广东省电力系统包括21个地市电网，现有最高运行电压等级为500kV，珠江三角洲地区已形成500kV环网，并以500kV电压与广西联网，以400kV和110kV电压分别与香港和澳门联网。此外，广东电网还向湖南宜章和临武两县以及江西赣南地区供电。
粤中(珠江三角洲地区)地网是广东电网的核心，也是全省最大的负荷中心，该电网与广西、香港等电网互联，除了向珠江三角洲地区提供电力外，还担负着电力交换任务。在粤中地区建设一个强大的500kV电网，对保证广东电网乃至香港电网以及澳门电网的安全运行有着重大意义。目前广东500kV电网东已延伸至汕头西翼，江门——茂名500kV输变电工程正加紧建设，2000年前可望投入使用。
广东省的电力工业已经步入了大电网、高电压和大机组时代。随着整个电网变得越来越复杂，电网规划中以往那种人为臆断和局部最优的规划方式会给电网运行、发展带来隐患，资金盲目使用的可能性加大。结合目前理论的发展，我们认为电网规划是一个受到多种条件约束的、以电网总效益为最终目标的多目标的系统工程。对于这样一个系统，我们认为适宜以控制论为基础，结合信息论、运筹学和系统工程等理论来研究。
从控制论角度来看，电网是一个巨维数的典型动态大系统，它具有强非线性、时变且参数不确切可知、含大量未建模动态部分的特征。另外，电力网络地域分布广阔，大部分元件具有延迟、磁滞、饱和等复杂的物理特性，对这样的系统实现有效决策控制是极为困难的。另一方面，由于公众对新建高压线路的不满日益增强，线路造价，特别是走廊使用权的费用日益昂贵，以及电力网的不断增大，使得人们对电力网络的决策控制提出了越来越高的要求。正是由于电网具有这样的特征，一些先进的控制论思想和技术被不断地引入到电网中来。下面将阐明综合智能控制技术引入电网规划中的必要性和可行性。
1综合智能控制技术
1.1智能控制的概念
迄今为止，智能控制尚无统一的概念，文献［1］有如下归纳：
a)最早提出智能控制概念当推傅京孙教授，他通过对人-机控制器和机器人方面的研究，将智能控制概括为自动控制和人工智能的结合。他认为在低层次控制中用常规的基本控制器，而在高层次的智能决策，应具有拟人化功能。
b)Saridis在傅京孙工作的基础上，提出了三元结构的智能控制理论体系，他认为仅有二元结合无助于智能控制的有效和成功应用，必须引入运筹学，使其成为三元结合，并提出了其递阶智能控制的理论框架。
c)国内蔡自兴教授在研究了上述理论结构以后，从系统的整体性和目的性出发，于1986年提出了四元结构价格体系，将智能控制概括为控制理论、人工智能、运筹学和系统理论4学科交叉。
总之，智能控制是多学科知识的结合，除了从控制论出发来研究它，还可以从信息论、生物学以及社会科学角度来讨论和研究。
1.2综合智能控制技术
综合智能控制一方面包含了智能控制与传统方法的结合，如模糊变结构控制，自适应模糊控制，自适应神经网络控制，神经网络变结构控制等；另一方面包含了各种智能控制方法之间的交叉综合，如专家模糊控制，模糊神经网络控制，专家神经网络控制等。
2一个国外的电网规划专家系统
目前为止，在电网规划方面较成功的综合智能控制技术系统不是很多，其中比较好的有加拿大魁北克水电公司(Hydro-Quebec)的“直流/交流输电网络设计专家系统”。
在80年代末期，随着人员的退休和长期不用，一些60年代和70年代加拿大电网高速发展时期由工程师们获得的大量有关电力系统规划设计的专门知识逐渐被人遗忘，这引起了加拿大电力部门的关注，魁北克水电公司将专家系统技术看成是表达和保存某些目前在人类专家头脑中的专门经验和知识的潜在方法。他们认为在电力系统规划设计领域里，专门知识的损失非常明显，尤其是在电力系统增长缓慢的时期。这些专门知识来自于各门学科，在多层次的电力系统设计决策过程中起着重要的作用。一些选择决策，如发电类型、发电厂位置、输电类型(交流/直流)、电压等级、输电线路的数量型号和补偿设备的数量型号的选择必须根据一些准则仔细权衡，包括可靠性、稳定性、稳态性能、费用和环境状况的准则等。基于此，魁北克水电公司的专家们开发了一个用于输电网络初步设计的专家系统，该专家系统具有以下特点。
2.1目标和预期效益
主要目的是研究使用专家系统(ES)来模仿人类专家在AC/DC输电网络初步设计中的行为的可能性。系统地确定和表达进行一项合格设计所必须的知识，包括符号和数字数据，以及指导该项设计的原理、规则、准则折衷方法和数学模型。合格的设计基于费用、环境状况、稳定性、可靠性和设计灵敏度或鲁棒性等准则。ES原型还应指导用户通过完成设计所需的各步骤，使用户与知识库交互作用，并提供达到每一中间步骤后相应推理路径的解释。预期的主要效益是：
a)专家知识能够保留和传授给未来的工程师；
b)知识可以用更加具体的形式加以表达，而不是一些不明确的、没有根据的判断；
c)将获得得更一致的结果；
d)与人类专家相比，ES可以检查、比较更多的方案，得到更经济的设计；
e)借助于推理解释功能，ES可以作为未来专家的教学和训练工具；
f)作为一种“咨询”手段或者一个对已有设计进行评价和改进的工具，ES对专家将很有帮助；
g)ES将充当进行各种电力系统设备设计的专家系统家族的先驱，作为一种模型，从中抽取更加一般的设计方法论；
h)ES起到收集常常分散在整个设计机构中的知识的作用。
2.2领域专家和知识工程师的交互作用
知识工程师应当具有电力系统分析和设计领域以及人工智能(AI)领域的经验，已经证明两种知识的混合对于从领域专家处抽取和浓缩专家知识非常有效。专家知识来自于电力系统规划工程师，他们具有多年的规划、设计和调试大型工程项目的经验。
2.3对设计的评价因素一个候选的设计必须满足下述条件：
a)DC系统最小故障恢复特性；
b)容许的无线电和谐波干扰要求；
c)故障后的最小稳定判据；
d)稳定电压和无功电源的极限；
e)甩负荷后的暂态过电压极限；
f)可靠性所要求的最小设备冗余度；
g)必须对输入数据变化不敏感(鲁棒性)；
h)必须满足某一最大费用要求；
i)必须适合现有技术。
魁北克水电公司的“直流/交流输电网络网络设计专家系统”已经成功地应用了近十年，并在不断地发展、完善。随着模糊技术和人工神经网络等的迅速发展，综合智能控制技术在电网规划中的应用前景愈来愈广阔。
3电网规划决策系统的分解及协调
电网的建设是资金和技术密集型的工程，线路和设备的经济使用寿命长达数十年之久，所以网络的结构合理与否，对电网的技术性能和经济效益将产生长期的影响。一次规划失误的损失，若干年难以挽回。随着广东省电网的不断发展，如何合理地布局电网已是当前电网乃至整个电力工业发展的重要课题之一。
