先进控制技术讲义
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5 综合自动化系统（cips)是发展方向 系统主线采用递阶系统结构 系统的主线是控制与管理两个方面 系统信息的集成至关重要
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1.2工业工程常用的控制装置和现场总线 1.2.1工业过程常用控制装置 单回路控制器和多回路控制器 可编程控制器 工业控制计算机 集散控制系统 现场总线控制系统
4
国际上，1985年在美国召开了智能控制会议， 1987年首届智能控制国际会议在美国召开。 1993年在北京召开了全球华人智能控制与智能 自动化大会。 2000年该会议正式更名为第三届全球智能控制 与自动化大会。2004年第五届全球智能控制与 自动化会议，收录论文1200余篇。2006年召开 的该会议，收录论文6000余篇，智能控制正在 成为一门新的学科。
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1.2.2现场总线 执行器传感器现场总线控制系统 设备现场总线 全服务现场总线控制系统
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wenku.baidu.com
1现场总线类型 1984年国际电工委员会成立了IEC/TC65/SC65C/WG6工作组起草总线标 准。1993年物理层标准规范IEC61158.2成为国际标准。 1997年应用层服务定义IEC61158.5和应用层协议规范IEC61158.6成为国 际标准。1998年链路层服务定义IEC61158.3和链路层协议规范成为国际 标准。 监控级的现场总线 根据国际标准，现场总线分为8类： Type1 1999年IEC61158TS技术规范定义的现场总线 设 Type2 control net现场总线控制系统 备 Type3 Profibus现场总线控制系统 级 Type4 P-Net现场总线控制系统 的 Type5 FF HSE高速以太网总线 2,3,7是以 总 Type6 Swift Net现场总线控制系统 PLC为基础的 线 Type7 world FIP现场总线 总线 Type8 Interbus现场总线
先进控制技术讲义
第一章 绪论
1.1控制理论与工程的发展 我国古代的指南车 二战期间的自动瞄准器 nyquist(1932)年的频率域分析技术和稳定判据的产生， Bode开发了易于实际应用的Bode图（1945） Evans提出了易于工程应用的求解闭环特征方程根的简 单图解方法-跟轨迹法，至此，形成了一套完整的，以 传递函数为基础，在频率域对单输入单输出控制系统 进行分析与设计的理论-经典的控制理论。典型的有 PID控制方法，在目前的工业过程领域有80-90%都在 使用该控制规律。
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其主要特点：线性定常对象，单输入单输出，完成整 定任务。 20世纪60年代以后，以状态空间方法为基础，以极小 值原理（pontryagin,1962)和动态规划方法 （bellman,1963)等最优控制理论为特征的，而以采用 Kalman滤波器的随机干扰下的线性二次型系统 （kalman,1960)宣告了时域方法的完成。首先研究的 是多输入多输出的系统。产生和发展了系统辨识和参 数估计，随机控制，自适应控制以及鲁棒控制等，在 航天、航空、制导等领域获得了成功。 但是对于复杂的过程工业却显得无能为力。
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３故障检测与诊断受到普遍关注
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４ 传统的ＤＣＳ趋向于成为国际统一标准的开放式 系统 １９７５年第一套ｄｃｓ诞生以来，发展迅速，到目 前发展了四代。Honeywell 公司的Experion PKS、 Emerson公司的Plantweb，Foxboro的A2，Yokagawa 的CA3000-R3,ABB的Industrial IT和和利时的HolliasMacsdeng . 主要特征：集成和信息化，实现全厂的实时控制， pcs,mes,erp层的信息集成，混合控制系统plc,rtu,fcs等 进一步分散。 历时20年，DCS厂家联手推出了一种国际标准的现场 总线：1开放性，采用同一种通信协议。2智能化仪表， 3现场仪表采用数字传输。4，彻底的分散性。
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人工智能中可以用于控制的有专家系统，模糊控制，人工神经网 络。 控制系统从结构上分为几个阶段： 20世纪50年代：基地式控制器，自力式温度控制器等 60年代单元组合仪表，电动、气动 70年代，出现了计算机控制系统，最初是集中式控制（DDC）很 快就被分散式控制所代替（DCS） 80年代以后，在DCS基础上实现了先进控制和优化控制。在硬件 上采用上位机和DCS或电动单元组合仪表相结合，构成了二级计 算机优化控制。 现在出现了开放式系统，实现多层次计算机网络构成的管控一体 化系统（CIPS），同时以现场总线为标准，实现微处理器为基础 的现场仪表与控制系统之间进行全数字化、双向和多站同学的现 场总线网络控制系统（FCS)
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2 现场总线仪表 互操作性 互换性 可靠性 混合性 智能化 分散性
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特点
1 生产装置实施先进控制成为主流 美国Dmc公司的dmc，Setpoint公司的Idcomm,smca,honeywell Profimatics公司的RMpct,Aspen公 司的Dmcpluo,法国Adersa公司的pfc，加拿大Treiber controls 公司的ＯＰＣ等。用于催化裂化，常减压， 连续重整，延迟焦化，加氢裂化等 ２过程优化得到迅速发展 传统的优化方法，解析法，线性规划法，梯度搜索法， 整数规划法等 现在的模拟退火方法，遗传算法，混沌算法，蚁群算 法等
3
20世纪70年代，现代控制理论和系统理论相结 合，形成了大系统理论（mohammad,1983). 系统的分解和协调，多级递阶优化与控制是该 理论的典范，可以解决大系统高维系统，对其 他的对象无能为力。 20世纪80年代发展了智能控制，对于含有大量 不确定性和难于建模的复杂系统，基于知识的 专家系统，模糊控制，人工神经网络控制，学 习控制和基于信息论的智能控制等应运而生， 成为自动控制的前沿学科之一。
