第一篇:江南大學控制學科前沿講座學習總結
控制學科前沿講座學習小結
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題目:PLC、DCS、FCS三種控制系統之間的區別和關系?各自有什么特點,適合在哪些場合使用?
一.關系:
FCS就是現場總線控制技術,是由PLC發展而來的;而在另一些行業,FCS又是由DCS發展而來的,所以FCS與PLC及DCS之間有著千絲萬縷的聯系,又存在著本質的差異。FCS是由DCS與PLC發展而來,FCS不僅具備DCS與PLC的特點,而且跨出了革命性的一步。而目前,新型的DCS與新型的PLC,都有向對方靠攏的趨勢。新型的DCS已有很強的順序控制功能;而新型的PLC,在處理閉環控制方面也不差,并且兩者都能組成大型網絡,DCS與PLC的適用范圍,已有很大的交叉。
二.區別:
PLC系統與DCS系統的結構差異不大,只是在功能的著重點上的不同,DCS著重于閉環控制及數據處理。PLC著重于邏輯控制及開量的控制,也可實現模擬量控制。
DCS的優點是:(1)控制功能強。可實現復雜的控制規律,也可實現順序控制。(2)系統可靠性高。(3)采用CRT操作站有良好的人機界面。
(4)軟硬件采用模塊化積木式結構。(5)系統容易開發。(6)用組態軟件,編程簡單,操作方便。(7)有良好的性價比。
FCS具有(1)很好的開放性、互操作性和互換性;(2)全數字通信,精度高;(3)智能化與功能自治性;(4)高度分散性;(5)很強的適用性等優點。
FCS的三個關鍵要點:
(1)FCS系統的核心是總線協議,即總線標準就目前而言,現有的總線類型相互不兼容和不能互操作。開放的現場總線控制系統的互操作性,就一個特定類型的現場總線而言,只要遵循同一類型現場總線的總線協議,對其產品是開放的,并具有互操作性,就可以組成總線網絡。
(2)FCS系統的基礎是數字智能現場裝置數字智能現場裝置是FCS系統的硬件支撐,是基礎,FCS系統執行的是自動控制裝置與現場裝置之間的雙向數字通信現場總線信號制。現場裝置必須遵循統一的總線協議,即相關的通訊規約,具備數字通信功能,能實現雙向數字通訊。
(3)FCS系統的本質是信息處理現場化對于一個控制系統,采用現場總線后,可以從現場得到更多的信息。現場總線系統的信息量沒有減少,而傳輸信息的線纜卻大大減少了。這就要求一方面要大大提高線纜傳輸信息的能力,另一方面要讓大量信息在現場就地完成處理,減少現場與控制機房之間的信息往返。可以說,現場總線的本質就是信息處理的現場化。
三.特點:
1.可編程序控制器(Programmable LogicController,PLC)的特點
(1)從開關量控制發展到順序控制、運算處理。
(2)邏輯控制、定時控制、計數控制、步進(順序)控制、連續PID控制、數據控制——PLC具有數據處理能力、通信和聯網等多功能。
(3)可用一臺PC機為主站,多臺同型PLC為從站。
(4)也可一臺PLC為主站,多臺同型PLC為從站,構成PLC網絡。
(5)PLC網絡既可作為獨立DCS,也可作為DCS的子系統。
(6)主要用于工業過程中的順序控制,新型PLC也兼有閉環控制功能。
2.集散控制系統(Distributed Control System,DCS)的特點
(1)集散控制系統DCS集4C(Communication,Computer,Control,CRT)技術于一身的監控技術,是第四代過程控制系統。既有計算機控制系統控制算式先進、精度高、響應速度快的優點,又有儀表控制系統安全可靠、維護方便的優勢。