电网规划需要确定的决策是大量的，而这些决策在时间和空间上是相互影响的。目前，限于各方面条件，无法将其统一在一个模型中考虑。只能将其分解成相对简单的子问题，再通过子问题间的迭代进行协调。按照问题划分，电网规划可分为：负荷预测，网架规划，无功规划，稳定性分析，短路电流分析。
4结束语
电网负担着将电源与用户连接起来的任务。此外为了得到最大的供电可靠性和经济性，它还担负着与邻近地区电力系统联系起来的任务。由于电网设备投资需求大，并且设备寿命长达数十年，从而导致电力系统强烈地受“过去权重”的制约，因此，寻求最佳的电网投资决策以保证整个电力系统的长期优化发展，是电网规划所要达到的目标。
结合本文的论述可以看出，电网这一巨维数的典型动态大系数，具有强非线性、时变且参数不确切可知、含大量未建模动态部分的特征，而我们所要达到的控制效果是一种多目标、滚动优化的动态非量化指标(电网的工程效益)，在这个过程中知识的表示和处理占了较大的比重。这样就需要利用综合智能控制技术去有效地组织有关电网规划的大量知识，进行选优运算，得到优化的决策。目前广东省电力工业局联合华南理工大学电力学院共同开展了“电网规划专家决策系统”的有关理论研究工作，并有望在2000年开发一个有效的基于综合智能控制技术的电网规划决策系统，它的使用将对广东省电网的建设起到积极的促进作用。
参考文献
1黄苏南，邵惠鹤，张钟俊．智能控制的理论和方法［J］．控制理论与应用，1994(4)
关键词：分散控制系统DCS应用技术故障分散
1引言
DCS（DistributedControlSystem）系统在火电厂发电机组过程控制中的应用已有十多年的历史了，而且正在越来越多地得到应用。当今流行的DCS系统有C＆E的MOD－300，HONEYWELL的TDC－3000，FOXBORO的I／AS，日本横河的CENTUMXL，WESTINGHOUSE的WDPF，BAILEY的INFI－90，SIEMANS的TELEPERMME／XP。就目前这几家主要DCS厂商所提供的系统来看，在应用上均不同程度地存在一些问题，例如系统可靠性，实时性，系统组态的灵活便捷性等都有待进一步突破。本文对DCS系统在实际应用中存在的一些问题加以分析探讨。
2DCS系统推出的初衷
DCS系统的推出并逐步发展成为过程控制领域的主角是由于以下一些原因：
（1）现代化的生产工艺系统日趋大型化，复杂化，需要检测和控制的参数大量增加，使得传统的仪表控制系统显得难以胜任，势必得另辟蹊径。
（2）传统的仪表控制系统通常使用多个生产厂家提供的产品，使得工艺生产所需的备品备件品种繁多，为此而化费大量人力物力，并且工艺生产在相当程度上依赖这些仪表生产厂商。这一状况也希望有所改变。
（3）数字电路技术的迅猛发展，尤其是大规模集成电路技术的应用，集成度以及成品率大幅度提高，使得在过程控制中大量使用微处理器在成本上成为可能。
（4）自动化控制理论的发展，特别是连续系统离散化理论，采样理论，这些理论大大地推进了过程控制从传统的仪表控制系统向DCS系统变革的进程。
（5）通讯理论和技术的发展，在对局域网（LAN）的大量研究过程中，通讯理论和技术得到了极大的发展和完善，这方面对DCS系统发展的影响是举足轻重的。
（6）计算机应用技术的发展，尤其是微软公司的WINDOWS－95这样的操作系统软件的推出，为计算机在过程控制系统中的应用奠定了基础，计算机和操作人员之间有了良好的界面，使不具备计算机专门知识的操作人员乐于接受。
（7）计算机集中控制系统存在固有的一些缺陷如故障集中，因此为了提高可靠性而需要巨大的费用，集中控制系统需要较大规模的计算机，价钱昂贵。相对来说DCS系统所用的微处理器和微机要便宜得多，故障相对分散，并且DCS系统中的微机或微处理器是并行运行的，相对于集中控制系统计算机的串行运行来说处理速度也大大提高，因此具有更高的实时性指标，这些是DCS系统优于集中控制系统而得到迅速发展的关键所在。
以上列举了足以说明为什么DCS系统会在过程控制领域一显身手的主要原因。现在来看看最初推出DCS系统的一些初衷。
DCS系统是相对于计算机集中控制系统而言的计算机（或微机）控制系统，它是在对计算机局域网的研究基础上发展起来的，是过程控制专家们借用计算机局域网的研究成果，把局域网变成一个实时性、可靠性要求很高的网络型控制系统，运用于过程控制领域。专家们把这样的一个网络型控制系统称之为DCS。专家们的初衷应该是，这样的控制系统至少带来以下一些好处：
（1）故障分散。这是推出DCS系统的最大理由，DCS系统就是要解决集中控制系统致命的弱点，“故障集中”。故障分散的理由是DCS系统采用了大量的微处理器，各个微处理器承担一个范围较小的（地域上）控制任务，某个微处理器故障不会影响整个系统的正常工作。
（2）缩小控制室尺寸或控制表盘的长度。
（3）大量缩减控制系统所需的电缆。
（4）大量减少控制系统所需的备品备件种类及数量。
（5）减少工艺生产的运行对仪表控制设备厂商的依赖，减少仪控人员培训所需的费用。
（6）提供了控制系统构成的灵活性，具有组态便利和可扩展性。
（7）实现过程实时参数和历史数据的管理，提供性能计算，设备寿命计算功能。这一点是传统的仪表控制系统所望尘莫及的。
3目前阶段市场能提供的DCS系统的实际能力
从在浙江省电力系统发电厂中应用的BAILEY的INFI－90，C＆E的MOD－300以及SIEMENSR的TELEPERM－ME／XP等DCS系统来考察，笔者的见解如下：
（1）关于故障分散。相信大多数DCS系统生产厂商现阶段所提供的系统在实际应用中并非想象的那么“故障分散”。事实上，由于DCS系统在应用技术方面尚存在一些问题，1台由DCS系统控制的火电厂单元发电机组，因DCS系统的某些故障而被迫停运的情况时有发生。这一点与传统的仪表控制系统相比后者似乎要优于前者。正因为这样，DCS系统的构成越接近传统的仪表控制系统，即微处理器或多功能控制器所承担的控制任务从地域上越分散，越能做到故障分散。从这一点上看，SIEMAMS的系统做得较好，它的一块控制卡件（带有微处理器，可与其他卡件或通过通讯总线与其他子系统如操作员站工程师工作站等通讯）只承担2～4个电动机或电动门的开环控制回路，或1～2个闭环控制回路，并且这块卡件既承担逻辑控制功能，又承担与这些逻辑控制有关的I／O功能。这样做对故障分散是十分有利的。然而，其它的系统通常把许多过程控制任务集中在少数多功能控制卡件或微处理器身上，把过程控制的输入输出即I／O功能集中在I／O卡件上。这些系统客观上是把过程控制的故障集中起来而不是把它们分散，似乎有悖于“DCS”这个名称。不过SIE－MANS的系统也有问题，它的ETHERNET与ME系统的通讯还有些问题需要解决。SIEMANS的TELEPERM－ME系统是一个非常成熟的系统，ME系统加上ETHERNET网络就是最新推出的TELEPERM－EM／XP系统（浙江台州发电厂四期两台330MW机组中应用），因为是新的系统，相信许多应用软件（尤其是那些有关通讯的软件）还得经历时间的考验。如果这些问题得到了解决，则无论从故障分散这个角度还是其它方面例如制造工艺来看，它都占有一定程度的优势。DCS，故障分散，似乎SIEMANS的路子是走对了，因为他们的系统最接近传统的仪表控制系统，控制功能比较分散，要做到故障分散，一定得把控制功能分散。
