学科前沿专题听课报告2

燕山大学学科前沿专题听课报告

专业：控制工程

姓名：闫晓庚

学号：S150********

风电机组状态监测主讲人：苏连成

1.风电发展现状

中国的风电从零开始起步，目前已经取得了可喜的成就，但是风电利用的前景依然广阔。在风力发电上同样属于后起之秀的美国，目前的装机容量已经跃居世界第二，并且连续两年增速排名第一。而我国只有40多个风电场，风力发电机1500多台，装机容量为260万千瓦，排名世界第6位，亚洲第2位，不及我们的邻居印度的一半，所有中国风电的全年供给还不足以支撑北京市一个月的用电量。

目前全世界的风电装机容量正在以每年25%以上的增速高速增长，越来越多的国家开始致力于这一完全清洁能源的开发。而且，令人振奋的是，截止到目前，我们所开发的风能仅仅占了可开发的总量的极小的一部分。大自然对于善待她的人无疑是非常慷慨的。据测算，以欧洲和中国为例，如果完全开发，仅这两个地区拥有的海岸风能，能满足区域内全部的电力需求。所以，也许对于风能来说，现在的一切只不过是刚刚开始。

2.风电机组监测

风力发电机组振动状态监测与故障诊断技术在工程中应用的重大意义。

(l)提高机组运行的可靠性、安全性

振动状态监测与故障诊断技术能够及时、正确地对机组的各种异常状态或故障状态做出诊断，预防或消除故障，避免重大事故发生，保证风力发电机组安全，可靠地运行。

(2)给企业带来可观的经济效益

由于振动状态监测与故障诊断能避免因突发性故障发生造成的经济损失，延长机组使用寿命。还能为制定有计划的维修提供依据，可在无风期安排维修，缩短维修时间，减少备件数，降低风力发电设备的维修费用，能给企业带来巨大的经济效益

(3)监测方式方法

振动，噪声，应力，油分析，红外

算法：时域、频域

3.发展前景

21世纪是高效、洁净、安全、经济可持续利用能源的时代，世界各国都在向此方向发展，都把能源的利用作为科研领域的关键允以关注。而通过历史的筛选，及近年来全球新能源的发展动向，我们可以看出风能将成为能源开发的重要角色，而风电也将随之得到极大的发展。中国新能源战略开始把大力发展风力发电设为重点。按照国家规划，未来15年，全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦。以每千瓦装机容量设备投资7000元计算，未来风电设备市场将高达1400亿元至2100亿元。

复杂工业控制系统集成设计及应用主讲人：车海军

这一节车老师给我们讲解了板形板厚控制系统集成设计及应用。

首先介绍了板带轧制设备，包括轧制设备、轧制材料以及材料形状。其中，轧制材料包括黑色金属：普碳钢，高强钢（汽车安全带）、不锈钢、硅钢；有色金属：铝、铜等；稀有金属：钛、镍、锆、钒等。材料形状包括：板带、型材、管、异型。

其次，介绍了传统轧机轧制自动化系统（中厚板、热连轧、冷轧），主要讲解了中厚板轧制工艺流程，热连轧工艺技术和冷轧工艺流程及其四个发展阶段。

带钢热连轧生产过程自动控制功能。1.厚度自动控制(AGC)2.位置自动控制(APC)3.宽度自动控制(AWC)4.速度自动控制(ASC)5.恒定微张力自动控制(ATC) 6.温度自动控制7.板形自动控制(AFC)。

还介绍了厚度自动控制专有功能，为获得好的厚度控制精度，AGC将提供以下控制功能：(1)厚度预控(2)厚度监控(3)流量厚度控制AGC(4)张力AGC(5)闭环增益分级调整(6)Smith预估AGC。

SIMATIC TDC是一个多处理器多任务的控制器，可在最小循环时间解决复杂的驱动、控制和技术任务，具有以下特点：

a)取样间隔针对动态控制任务可以低到100μs；

b)具有64位构架的CPU，能够实现最高的性能；

c)由于使用VME 总线系统可在CPU之间实现极高的通讯性能；

d)使用STEP 7工程组态工具实现了图形组态连续功能图(CFC)和顺序功能图SFC（顺序功能图）。

接下来介绍了钢铁行业可期的颠覆性技术（产品）及其相关的装备、控制技术让我们轧制设备及其控制有了更深一步理解。最后展示了一些轧制案例：西门子质量控制系统、有色金属轧制、稀有金属轧制等的运行控制。

1、结合机理建模、数据建模、知识建模以及神经网络、专家系统、模糊控制、遗传算法等智能(建模)技术，建立典型工艺过程的控制和优化模型，研究开发先进控制和过程优化。

2、从底层单回路控制发展到了高级复杂生产过程控制。

最后讲述了板形板厚控制系统集成设计目前仍需研究的问题。

1 运行指标预报模型；

2 数据驱动的控制器设计方法；

3 运行工况的故障预测、诊断与自愈控制；

4 运行指标多目标优化决策；

5 不同网络环境下的运行闭环反馈控制；

6 运行控制的动静态性能分析。

生物控制与神经科学主讲人：梁振虎

生物控制是运用控制论的一般原理，研究生物系统中的控制和信息的接收、传递、存贮、处理及反馈的一种理论。

神经接口：除自然感官通道之外，在神经系统与外部环境的之间提供了一种新型的神经信息交流与控制通道。

基于神经接口的动物行为控制的特点

人为控制动物行为能实现动物体、电子机械设备、人三者的交互。充分利用动物的本能；灵活、耗能小；隐蔽性好；学习更快，效果更持久；适宜批量生产制造。

生物控制在军事应用前景也很广泛，比如军事侦查、军事破坏、排雷、缉毒。

军事侦查。利用神经接口控制动物携带各类侦察装置，按特定路线进行战术巡航，获取战场环境，军事设施及人员部署等信息；借助动物的一些特殊本能（嗅觉，听觉和视觉等），通过神经接口实现对各类军事目标进行空间定位、追踪和危险报警等。

军事破坏

利用神经接口控制携带爆炸物的动物达到指定地点，对特定军事目标进行定点清除；利用神经接口技术，开发动物行为自动训练和控制系统，实现对动物复杂行为的自动控制。

国内外总体发展情况

美国——

DOD，DARPA重点支持，技术上处于领先。

欧洲和日本——有少量报道

中国——

刚刚起步，取得了一定的成绩。

至1950—1960年代，科学界希望运用多学科综合方法攻关脑的问题。在此氛围下发生了一系列事件，标志着现代神经科学这门独立学科诞生。总体上，现代神经科学包括3个主要分支，即细胞和分子神经科学、认知神经科学以及发育神经科学。

生物控制涉及许多学科基础。有神经生物学(神经机制、神经生理、脑结构/功能)；神经信息学(信息计算、计算数学、并行计算)；医学(神经外科、神经内科、康复等)；微电子技术(芯片制造、通信技术)；控制科学(先进的控制方法)；计算机技术(网络化、远程操作)；纳米技术(生物相容性技术、纳米制造微型化) 未来发展方向：（1）精确控制（2）军事、民用的不断深入（3）精神疾病的脑调控(替代精神类药物)（4）脑功能的增强（5）可植入

需要解决的关键问题：脑机制的深入理解、神经计算的可靠性、快速性、生物相容性材料、大脑的计算模型、微型化/纳米技术。总之生物控制还需要很长的道路要去实现。