)行預(yù)處理，即把粗集網(wǎng)絡(luò)作為前置系統(tǒng)，再根據(jù)粗集方法預(yù)處理后的信息結(jié)構(gòu)，構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息處理系統(tǒng)。
通過(guò)二者的結(jié)合，不但可減少信息表達(dá)的屬性數(shù)量，減小神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成系統(tǒng)的復(fù)雜性，而且具有較強(qiáng)的容錯(cuò)及抗干擾能力，為處理不確定、不完整信息提供了一條強(qiáng)有力的途徑。
目前粗集與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合已應(yīng)用于語(yǔ)音識(shí)別、專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)挖掘、故障診斷等領(lǐng)域，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和粗集用于聲源位置的自動(dòng)識(shí)別，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和粗集用于專家系統(tǒng)的知識(shí)獲取中，取得比傳統(tǒng)專家系統(tǒng)更好的效果，其中粗集進(jìn)行不確定和不精確數(shù)據(jù)的處理，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類工作。
雖然粗集與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合已應(yīng)用于許多領(lǐng)域的研究，為使這一方法發(fā)揮更大的作用還需考慮如下問(wèn)題：模擬人類抽象邏輯思維的粗集理論方法和模擬形象直覺思維的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法更加有效的結(jié)合；二者集成的軟件和硬件平臺(tái)的開發(fā)，提高其實(shí)用性。
與分形理論的結(jié)合自從美國(guó)哈佛大學(xué)數(shù)學(xué)系教授BenoitB.Mandelbrot于20世紀(jì)70年代中期引入分形這一概念，分形幾何學(xué)(Fractalgeometry)已經(jīng)發(fā)展成為科學(xué)的方法論--分形理論，且被譽(yù)為開創(chuàng)了20世紀(jì)數(shù)學(xué)重要階段。
現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的幾乎所有領(lǐng)域，成為現(xiàn)今國(guó)際上許多學(xué)科的前沿研究課題之一。由于在許多學(xué)科中的迅速發(fā)展，分形已成為一門描述自然界中許多不規(guī)則事物的規(guī)律性的學(xué)科。
它已被廣泛應(yīng)用在生物學(xué)、地球地理學(xué)、天文學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。
用分形理論來(lái)解釋自然界中那些不規(guī)則、不穩(wěn)定和具有高度復(fù)雜結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，可以收到顯著的效果，而將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與分形理論相結(jié)合，充分利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性映射、計(jì)算能力、自適應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，可以取得更好的效果。
分形神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域有圖像識(shí)別、圖像編碼、圖像壓縮，以及機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)的故障診斷等。
分形圖像壓縮/解壓縮方法有著高壓縮率和低遺失率的優(yōu)點(diǎn)，但運(yùn)算能力不強(qiáng)，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有并行運(yùn)算的特點(diǎn)，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于分形圖像壓縮/解壓縮中，提高了原有方法的運(yùn)算能力。
將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與分形相結(jié)合用于果實(shí)形狀的識(shí)別，首先利用分形得到幾種水果輪廓數(shù)據(jù)的不規(guī)則性，然后利用3層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識(shí)，繼而對(duì)其不規(guī)則性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
分形神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已取得了許多應(yīng)用，但仍有些問(wèn)題值得進(jìn)一步研究：分形維數(shù)的物理意義；分形的計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)際應(yīng)用研究。隨著研究的不斷深入，分形神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)必將得到不斷的完善，并取得更好的應(yīng)用效果。?。
國(guó)內(nèi)外人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀
基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的土壩病害診斷知識(shí)獲取方法摘要：以土壩測(cè)壓管水位異常診斷為實(shí)例，對(duì)反向傳播(BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，然后通過(guò)典型示例經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算生成顯式的診斷規(guī)則，為專家系統(tǒng)診斷推理時(shí)直接調(diào)用。
該方法是土壩病害診斷知識(shí)獲取的一種新方法，是對(duì)傳統(tǒng)知識(shí)獲取方式的拓展和補(bǔ)充。
關(guān)鍵詞：土壩；病害診斷；測(cè)壓管異常；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；知識(shí)獲取我國(guó)目前已修建各種類型水庫(kù)8.6萬(wàn)余座（是世界水庫(kù)最多的國(guó)家之一），大中型水閘7.6萬(wàn)座，河道堤防20多萬(wàn)公里。
這些水利工程和設(shè)施所發(fā)揮的巨大作用和效益大大促進(jìn)了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
然而從另一方面還應(yīng)看到，在已建的水利工程中尚存許多不安全因素，由于修建當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件限制以及其它一些因素的影響，使很多工程存在病害或隱患，另外，由于長(zhǎng)期受各種自然或人為因素影響，加之年久失修，管理跟不上，老化現(xiàn)象也很嚴(yán)重，很大程度上影響了工程正常運(yùn)行和效益的發(fā)揮，有些工程因此而失事。
僅就土石壩而，歷年累積潰壩率就高達(dá)3.4%。因此如何準(zhǔn)確、及時(shí)地診斷出建筑物的隱患和病害，并對(duì)建筑物的安全性做出合理科學(xué)的評(píng)價(jià)意義十分重大。是當(dāng)前水利工程管理中亟待解決的一項(xiàng)重要課題。
水工建筑物的病害診斷是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，需要有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家才能勝任。
解決上述問(wèn)題的一個(gè)好的辦法是在做好監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，把專家經(jīng)驗(yàn)、人工智能（AI）技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及數(shù)值分析計(jì)算等有機(jī)結(jié)合起來(lái)，建造專家系統(tǒng)（ExpertSystem簡(jiǎn)稱：ES）。
而專家系統(tǒng)開發(fā)中最關(guān)鍵的“瓶頸”問(wèn)題就是知識(shí)獲取，它既包括知識(shí)的體系結(jié)構(gòu)、內(nèi)容等難于獲取，也包括推理規(guī)則中的推理參數(shù)（如可信度）難以確定等。