(2)從上到下的樹狀拓撲大系統,其中通信(Communication)是關鍵。
(3)是樹狀拓撲和并行連續的鏈路結構,有大量電纜從中繼站并行到現場儀器儀表。
(4)模擬信號,A/D—D/A、帶微處理器的混合。是由幾臺計算機和一些智能儀表智能部件組成,并逐漸地以數字信號來取代模擬信號。
(5)一臺儀表一對線接到I/O,由控制站掛到局域網LAN。
3.現場總線控制系統(Fieldbus ControlSystem,FCS)的特點
FCS是第五代過程控制系統,由PLC或DCS發展而來,它是21世紀自 動化控制系統的方向。是3C技術(Communication,Computer,Contro1)的融合。
(1)適用于本質安全、危險區域、易變過程、難于對付的非常環境。
(2)全數字化智能、多功能取代模擬式單功能儀器、儀表、控制裝置。
(3)用兩根線聯接分散的現場儀表、控制裝置, 取代每臺儀表的兩根線。“現場控制”取代“分散控制”;數據的傳輸采用“總線”方式。
(4)從控制室到現場設備的雙向數字通信總線,是互聯的、雙向的、串行多節點、開放的數字通信系統取代單向的、單點、并行、封閉的模擬系統。
(5)用分散的虛擬控制站取代集中的控制站。
(6)3類FCS的典型應用:連續的工藝過程自動控制如石油化工,其中“本安防爆”技術是絕對重要的;分立的工藝動作自動控制如汽車制造機器人、汽車;多點控制如樓宇自動化。
四.應用場合:
(1)PLC被廣泛地應用于以開關量控制為主的聯鎖控制系統中,模擬量控制則不是其強項,輸入/輸出模塊過于集中,大規模、安全要求高的控制系統一般不采用PLC系統。DCS系統它的輸入/輸出模塊分散,數據處理模塊分散,并且其功能模塊(尤其是模擬量處理、PID等控制)完善, 使其在較大及大規模、安全要求高的控制系統上得以充分顯示
其優越性,但對開關量邏輯控制則處理速度偏慢。隨著微電子及控制技術的發展,PLC系統和DCS系統在不斷吸收彼此的特點,逐步地走向同化。
(2)FCS功能下放較徹底,信息處理現場化,數字智能現場裝置的廣泛采用,使得控制器功能與重要性相對減弱。因此,FCS系統投資起點低,可以邊用、邊擴、邊投運。但是,對于測試點、控制點相對集中且又不太多的系統,若選用現場總線控制系統發揮不出FCS分散控制的優越性。
(3)FCS系統將D/A與A/D轉換在現場一次表完成,實現全數字化通信,使精度得到大的提高,可提高到0.1%。FCS采用的是雙向數字信現場總線信號制,因此,它可以對現場裝置(含變送器、執行機構等)進行遠方診斷、維護和組態。但就目前而言,FCS在開關量與模擬量的混合處理方面不如DCS那么靈活,所以,如果一個項目中,有密切聯系的開關量控制和模擬量控制,則采用DCS比采用FCS方便一些。
第二篇:控制學科前沿講座
控制學科前沿
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講座學習小結
2013年5月2號 本學期學院為我們開設了控制學科前沿講座,主講老師是大家慕名已久的楊慧中老師,總的來說,通過對這門課或者說是講座的學習,我對自動化這個專業的一些問題有了更深的了解,讓我對專業的學習有了明確的方向和目標。以下本人選取一個方面進行學習小結。選題:
以地鐵工程項目為例,描述其中涉及到哪些控制的理論和技術。
摘要:地鐵工程項目管理是一個大系統,具有規模大、實施過程復雜的特點。項目計劃的科學化與項目控制的有效性顯得尤為重要。文章就地鐵工程項目計劃與控制的實踐進行討論和研究,闡述了地鐵工程項目的計劃與控制要點,從實踐中去豐富項目管理的思想和方法。
關鍵詞:地鐵工程 項目管理 項目計劃 項目控制