（2）关于控制室的尺寸和表盘长度。这一点所有的DCS系统都做得到。不过与传统的仪表控制系统相比，电子室的尺寸和设备相对增加，这一点DCS系统给我们带来的实际利益并不显著。
（3）关于节约电缆。由于DCS系统所采用的设备器件在现阶段来说仍然是比较娇贵，对现场环境的要求比较高，例如需要防尘和空调，REMOTEI／O还不能大量使用，因此，DCS系统的主要设备都需要安置在条件比较好的电子室，大量的现场信号仍然需用电缆接到电子室。所以说，与传统的仪表控制系统相比，电缆有所缩减，但效益有限。
（4）关于减少备品备件的种类和数量。备品备件的种类和数量有所减少，并且需要与之打交道的仪表控制设备制造厂商也有所减少。
（5）关于减少机组运行对仪表控制设备制造厂商的依赖，减少仪控人员技术培训所需的费用。由于DCS系统在应用技术方面还不能尽如人意，因此，机组运行对DCS系统生产厂商的依赖不但没减少反而有所增加，尤其在机组新建成投产期间，DCS生产厂家派往工地的专家服务似乎成了机组投产调试期间必不可少的了。为了用好DCS系统需要培训的工程技术人员也有所增加，因此培训所需费用也有所增加。
（6）关于控制系统构成的灵活性，组态的便捷性和系统的可扩展性。系统构成的灵活性以及系统的可扩展性，这一点确实是传统的仪表控制系统无法与之相比的。大多数DCS系统的组态也是比较方便的。不过多数系统在在线组态功能方面尚有许多工作可做，好多系统为离线组态，在工程师站编程，然后编译，再下载。并且有些系统这一过程比较费时，在调试期间这一问题尤其突出。关于这个问题，SIEMANS的系统较有特色，它不但在线组态，而且设计有仿真功能，这给调试工作带来极大的方便。
（7）关于DCS系统提供了一些独特的控制功能，如历史数据和实时数据的管理，性能计算等等。这一点是传统的仪表控制系统所无可比拟的，正是由于DCS的这些优势，把过程控制推向一个新的更高层次的领域。
综上所述，现阶段市场所能提供的DCS系统在应用中带来的益处远没有象我们想象的那么多。当然，DCS系统解决了现代化大生产中过程控制传统的仪表控制系统难以胜任这一问题，而相对于计算机集中控制来说故障还是分散的，在许多方面有其独特的优点，是传统的仪表控制系统和计算机集中控制系统所无法比拟的。
4应用中存在的一些问题
现在的DCS系统在应用技术方面尚有以下一些问题：
（1）故障分散。目前的DCS系统还没有做到真正意义上的故障分散，这一方面是由于目前的器件仍然比较娇贵，因此控制系统在地域上做到分散还不能实现（尽量接近传统的仪表控制系统）。工业控制的现场条件一般是比较恶劣的，粉尘，温度，湿度对现阶段厂商所能提供的远程I／O卡来说仍然难以适应。如北仑电厂1号机有些I／O卡只能相对集中放置在现场，在调试期间也曾经发生过因为这些I／O柜进水而影响整个系统的正常运行。再如北仑电厂3号机在循泵房设置了远方I／O柜，电缆当然是节约一些，但I／O柜上设置了小空调，费用仍然省不了多少。另一方面，设计上控制功能还不够分散，包括DCS系统本身的设计和工程设计两方面。如MOD－300系统，它的I／O太集中，I／O卡的故障会影响系统的正常工作。另外，机组的辅机控制是由可编程逻辑控制器即PLC系统完成的，它与MOD－300系统之间通讯用了一个GATEWAY，这个GATEWAY成了整个控制系统的一个瓶颈，一旦它发生故障，就会影响机组的正常运行。再如北仑电厂3号机的系统，机组的辅机控制由它的SCS子系统完成，SCS子系统的一个MFP设计了300点左右的I／O卡，并且一块I／O卡16点又设计成用于不同的控制对象，即一个被控对象要用到好几块I／O卡。因此，一块I／O卡故障，要影响好几个控制对象的正常工作，一个控制对象要检修，要牵涉到好几块I／O卡。另外，一个MFP所包含的被控对象也太多，一块MFP卡的故障会影响好些控制回路的正常工作。象这样设计的控制系统，势必对卡件或者系统的可靠性要求很高。
文献［1］和文献［3］都谈到了目前已有一些厂商在研究或已推出一种称为FCS的系统，即现场智能仪表结合现场总线技术构成的过程控制系统。显然，这样的系统十分接近传统的仪表控制系统。从理论上讲，智能化的控制仪表就放置在被控设备附近，控制功能在地域上可以彻底分散，因此，故障也可以彻底分散。但是，实际上就目前的元器件生产技术水平以及计算机技术通讯技术现状来说，FCS也许同样得面临DCS所面临的困难。首先，FCS得解决工业控制现场环境十分恶劣的问题。其次，现场控制设备空间分布，地域上十分分散，现场总线的连接不是一件易事，通讯上也将面临节点太多的困难。
（2）实时性。过程控制要求控制系统有很高的实时性。目前的系统由于通讯技术和计算机技术的限制，在实时性方面仍然有待提高，如早期的MOD－300系统，操作一个阀门，从操作员按键发出命令到在屏幕上看到反馈信号要十几秒时间。后来经过硬件升级，更换成新一代芯片，问题才得以解决。有些系统因为画面打开速度慢，操作一个设备要切换好几幅画面，使得在紧急情况下，操作人员感到很不方便；另外，通讯所需的时间（或者DCS系统响应的时间）恶化了控制对象的特性，使闭环控制系统的过渡过程品质指标下降。
（3）组态的便捷性以及必要的权限保护。关于系统组态，现在的DCS系统大都采用计算机窗口技术，一般来说是方便的，但在在线组态方面仍然有需要研究的地方。多数系统在工程师站进行组态，然后下载到控制子系统或者说控制卡件中去，而一般这个过程是十分费时的，尤其在调试过程中，组态的修改是经常性的事，需要寻求一种既方便又安全的在线组态方法。
（4）制造工艺和安装工艺。影响DCS系统正常使用的很重要的一个因素是制造工艺和安装工艺。有时就是因为一个小小的插件质量不好，接触不良而酿成了重大的故障或事故。有些系统提供的硬件制造工艺不能令人满意，提供的卡件、接插件做得不够可靠，一些卡件故障，有时去拔一下，插一下，或者摇几下故障就消失了。这方面是DCS生产厂商必须引起高度重视的一个问题。如果所提供的系统在工艺上都不能满足可靠性的要求，那么原理上再吸引人也难以令人接受。另一方面是安装工艺，这也是DCS系统应用技术要加以研究的一个方面。