筆者以土壩為研究對(duì)象開發(fā)了具有學(xué)習(xí)功能的土壩病害診斷專家系統(tǒng)ESLEDFDS[1,2]，在系統(tǒng)開發(fā)中為解決知識(shí)獲取問(wèn)題，采取了傳統(tǒng)的訪談（Interview）式的知識(shí)獲取與從病害工程實(shí)例中抽取知識(shí)（事例學(xué)習(xí)）相結(jié)合的形式。
實(shí)踐證明該形式效果良好。論文將以土壩測(cè)壓管水位異常診斷知識(shí)的獲取為例，介紹一種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)事例學(xué)習(xí)的土壩病害診斷知識(shí)的獲取方法。
1知識(shí)源分析及知識(shí)獲取方法的選擇土壩病害診斷的知識(shí)源主要有3個(gè)：（1）壩工診斷專家。大量的經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)存在于專家的大腦中，具有專有性和潛在性等特點(diǎn)。
有時(shí)連專家本人也不容易系統(tǒng)地總結(jié)、歸納自己的知識(shí)，而且不易做出解釋。這也就決定了它的難于獲取，但它是ES知識(shí)的主要來(lái)源。（2）相關(guān)文獻(xiàn)資料。文獻(xiàn)資料作為一種信息載體，包含了大量理論和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。
其特點(diǎn)是量大、分散。而且，由于不同的文獻(xiàn)來(lái)源于不同的著者，對(duì)同一問(wèn)題的看法和分析結(jié)果可能有所差異，甚至相悖，所以有助于消除單個(gè)專家知識(shí)的片面性。
但從大量分散的文獻(xiàn)中抽取ES知識(shí)庫(kù)所需的知識(shí)和方法，需經(jīng)反復(fù)分析比較。（3）實(shí)例。
一般情況下，專家頭腦中知識(shí)的存儲(chǔ)往往是片斷的、非系統(tǒng)的，以訪談的形式，讓專家敘述自己的知識(shí)時(shí)，一個(gè)個(gè)片斷很難一下子系統(tǒng)地組織起來(lái)。
而一旦真正面對(duì)實(shí)際問(wèn)題（實(shí)例）壩工診斷專家卻能夠作很好的分析，說(shuō)明這種刺激能使專家自覺或不自覺地去組織自己的知識(shí)。
所以，同專家一同分析實(shí)例，可以了解專家的推理過(guò)程及所用知識(shí)，同時(shí)，經(jīng)過(guò)專家分析的工程實(shí)例中蘊(yùn)涵了專家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和推理判斷，并且大多實(shí)例分析結(jié)果的正確與否已經(jīng)得到實(shí)際驗(yàn)證。
因此，實(shí)例是一種非常重要的知識(shí)源，可以通過(guò)一些模型、方法對(duì)實(shí)例進(jìn)行學(xué)習(xí)，提煉出蘊(yùn)涵在實(shí)例中的診斷知識(shí)。筆者在ESLEDFDS的知識(shí)獲取中綜合利用了以上3種知識(shí)源。
通過(guò)走訪專家、同專家一起分析文獻(xiàn)資料，把診斷知識(shí)整理成一條條規(guī)則，存儲(chǔ)于外部知識(shí)庫(kù)中。此外，為補(bǔ)充專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的不足，還對(duì)收集的80余例土壩病害實(shí)例，應(yīng)用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了事例學(xué)習(xí)和新規(guī)則生成。
......。
自動(dòng)控制原理的國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
自動(dòng)化科學(xué)作為一門學(xué)科起源于20世紀(jì)初，自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)理論來(lái)自于物理等自然科學(xué)和數(shù)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、社會(huì)科學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)。自動(dòng)控制理論在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中有著重要的地位，起著重要的作用。
在第40屆IEEE決策與控制年會(huì)的全會(huì)開篇報(bào)告中，美國(guó)學(xué)者JohnDoyle教授引用了國(guó)際著名學(xué)者，哈佛大學(xué)的何數(shù)奇教授的新觀點(diǎn)：“控制將是21世紀(jì)的物理學(xué)”。
自動(dòng)控制系統(tǒng)的早期應(yīng)用可以追溯到兩千多年前古埃及的水鐘控制與中國(guó)漢代的指南車控制，但當(dāng)時(shí)未建立起自動(dòng)控制的理論體系。
1769年，英國(guó)科學(xué)家JamesWatt設(shè)計(jì)的內(nèi)燃機(jī)引發(fā)了現(xiàn)代工業(yè)革命，1788年Watt為內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)的飛錘調(diào)速器會(huì)出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象，所以后來(lái)出現(xiàn)了Maxwell對(duì)微分方程系統(tǒng)穩(wěn)定性的理論研究，他指出線性系統(tǒng)穩(wěn)定的條件是其特征根均有負(fù)實(shí)部，Roth和Hurwitz等人提出了間接的穩(wěn)定判據(jù)，使得高階系統(tǒng)穩(wěn)定性判定成為可能。
控制器的設(shè)計(jì)問(wèn)題是由Minorsky在1922年開始研究的，其研究成果可以看成是現(xiàn)代廣泛應(yīng)用的PID控制器的前身，而1942年，Ziegler和Nichols提出了調(diào)節(jié)PID（ProportionIntegrationDifferentiation，比例積分微分）控制器參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式方法，此方法對(duì)當(dāng)今的PID控制器整定仍有影響。
自動(dòng)控制理論是自動(dòng)控制技術(shù)的理論基礎(chǔ)，是一門理論性較強(qiáng)的科學(xué)。按照自動(dòng)控制理論發(fā)展的不同階段，自動(dòng)控制理論一般可分為“經(jīng)典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”兩大部分。
20世紀(jì)中葉，由于自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，逐漸形成并日臻成熟了“經(jīng)典控制理論”。這些理論主要是以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，研究單輸入單輸出自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)問(wèn)題。
采用的方法主要是微分方程分析法、根軌跡分析法和頻域分析法。這些方法對(duì)控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)和運(yùn)行發(fā)揮了重要的作用，并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，成功地解決了一系列以輸出反饋為主要控制手段的自動(dòng)控制問(wèn)題。
20世紀(jì)60年代開始，由于生產(chǎn)的發(fā)展，自動(dòng)控制系統(tǒng)日趨復(fù)雜、規(guī)模日趨龐大，特別是空間技術(shù)的發(fā)展，使自動(dòng)控制理論有了一次新的飛躍，逐漸形成了“現(xiàn)代控制理論”。
這些理論主要是以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)，研究多輸入多輸出及變參數(shù)、非線性控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)問(wèn)題。
近年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和應(yīng)用數(shù)學(xué)研究的進(jìn)展，特別是一些新型控制技術(shù)，諸如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、預(yù)測(cè)控制、模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、魯棒控制等的出現(xiàn)，使自動(dòng)控制理論又有了日新月異的發(fā)展。
目前主要是龐大的系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的大系統(tǒng)理論和在模仿人類智能活動(dòng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的智能控制方面，都取得了許多重大進(jìn)展。