0 引言
地鐵工程是一項龐大而繁雜的系統工程,具有工程技術含量高、施工難度大、組織管理復雜等特點。因此,地鐵工程的施工單位一般都是在工期緊、任務重、矛盾多、壓力大的情況下進行項目管理。而施工單位幾乎全都是國家特大型施工總承包單位,過去對大型項目的施工和管理具有豐富的經驗。但隨著市場機制的轉變,建筑業和基本建設管理體制改革的不斷深化,大型施工單位的生產方式和組織結構必須進行深刻的變革,必須運用科學的項目管理體系,使管理水平更上一個臺階,做到更加科學化和規范化。實事求是地說,目前國內在建的一些地鐵工程項目中,相當一部分施工企業離項目管理的標準差距還較大,管理模式陳舊,缺少創新,表現為效率低下,執行力微弱。特別是項目的計劃與控制技術,更是缺少科學的手段和方法。這樣便很難生產出優質的產品,無法滿足經濟增長的要求。現就地鐵工程中的項目計劃與控制技術進行討論和研究。1 地鐵工程項目的特點
1.1 地鐵工程項目具有系統性
地鐵工程項目是一個大系統[1]。項目的系統性主要表現在項目范圍的系統性、項目目標的系統性和項目實施過程的系統性。其項目管理首先是管理系統的運行,體現項目管理的科學理論,應以系統論、控制論和信息論為基礎,并細化到項目實施的組織、計劃、指揮、控制和協調的有效性上來。因此,地鐵工程的項目管理活動要建立系統觀念,運用系統方法進行系統管理。1.2 地鐵工程項目具有一次性
地鐵工程項目和其它大多數建設項目一樣,從項目的實施開始到最終產品完成之間,不會產生完全相同的任務,也不容許重復,更不允許推倒重來。這也給地鐵工程項目管理帶來了較大的風險。只有充分認識這一特點,才能有針對性地根據項目的特殊情況和要求進行科學、有效地管理,以保證地鐵工程的一次成功。1.3 地鐵工程項目的空間固定性
地鐵工程項目具有空間固定性。規劃與設計的線路與地點一旦敲定,項目實施過程不管遇到什么障礙和阻力,均不會輕易改動。因為一個站臺點的改動,牽一發而動全身,投資額將會成倍增加。那么對項目管理的要求更為嚴格,不管多大困難均要進行克服,確保按計劃完成工作量,嚴格進行過程控制達到目標。1.4 地鐵工程項目具有高投資性 地鐵工程項目均是投資額巨大的項目,少則幾十億,多則過百億。這就要求項目建設只能成功、不能失敗,否則將帶來嚴重后果,對地方或城市的經濟發展帶來巨大影響。
1.5 地鐵工程項目具有較長的周期性
地鐵工程項目由于規模大、工作量繁多、技術復雜、專業面寬。因此,其項目的周期也較長,從開工到運行一般需要3~5年時間,要求項目管理者在進行管理時具有長期作業的意識,計劃應周詳,過程控制應嚴謹,能承上啟下。2 地鐵工程項目計劃
根據以上地鐵工程項目各特點。施工企業應制訂詳細的工程項目的施工計劃。2.1 地鐵工程項目計劃制訂的必要性
項目管理的首要目標是制訂一個構思良好的項目計劃[2]。對于地鐵工程,特別是在作出影響項目整個過程的主要決策的初始階段,由于項目管理非同于作業,它很少具備重復性,它是一個創造性的過程。項目早期的不確定性很大,所以項目計劃必須逐步展開和不斷修正,這又取決于能否適當地對計劃的執行情況作出反饋和進行控制。一個完善的項目計劃可以將失敗概率降至最低,將風險控制在一個合理的水平之上,還可以最大限度地保證在預期的時限內達到預期的效果。2.2 地鐵工程項目計劃制訂時應考慮的因素 1)項目計劃應具有可調性。即在制訂進度計劃時必須留有一定的余地。必須充分考慮到項目實施過程中的交叉,盡量避免沖突和干涉。能夠根據預測到的變化和實際存在的差異,及時作出調整。
2)項目計劃應具有創造性。充分發揮與利用想象力和抽象思維的能力,對分包商和業主進行充分的了解和掌握,通過創造性地管理和協調,滿足項目發展的需要。
