儀器儀表智能化成自動化焦點發(fā)展技術(shù)

“虎去威猶在；兔來運更昌。”“十一五”發(fā)展已精彩收官,“十二五”發(fā)展正昂首啟程。黨中央繪制出的“十二五”宏偉藍(lán)圖激發(fā)我們奮進(jìn)的力量，科學(xué)發(fā)展昭示出的廣闊的前景，令大家信心百倍。2011年是“十二五”時期的開局之年，更是希望之年、奮斗之年、前進(jìn)之年，一幅新的壯麗畫卷將由此徐徐展開。

展望“十二五”，中國的工業(yè)自動化已經(jīng)進(jìn)入到21世紀(jì)，我國制造業(yè)的高速發(fā)展，拉動了對自動化儀器儀表與控制系統(tǒng)向國際水平發(fā)展的需求，我國新上的大型項目所用自動化儀器儀表和控制系統(tǒng)的先進(jìn)程度的需求已經(jīng)處于世界先進(jìn)水平。當(dāng)前我國正處于工業(yè)化中期。工業(yè)化、信息化、現(xiàn)代化、市場化和國際化“五化”息息相關(guān)。

在控制系統(tǒng)中，儀器儀表作為其構(gòu)成元素，它的技術(shù)進(jìn)展是跟隨控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。目前，控制理論已發(fā)展到智能控制的新階段，自動化儀器儀表的智能化就成為必然了。儀器儀表的智能化主要歸結(jié)于微處理器和人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。例如運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化計算、混沌控制等智能技術(shù)，使儀器儀表實現(xiàn)高速、高效、多功能、高機(jī)動靈活等性能。再如，運用模糊規(guī)則的模糊推理技術(shù)，對事物的各種模糊關(guān)系進(jìn)行各種類型的模糊決策。又如，用軟件實現(xiàn)信號濾波，如快速傅立葉變換、短時傅立葉變換、小波變換等技術(shù)，是簡化硬件，提高信噪比，改善傳感器動態(tài)特性的有效途徑；還如，充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)強(qiáng)有力的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織能力，聯(lián)想、記憶功能以及對非線性復(fù)雜關(guān)系的輸入、輸出間的黑箱映射特性等。

當(dāng)前，我國智能化領(lǐng)域最薄弱、最需要發(fā)展的是儀器、儀表、傳感器等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和自動化程度的不斷提高，我國儀器儀表行業(yè)也將發(fā)生新的變化并獲得新的發(fā)展。儀器儀表產(chǎn)品的高科技化，特別是智能化，將成為日后儀器儀表科技與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主流。基于智能控制理論基礎(chǔ)的智能儀器儀表目前大致有以下幾方面的進(jìn)展：

•專家控制器

專家控制系統(tǒng)是典型的基于知識控制系統(tǒng)，它是一個具有大量的專門知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng)。它運用人工智能技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)，根據(jù)某領(lǐng)域一個或多個專家提供的知識和經(jīng)驗，進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，解決那些需要人類專家才能解決好的復(fù)雜問題。

•模糊控制器

模糊控制器，也稱模糊邏輯控制器。由于模糊控制技術(shù)具有處理不確定性、不精確性和模糊信息的能力，對無法建造數(shù)學(xué)模型的被控過程能進(jìn)行有效的控制，能解決一些用常規(guī)控制方法不能解決的問題，因而模糊控制在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

•神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用提高了系統(tǒng)的信息處理能力，提高了系統(tǒng)的智能水平。所謂神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，簡稱神經(jīng)控制，它是指采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這一技術(shù)對復(fù)雜的非線性對象進(jìn)行建模，或擔(dān)當(dāng)控制器，或優(yōu)化計算，或進(jìn)行推理，或故障診斷等工作。

需要注意的是：在儀器儀表的智能化領(lǐng)域，無論是神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、模糊控制或混沌控制，盡管我國學(xué)者發(fā)表的文章很多，但是，嚴(yán)格細(xì)致和自主創(chuàng)新的工作與成果卻并不多。一些高端儀器儀表還仍然需要向國外進(jìn)口。