“經(jīng)典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”是自動(dòng)控制理論發(fā)展的兩個(gè)階段，但它們又是相互聯(lián)系，相互促進(jìn)的。
“現(xiàn)代控制理論”不能看成是“經(jīng)典控制理論”簡(jiǎn)單的延伸和推廣，在所采用的數(shù)學(xué)工具、理論基礎(chǔ)、研究方法、研究對(duì)象等多方面有著明顯的不同，可以說(shuō)是一次質(zhì)的飛躍。但是，這并不意味著這兩種方法原理截然分離。
特別是在解決實(shí)際工程問(wèn)題中，許多用經(jīng)典理論控制解決的問(wèn)題，同樣可以用現(xiàn)代控制理論從方法上看更加完備或結(jié)果更強(qiáng)，但是，經(jīng)典控制理論簡(jiǎn)潔實(shí)效的分析方法和控制方式，往往是現(xiàn)代控制理論難以實(shí)現(xiàn)的。
也就是說(shuō)，它們又有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)的提高，為經(jīng)典和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展及應(yīng)用都提供了廣闊的前景。
系統(tǒng)的頻域分析技術(shù)是在Nyquist、Bode、Nichols等進(jìn)行的早期關(guān)于通信學(xué)科的頻域研究工作的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，Harris于1942年提出的傳遞函數(shù)概念將通信學(xué)科的頻域技術(shù)移植到了控制領(lǐng)域，構(gòu)成了控制系統(tǒng)頻域法理論研究的基礎(chǔ)。
Evans在1946年提出的線性反饋系統(tǒng)的根軌跡分析技術(shù)是那個(gè)時(shí)代的另一個(gè)里程碑，在這些成果的基礎(chǔ)上誕生了第一代控制理論——經(jīng)典控制理論。
前蘇聯(lián)學(xué)者Portraying于1956年提出的極大值原理、美國(guó)學(xué)者Bellman的動(dòng)態(tài)規(guī)劃和美國(guó)學(xué)者Kalmar的狀態(tài)空間分析技術(shù)開創(chuàng)了控制理論研究的新時(shí)代，這三個(gè)代表性成果構(gòu)成了第二代控制理論——即當(dāng)時(shí)所謂的“現(xiàn)代控制理論”的理論基礎(chǔ)。
在那個(gè)時(shí)期以后，控制理論研究中出現(xiàn)了線性二次型最優(yōu)調(diào)節(jié)器、極點(diǎn)配置狀態(tài)反饋、最優(yōu)狀態(tài)觀測(cè)器及線性二次型Gauss問(wèn)題的研究，并在后來(lái)出現(xiàn)了引入回路傳輸恢復(fù)技術(shù)的LQG（LinearQuadraticGaussian，線性二次高斯）控制器。
控制的對(duì)象和過(guò)程自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。
例如使導(dǎo)彈能夠命中目標(biāo)；宇宙飛船準(zhǔn)確地登上月球，并按預(yù)定的時(shí)間與地點(diǎn)返回地球；機(jī)床能夠自動(dòng)加工出符合一定形狀與精度的零件；機(jī)器人能按一定的規(guī)律進(jìn)行某種操作；化學(xué)反應(yīng)器在一定的壓力、溫度所謂自動(dòng)控制，就是在沒有人直接參與的情況下，通過(guò)自動(dòng)控制裝置使被下反應(yīng)并生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品等，都離不開自動(dòng)控制理論與自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展。
自20世紀(jì)40年代以來(lái)自動(dòng)控制應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，除了在航天航空技術(shù)、軍事裝備及部門、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，自動(dòng)控制技術(shù)起著特別重要的作用外，目前大至世界及國(guó)家政治經(jīng)濟(jì)管理、能源控制、醫(yī)療衛(wèi)生、地區(qū)規(guī)劃、交通運(yùn)輸，小至人的日常生活，都離不開自動(dòng)控制理論及自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用。
自動(dòng)控制技術(shù)全國(guó)及世界現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
。
工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)是一種運(yùn)用控制理論、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和其它信息技術(shù)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術(shù)，主要包括工業(yè)自動(dòng)化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。
工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)是一種運(yùn)用控制理論、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和其它信息技術(shù)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術(shù)，主要包括工業(yè)自動(dòng)化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。
工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)作為20世紀(jì)現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，主要解決生產(chǎn)效率與一致性問(wèn)題。雖然自動(dòng)化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益，但它對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程有明顯的提升作用。
我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化的發(fā)展道路，大多是在引進(jìn)成套設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行消化吸收，然后進(jìn)行二次開發(fā)和應(yīng)用。目前我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的發(fā)展，我國(guó)工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。
目前，工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。
一、以工業(yè)PC為基礎(chǔ)的低成本工業(yè)控制自動(dòng)化將成為主流眾所周知，從20世紀(jì)60年代開始，西方國(guó)家就依靠技術(shù)進(jìn)步（即新設(shè)備、新工藝以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用）開始對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)進(jìn)行改造，使工業(yè)得到飛速發(fā)展。
20世紀(jì)末世界上最大的變化就是全球市場(chǎng)的形成。
全球市場(chǎng)導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)空前激烈，促使企業(yè)必須加快新產(chǎn)品投放市場(chǎng)時(shí)間（TimetoMarket）、改善質(zhì)量（Quality）、降低成本（Cost）以及完善服務(wù)體系（Service），這就是企業(yè)的T.Q.C.S.。
雖然計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）結(jié)合信息集成和系統(tǒng)集成，追求更完善的T.Q.C.S.，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)“在正確的時(shí)間，將正確的信息以正確的方式傳給正確的人，以便作出正確的決策”，即“五個(gè)正確”。
然而這種自動(dòng)化需要投入大量的資金，是一種高投資、高效益同時(shí)是高風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)展模式，很難為大多數(shù)中小企業(yè)所采用。在我國(guó)，中小型企業(yè)以及準(zhǔn)大型企業(yè)走的還是低成本工業(yè)控制自動(dòng)化的道路。
