自动化专业教学实验系统综述

1

作者 岳恒 《控制工程》 北大核心 2025年第3期425-433,共9页

不论在本科生层面还是研究生层面,自动化专业的人才培养一直都存在着工科教育理科化的倾向,教学注重理论和算法,忽视工程性和实用性;重视发表论文能力的培养,弱化工程素养和动手能力的培养。而自动化教学实验系统是连接理论和实践之间... 不论在本科生层面还是研究生层面,自动化专业的人才培养一直都存在着工科教育理科化的倾向,教学注重理论和算法,忽视工程性和实用性;重视发表论文能力的培养,弱化工程素养和动手能力的培养。而自动化教学实验系统是连接理论和实践之间鸿沟的有效手段,因此,教学实验系统在自动化人才培养中占据重要的地位。从多个方面对自动化专业的教学实验系统和实验教学的国内外发展现状进行了综述,总结了自动化教学实验系统存在的问题,并结合面向智能制造的国家需求,对自动化教学实验系统的未来发展进行了展望。 展开更多

关键词 教学实验装置 自动化 建模和控制 实验教学

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我国自动化专业研究生理论课程教学研究 被引量：1

2

作者 张亚军 卢绍文 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第9期1699-1703,共5页

针对我国自动化专业研究生课程的教学现状,从课程内容、授课方法、模式、实验系统、考核方法以及学生创新思维的培养模式等方面揭示自动化专业研究生理论课程教学存在的问题。并对关键问题给出建议,力争在下一阶段实现以建模、控制、优... 针对我国自动化专业研究生课程的教学现状,从课程内容、授课方法、模式、实验系统、考核方法以及学生创新思维的培养模式等方面揭示自动化专业研究生理论课程教学存在的问题。并对关键问题给出建议,力争在下一阶段实现以建模、控制、优化为主线,以自动化与智能化系统设计为核心,同时融入人工智能、工业互联网、云计算等新技术为主体的课程设置,推陈出新,创新教育教学方法,切实提高我国自动化专业研究生理论课程教学水平。 展开更多

关键词 自动化 理论课程教学 教学方法 考核方式 培养模式

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非最小相位工业过程自校正控制教学实验平台

3

作者 岳恒 庞为光 +1 位作者 贾瑶 李健 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第9期1685-1692,共8页

工业过程中的非最小相位被控对象因其具有反向特性而会给控制器设计带来困难,在自动化教学中对非最小相位概念的描述通常偏重于零点位置、零动态等理论概念,因缺乏直观性而使得学生不易理解透彻。结合自适应控制课程教学,基于工业过程... 工业过程中的非最小相位被控对象因其具有反向特性而会给控制器设计带来困难,在自动化教学中对非最小相位概念的描述通常偏重于零点位置、零动态等理论概念,因缺乏直观性而使得学生不易理解透彻。结合自适应控制课程教学,基于工业过程中典型的空气加热混合过程,通过合理构造实验条件,构建了具有非最小相位特性的物理被控对象装置,在此基础上,研发了自校正控制教学实验平台,可以开展非最小相位工业对象的辨识、控制和自校正控制的教学实验,有助于加深自动化专业学生对非最小相位概念的理解,从而改善教学效果。 展开更多

关键词 非最小相位 教学实验平台 自校正控制 辨识

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软件定义智能控制系统

4

作者 柴天佑 郑锐 +3 位作者 贾瑶 黄新宇 郑秀萍 李智 《自动化学报》 北大核心 2025年第10期2232-2244,共13页

针对可编程逻辑控制器(PLC)和虚拟PLC的PID难以优化整定的难题,将建模、控制、优化和深度学习与强化学习相结合,提出无模型PID在线自优化整定算法.将工业云及边缘计算、软件定义实时及可靠保障机制的双通道通信架构与所提出的PID整定算... 针对可编程逻辑控制器(PLC)和虚拟PLC的PID难以优化整定的难题,将建模、控制、优化和深度学习与强化学习相结合,提出无模型PID在线自优化整定算法.将工业云及边缘计算、软件定义实时及可靠保障机制的双通道通信架构与所提出的PID整定算法相结合,提出云端协同的软件定义智能控制系统.云为基于云服务器的智能控制软件开发平台;端为基于工业服务器的智能控制软件.智能控制软件包括虚拟PLC PID、PID预优化整定和控制过程数字孪生以及在线自优化整定、自适应切换机制.采用研制的软件定义智能控制系统研究实验平台,进行所提出的控制系统与国外先进PLC和工业PC的无模型整定软件PID控制系统的仿真与物理对比实验.实验结果表明本文的软件定义智能控制系统可进行控制器参数自优化整定,控制性能显著优于国外无模型整定软件的PID控制系统. 展开更多