3)項目計劃應具有分析性。以項目為核心,研究其內外部的各種因素,及時發現各種不利及有利因素。確定各種變量和分析不確定的原因。
4)項目計劃應具有響應性。項目計劃要以工程小組為核心,注意并行小組之間項目計劃的協調。能及時地對項目實施過程中存在的問題作出快速反應,確定問題所在,提供計劃的多種可行方案。
2.3 地鐵工程項目WBS(WorkBreakdownStructure)為方便制訂完善的網絡計劃,必須對項目工作進行分解[1]。地鐵項目工作分解結構舉例如圖1。地鐵工程的項目控制
3.1 地鐵工程項目控制的涵義
所謂控制就是為了保證系統按預期目標運行,對系統的運行狀態和輸出進行連續的跟蹤觀測[3],并將觀測結果與預期目標加以比較,如有偏差,及時分析偏差原因并加以糾正的過程,所以說項目的控制過程是極其復雜的。項目控制示意圖見圖2。
3.2 地鐵工程項目控制的內容、目標及依據
地鐵工程項目的控制內容絕不是簡單的動力學上所說的控制,它需要許多不同的變量表示項目不同的狀態形式。地鐵工程項目往往有好多項作業同時進行,它的形態是多維的,其變量較難量測。同時由于地鐵工程自身的特點及高度的社會影響力,除了要求地鐵工程項目管理要超出常規的質量、進度、成本三大基本目標與任務外,還應增加安全控制和合同控制兩大基本任務,即地鐵工程施工項目管理需完成五大主要任務:進度控制、成本控制、質量控制、安全控制、合同控制。具體描述見表1。
3.3 地鐵工程項目控制主要方法 1)會議制度。項目開始后,為了有效地控制項目,地鐵指揮部會在各個重要的時間節點召開關鍵會議。會議的主要內容是總結上一階段工作、分析問題、提出建議和要求。關鍵會議也是協調不同學科、不同工作小組、承包商和供應商之間的工作任務的重要手段。項目部還可利用此會議請求相關單位為項目解決一些靠自身無法解決的問題。這種會議是項目控制系統的潤滑劑,同時項目部自己內部的各種例會也極為重要。
2)信息文件控制制度。加強信息文件管理也是項目控制的一項重要方法,如重要問題討論的書面材料、專家論證會會議資料、所有的會議記錄、完善的文件檔案、文件的分發制度等。3)外聯工作的重要性。傳統的項目管理中,幾乎不存在外聯問題,但地鐵工程大部分位于市區,作為巖土工程施工,將不可避免地引起環境工程地質問題,其表現為房屋和道路的變形或損壞,由此引起的糾紛和突發事件此起彼伏,修復、賠償等問題的處理情況也嚴重影響項目的施工節點。因此,加強外聯工作,消除和減少項目的外因影響已成為項目控制的又一種方法。結論
1)地鐵工程作為大型工程項目,項目計劃與項目控制是該工程項目管理的重要內容。在對項目進行科學的計劃條件下,對實施過程進行自始至終的、隨時隨地的和全面的控制是確保項目成功的關鍵。
2)項目計劃與項目控制的關系體現在計劃控制中。它們之間存在著一種緊密的關系,計劃實現的保障是由控制來承擔的;同時它們還是彼此互為條件的,即沒有控制的計劃是毫無意義的,而沒有計劃的控制則是無法實現的。
3)對于地鐵工程項目,必須重視項目計劃和項目控制的實踐性,真正地去完善項目管理行為。地鐵工程項目中新的問題和事件層出不窮,一些傳統的項目管理模式已經很難湊效。因此,要求在地鐵工程項目管理實踐中還要進一步豐富項目管理知識體系,以便更快提高項目管理水平,創造更為優質的產品。
參考文獻
[1]盧向南.項目計劃與控制[M].北京:機械工業出版社,2007.[2]朱宏亮.項目進度管理[M].北京:清華大學出版社,2002.[3]劉伊生.建設項目管理[M].北京:北方交通大學出版社,2001.