工業(yè)控制自動(dòng)化主要包含三個(gè)層次，從下往上依次是基礎(chǔ)自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化，其核心是基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化。
傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)，基礎(chǔ)自動(dòng)化部分基本被PLC和DCS所壟斷，過(guò)程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化部分主要是由各種進(jìn)口的過(guò)程計(jì)算機(jī)或小型機(jī)組成，其硬件、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的價(jià)格之高令眾多企業(yè)望而卻步。
20世紀(jì)90年代以來(lái)，由于PC-based的工業(yè)計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱工業(yè)PC）的發(fā)展，以工業(yè)PC、I/O裝置、監(jiān)控裝置、控制網(wǎng)絡(luò)組成的PC-based的自動(dòng)化系統(tǒng)得到了迅速普及，成為實(shí)現(xiàn)低成本工業(yè)自動(dòng)化的重要途徑。
我國(guó)重慶鋼鐵公司這樣的大企業(yè)的幾乎全部大型加熱爐，也拆除了原來(lái)DCS或單回路數(shù)字式調(diào)節(jié)器，而改用工業(yè)PC來(lái)組成控制系統(tǒng)，并采用模糊控制算法，獲得了良好效果。
由于基于PC的控制器被證明可以像PLC一樣可靠，并且被操作和維護(hù)人員接受，所以，一個(gè)接一個(gè)的制造商至少在部分生產(chǎn)中正在采用PC控制方案。
基于PC的控制系統(tǒng)易于安裝和使用，有高級(jí)的診斷功能，為系統(tǒng)集成商提供了更靈活的選擇，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，PC控制系統(tǒng)維護(hù)成本低。
由于可編程控制器（PLC）受PC控制的威脅最大，所以PLC供應(yīng)商對(duì)PC的應(yīng)用感到很不安。事實(shí)上，他們現(xiàn)在也加入到了PC控制“浪潮”中。近年來(lái)，工業(yè)PC在我國(guó)得到了異常迅速的發(fā)展。
從世界范圍來(lái)看，工業(yè)PC主要包含兩種類型：IPC工控機(jī)和CompactPCI工控機(jī)以及它們的變形機(jī)，如AT96總線工控機(jī)等。
由于基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化對(duì)工業(yè)PC的運(yùn)行穩(wěn)定性、熱插拔和冗余配置要求很高，現(xiàn)有的IPC已經(jīng)不能完全滿足要求，將逐漸退出該領(lǐng)域，取而代之的將是CompactPCI-based工控機(jī)，而IPC將占據(jù)管理自動(dòng)化層。
國(guó)家于2001年設(shè)立了“以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的開放式控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化”工業(yè)自動(dòng)化重大專項(xiàng)，目標(biāo)就是發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PC-based控制系統(tǒng)，在3(5年內(nèi)，占領(lǐng)30%(50%的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
幾年前，當(dāng)“軟PLC”出現(xiàn)時(shí)，業(yè)界曾認(rèn)為工業(yè)PC將會(huì)取代PLC。然而，時(shí)至今日工業(yè)PC并沒有代替PLC，主要有兩個(gè)原因：一個(gè)是系統(tǒng)集成原因；另一個(gè)是軟件操作系統(tǒng)WindowsNT的原因。
一個(gè)成功的PC-based控制系統(tǒng)要具備兩點(diǎn)：一是所有工作要由一個(gè)平臺(tái)上的軟件完成；二是向客戶提供所需要的所有東西。可以預(yù)見，工業(yè)PC與PLC的競(jìng)爭(zhēng)將主要在高端應(yīng)用上，其數(shù)據(jù)復(fù)雜且設(shè)備集成度高。
工業(yè)PC不可能與低價(jià)的微型PLC競(jìng)爭(zhēng)，這也是PLC市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的一部分。從發(fā)展趨勢(shì)看，控制系統(tǒng)的將來(lái)很可能存在于工業(yè)PC和PLC之間，這些融合的跡象已經(jīng)出現(xiàn)。
和PLC一樣，工業(yè)PC市場(chǎng)在過(guò)去的兩年里保持平穩(wěn)。與PLC相比，工業(yè)PC軟件很便宜。
據(jù)Frost&Sullivan公司估計(jì)，全世界每年7億美元工業(yè)PC市場(chǎng)里，大約8500萬(wàn)美元為控制軟件，一億美元為操作系統(tǒng)。到2007年會(huì)翻一番，工業(yè)PC市場(chǎng)變得非常可觀。
二、PLC在向微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開放性方向發(fā)展長(zhǎng)期以來(lái)，PLC始終處于工業(yè)控制自動(dòng)化領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供非常可靠的控制方案，與DCS和工業(yè)PC形成了三足鼎立之勢(shì)。
同時(shí)，PLC也承受著來(lái)自其它技術(shù)產(chǎn)品的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來(lái)的沖擊。目前，全世界PLC生產(chǎn)廠家約200家，生產(chǎn)300多種產(chǎn)品。
國(guó)內(nèi)PLC市場(chǎng)仍以國(guó)外產(chǎn)品為主，如Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的產(chǎn)品。
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)PLC生產(chǎn)廠家約有三十家，但都沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，可以說(shuō)PLC在我國(guó)尚未形成制造產(chǎn)業(yè)化。在PLC應(yīng)用方面，我國(guó)是很活躍的，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。
專家估計(jì)，2000年P(guān)LC的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷量為15(20萬(wàn)套（其中進(jìn)口占90%左右），約25(35億元人民幣，年增長(zhǎng)率約為12%。
預(yù)計(jì)到2005年全國(guó)PLC需求量將達(dá)到25萬(wàn)套左右，約35(45億元人民幣。PLC市場(chǎng)也反映了全世界制造業(yè)的狀況，2000后大幅度下滑。
但是，按照AutomationResearchCorp的預(yù)測(cè)，盡管全球經(jīng)濟(jì)下滑，PLC市場(chǎng)將會(huì)復(fù)蘇，估計(jì)全球PLC市場(chǎng)在2000年為76億美元，到2005年底將回到76億美元，并繼續(xù)略微增長(zhǎng)。
微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開放性是PLC未來(lái)發(fā)展的主要方向。在基于PLC自動(dòng)化的早期，PLC體積大而且價(jià)格昂貴。但在最近幾年，微型PLC（小于32I/O）已經(jīng)出現(xiàn)，價(jià)格只有幾百歐元。
隨著軟PLC（SoftPLC）控制組態(tài)軟件的進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝有軟PLC組態(tài)軟件和PC-based控制的市場(chǎng)份額將逐步得到增長(zhǎng)。
當(dāng)前，過(guò)程控制領(lǐng)域最大的發(fā)展趨勢(shì)之一就是Ethernet技術(shù)的擴(kuò)展，PLC也不例外。現(xiàn)在越來(lái)越多的PLC供應(yīng)商開始提供Ethernet接口。
可以相信，PLC將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移，尤其是基于工業(yè)PC的控制系統(tǒng)。
三、面向測(cè)控管一體化設(shè)計(jì)的DCS系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)DCS（DistributedControlSystem）問(wèn)世于1975年，生產(chǎn)廠家主要集中在美、日、德等國(guó)。