关键词 深度学习 强化学习 数字孪生 可编程逻辑控制器 软件定义智能控制

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软件定义智能控制系统未来发展展望

5

作者 柴天佑 郑锐 +2 位作者 贾瑶 黄新宇 宋延杰 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期1-10,共10页

本文综述了软件定义控制系统研究现状并分析了控制系统在工业革命中的作用和发展状况,提出了软件定义控制系统的智能化发展方向.通过软件定义端边云协同的PID(比例-积分-微分)整定智能系统案例,表明将工业人工智能、工业互联网等新一代... 本文综述了软件定义控制系统研究现状并分析了控制系统在工业革命中的作用和发展状况,提出了软件定义控制系统的智能化发展方向.通过软件定义端边云协同的PID(比例-积分-微分)整定智能系统案例,表明将工业人工智能、工业互联网等新一代信息技术与软件定义控制系统紧密融合与协同,为发展软件定义智能控制系统开辟了新途径.最后,针对软件定义控制系统存在的难题和软件定义控制系统智能化存在的难题,提出了软件定义智能控制系统的主要研究方向. 展开更多

关键词 虚拟PLC(可编程逻辑控制器) 软件定义控制系统 AI驱动的工业控制 软件定义智能系统

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不确定动态柔性作业车间调度方法的鲁棒性评估

6

作者 马建 高伟男 《控制工程》 北大核心 2025年第10期1846-1856,共11页

传统的静态作业车间调度方法在应对实际制造环境中的动态变化时,常表现出应变能力不足和适应性差等缺陷。现有的大多数动态作业车间调度方法在具有单一不确定因素的环境中能够发挥作用,在多种不确定因素并存的复杂环境中往往难以取得预... 传统的静态作业车间调度方法在应对实际制造环境中的动态变化时,常表现出应变能力不足和适应性差等缺陷。现有的大多数动态作业车间调度方法在具有单一不确定因素的环境中能够发挥作用,在多种不确定因素并存的复杂环境中往往难以取得预期效果。为了深入探讨调度方法在不确定场景下的鲁棒性,首先引入加工时间波动、新工件插入和工件优先级调整3种不确定因素,并设计存在两种不确定因素的调度场景;然后,在不确定场景下,将遗传算法、模拟退火算法、先进先出规则、最短处理时间规则和最长处理时间规则应用在多个调度问题实例中。实验结果表明,模拟退火算法在不确定场景下表现出显著的鲁棒性,3种基本调度规则表现出较低的调度效率和鲁棒性。 展开更多

关键词 动态车间调度 遗传算法 模拟退火算法 调度规则 鲁棒性

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基于分布式自适应内模的多智能体系统协同最优输出调节

7

作者 董昱辰 高伟男 姜钟平 《自动化学报》 北大核心 2025年第3期678-691,共14页

针对离散时间多智能体系统的协同最优输出调节问题,在不依赖多智能体系统矩阵精确信息的条件下提出分布式数据驱动自适应控制策略.基于自适应动态规划和分布式自适应内模,通过引入值迭代和策略迭代两种强化学习算法,利用在线数据学习最... 针对离散时间多智能体系统的协同最优输出调节问题,在不依赖多智能体系统矩阵精确信息的条件下提出分布式数据驱动自适应控制策略.基于自适应动态规划和分布式自适应内模,通过引入值迭代和策略迭代两种强化学习算法,利用在线数据学习最优控制器,实现多智能体系统的协同输出调节.考虑到跟随者只能访问领导者的估计值进行在线学习,对闭环系统的稳定性和学习算法的收敛性进行严格的理论分析,证明所学习的控制增益可以收敛到最优控制增益.仿真结果验证了所提控制方法的有效性. 展开更多

关键词 自适应动态规划 分布式自适应内模 强化学习 协同输出调节 多智能体系统

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带有输入时滞的非线性系统基于学习的输出反馈控制

8

作者 刘思彤 高伟男 姜钟平 《自动化学报》 北大核心 2025年第10期2293-2301,共9页

针对具有输入时滞的非线性系统直接自适应最优控制问题,提出一种新的数据驱动输出反馈控制方法.该方法通过融合Q学习与值迭代和策略迭代,在学习过程中无需依赖系统动力学知识.在系统满足一致可观性的条件下,提出一种基于输出数据和带有... 针对具有输入时滞的非线性系统直接自适应最优控制问题,提出一种新的数据驱动输出反馈控制方法.该方法通过融合Q学习与值迭代和策略迭代,在学习过程中无需依赖系统动力学知识.在系统满足一致可观性的条件下,提出一种基于输出数据和带有时滞的输入数据的系统状态重构方法,基于值迭代和策略迭代来学习自适应最优控制策略.最后,将该方法应用于范德波尔振荡器这一经典非线性系统的控制,并通过仿真结果充分验证了该方法的有效性. 展开更多