（5）应用软件的可靠性、成熟性。DCS系统由于应用的实践还处在不断的积累过程中，许多应用软件还不是很成熟，它的可靠性还有待时间的考验。这方面DCS系统生产厂商应加强研究，使已付诸使用或即将付诸使用的DCS系统软件具有足够的可靠性。
5结论
以上从推出DCS的理由以及DCS为什么会成为过程控制领域的主流的原因出发，进而提出了现阶段市场能够提供的DCS系统在应用技术方面尚存在的一些问题，这些问题有：（1）有关故障分散方面的；（2）有关实时性方面；（3）有关组态的便捷性以及必要的权限保护；（4）有关制造工艺和安装工艺方面的；（5）有关应用软件的可靠性方面的。可归纳为设计的问题，元器件生产技术的问题，工艺的问题。DCS系统应从过程控制的实际需要出发，针对自身的不足，无论在结构上、所采用的器件上，还是所采用的技术上，不断地提高和发展。使DCS系统在应用技术方面有新的突破。
参考文献：
［1］王常力，罗安主编．集散型控制系统的选型与应用．清华大学出版社，1996年6月第1版．
广东省电力系统包括21个地市电网，现有最高运行电压等级为500kV，珠江三角洲地区已形成500kV环网，并以500kV电压与广西联网，以400kV和110kV电压分别与香港和澳门联网。此外，广东电网还向湖南宜章和临武两县以及江西赣南地区供电。
粤中(珠江三角洲地区)地网是广东电网的核心，也是全省最大的负荷中心，该电网与广西、香港等电网互联，除了向珠江三角洲地区提供电力外，还担负着电力交换任务。在粤中地区建设一个强大的500kV电网，对保证广东电网乃至香港电网以及澳门电网的安全运行有着重大意义。目前广东500kV电网东已延伸至汕头西翼，江门——茂名500kV输变电工程正加紧建设，2000年前可望投入使用。
广东省的电力工业已经步入了大电网、高电压和大机组时代。随着整个电网变得越来越复杂，电网规划中以往那种人为臆断和局部最优的规划方式会给电网运行、发展带来隐患，资金盲目使用的可能性加大。结合目前理论的发展，我们认为电网规划是一个受到多种条件约束的、以电网总效益为最终目标的多目标的系统工程。对于这样一个系统，我们认为适宜以控制论为基础，结合信息论、运筹学和系统工程等理论来研究。
从控制论角度来看，电网是一个巨维数的典型动态大系统，它具有强非线性、时变且参数不确切可知、含大量未建模动态部分的特征。另外，电力网络地域分布广阔，大部分元件具有延迟、磁滞、饱和等复杂的物理特性，对这样的系统实现有效决策控制是极为困难的。另一方面，由于公众对新建高压线路的不满日益增强，线路造价，特别是走廊使用权的费用日益昂贵，以及电力网的不断增大，使得人们对电力网络的决策控制提出了越来越高的要求。正是由于电网具有这样的特征，一些先进的控制论思想和技术被不断地引入到电网中来。下面将阐明综合智能控制技术引入电网规划中的必要性和可行性。
1综合智能控制技术
1.1智能控制的概念
迄今为止，智能控制尚无统一的概念，文献［1］有如下归纳：
a)最早提出智能控制概念当推傅京孙教授，他通过对人-机控制器和机器人方面的研究，将智能控制概括为自动控制和人工智能的结合。他认为在低层次控制中用常规的基本控制器，而在高层次的智能决策，应具有拟人化功能。
b)Saridis在傅京孙工作的基础上，提出了三元结构的智能控制理论体系，他认为仅有二元结合无助于智能控制的有效和成功应用，必须引入运筹学，使其成为三元结合，并提出了其递阶智能控制的理论框架。
c)国内蔡自兴教授在研究了上述理论结构以后，从系统的整体性和目的性出发，于1986年提出了四元结构价格体系，将智能控制概括为控制理论、人工智能、运筹学和系统理论4学科交叉。
总之，智能控制是多学科知识的结合，除了从控制论出发来研究它，还可以从信息论、生物学以及社会科学角度来讨论和研究。
1.2综合智能控制技术
综合智能控制一方面包含了智能控制与传统方法的结合，如模糊变结构控制，自适应模糊控制，自适应神经网络控制，神经网络变结构控制等；另一方面包含了各种智能控制方法之间的交叉综合，如专家模糊控制，模糊神经网络控制，专家神经网络控制等。
2一个国外的电网规划专家系统
与传统的自动化技术相比，智能控制无模型运转，提高了电气系统的管控效率。同时，智能技术的精度更高，减少了设计中的不可预测问题。因而设计对象模型阶段中便会存在不能估量或是预测的问题。人工智能技术实现了系统的实时调节，利用鲁棒性变化和响应时间提高其工作能力，实现自动化过程。智能技术已经成为现代企业管控的必然趋势，与传统的管控装置相比具有先进性，满足电气自动化工程建设的需求。针对不常见的数据，传统的自动化控制技术无法完成评估工作，但智能技术的出现解决了这一问题，实现了对系统录入信息的有效很快速处理。针对不同的对象，智能技术可显示不同的管控效果，使管控的效果具有针对性。但在目前的智能技术发展程度下，多种控制对象问题无法解决。因此，应从技术方面对智能技术进一步剖析和研究，促进该技术的完善，才能对我国工业以及相关行业的发展起到积极作用。
二、人工智能技术应用
基于电气自动化的复杂性，其操作过程应精细且注重细节。一旦操作失误，将导致系统故障甚至造成安全事故。因此，人工智能技术应用的核心技术在于程序化问题，将复杂化的程序通过智能手段转化为简便化。通过系统日常资料的分析，对设备故障采取积极的应对措施。在具体应用过程中，人工智能技术主要表现为以下几个方面。
(一)智能化设计分析
人工智能技术关系到电力工程以及电路的设计。在传统的设计模式下，工作人员的工作量大，需要大量的试验验证，并且对不合理部分进行改进。因此常出现考虑不周全的问题，处理问题的效率较低，对于难度较大的问题，传统的处理方案无法解决。这使得智能化设计成为必然。现阶段，电力企业逐步实现了智能化设计，全面考察了问题的难度，提高了处理问题的能力和效率。但同时，智能设计对于操作人员提出了更高的要求，要求其掌握专业知识和智能系统操作技巧，并且操作人员还应具有与时俱进的精神，对智能系统进行适当的改良设计。利用人工智能设计，可有效提高数据分析的准确性，将复杂问题简单化。
(二)PLC技术应用
随着电力企业规模的扩大，电力生产对于技术具有更高的要求，基于此的PLC技术成为企业生产和建设的重要目标。PLC技术是一种常见的人工智能技术，目前主要应用于工业、电力企业，具有良好的效果。其是在继电控制装置基础上发展起来的智能技术，该系统的主要作用在于优化了系统工艺流程，从而根据企业需求对运营现状进行调整，确保其运营的协调性。PLC技术以自动控制系统为主，手动控制技术为辅。对于提高电力系统生产实践具有重要作用。在电力生产中，PLC人工智能化技术的使用还实现了自动化目标切换，继电器逐渐代替了实物元件，不但提高而来管控效率，还确保了系统的运行安全。