我國(guó)從70年代中后期起，首先由大型進(jìn)口設(shè)備成套中引入國(guó)外的DCS，首批有化纖、乙烯、化肥等進(jìn)口項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)，我國(guó)主要行業(yè)（如電力、石化、建材和冶金等）的DCS基本全部進(jìn)口。
80年代初期在引進(jìn)、消化和吸收的同時(shí)，開始了研制國(guó)產(chǎn)化DCS的技術(shù)攻關(guān)。
近10年，特別是“九五”以來(lái)，我國(guó)DCS系統(tǒng)研發(fā)和生產(chǎn)發(fā)展很快，崛起了一批優(yōu)秀企業(yè)，如北京和利時(shí)公司、上海新華公司、浙大中控公司、浙江威盛公司、航天測(cè)控公司、電科院以及北京康拓集團(tuán)等。
這批企業(yè)研制生產(chǎn)的DCS系統(tǒng)，不僅品種數(shù)量大幅度增加，而且產(chǎn)品技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平。在2001年全國(guó)應(yīng)用的4426套DCS系統(tǒng)中，國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)為1486套，占35%。
短短幾年，國(guó)外DCS系統(tǒng)在我國(guó)一統(tǒng)天下的局面從此不再出現(xiàn)。這些專業(yè)化公司不僅占據(jù)了一定的市場(chǎng)份額，積累了發(fā)展的資本和技術(shù)，同時(shí)使得國(guó)外引進(jìn)的DCS系統(tǒng)價(jià)格也大幅度下降，為我國(guó)自動(dòng)化推廣事業(yè)做出了貢獻(xiàn)。
與此同時(shí)，國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)的出口也在逐年增長(zhǎng)。雖然國(guó)產(chǎn)DCS的發(fā)展取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但國(guó)外DCS產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中占有率還較高，其中主要是Honeywell和橫河公司的產(chǎn)品。
我國(guó)DCS的市場(chǎng)年增長(zhǎng)率約為20%，年市場(chǎng)額約為30(35億元。由于近5年內(nèi)DCS在石化行業(yè)大型自控裝置中沒有可替代產(chǎn)品，所以其市場(chǎng)增長(zhǎng)率不會(huì)下降。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2005年，我國(guó)石化行業(yè)有1000多套裝置需要應(yīng)用DCS控制；電力系統(tǒng)每年新裝1000多萬(wàn)千瓦發(fā)電機(jī)組，需要DCS實(shí)現(xiàn)監(jiān)控；不少企業(yè)已使用DCS近15(20年，需要更新和改造。
所以，今后5年內(nèi)DCS作為自動(dòng)化儀表行業(yè)主要產(chǎn)品的地位不會(huì)動(dòng)搖。根據(jù)中國(guó)儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)公布的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2002年我國(guó)DCS市場(chǎng)狀況如下：小型化、多樣化、PC化和開放性是未來(lái)DCS發(fā)展的主要方向。
目前小型DCS所占有的市場(chǎng)，已逐步與PLC、工業(yè)PC、FCS共享。今后小型DCS可能首先與這三種系統(tǒng)融合，而且“軟DCS”技術(shù)將首先在小型DCS中得到發(fā)展。
PC-based控制將更加廣泛地應(yīng)用于中小規(guī)模的過(guò)程控制，各DCS廠商也將紛紛推出基于工業(yè)PC的小型DCS系統(tǒng)。
開放性的DCS系統(tǒng)將同時(shí)向上和向下雙向延伸，使來(lái)自生產(chǎn)過(guò)程的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)在整個(gè)企業(yè)內(nèi)部自由流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與控制技術(shù)的無(wú)縫連接，向測(cè)控管一體化方向發(fā)展。
四、控制系統(tǒng)正在向現(xiàn)場(chǎng)總線（FCS）方向發(fā)展由于3C（Computer、Control、Communication）技術(shù)的發(fā)展，過(guò)程控制系統(tǒng)將由DCS發(fā)展到FCS（FieldbusControlSystem）。
FCS可以將PID控制徹底分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（FieldDevice）中。
基于現(xiàn)場(chǎng)總線的FCS又是全分散、全數(shù)字化、全開放和可互操作的新一代生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)，它將取代現(xiàn)場(chǎng)一對(duì)一的4(20mA模擬信號(hào)線，給傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)帶來(lái)革命性的變化。
根據(jù)IEC61158的定義，現(xiàn)場(chǎng)總線是安裝在制造或過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。
現(xiàn)場(chǎng)總線使測(cè)控設(shè)備具備了數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力，提高了信號(hào)的測(cè)量、傳輸和控制精度，提高了系統(tǒng)與設(shè)備的功能、性能。
IEC/TC65的SC65C/WG6工作組于1984年開始致力于推出世界上單一的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)工作，走過(guò)了16年的艱難歷程，于1993年推出了IEC61158-2，之后的標(biāo)準(zhǔn)制定就陷于混亂。
2000年初公布的IEC61158現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)子集有八種，分別為：類型1IEC技術(shù)報(bào)告（FFH1）；類型2Control-NET（美國(guó)Rockwell公司支持）；類型3Profibus（德國(guó)Siemens公司支持）；類型4P-NET（丹麥ProcessData公司支持）；類型5FFHSE（原FFH2）高速以太網(wǎng)（美國(guó)FisherRosemount公司支持）；類型6Swift-Net（美國(guó)波音公司支持）；類型7WorldFIP（法國(guó)Alsto公司支持）；類型8Interbus（美國(guó)PhoenixContact公司支持）。
除了IEC61158的8種現(xiàn)場(chǎng)總線外，IECTC17B通過(guò)了三種總線標(biāo)準(zhǔn)：SDS（SmartDistributedSystem）；ASI（ActuatorSensorInterface）；DeviceNET。
另外，ISO公布了ISO11898CAN標(biāo)準(zhǔn)。其中DeviceNET于2002年10月8日被中國(guó)批準(zhǔn)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并于2003年4月1日開始實(shí)施。
目前在各種現(xiàn)場(chǎng)總線的競(jìng)爭(zhēng)中，以Ethernet為代表的COTS(Commercial-Off-The-Shelf)通信技術(shù)正成為現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展中新的亮點(diǎn)。
其關(guān)注的焦點(diǎn)主要集中在兩個(gè)方面：(1)能否出現(xiàn)全世界統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)；(2)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)能否全面取代現(xiàn)時(shí)風(fēng)靡世界的DCS系統(tǒng)。
采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)構(gòu)造低成本的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)儀表的智能化、控制功能分散化、控制系統(tǒng)開放化，符合工業(yè)控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。