第三篇:控制學科前沿講座學習小結(推薦)
控制學科前沿講座學習小結
班級:自動化0803
這學期學院為我們開設了控制科學與工程學科的講座,通過對這門課的學習,使我對自動化這個專業的一些問題有了更深的了解,讓我對專業的學習有了明確的方向和目標。
控制科學與工程學科的性質
控制科學與工程是一個覆蓋面寬、層次跨度大的一級學科,它由控制理論與控制工程、模式識別與智能系統、系統工程、制導·導航與控制、檢測技術與自動化裝置五個二級學科組成。控制科學是以控制論、信息論、系統論為其方法論基礎的,因此它首先是一門科學,它研究的是人們實現有目的行為的一般原理和方法,在這個意義上,控制科學對于人們認識自然、改造自然具有普遍的意義,控制科學的精髓是它的概念和方法,特別是作為其核心的模型、控制、反饋、優化等概念和方法。
控制工程是控制論一般原理在工程系統中的具體體現,因此必須從工程系統的角度進行技術的集成,必然涉及到各行各業的技術和工藝背景。因此,控制工程從來就不是控制學科的專利,它應該也必須在與各工程領域的結合和各種相關技術的集成中得到發展。
控制科學與工程作為一門通用的技術學科,這一學科包含的內容軟硬俱全,軟可以軟到控制數學,在抽象層面上以數學和邏輯為工具研究控制系統的一般規律,如能控性、能觀性、最優性、穩定性、離散系統狀態變遷等,硬可以硬到完全與硬件打交道,用元器件、集成電路搭建控制器,與傳感器和執行機構組合成一個實實在在的控制系統。
自動化和信息化的關系及其對推動工業化的作用
自動化,顧名思義是指實現過程或系統的自動運行,但它比用機械取代人的肢體勞動即機械化有著更深更廣的含義,其核心就是用控制論、系統論和信息論的思想去實現有目的的行為的過程。
“信息化”的提出在60年代,它是培養、發展以計算機為主的智能化工具為代表的新生產力,并使之造福于社會的歷史過程。信息資源是信息化的基礎.開發利用信息資源是信息化的核心。
“自動化”與“信息化”并不是同一回事,但是,兩者既有聯系,也有區別與特點。“自動化”與“信息化”兩者的聯系是:研究工作的時代相同,研究工作的理論基礎相似,研究工作的基本工具相同,研究問題的領域交融。兩者的區別是:首先,研究的對象明顯不同。其次,研究“自動化”與“信息化”兩者的科學技術界的出發點不同,角度不同。再次,內涵與特點不同。
“自動化”與“信息化”雙方既互為依托,同時也相互促進。在信息時代里,自動化就成了在機械化時代自動化的基礎上的信息時代的自動化。在計算機用于自動化之前,自動化的功能目標是以省力為目的,代替人的體力勞動。隨著計算機和信息技術的發展,計算機和信息技術作為自動化技術的重要手段,自動化的視野大大擴展,自動化的功能目標不再僅僅是代替人的體力,而且可以代替人的部分腦力勞動。目前,國際上很多著名的工業自動化企業(廠商)紛至沓來,將他們信息技術用于企業產品設計、制造、管理和銷售的全過程,以提高企業在“全球化”的形勢之下的市場應變能力和競爭能力。工業控制自動化技術正在向智能化、網絡化和集成化方向發展。因此,從提高企業自動化系
統工作層次的角度看,信息化的確是促進了自動化的提高,而且可以說,信息化是更高層次的自動化。
隨著科技的發展和時代的要求,人們越來越要求實現智能化,我們學院也在緊跟時代潮流將學院打造成了物聯網學院。物聯網的核心之一就是傳感器,而傳感器的組要作用就是對信息的收集和處理。因此,這就更能體現信息化和自動化相結合的重要性和趨勢。處在科技經濟高速發展的21世紀,在物聯網技術還沒有發展成熟以及還有很大的提升空間,我們難得的與西方國家站在了同一起點的大好機遇之時,作為一名即將畢業的大學生,我一定要好好學習專業知識為我們國家的自動化技術的發展貢獻一份力量。
第四篇:控制學科前沿講座心得
控制學科前沿講座學習心得
本學期學院為我們開設了控制學科前沿講座,通過對本門功課的學習,我們對自動化專業有了更深的了解,對專業的學習有了更明確的目標和方向。同時也堅定了我們為祖國控制學科發展而奉獻的決心。