5 综合自动化系统（cips)是发展方向 系统主线采用递阶系统结构 系统的主线是控制与管理两个方面 系统信息的集成至关重要
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1.2工业工程常用的控制装置和现场总线 1.2.1工业过程常用控制装置 单回路控制器和多回路控制器 可编程控制器 工业控制计算机 集散控制系统 现场总线控制系统
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国际上，1985年在美国召开了智能控制会议， 1987年首届智能控制国际会议在美国召开。 1993年在北京召开了全球华人智能控制与智能 自动化大会。 2000年该会议正式更名为第三届全球智能控制 与自动化大会。2004年第五届全球智能控制与 自动化会议，收录论文1200余篇。2006年召开 的该会议，收录论文6000余篇，智能控制正在 成为一门新的学科。
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1.2.2现场总线 执行器传感器现场总线控制系统 设备现场总线 全服务现场总线控制系统
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1现场总线类型 1984年国际电工委员会成立了IEC/TC65/SC65C/WG6工作组起草总线标 准。1993年物理层标准规范IEC61158.2成为国际标准。 1997年应用层服务定义IEC61158.5和应用层协议规范IEC61158.6成为国 际标准。1998年链路层服务定义IEC61158.3和链路层协议规范成为国际 标准。 监控级的现场总线 根据国际标准，现场总线分为8类： Type1 1999年IEC61158TS技术规范定义的现场总线 设 Type2 control net现场总线控制系统 备 Type3 Profibus现场总线控制系统 级 Type4 P-Net现场总线控制系统 的 Type5 FF HSE高速以太网总线 2,3,7是以 总 Type6 Swift Net现场总线控制系统 PLC为基础的 线 Type7 world FIP现场总线 总线 Type8 Interbus现场总线
先进控制技术讲义
第一章 绪论
1.1控制理论与工程的发展 我国古代的指南车 二战期间的自动瞄准器 nyquist(1932)年的频率域分析技术和稳定判据的产生， Bode开发了易于实际应用的Bode图（1945） Evans提出了易于工程应用的求解闭环特征方程根的简 单图解方法-跟轨迹法，至此，形成了一套完整的，以 传递函数为基础，在频率域对单输入单输出控制系统 进行分析与设计的理论-经典的控制理论。典型的有 PID控制方法，在目前的工业过程领域有80-90%都在 使用该控制规律。
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其主要特点：线性定常对象，单输入单输出，完成整 定任务。 20世纪60年代以后，以状态空间方法为基础，以极小 值原理（pontryagin,1962)和动态规划方法 （bellman,1963)等最优控制理论为特征的，而以采用 Kalman滤波器的随机干扰下的线性二次型系统 （kalman,1960)宣告了时域方法的完成。首先研究的 是多输入多输出的系统。产生和发展了系统辨识和参 数估计，随机控制，自适应控制以及鲁棒控制等，在 航天、航空、制导等领域获得了成功。 但是对于复杂的过程工业却显得无能为力。
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３故障检测与诊断受到普遍关注
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４ 传统的ＤＣＳ趋向于成为国际统一标准的开放式 系统 １９７５年第一套ｄｃｓ诞生以来，发展迅速，到目 前发展了四代。Honeywell 公司的Experion PKS、 Emerson公司的Plantweb，Foxboro的A2，Yokagawa 的CA3000-R3,ABB的Industrial IT和和利时的HolliasMacsdeng . 主要特征：集成和信息化，实现全厂的实时控制， pcs,mes,erp层的信息集成，混合控制系统plc,rtu,fcs等 进一步分散。 历时20年，DCS厂家联手推出了一种国际标准的现场 总线：1开放性，采用同一种通信协议。2智能化仪表， 3现场仪表采用数字传输。4，彻底的分散性。
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人工智能中可以用于控制的有专家系统，模糊控制，人工神经网 络。 控制系统从结构上分为几个阶段： 20世纪50年代：基地式控制器，自力式温度控制器等 60年代单元组合仪表，电动、气动 70年代，出现了计算机控制系统，最初是集中式控制（DDC）很 快就被分散式控制所代替（DCS） 80年代以后，在DCS基础上实现了先进控制和优化控制。在硬件 上采用上位机和DCS或电动单元组合仪表相结合，构成了二级计 算机优化控制。 现在出现了开放式系统，实现多层次计算机网络构成的管控一体 化系统（CIPS），同时以现场总线为标准，实现微处理器为基础 的现场仪表与控制系统之间进行全数字化、双向和多站同学的现 场总线网络控制系统（FCS)
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2 现场总线仪表 互操作性 互换性 可靠性 混合性 智能化 分散性
6
特点
1 生产装置实施先进控制成为主流 美国Dmc公司的dmc，Setpoint公司的Idcomm,smca,honeywell Profimatics公司的RMpct,Aspen公 司的Dmcpluo,法国Adersa公司的pfc，加拿大Treiber controls 公司的ＯＰＣ等。用于催化裂化，常减压， 连续重整，延迟焦化，加氢裂化等 ２过程优化得到迅速发展 传统的优化方法，解析法，线性规划法，梯度搜索法， 整数规划法等 现在的模拟退火方法，遗传算法，混沌算法，蚁群算 法等
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20世纪70年代，现代控制理论和系统理论相结 合，形成了大系统理论（mohammad,1983). 系统的分解和协调，多级递阶优化与控制是该 理论的典范，可以解决大系统高维系统，对其 他的对象无能为力。 20世纪80年代发展了智能控制，对于含有大量 不确定性和难于建模的复杂系统，基于知识的 专家系统，模糊控制，人工神经网络控制，学 习控制和基于信息论的智能控制等应运而生， 成为自动控制的前沿学科之一。