关键词 最优控制 输出反馈 时滞 自适应动态规划

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智能交通系统与智能制造的控制、优化与调度专刊序言

9

作者 高伟男 郭戈 +2 位作者 王鑫 代伟 刘意杨 《控制工程》 北大核心 2025年第10期1729-1731,共3页

21世纪以来,信息技术、自动化与人工智能的交叉融合深刻影响交通与制造两大支柱产业的发展。从车辆协同控制、列车运行调度到车间优化作业,网络化与智能化已成为驱动产业升级的核心动力。在“双碳”目标与“工业4.0”战略的双重驱动下,... 21世纪以来,信息技术、自动化与人工智能的交叉融合深刻影响交通与制造两大支柱产业的发展。从车辆协同控制、列车运行调度到车间优化作业,网络化与智能化已成为驱动产业升级的核心动力。在“双碳”目标与“工业4.0”战略的双重驱动下,智能交通系统对“高效、安全、低碳”的发展要求,与智能制造系统对“柔性、精准、节能”的内在需求,共同指向了一个核心挑战:如何通过先进的控制、优化与调度技术,实现系统性能提升与资源最优配置。在此背景下,《控制工程》策划出版“智能交通系统与智能制造的控制、优化与调度”专刊,旨在搭建学术与产业的交流平台,集中展示两大领域在控制策略、优化算法、调度机制等方面的最新研究成果,推动相关理论技术向实际工程场景转化,为智能交通与智能制造的创新发展注入新动能。 展开更多

关键词 调度机制 智能交通系统 控制技术 智能制造

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基于轨旁储能的多列车协同节能运行优化

10

作者 张耘嘉 亢佳俊 +3 位作者 崔东亮 代学武 袁志明 田忠北 《控制工程》 北大核心 2025年第10期1773-1783,共11页

轨旁储能装置(wayside energy storage device,WESD)具有大容量、大功率、转换高效等优势,为未来轨道交通节能运行提供了新的解决方案。针对发生延误后多列车调度和节能运行优化问题,提出了一种综合考虑节能运行和旅客需求的调度优化方... 轨旁储能装置(wayside energy storage device,WESD)具有大容量、大功率、转换高效等优势,为未来轨道交通节能运行提供了新的解决方案。针对发生延误后多列车调度和节能运行优化问题,提出了一种综合考虑节能运行和旅客需求的调度优化方法。将轨旁储能与列车运行状态切换控制、时刻表调整相结合,在考虑坡度的情况下对同一供电区段内多个列车的到发时间、运行速度和牵引、惰行、制动等运行状态进行协同调控优化,以提高再生制动能量的直接利用率,有效降低对WESD的容量要求。仿真结果表明,所提方法可以降低WESD的累计储能容量,实现列车节能运行。 展开更多

关键词 轨旁储能 多列车调度 旅客需求 节能运行 再生制动能量

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基于交互式仿真和代理模型的高铁列车调度

11

作者 刘瑞广 崔东亮 +3 位作者 代学武 袁志明 杨鹏鑫 王星皓 《控制工程》 北大核心 2025年第3期447-458,共12页

突发事件下交汇站点的多区段列车协同调度中,由于各区段列车运行过程相互影响,难以用数学模型描述,且重调度方案可行性差。针对该问题,提出了一种交互式中观仿真平台、代理模型和启发式算法相结合的高铁智能调度优化方法。首先,设计了... 突发事件下交汇站点的多区段列车协同调度中,由于各区段列车运行过程相互影响,难以用数学模型描述,且重调度方案可行性差。针对该问题,提出了一种交互式中观仿真平台、代理模型和启发式算法相结合的高铁智能调度优化方法。首先,设计了交互式中观仿真平台,可根据实际线路对列车运行进行真实推演,以获取复杂区段重调度方案,并提供了更加真实的评价指标。其次,为进一步克服仿真计算量大导致难以满足快速决策的需求,提出了基于主动学习的高斯过程模型优化方法,构建了列车晚点增量代理模型,可有效降低模型构建的计算代价。最后,以沈阳枢纽站为场景,以最小化多区段列车总晚点和晚点增量为优化目标进行了仿真实验,结果表明,所提方法能获得多区段路网更优的重调度方案。 展开更多

关键词 多区段调度 代理模型 交互式仿真 复杂路网

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从管段走向管网:管道泄漏诊断技术研究进展 被引量：4

12

作者 张化光 王天彪 +2 位作者 胡旭光 马大中 刘金海 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第6期961-972,共12页