國(guó)家在“九五”期間為了加快現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展，重點(diǎn)放在智能化儀表和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的開發(fā)和工程化上，補(bǔ)充和完善工藝設(shè)備、開發(fā)裝置和測(cè)試裝置，建立智能化儀表和開發(fā)自動(dòng)化系統(tǒng)的生產(chǎn)基地，形成適度規(guī)模經(jīng)濟(jì)。
2000年，“九五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃“新一代全分布式控制系統(tǒng)研究與開發(fā)”和“現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表研究開發(fā)”兩個(gè)項(xiàng)目相繼完成。
這兩個(gè)項(xiàng)目以及先期完成的“現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的開發(fā)”項(xiàng)目，針對(duì)國(guó)際上已經(jīng)出現(xiàn)的多種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議并存的局面，重點(diǎn)選擇了HART協(xié)議和FF協(xié)議現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)攻關(guān)。
總之，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展在經(jīng)歷了基地式氣動(dòng)儀表控制系統(tǒng)、電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)以及集散控制系統(tǒng)（DCS）后，將朝著現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）的方向發(fā)展。
雖然以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的FCS發(fā)展很快，但FCS發(fā)展還有很多工作要做，如統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、儀表智能化等。
另外，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的維護(hù)和改造還需要DCS，因此FCS完全取代傳統(tǒng)的DCS還需要一個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程，同時(shí)DCS本身也在不斷的發(fā)展與完善。
可以肯定的是，結(jié)合DCS、工業(yè)以太網(wǎng)、先進(jìn)控制等新技術(shù)的FCS將具有強(qiáng)大的生命力。
工業(yè)以太網(wǎng)以及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)作為一種靈活、方便、可靠的數(shù)據(jù)傳輸方式，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，并將在控制領(lǐng)域中占有更加重要的地位。
五、儀器儀表技術(shù)在向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化方向發(fā)展經(jīng)過(guò)五十年的發(fā)展，我國(guó)儀器儀表工業(yè)已有相當(dāng)基礎(chǔ)，初步形成了門類比較齊全的生產(chǎn)、科研、營(yíng)銷體系。
現(xiàn)有各類儀器儀表企業(yè)6000余家，年銷售額約1000億元，成為亞洲除日本之外第二大儀器儀表生產(chǎn)國(guó)。
據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，除去隨成套工程項(xiàng)目配套引進(jìn)的儀器儀表不計(jì)，去年進(jìn)口各類儀器儀表近60億美元，約占我國(guó)儀器儀表工業(yè)總產(chǎn)值的50%。
但目前我國(guó)儀器儀表行業(yè)產(chǎn)品大多屬于中低檔水平，隨著國(guó)際上數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化的產(chǎn)品逐漸成為主流，差距還將進(jìn)一步加大。目前，我國(guó)高檔、大型儀器設(shè)備大多依賴進(jìn)口。
中檔產(chǎn)品以及許多關(guān)鍵零部件，國(guó)外產(chǎn)品占有我國(guó)市場(chǎng)60%以上的份額，而國(guó)產(chǎn)分析儀器占全球市場(chǎng)不到千分之二的份額。
2001年3月，第九屆全國(guó)人大四次會(huì)議批準(zhǔn)的“十五”計(jì)劃綱要首次提出“把發(fā)展數(shù)控機(jī)床，儀器儀表和基礎(chǔ)零部件放到重要位置，努力提高質(zhì)量和技術(shù)水平”。
2001年8月，國(guó)家計(jì)委把儀器儀表明確列為國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要技術(shù)裝備，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委制定并公布的儀器儀表行業(yè)“十五”規(guī)劃，確立了6項(xiàng)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目：1.基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的全開放分散控制系統(tǒng)及智能儀表；2.新型傳感器；3.智能化工業(yè)控制部件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)；4.環(huán)境與污染源監(jiān)測(cè)儀器及自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；5.城市污水處理利用成套工藝設(shè)備中的儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)；6.煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回轉(zhuǎn)成套裝置中的儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
根據(jù)儀器儀表行業(yè)的預(yù)測(cè)，“十五”期間我國(guó)儀器儀表市場(chǎng)大致是：2002年1628億，2003年1790億，2004年1969億，2005年2165億。
五年間，平均年市場(chǎng)容量為1806億（相當(dāng)于220億美元），其中工業(yè)自動(dòng)化儀表和控制系統(tǒng)占41%、科學(xué)測(cè)試儀器占25%、醫(yī)療儀器占17%、其它占17%，平均年增長(zhǎng)率將不會(huì)低于10%。
今后儀器儀表技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)：*儀器儀表向智能化方向發(fā)展，產(chǎn)生智能儀器儀表；*測(cè)控設(shè)備的PC化，虛擬儀器技術(shù)將迅速發(fā)展；*儀器儀表網(wǎng)絡(luò)化，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)儀器與遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)。
幾點(diǎn)建議：*開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，掌握核心技術(shù)。*加強(qiáng)儀器儀表行業(yè)的系統(tǒng)集成能力。*進(jìn)一步拓展儀器儀表的應(yīng)用領(lǐng)域。
六、數(shù)控技術(shù)向智能化、開放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化發(fā)展從1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出第一臺(tái)試驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng)，到現(xiàn)在已走過(guò)了51年的歷程。
近10年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種不同層次的開放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，發(fā)展很快。目前正朝著標(biāo)準(zhǔn)化開放體系結(jié)構(gòu)的方向前進(jìn)。
就結(jié)構(gòu)形式而言，當(dāng)今世界上的數(shù)控系統(tǒng)大致可分為4種類型：1.傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)；2.“PC嵌入NC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)；3.“NC嵌入PC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)；4.SOFT型開放式數(shù)控系統(tǒng)。