(三)智能诊断和CAD技术应用
智能诊断系统的出现是电气运行复杂化的结果。该诊断系统要求操作人员具有较多的实践经验，改善了传统模式的手工设计方案，充分体现了信息时代的优势。科技的发展也使得CAD技术逐渐实现了智能化，缩短了产品设计实践。智能化技术优化了CAD技术，对产品设计质量的提高具有积极作用。目前，在电力系统中，遗传算法是人工智能技术的重要表现之一，通过科学的计算方法，提高了数据统计和计算的精确度。基于遗传算法的重要作用，应得到企业的重视。在电力系统运行过程中，如何区分故障和征兆是一个难题，智能化技术通过专家系统和神经网络系统可快速有效的分析出系统故障和安全隐患，并提供一定的解决办法，确保了电力系统的运行问题。
(四)神经网络技术应用
神经网络系统是智能技术的重要体现之一，其作用在于分析和处理系统故障。可对系统故障进行准确定位，并且减少了定位时间。同时，还可完成对非初始速度及负载转矩的有效管控。神经系统设计具有多样性，具有反向学习功能。利用神经网络系统的两个子系统，可实现对机电参数转子速度和电子流的评判和管控。目前，智能神经网络系统主要应用于分析模式和信号处理上。由于其包含非线性函数估算装置，因此对于电气自动化控制具有积极作用。其主要优势在于无需对控制对象建立数学模型，因此工作效率高，噪音小。
三、总结
论文摘要：深井灌注活动具有双重属性，它既是一种排污行为，同时也是一种使地表水和地下水免受污染的环境保护措施，应该受到肯定和鼓励。基于技术本身存在的风险及地球纳污资源的有限性，必须对其进行必要的管理和控制。基于深井灌注技术对环境产生的影响及自身的特性，必须将其纳入环境法的调整范围。目前我国并没有针对深井灌注技术的专门立法，对该问题只是在目前环境法的法律框架中有一些相关性的规定。对深井灌注技术立法的发展和完善应首先考虑管理体制、环境影响评价、污染防治立法完善、许可管理、制定标准、分类管理、污染转嫁防范等重点领域。 论文关键词：深井灌注、环境保护、法律 深井灌注技术简称UIC（Underground injection Control Industrial Waste）技术， 是通过井将液体污染物（灌注液）注入地下多孔的岩石和/或土壤地层的污染物处置技术。该技术将灌注液排放到地下饮用水资源下面一段距离的深地质层，由于有岩石层隔离，灌注液不会污染地下饮用水层。地下灌注技术是一种新的污水处理技术，实践证明，同其它处理技术相比，具有污染风险小、处理成本低的特点，可以作为工业、城市处理、储存液体污染物的手段。[①]但是，由于该项技术并不能完全避免污染风险，仍需加强和完善相关的立法，通过对该项技术的引导和规范，防范在技术运行中存在的风险。 一、环境法对深井灌注技术进行调整与规范的必要性 通过环境法对深井灌注技术进行调整和规范是十分必要的，这不仅因为深井灌注技术必然对地下环境产生现实的影响，而且还因为深井灌注本身也是一种污染防治的措施。 地下环境包括水、矿产资源、地下岩层等环境要素，地下岩层和地下水、矿产资源一样，都应该纳入到法律调整范畴。因为，人类地质活动早已深入地下深层，大规模的地质勘探开发已经使人类对地下岩层的状况有所认识，只不过限于技术的发展，人类有关地下岩层的活动一直停留在科学研究的层次。随着近几十年深井技术的运用，人类正在对地下岩层的实用价值予以重视，考虑到岩层良好的隔离性和防渗漏性，将岩层深处作为废弃物的存放场所已经变成现实。美国是最早利用深井进行废液灌注的国家，时至今日，每年有超过7500亿加仑的废液注入地下，其灌注井数量也已超过65万口，这样大规模的灌注活动，必然会对地下岩层乃至整个地下环境产生影响，这就产生了法律调整客观需求。自1961年美国德克萨斯州成为第一个实施深井灌注法律的州开始，美国当前有关深井灌注的法律可谓完备，一切UIC技术均在法律的严格监管下有条不紊的运行。虽然我国现阶段的环境立法没有对地下岩层做出明确规定。但是，《环境保护法》第2条有关“环境”的定义中指出，“本法所称的环境，是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体……”。由此可知，这种定性界定的概念，对于“环境”的理解将会随着人类活动的发展不断扩充内容，地下岩层也必将会包括在其涵义当中。 就深井灌注技术本身而言，它主要是利用地下岩层的隔离作用，将灌注的污水等有害废弃物与周围的环境安全隔绝，以达到废弃物处置和污染防治的目的。但尽管深井灌注技术在污水等废弃物的处置方面具有自身的优越性，然而从环境科学的角度来说，其存在的潜在风险也是非常明确的，因为，“对地球科学家来说，隔离能够永久性地解决环境问题是毫无事实根据的，任何被隔离存放的废弃物总会在将来的某一时刻发生泄露，因此只有在所处置物质随时间自行丧失其毒性的情况下，或者因为还没有可利用的合适环卫技术而作为一种暂时性措施时，隔离才应予接受。”[②]这就充分说明，深井灌注技术 作为一种污染防治措施，需要通过环境法针对性的调整和规范，降低和防范技术运行中的风险，确保该项技术在环境保护过程中最大限度地发挥其作用。 我国现阶段的环境立法规范没有对地下岩层做出明确规定。但是，《环境保护法》第2条有关“环境”的定义中指出，“本法所称的环境，是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体……”。由此可知，这种定性界定的概念，对于“环境”的理解将会随着人类活动的发展不断扩充内容，深层地下也必将会包括在其涵义当中。当然，这也是基于法律滞后性特点而采取的权宜做法，更根本的，应当是根据实际适时修改法律，将地下岩层明确写入法律条款当中，以便彰显法律的确定性。 我国环境立法对“污染”的界定同样遵循着抽象和列举相结合的方法。现行环境保护法列举的环境污染是指人们在生产建设或者其他活动中产生的废气、废水、废渣、粉尘、恶臭气体、放射性物质等对环境的污染和噪声、振动、电磁波辐射等对环境的危害。[③]深井灌注是人们在生产建设或其他活动中排放废弃物的活动，应该属于环境保护法中所指的环境污染行为，并受到排污许可制度、现场检查制度、污染事故报告制度、严重污染限期治理制度、防止污染转嫁制度的规范。但是，由于该行为运用先进的污染物处置技术，相关法律制度的运作实施应该符合该行为的自身特点，并做到掌控适度，确保这一行为的自身生存和未来发展。 