控制科學與工程是一個覆蓋面寬、層次跨度大的一級學科,它由控制理論與 控制工程、模式識別與智能系統、系統工程、制導·導航與控制、檢測技術與自動化裝置五個二級學科組成。控制科學是以控制論、信息論、系統論為其方法論基礎的,因此它首先是一門科學,它研究的是人們實現有目的行為的一般原理和方法,在這個意義上,控制科學對于人們認識自然、改造自然具有普遍的意義,控制科學的精髓是它的概念和方法,特別是作為其核心的模型、控制、反饋、優化等概念和方法。控制工程是控制論一般原理在工程系統中的具體體現,因此必須從工程系統的角度進行技術的集成,必然涉及到各行各業的技術和工藝背景。所以,控制工程從來就不是控制學科的專利,它應該也必須在與各工程領域的結合和各種相關技術的集成中得到發展。控制科學與工程作為一門通用的技術學科,這一學科包含的內容軟硬俱全,軟可以軟到控制數學,在抽象層面上以數學和邏輯為工具研究控制系統的一般規律,硬可以硬到到完全與硬件打交道,用元器件、集成電路搭建控制器與傳感器和執行機構組合成一個實實在在的控制系統。
“自動化”顧名思義是指實現過程或系統的自動運行,但它比用機械取代人的肢體勞動即機械化有著更深更廣的含義,其核心就是用控制論、系統論和信息論的思想去實現有目的的行為的過程。“信息化” 提出在60年代,它是培養、發展以計算機為主的智能化工具為代表的新生產力,并使之造福于社會的歷史過程。信息資源是信息化的基礎,開發利用信息資源是信息化的核心。“自動化”與“信息化”并不是同一回事,但是,兩者既有聯系,也有區別與特點。“自動化”與“信息化”兩者的聯系是:研究工作的時代相同,研究工作的理論基礎相似,研究工作的基本工具相同,研究問題的領域交融。兩者的區別是,首先,研究的對象明顯不同。其次,研究“自動化”與“信息化” 兩者的科學技術界的出發點不同,角度不同。再次,內涵與特點不同。“自動化” 信息化”雙方既互為依托,同時也相互促進。信息時代里 “自動化”與“信息化”雙方既互為依托,同時也相互促進。信息時代里,自動化就成了在機械化時代自動化的基礎上的信息時代的自動化。在計算機用 于自動化之前,自動化的功能目標是以省力為目的,代替人的體力勞動。隨著計算機和信息技術的發展,計算機和信息技術作為自動化技術的重要手段,自動化的視野大大擴展,自動化的功能目標不再僅僅是代替人的體力,而且可以代替人的部分腦力勞動。目前,國際上很多著名的工業自動化企業(廠商)紛至沓來,將他們信息技術用于企業產品設計、制造、管理和銷售的全過程,以 提高企業在“全球化”的形勢之下的市場應變能力和競爭能力。工業控制自動化技術正在向智能化、網絡化和集成化方向發展。因此,從提高企業自動化系統工作層次的角度看,信息化的確是促進了自動化的提高,而且可以說,信息化是更高層次的自動化。
隨著科技的發展和時代的進步,智能化深入人心,“物聯網”的概念也隨即產生。顧名思義,“物聯網就是物物相連的互聯網”。“物聯網”是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體,讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。其核心就是通過各種信息傳感設備,實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程的聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息,與互聯網結合形成的一個巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人,所有的物品與網絡的連接,方便識別、管理和控制。因此,物聯網的實現對“自動化”與“信息化”提出了更高的要求,也體現了兩者結合的重要性。縱觀20世紀人類有許多的大發現和大發明,而21世紀人類也必將有更大更新的大發現和大發明。我學院正在緊跟時代的步伐,考慮如何在科技與經濟高速發展的21世紀將學院提高到一個更高的檔次,于是物聯網工程學院便誕生了!但是,現今物聯網技術還沒有發展成熟,還有很大的提升空間,我們難得的與西方發達國家站在同一起跑線上,所以,我們要抓住機遇趕超西方發達國家,讓祖國的控制學科位于世界一流之列。同時,作為一名大學生,我一定要好好學習專業知識,為祖國控制學科的發展貢獻一份微薄力量。