我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn)，通過(guò)“七五”引進(jìn)、消化、吸收，“八五”攻關(guān)和“九五”產(chǎn)業(yè)化，取得了很大的進(jìn)展，基本上掌握了關(guān)鍵技術(shù)，建立了數(shù)控開發(fā)、生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了一批數(shù)控人才，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)，也帶動(dòng)了機(jī)電控制與傳動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展。
同時(shí)，具有中國(guó)特色的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)這些年來(lái)的發(fā)展，產(chǎn)品的性能和可靠性有了較大的提高，逐漸被用戶認(rèn)可。
國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的總體發(fā)展趨勢(shì)是：*新一代數(shù)控系統(tǒng)向PC化和開放式體系結(jié)構(gòu)方向發(fā)展；*驅(qū)動(dòng)裝置向交流、數(shù)字化方向發(fā)展；*增強(qiáng)通信功能，向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展；*數(shù)控系統(tǒng)在控制性能上向智能化發(fā)展。
進(jìn)入21世紀(jì)，人類社會(huì)將逐步進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，知識(shí)將成為科技和生產(chǎn)發(fā)展的資本與動(dòng)力，而機(jī)床工業(yè)，作為機(jī)器制造業(yè)、工業(yè)以至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的裝備部門，毫無(wú)疑問(wèn)，其戰(zhàn)略性重要地位、受重視程度，也將更加鮮明突出。
近年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床一直保持兩位數(shù)增長(zhǎng)。2001年，我國(guó)機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值已進(jìn)入世界第5名，機(jī)床消費(fèi)額在世界排名上升到第3位，達(dá)47.39億美元，僅次于美國(guó)的53.67億美元。
2002年產(chǎn)值達(dá)260億元，產(chǎn)量居世界第4。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率還不高，目前生產(chǎn)產(chǎn)值數(shù)控化率還不到30%；消費(fèi)值數(shù)控化率還不到50%，而發(fā)達(dá)國(guó)家大多在70%左右。
由于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場(chǎng)的需求，高檔次的數(shù)控機(jī)床及配套部件只能靠進(jìn)口，使我國(guó)機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢(shì)，2001年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第2位，達(dá)24.06億美元，比上年增長(zhǎng)27.3%。
智能化、開放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化成為未來(lái)數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床發(fā)展的主要趨勢(shì)：*向高速、高效、高精度、高可靠性方向發(fā)展；*向模塊化、智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展；*向PC-based化和開放性方向發(fā)展；*出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備，機(jī)械加工向虛擬制造的方向發(fā)展。
*信息技術(shù)（IT）與機(jī)床的結(jié)合，機(jī)電一體化先進(jìn)機(jī)床將得到發(fā)展。*納米技術(shù)將形成新發(fā)展潮流，并將有新的突破。*節(jié)能環(huán)保機(jī)床將加速發(fā)展，占領(lǐng)廣大市場(chǎng)。
七、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)將向有線和無(wú)線相結(jié)合方向發(fā)展自從1977年第一個(gè)民用網(wǎng)系統(tǒng)ARCnet投入運(yùn)行以來(lái)，有線局域網(wǎng)以其廣泛的適用性和技術(shù)價(jià)格方面的優(yōu)勢(shì)，獲得了成功并得到了迅速發(fā)展。
然而，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，一些工業(yè)環(huán)境禁止、限制使用電纜或很難使用電纜，有線局域網(wǎng)很難發(fā)揮作用，因此無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)得到了發(fā)展和應(yīng)用。
隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)將在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。
無(wú)線局域網(wǎng)（WirelessLAN）技術(shù)可以非常便捷地以無(wú)線方式連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，人們可隨時(shí)、隨地、隨意地訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源，是現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。
無(wú)線局域網(wǎng)可以在不采用網(wǎng)絡(luò)電纜線的情況下，提供以太網(wǎng)互聯(lián)功能。在推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，無(wú)線局域網(wǎng)也在改變著人們的生活方式。無(wú)線網(wǎng)通信協(xié)議通常采用IEEE802.3和802.11。
802.3用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，802.11用于一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式。無(wú)線局域網(wǎng)可以在普通局域網(wǎng)基礎(chǔ)上通過(guò)無(wú)線Hub、無(wú)線接入站(AP)、無(wú)線網(wǎng)橋、無(wú)線Modem及無(wú)線網(wǎng)卡等來(lái)實(shí)現(xiàn)，以無(wú)線網(wǎng)卡使用最為普遍。
無(wú)線局域網(wǎng)的未來(lái)的研究方向主要集中在安全性、移動(dòng)漫游、網(wǎng)絡(luò)管理以及與3G等其它移動(dòng)通信系統(tǒng)之間的關(guān)系等問(wèn)題上。
在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，有成千上萬(wàn)的感應(yīng)器，檢測(cè)器，計(jì)算機(jī)，PLC，讀卡器等設(shè)備，需要互相連接形成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)，通常這些設(shè)備提供的通信接口是RS-232或RS-485。
無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備使用隔離型信號(hào)轉(zhuǎn)換器，將工業(yè)設(shè)備的RS-232串口信號(hào)與無(wú)線局域網(wǎng)及以太網(wǎng)絡(luò)信號(hào)相互轉(zhuǎn)換，符合無(wú)線局域網(wǎng)IEEE802.11b和以太網(wǎng)絡(luò)IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，支持標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，有效的擴(kuò)展了工業(yè)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)通信能力。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線技術(shù)以及智能傳感器技術(shù)的結(jié)合，產(chǎn)生了“基于無(wú)線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器”的全新概念。這種基于無(wú)線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器使得工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)能夠通過(guò)無(wú)線鏈路直接在網(wǎng)絡(luò)上傳輸、發(fā)布和共享。