二、美国深井灌注法制实践 美国有关深井灌注的立法管理是由各州自行制定法规管理逐步演进到建立一套全国性的监察程序。1961年德克萨斯州成为第一个拥有深井灌注法律的州。从那时起，全美各州结合自身的实际，相继制定各自的深井灌注管理法规，初步确定了法律控制标准。但是，由于各州对水质级别标准以及地下水保护要求方面的不统一，使得各州对于深井的管理有着极大的差异。随着深井数量的增加，这种没有统一标准进行管理的局面引起了美国环保署的担忧。但是，由于深井灌注避开了废物的地面处理，导致联邦当时的现行立法不能对其加以规范，环保署遂于1970年决议，阐明地下排放废液必须防止对地下水的污染的政策。随后，这一政策在1972年的《联邦水污染控制法案修正案》和1974年的《安全饮用水法案》中得到了支持，特别是《安全饮用水法案》（SDWA）对地下灌注问题做出了专门的规定，内容涉及到了所有类型的灌注井，从而解决了深井灌注行为缺乏有效法律调整的时代。 依据《安全饮用水法案》的授权，1980年，美国环保署制定了《地下灌注控制》统一标准，并由各州执行，这一标准使各州将深井灌注活动的技术风险降到了最低。此后，1984年有害和固体垃圾增补法案，以及禁止土地处置法；1988年美国环保署关于无转移豁免法规；1996年土地处置计划适应性法案；2001年关于土地处置计划，向国会提交的报告-与地下灌注井有关的风险研究，均使得美国政府有关深井灌注管理的制度得到加强和完善。 三、现阶段我国对深井灌注的法律控制 目前，我国并没有针对深井灌注的专门立法，现阶段我国对深井灌注的法律控制主要体现在两个方面：第一，我国环境保护基本法所确立的一些基本的法律原则和制度；第二，环境影响评价、水污染防治、矿产资源法、水资源、地质灾害防治等环境保护单行法律法规中所包含的一些 与深井灌注相关的法律规定。 （一）环境保护基本法的基本法律原则与制度 环境保护基本法所确立的基本法律原则和制度，为我国环境 保护领域的法制建设和完善确立了基本的框架。其中，基本的法律原则是我国环境保护工作的基本方针和政策在法律上的体现，而基本的法律制度则规定了环境法应调整和规范的主要方面和领域。因此，我国环境保护基本法所确立的基本法律原则和制度是我国环境保护立法的一般性规定，是在环境保护工作开展过程中都必须予以遵守的。 深井灌注是随着环境保护工作的深入进展和技术进步而出现的新问题，虽然目前对该问题还没有专门的针对性的法律规定，但对它的规范和调整无疑需要将其纳入环境法基本法律原则和制度所确立的法律框架之中，今后针对深井灌注技术所进行的专门性立法更多地应表现为对环境法基本法律原则和制度的细化和具体化。就目前的情况来说，一方面，在目前没有专门立法的情况下，对深井灌注技术的调整和规范应首先符合环境法中有关法律原则和制度的一般性规定，这也是基本法律原则和制度的基本功能所在；另一方面，环境法的基本法律原则和制度应成为深井灌注技术立法发展和完善的基本起点和重要参照，这一点对于保证整个环境法律体系内在逻辑的一致性非常重要。 （二）环境保护单行法中所包含的一些相关规定 目前，在我国的环境立法中虽然没有针对深井灌注的专门性规定，但在环境保护单行法律法规中所包含的一些规定，在实际上与深井灌注的问题却有着很强的相关性。 第一，根据《环境影响评价法》的规定，对规划和建设项目实施后可能造成的环境影响应当进行环境影响评价。据此原则性的规定，对深井灌注技术的环境影响评价应该从两个方面展开：其一，把深井灌注工程作为建设项目，在实施前充分进行环境影响评价，对可能造成的环境影响进行分析、预测和评估，提出预防或者减轻不良环境影响的对策和措施，并进行跟踪监测；其二，对于拟定建设包括深井灌注项目在内的政府专项规划，也应该事先编写环境影响报告书，作为审批机关批准的必要条件。 第二，《水污染防治法》中的有关规定。《水污染防治法》中专设有“防止地下水污染”一章，该章中对利用隔离地层输送、存储有毒废液和污染物、地下工程设施以及地下勘探和采矿活动在防止地下水污染方面的有关规定，应该可以适用于对深井灌注行为的规范。实际上，可能对地下水源造成的污染，是深井灌注技术的主要风险所在，因此，结合深井灌注的特殊需要，对《水污染防治法》及时进行针对性的完善，是今后在深井灌注方面进行立法的重点所在。 第三，《矿产资源法》中的有关规定。深井灌注技术最早起源于矿产资源开采中的深井作业，到目前为止依然和各种地下的矿产资源开发利用活动有着密切的联系。《矿产资源法》第三十二条规定：“开采矿产资源，必须遵守有关环境保护的法律规定，防止污染环境。”这一规定，实际上就为深井灌注技术运行中防止环境污染的义务提供了可供援引的法律依据。 第四，《水法》中的有关规定。《水法》第二条明确规定：“本法所称水资源，包括地表水和地下水。”因此，在深井灌注运行中可能对地下水或水工程设施造成影响的，应当遵守《水法》的有关规定。比如《水法》第三十一条规定：“开采矿藏或者建设地下工程，因疏干排水导致地下水水位下降、水源枯竭或者地面塌陷，采矿单位或者建设单位应当采取补救措施；对他人生活和生产造成损失的，依法给予补偿。”第四十三条规定：“在水工程保护范围内，禁止从事影响水工程运行和危害水工程安全的爆破、打井、采石、取土等活动。” 第五，《安全生产管理法》中的有关处置废弃危险物品的规定。该法第三十条规定：“ 生产经营单位使用的涉及生命安全、危险性较大的特种设备，以及危险物品的容器、运输工具，必须按照国家有关规定，由专业生产单位生产，并经取得专业资质的检测、检验机构检测、检验合格，取得安全使用证或者安全标志，方可投入使用。检测、检验机构对检测、检验结果负责。 涉及生命安全、危险性较大的特种设备的目 录由国务院负责特种设备安全监督管理的部门制定，报国务院批准后执行。“ 第三十二条规定：“ 生产、经营、运输、储存、使用危险物品或者处置废弃危险物品的，由有关主管部门依照有关法律、法规的规定和国家标准或者行业标准审批并实施监督管理。 生产经营单位生产、经营、运输、储存、使用危险物品或者处置废弃危险物品，必须执行有关法律、法规和国家标准或者行业标准，建立专门的安全管理制度，采取可靠的安全措施，接受有关主管部门依法实施的监督管理。“ 第六，地质灾害防治方面相关的法律规定。深井灌注是以地球化学过程中的隔离作用为基础而发展起来的环境技术，而且其前提是必须首先进行具有一定深度要求的钻井工程，这个过程必然会对工程所在地的地址状况产生不同程度的影响，如果处理不当，必然存在诱发地质灾害的风险。针对这个问题，有关的法律法规也作出了一些原则性的防范规定。