過控
0403
廖衛平
第五篇:學科前沿講座總結
學科前沿系列講座
專 業:飛行器適航技術班 級:學 號:姓 名:陳昌浩日 期:小結
01071401 2014300465 月20日 光陰似箭,日月如梭,轉眼之間我已經成為了一名大三的學生。在大一大二充分學習了基礎學科知識以后,終于在大三能接觸到專業相關的課程。
在前兩年的基礎知識學習過程中,我對航空專業的發展方面和前景以及研究方向各方面其實并不十分了解,但是學科前沿講座給了我機會讓我了解到更多本學科的一些先進技術,讓我對航空系統中電子系統的領域有了更多更全面的認識,同時也給了我很大的啟發,讓我燃起了斗志,為航空事業的前沿科學研究貢獻自己的力量,在短短的四周課時時間里,學校為我們先后安排了四位赫赫有名的教授,有姜洪開教授,宋東教授,張安教授和馬存寶教授。由于時間限制和我們有限的知識水平,老師們都從大處著眼,為我們大概介紹了他們的研究方向和內容,同時還簡單向我們介紹這些研究將來的實際意義,以及和我們飛行器適航專業的聯系。在每次短短的兩小節課中我都被他們研究的這些東西深深吸引著。也許理論上邏輯上的很專業的知識,我們沒有學到多少,但老師們利用不到兩個小時的時間,就基本上將一個新的領域在我們的腦海中勾勒了出來,使我們真正了解到與工程實際應用有直接聯系的科學研究。雖然好多東西以我現在的水平還不能弄懂,但卻讓我看到我們航空專業的前景——只要努力學好知識,總有用武之地的。通過這些課程,我收獲頗多。
上課期間,老師們為我們講述了火控系統、航空電子系統、飛機通信導航與雷達系統、飛機結構健康監測與深度學習這四方面的內容,在讓我們大開眼界的同時,也讓我們對這些研究產生了濃厚的興趣。
第一堂課張安老師為我們講了火控系統,張安老師是航空學院綜合技術與控制工程系的教授,張老師對火控系統的了解相當深入,從火控系統的發展歷史給我們講起,武器火控系統是控制武器自動或半自動地實施瞄準與發射的裝備的總稱。武器火力控制系統的簡稱。現代火炮、坦克炮、戰術火箭和導彈、機載武器(航炮、炸彈和導彈)、艦載武器(艦炮、魚雷、導彈和深水炸彈)等大多配有火控系統。非制導武器配備火控系統,可提高瞄準與發射的快速性與準確性,增強對惡劣戰場環境的適應性,以充分地發揮武器的毀傷能力。制導武器配備火控系統,由于發射前進行了較為準確的瞄準,可改善其制導系統的工作條件,提高導彈對機動目標的反應能力,減少制導系統的失誤率。
張老師告訴我們,戰斗機的火控系統主要指的是:機載雷達、探測器、顯示器和火控計算機等。為完成作戰任務,火控系統必須能對機上所攜帶的各種機載武器或其他外掛物進行管理和控制,以實現對敵空中、地面、水上和水下各種運動的或靜止的、可視的或不可視的目標,進行搜索、識別、跟蹤、瞄準與實施各種攻擊方式的武器發射、制導、戰果記錄等整個作戰行動過程的控制和監控。可以說,火控系統直接關系到戰斗的成敗!
經過第一次課的熏陶,我對學科前沿研究產生了濃厚的興趣,抱著期待的心,迎來了宋東老師帶來的航空電子系統的講解。宋東老師是西北工業大學教授、碩導,學科專業是通信與信息系統、載運工具、運用工程,研究方向包含航空電子技術以及飛行器適航性等,可以說是恰好和我在學的專業達成一致。
宋老師為我們講解了航空電子系統發展歷程和發展趨勢以及各個階段的優劣性,航空電子系統走過了漫長的發展道路,至今已經歷了四代,每一代系統結構的不斷演變,都進一步推動航空電子技術的發展,成為劃時代的主要依據。基本上經歷了分立、聯合、綜合到高度綜合這四個階段。
第一代航空電子系統為分立式結構,不存在中心計算機對整個系統的控制并且缺少靈活性,難以實現大量的信息交換;第二代稱為聯合式航空電子系統,其子系統相對獨立,降低了研制經費且便于維護、更改和功能擴充;第三代稱為綜合式航空電子系統,其系統結構層次化,功能標準模塊標準化,數據總線高速化,兼有成本低和維護方便的優點;第四代稱為先進的綜合航空電子系統,采用了綜合核心處理機(ICP)技術,具有更大的綜合范圍和更高的綜合程度,實現了綜合傳感器系統、綜合飛行器管理系統,外掛系統。未來的航空電子系統會進一步朝著綜合化、信息化和智能化的方向發展。
