现代工业的智能控制和智能自动化

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术基础。因此，智能控制的产生也是科学技术综合发展的结果。

2.智能控制系统的功能和在现代工业生产中的应用

智能控制只有30多年的历史，目前尚无标准化的定义，但是面对现代工业系统的特点和要求，对一个理想的智能控制系统所应具备的功能要求则是比较统一的，那就是：

（1）有丰富的关于人机环境的知识及如何利用这些知识的策略，包括人的控制策略、被控对象的动态特征及环境的变化特性。

（2）有自适应、自组织、自学习和自协调的能力，也就是系统应具有能适应被控对象环境及控制过程变化的能力，能通过学习控制器和环境的信息而改善自身性能的能力。

（3）能满足多目标、多层次的高标准要求，有判断决策的能力。

（4）有容错性，即系统应具有对各类故障进行屏蔽和自修复的能力，以保持系统高度的可靠性。

（5）具有智能化的人机界面，也就是将知识工程融入人机界面，不但能通过文字、图形等模式，而且可以通过语言、姿态等模式进行交互，具有自学习、自适应的能力，使界面能主动与用户交互，对人考虑问题起到良好的催化作用。

智能控制所具有的这些功能特点决定了它所研究的问题是多方面的、多层次的，所以尽管目前还不很成熟，但这并不妨碍智能控制的渐进应用，特别是在工业生产中的应用。事实也正是如此，目前一些成功的智能控制系统的开发也许功能并不是如上所述的完善，都是结合具体的工业生产过程进行的，并正在生产实践中发挥着巨大的经济和社会效益。智能控制面对不同的应用领域有着各种形式和结构，如分层递阶智能控制、分布式智能控制、仿人智能控制、专家控制、智能PID控制、模糊控制、神经网络控制以及模糊神经网络控制等，这里介绍三种典型的智能控制方法在现代工业中的应用。

2.1 专家控制

对于任何一个有效的工业控制系统的设计，都不能由控制理论单独解决，它都隐含着人的重要启发式逻辑推理。基于此，专家控制将专家系统技术和控制理论相结合，吸收了专家的经验知识，将专家对被控对象的真知灼见、控制技巧和直觉逻辑推理融入了控制策略中。在这方面，日本、美国和欧洲走在了世界的前列。从70年代开始，日本率先将专家系统技术应用于冶金工业生产过程。到80年代，日本钢管公司福山厂建立起了高炉控制专家系统，产生了巨大的经济和社会效益，引发了把人工智能技术应用于工业生产过程控制特别是冶金工业的热潮，正如美国钢铁专家指出的，"专家系统技术在钢铁工业生产的过程控制和企业管理中大有用武之地"。在英国，LINKman系统对水泥窑生产过程的控制和管理作用显著，既提高了经济效率，减少了环境污染，同时又实现商品化。可以说它是专家控制在工业上成功应用的典范。再如，美国的Foxboro公司在1987年时就已把PID专家自校正控制方法应用于分布式计算机控制系统中，体现了传感器技术、自动控制技术、计算机技术和过程知识在生产自动化应用方面的综合先进水平，它能够为用户提供安全可靠的、最合适的过程控制系统，标志着在美国智能控制系统已由研制、开发阶段转向应用阶段。

2.2 模糊控制

模糊控制基于模糊集理论，模拟人的近似推理和决策过程。自1974年Mamdani成功地将模糊控制技术应用于高炉和蒸汽机的控制以来获得了迅猛发展，它在工业生产，特别是在工业窑炉、石油化工等复杂工业生产中的应用成果显著。1978年，丹麦学者Larsen首次为一条湿法水泥回转窑设计的一套模糊控制器取得了成功，由此开辟了应用模糊控制实现水泥回转窑自动控制的新途径，而1981年Holmblad等人研制的湿法水泥回转窑模糊控制器，使窑的运转率达到80～85%，燃料消耗减少4～5%，产品质量也有明显提高。目前国际上不少仪表制造公司已把模糊控制技术应用在DCS系统中。1995年，Fisher Rosemount公司设计

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