《地质灾害防治条例》第二十一条规定了在地质灾害易发区内进行工程建设的地质灾害危险性评估制度，第三十五条还规定：“因工程建设等人为活动引发的地质灾害，由责任单位承担治理责任”，明确了有关的法律责任。除此之外，还有国家安全生产监督管理局、国土资源部等部门针对钻探工程的基础要求、地质环境监测等方面的一些专门的规范性文件。至于由于地质灾害所引发的深井灌注的废液等废弃物泄露而导致的污染事故，则完全可以适用《环境保护法》中有关污染事故报告和处理的规定，及时作出针对性的调查和处理。 四、我国深井灌注立法发展和完善的优先领域 任何方面的立法都必然是一个不断发展、逐步完善的过程，针对深井灌注的立法完善也应当遵循这样的规律。目前我国并没有针对深井灌注的专门立法，在这方面的研究工作首先需要的是明确立法的优先领域，勾勒出深井灌注立法的大致框架，然后逐步地由粗到细，不断增强在该领域立法的现实针对性和可操作性。就目前的现实情况来看，以下几个方面是我国今后有关深井灌注立法应首先引起重视的问题： （一）有关管理体制的问题 根据《环境保护法》的有关规定，我国实行的是统一管理与分部门监管相结合的环境监督管理体制，从目前的现实情况来看，这种管理体制在实际运行中存在着一些问题，突出表现为统管部门和分管部门之间的权力冲突与矛盾。而对深井灌注活动的管理，必然会涉及到环境、水行政、地质矿产、土地、城市规划、安全生产等行政主管部门，在现有的环境管理体制中，首先需要解决的就是这些部门之间的权力分配问题。对这个问题的解决可以借鉴《海洋环境保护法》中有关海洋环境监督管理体制的规定。虽然海洋环境问题表现多样而且涉及部门众多，但根据《海洋环境保护法》的规定，在坚持统管和分管相结合的管理体制的前提下，对海洋环境问题进行了分类，并将不同类别的海洋环境问题的管理权限明确地在环境行政主管部门、海洋管理部门、港务监督、渔政渔 港监督、军队环境保护部门之间进行了分配，较好地解决了统一主管和分工负责的权力分配问题。在深井灌注技术的管理体制构建方面，有必要参照《海洋环境保护法》中的有关规定。 （二）关于环境影响评价问题 对深井灌注行为必须适用环境影响评价制度，这一点是毫无异议的。但为了更好地推动环境影响评价制度在深井灌注活动中的贯彻和实施，需要及时在现行的《环境影响评价法》所确立的法律框架的基础上，根据深井灌注技术的特点和要求，起草和制定专门的有关深井灌注技术的环境影响评 价技术导则。在《环境影响评价法》的法律体系中，这个环节是非常重要的，比如目前已经存在的有关危险废物和医疗废物、铁路建设项目等方面的具体规定，这种配套法规的建设是一个逐步丰富和完善的过程，但对于后来出现的新的评价对象，技术层面法规的及时形成的确非常重要。 （三）污染防治立法的针对性完善 地下水的污染防治是对深井灌注技术进行风险防范与控制的重中之重。如前文所述，在现行的《水污染防治法》中已经有一些防止地下水污染的法律规定，与深井灌注的风险防范有一定的相关性，但并不充分，有进一步完善的必要。 另外，在我国污染防治立法中所确立的一些主要的管理制度，比如征收排污费制度、污水的达标排放和总量控制制度等，这些制度是否要适用对深井灌注活动的规范和管理，必须结合深井灌注技术的实际情况，重新进行评估和论证。从本质上来说，深井灌注活动具有双重属性，它既是一种排污行为，同时也是一种使地表水和地下水免受污染的环境保护措施，应该受到肯定和鼓励。但另外基于技术本身存在的风险及地球纳污资源的有限性，还必须对其进行必要的管理和控制。因此，深井灌注并不等同于单纯的排污行为，那么对深井灌注活动的法律控制，也必须对原有的污染防治法律制度进行适当的调整和改进，对这个问题应当在充分考虑制度设计的初衷以及深井灌注的特殊属性等因素的基础上，进行深入的专项研究。 （四）加强对深井灌注活动的许可管理 许可是我国在环境管理领域广为运用并卓有成效的一项管理制度，大多单行的环境保护法律法规都对该项制度有着明确的规定。许可制度不仅有效地加强了对有关方面的资质管理和市场准入管理，而且也在根本上体现了管理法治化的基本要求。深井灌注技术复杂而且要求高，技术运行的潜在风险大，因此，必须依据我国《行政许可法》的基本规定，并充分考虑深井灌注技术的特点，对深井灌注许可的设定、实施机关、实施程序等问题作出明确的规定。及时建立和完善专门的深井灌注许可制度，是将深井灌注活动纳入法制化轨道的重要途径。 （五）有关标准的问题 环境标准是我国环境法体系中一个非常特殊和重要的组成部分，是具有法律性质的技术规范，针对已经出现的环境问题，我国已经形成了较为完备的环境标准体系。对于类似于深井灌注这样的在环境保护工作遇到的新问题，也必须按照法定程序及时制定针对性的标准，相关标准的出台和完善，不仅是有关深井灌注立法制定与实施的重要基础，而且也是在对深井灌注活动进行日常监督和管理过程中，对与深井灌注活动相关的各种行为的合法性进行判断的基本参照和依据。标准的问题必须引起充分的重视，就美国在该方面的成功经验而言，正是因为美国环保署在1980年制定了《地下灌注控制》的统一标准，使得各州将深井灌注活动的技术风险降到了最低。 （六）有关分类管理的问题 深井灌注本身是一个概括性的说法，但若具体到管理而言，则有必要将特定的与深井灌注有关的管理对象进行细化，分别使用不同的管理措施。比如，钻井的深度不同，对地下环境产生的影响程度也不一样，管理措施当然应该有所区别；又比如，灌注废液的毒性和危险性不同，发生泄露对地下环境形成污染的风险程度必然也会不一样，那就需要采用不同的风险防范措施。在美国，根据钻井深度和主要用途的不同对深井灌注活动进行分类管理，是对深井灌注一种基本的管理方式。 （七）有关防止污染转嫁的问题 深井灌注技术属于国外先进的污染治理技术，发达国家单纯将该技术（国外已成功实施）转让给发展中国家，不会出现污染转嫁问题。如果是技术转让的同时，伴随实施该技术的外商投资企业的排污行为，而且这种技术的实施能够有效地减轻排污的危害，显然也是应予肯定的，但应加强法律的规范。如果国外厂商以帮助发展中国家开发此项技术为条件，在发展中国家设立 企业，从事污染严重的生产活动，并将生产过程中产生的废弃物利用深井技术直接排入到企业驻在国地下，廉价掠夺并大量占用了发展中国家的深层地下的纳污资源，这就产生了污染转嫁的可能性。针对这个问题，需要通过《环境保护法》和水污染防治、固体废物污染防治的单行法规，以及我国参加的《控制危险废物越境转移及其处置巴赛尔公约》当中有关污染转嫁的专门规定，严格执法，杜绝与深井灌注活动有关的污染转嫁行为 参考文献： 周珂著：《生态环境法论》，法律出版社2001年版。 王灿发：《论我国环境管理体制立法存在的问题既其完善途径》，载《政法论坛》2003年第4期。 刘曼明：《美国安全饮用水法简介》，载《海河水利》2002年第4期。 高焰 王东海 孔庆珍：《关于的思考》，载《环境保护》2003年第3期。 汪劲：《论我国的现状和修改定位》，载《环境保护》2003年第6期。 [注释] [①]布鲁斯·J·科比尔斯基： 地下灌注控制（UIC）计划， 中美地下灌注与监控技术研讨会专家报告集，2004。 [②] 王烨等：《地球化学工程与环境保护》，载《地质地球化学》2002年第3期第85页。 [③]参见周珂著：《生态环境法论》，法律出版社2001年版，第187－188页。 中国人民大学·周珂 华东政法学院·张璐 天津科技大学·吕明德