第三次課時馬存寶老師帶來的飛機通信導航與雷達系統的講解,馬存寶老師是我們學校的博士生導師,馬老師的講課方式幽默生動,從自己講師的一次經歷講起,生動的告訴我們,每一堂課都可能是改變人一生的課程,它可能會影響你今后的從事方向和人生軌跡。和之前一樣,老師也為我們講解了機通信導航與雷達系統的發展歷程。航電系統在現代航空和航天工程電子系統中是重要的系統之一,它按功能分為通信、導航、雷達、目標識別、遙測、遙控、遙感、火控、制導、電子對抗等系統。微電子技術和電子計算機技術則是提高各種電子系統性能的基礎。
馬老師以馬航失聯為例,為我們講解了通信系統的構成和作用,它實現了飛機與地面的互聯,飛機與飛機的相互通信,機組成員的通話,機艙內的廣播試聽等娛樂,系統一般包括飛行器上的電子系統和相應的地面電子系統兩部分,這兩部分通過電磁波傳輸信號合成為一個系統,實現通訊。發電報的設備實時自動的吧航班運行的數據,包括經緯度、飛行高度以及速度等數據持續不斷的發回航空公司。監控終端設備在飛機起飛后實時接收飛機發出的信息,機載應答設備通過對講機一樣的東西,使得飛行員和地面空管人員建立實時聯系。此外飛機通信系統不僅能用于飛機上,還能用于衛星定位等關鍵地方。飛機上載有的黑匣子能儲存飛機的各方面信息,便于對飛機的搜救和事故的分析。可以說這一套系統不僅在民用上起到很大的作用,在軍事上也起到了至關重要的作用。
最后一堂課由姜洪開老師為我們講解飛機結構健康監測與深度學習,姜洪開老師是西工大教授和博士生導師,研究方向是飛行器故障預測與健康管理,過硬的專業知識使得這節課內容十分充實。
姜老師直擊重點為我們介紹起了飛機結構健康監測與深度學習的知識,結構健康監測技術最早就起源于航空航天領域,最初的目的主要是進行結構的在和監測。隨著結構設計的日益大型化、復雜化和智能化的發展,結構健康監測的內容逐漸豐富起來,不再是單純的在和監測,而是向結構損傷監測、損傷定位、結構壽命預測等方面發展。結構健康監測是一門綜合技術,涉及到結構動力學、信息技術、傳感技術、設計優化等多個學科。、深度學習起源于對人腦視覺神經網絡的研究。科學家通過實驗發現人腦的視覺神經系統對視覺信息的處理是一個不斷抽象、不斷迭代的過程。深度學習可以將復雜的問題層次化,通過對每一個層次的研究使問題簡單化,適合于對復雜函數的表達。如表示函數log(cos(exp(sin3(x)))),普通的淺層學習只能通過原本的表達式表示這個函數,復雜而且容易出現不可更改的錯誤。而深度學習可以將上述函數分為sin(x),x3,exp(x),cos(x),log(x)五層,每一層只表示出該層的關鍵信息,大大減少了每一層的計算量,并且如果其中一層出現錯誤,它之后的層次可以對該層錯誤進行一定程度的彌補[iii]。深度學習這一特點極其適合于運用到計算復雜的航空航天領域的數據分析之中,它的一定程度的糾錯能力也符合航空航天領域的高精確度、低錯誤率的要求。并且,目前為止,世界各國甚至創業公司已經進行了大量的航天器發射、飛行、返回實驗,積累了大量的實驗數據。根據航空航天領域、深度學習及遷移學習的相關知識,深度學習與遷移學習在航空航天領域中的可能應用有如下幾條:航空器航天器各類部件的故障判斷;對航空器航天器實驗數據進行分析;對新研發航空器航天器進行預判、模擬。盡管目前深度學習及遷移學習要實際應用在航空航天領域還十分困難,但是隨著計算機領域的不斷發展以及在各行各業中越來越廣泛的運用,深度學習及遷移學習在將來必將為航空航天領域做出自己的貢獻。
短短的四周時間很快就過去了,這四周時間里不僅讓我見識到了老師如此優秀的研究成果,同時也給迷茫的自己指明了新的方向,這些課程并不像基礎課程那樣聽起來很困難需要自己去理解記憶公式,但是卻給了我更大的啟發和思考的空間,使我更加不忘初心,繼續腳踏實地打好自己的基礎,努力專研專業知識,為今后參與這些優秀先進的研究充分的準備自己,為中國的航空先進研究貢獻出自己的一份力!