無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)能夠在工廠環(huán)境下，為各種智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、移動(dòng)機(jī)器人以及各種自動(dòng)化設(shè)備之間的通信提供高帶寬的無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路和靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在一些特殊環(huán)境下有效地彌補(bǔ)了有線網(wǎng)絡(luò)的不足，進(jìn)一步完善了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的通信性能。
八、工業(yè)控制軟件正向先進(jìn)控制方向發(fā)展自20世紀(jì)80年代初期誕生至今，工業(yè)控制軟件已有20年的發(fā)展歷史。工業(yè)控制軟件作為一種應(yīng)用軟件，是隨著PC機(jī)的興起而不斷發(fā)展的。
工業(yè)控制軟件主要包括人機(jī)界面軟件（HMI），基于PC的控制軟件以及生產(chǎn)管理軟件等。
目前，我國(guó)已開發(fā)出一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件平臺(tái)、先進(jìn)控制軟件、過(guò)程優(yōu)化控制軟件等成套應(yīng)用軟件，工程化、產(chǎn)品化有了一定突破，打破了國(guó)外同類應(yīng)用軟件的壟斷格局。
通過(guò)在化工、石化、造紙等行業(yè)的數(shù)百個(gè)企業(yè)（裝置）中應(yīng)用，促進(jìn)了企業(yè)的技術(shù)改造，提高了生產(chǎn)過(guò)程控制水平和產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)創(chuàng)造了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
2000年，“九五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目“大型骨干石化生產(chǎn)系統(tǒng)控制及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)”通過(guò)了驗(yàn)收。
作為工控軟件的一個(gè)重要組成部分，國(guó)內(nèi)人機(jī)界面組態(tài)軟件研制方面近幾年取得了較大進(jìn)展，軟件和硬件相結(jié)合，為企業(yè)測(cè)、控、管一體化提供了比較完整的解決方案。
在此基礎(chǔ)上，工業(yè)控制軟件將從人機(jī)界面和基本策略組態(tài)向先進(jìn)控制方向發(fā)展。先進(jìn)過(guò)程控制APC（AdvancedProcessControl）目前還沒有嚴(yán)格而統(tǒng)一的定義。
一般將基于數(shù)學(xué)模型而又必須用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的控制算法，統(tǒng)稱為先進(jìn)過(guò)程控制策略。如：*自適應(yīng)控制；*預(yù)測(cè)控制；*魯棒控制；*智能控制（專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）等。
由于先進(jìn)控制和優(yōu)化軟件可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益，因此這些軟件也身價(jià)倍增。國(guó)際上已經(jīng)有幾十家公司，推出了上百種先進(jìn)控制和優(yōu)化軟件產(chǎn)品，在世界范圍內(nèi)形成了一個(gè)強(qiáng)大的流程工業(yè)應(yīng)用軟件產(chǎn)業(yè)。
因此，開發(fā)我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)控制和優(yōu)化軟件，打破外國(guó)產(chǎn)品的壟斷，替代進(jìn)口，具有十分重要的意義。在未來(lái)，工業(yè)控制軟件將繼續(xù)向標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和開放性發(fā)展方向。
結(jié)束語(yǔ)工業(yè)信息化是指在工業(yè)生產(chǎn)、管理、經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，通過(guò)信息基礎(chǔ)設(shè)施，在集成平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)信息的采集、信息的傳輸、信息的處理以及信息的綜合利用等。
在“十五”期間，國(guó)家用信息化帶動(dòng)工業(yè)化的工作重點(diǎn)有三個(gè)方面：一是以電子信息技術(shù)應(yīng)用為重點(diǎn)，提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、控制智能化和管理信息化水平；二是以先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用為重點(diǎn)，推進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)，振興裝備制造業(yè)；三是改造提升重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)及其相關(guān)配套技術(shù)水平、工藝和裝備水平。
國(guó)家實(shí)施高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的主要目標(biāo)有兩個(gè)：一是發(fā)展高技術(shù)，形成新興產(chǎn)業(yè)，培育新的增長(zhǎng)點(diǎn)；二是利用先進(jìn)技術(shù)改造和優(yōu)化傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，提高經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的質(zhì)量。
由于大力發(fā)展工業(yè)自動(dòng)化是加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造提升、提高企業(yè)整體素質(zhì)、提高國(guó)家整體國(guó)力、調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)、迅速搞活大中型企業(yè)的有效途徑和手段，國(guó)家將繼續(xù)通過(guò)實(shí)施一系列工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)，用信息化帶動(dòng)工業(yè)化，推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，解決國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的深層問(wèn)題，進(jìn)一步提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體素質(zhì)和綜合國(guó)力，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。
什么是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)控制技術(shù)，一般應(yīng)用在變頻器的控制中，它是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的辨識(shí)、運(yùn)算后對(duì)變頻器進(jìn)行控制的一種新技術(shù)。
而且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制可以同時(shí)控制多個(gè)變頻器，所以應(yīng)用在多個(gè)變頻器級(jí)聯(lián)控制中比較合適。
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的神经网络控制系统设计,神经网络技术及其应用的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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