管道泄漏诊断技术在保障管道系统安全运行中起着至关重要的作用。首先,介绍了管道泄漏诊断系统的结构,并指出由单一管段向复杂管网泄漏诊断的发展趋势。进一步从基于数据驱动的传统泄漏检测方法、管道泄漏信号源定位技术和基于深度学习... 管道泄漏诊断技术在保障管道系统安全运行中起着至关重要的作用。首先,介绍了管道泄漏诊断系统的结构,并指出由单一管段向复杂管网泄漏诊断的发展趋势。进一步从基于数据驱动的传统泄漏检测方法、管道泄漏信号源定位技术和基于深度学习的复杂管网泄漏检测方法3个方面进行综述,分析了不同方法的优势、局限性和适用范围。最后指出,随着管网系统的复杂度增加,传统方法的局限性逐渐显现,基于深度学习技术的复杂管网微弱泄漏诊断、多源信号融合和管网智能化的研究将成为未来的研究趋势。 展开更多

关键词 管道泄漏诊断 深度学习 复杂管网 自适应动态规划

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人工智能驱动的智能制造专题序言 被引量：2

13

作者 刘静 刘强 +3 位作者 王杜娟 刘毅 王晗丁 黄婷 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第7期1153-1154,共2页

人工智能经历了从早期基于规则的专家系统、机器学习的突破,到当前深度学习技术的快速发展。这一系列技术的迭代与广泛应用,推动了人工智能在多个领域的发展。伴随着计算硬件性能的提升、算法创新的加速和解决方案的不断完善,人工智能... 人工智能经历了从早期基于规则的专家系统、机器学习的突破,到当前深度学习技术的快速发展。这一系列技术的迭代与广泛应用,推动了人工智能在多个领域的发展。伴随着计算硬件性能的提升、算法创新的加速和解决方案的不断完善,人工智能在工业领域的深度融合得到了坚实的基础支撑。当前,全球正处于新科技革命与产业变革的交汇点,工业4.0浪潮席卷而来,其核心特征为工业生产的数字化转型、网络化集成与智能化升级,预示着第四次工业革命的全面展开。 展开更多

关键词 人工智能 机器学习 硬件性能 第四次工业革命 智能制造 数字化转型 产业变革 新科技革命

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用于间歇过程的拓扑时间卷积网络软测量方法

14

作者 贾明伟 徐丹雅 +1 位作者 杨涛 刘毅 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第7期1237-1243,共7页

在间歇过程中,变量的相关性和时序性通常演变为变量间的交叉相关性。在间歇过程的数据驱动软测量建模中,捕捉交叉相关性可以提升模型的透明度,因此提出基于拓扑引导时间卷积网络的软测量方法。首先,使用条件格兰杰因果关系检验构建变量... 在间歇过程中,变量的相关性和时序性通常演变为变量间的交叉相关性。在间歇过程的数据驱动软测量建模中,捕捉交叉相关性可以提升模型的透明度,因此提出基于拓扑引导时间卷积网络的软测量方法。首先,使用条件格兰杰因果关系检验构建变量关系的拓扑结构,并使用自注意力机制完善拓扑图。然后,使用图注意力机制以每个节点为中心构建子图,并通过时间卷积捕捉子图中变量间的交叉相关性。最后,使用图解释器对模型预测逻辑的物理一致性做出评估。基于青霉素发酵过程的质量预测进行实验,实验结果验证了所提方法的有效性和优越性,证明了模型的预测逻辑符合过程机理。 展开更多

关键词 软测量 时间卷积网络 图注意力机制 自注意力机制 图解释器 间歇过程

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线性策略下梯度隐私保护方法:Stackelberg博弈分析

15

作者 孙世纪 孙赫喆 李渝哲 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第11期2071-2079,共9页

机器学习模型训练过程中的隐私保护问题是实际应用中的重要问题。考虑一个包含本地数据所有者和中央参数服务器的机器学习范式,其中,数据所有者向参数服务器传输梯度进行模型更新训练。针对模型训练过程中的隐私保护问题,提出了一种基... 机器学习模型训练过程中的隐私保护问题是实际应用中的重要问题。考虑一个包含本地数据所有者和中央参数服务器的机器学习范式,其中,数据所有者向参数服务器传输梯度进行模型更新训练。针对模型训练过程中的隐私保护问题,提出了一种基于斯塔克尔伯格博弈的隐私保护分析方法。首先,根据模型训练的特点,设计了一个数据所有者作为领导者和参数服务器作为追随者的主从博弈框架,构建了一个隐私保护双层优化的问题。其次,对学习者获得的不同信息集进行分类讨论,继而求解最优的解密策略;然后,将追随者的结果代入领导者目标函数中求解最优加密策略;最后,通过仿真实验表明了所提算法可以保护数据的隐私,验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 机器学习 隐私保护 斯塔克尔伯格博弈 随机梯度下降

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