数控技术是用数字信息对机械加工和运动过程进行控制的技术。它是集传统的机械制造技术、计算机技术、传感检测技术、网络通信技术、光机电技术于一体的现代制造业基础技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点。
目前是采用计算机控制，预先编程然后利用控制程序实现对设备的控制功能。由于计算机软件的辅助功能替代了早期使用纯硬件电路组成的数控装置，使得输入数据的存储、处理、判断、运算等功能均由现场可编辑的软件来完成，这样极大的增强了机械制造的灵活性，提高设备的工作效率。
2机械制造中数控技术的应用
2.1工业生产工业机器人和传统的数控系统一样是由控制单元、驱动单元和执行机构组成的。主要运用机器设备的生产线上，或者运用于复杂恶劣的劳动环境下下，完成人类难以完成的工作，很大程度上改善了劳动条件，保证了生产质量和人身安全。
在实际操作中，控制单元是由计算机系统组成，指挥机器人按照写入内核的程序向驱动单元发出指令，完成预想的操作，同时同步检测执行动作，一旦出现错误或发生故障，由传感系统和检测系统反馈到控制单元，发出报警信号和相应的保护动作。而执行机构是由伺服系统和机械构件组成。有动力部分向执行机构提供动力，使执行机构在驱动元件的作用下完成规定操作。
2.2煤矿机械现代采煤机开发速度快、品种多，都是小批量的生产，各种机壳的毛坯制造越来越多地采用焊件，传统机械加工难以实现单件的下料问题，而使用数控气割，代替了过去流行的仿型法，使用龙骨板程序对采煤机叶片、滚筒等下料，从而优化套料的选用方案。使其发挥了切割速度快、质量可靠的优势，一些零件的焊接坡口可直接割出，这样大大提高了生产效率。同时，数控气割机装有自动可调的切缝补偿装置。它允许对构件的实际轮廓进行程序控制，好比数控机床上对铣刀的半径补偿一样。这样可以通过调节切缝的补偿值来精确的控制毛坯件的加工余量。
2.3汽车工业汽车工业近20年来发展尤为迅猛，在快速发展的过程中，汽车零部件的加工技术也在快速发展，数控技术的出现，更加快了复杂零部件快速制造的实现过程。
将高速加工中心和其它高速数控机床组成的高速柔性生产线集“高柔性”与“高效率”于一体，既可满足产品不断更新换代的要求，做到一次投资，长期受益，又有接近于组合机床刚性自动线的生产效率，从而打破汽车生产中有关“经济规模”的传统观念，实现了多品种、中小批量的高效生产。数控加工技术中的快速成形制造技术在复杂的零部件加工制造中可以很轻易方便的实现，不仅如此，数控技术中的虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术等等，在汽车制造工业中都得到了广泛深入的应用。21世纪的汽车加工制造业已经离不开数控加工技术的应用了。
2.4机床设备机械设备是机械制造中的重中之重，面对现代机械制造业的需求，具备了控制能力的机床设备是现代机电一体化产品的重要组成部分。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力，即把计算机控制装置运用到机床上，也就是用数控技术对机床的加工实施控制，这样的机床就是数控机床。它是以代码实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置、主轴变速、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作数字码记录在控制介质上，从而发出控制指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需零件。
3数控技术的发展
从第一台数控机床开发成功到现在已有50多年的历史，由传统的封闭式数控系统发展到现今的开放式PC数控系统。传统的计算机数控系统，由于采用封闭的体系结构，它的通用性、软件移植性、功能扩展和维修都比较困难；开放式体系结构的计算机数控系统的发展，使传统的计算机数控系统的市场正在受到挑战。开放式计算机数控系统，采用软件模块化的体系结构，显示了优良的性能，能适应各种计算机的软件平台，具有统一风格的用户交互环境，操作、维护、更新换代和软件开发都比较方便，具有较高的性能价格比，已成为数控系统发展的方向。
4结束语
机械制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期，制造技术是我们的薄弱环节。PC机进入数控领域，极大的促进了数控技术的发展，也为我国在数控生产领域赶超发达国家提供了机遇。跟上发展先进数控制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施，尽快缩小与发达国家的差距，在激烈的市场竞争中立于不败之地。同时，数控加工技术的发展孕育产生大量的数控专业技术人才，进而推动我国现代机械制造业进一步走向繁荣。
参考文献：
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[2]陈光明.基于数控加工的工艺设计原则及方法研究[J].制造业自动化.2005(09).
[3]南生春，傅万四.浅谈数控技术在木材加工机械上的应用[J].木材加工机械,2004(01).
[4]孙荣创.数控技术及装备的发展趋势及策略[J].中国科技信息.2006(12).
关键词：谐波补偿；逆变器；波形控制
引言
逆变器是一种重要的DC/AC变换装置。衡量其性能的一个重要指标是输出电压波形质量，一个好的逆变器，它的输出电压波形应该尽量接近正弦，总谐波畸变率（THD）应该尽量小。在实际应用中逆变器经常需要接整流型负载，在这种情况下仅仅采用SPWM调制技术的逆变器，其输出电压波形就会产生很大的畸变。
为了得到THD小的输出电压，波形控制技术近年来得到了极大的发展。重复控制[1]是近年来研究得比较多的一种控制方案。本文从谐波补偿的角度出发，采用改进型FFT算法对输出电压误差信号进行实时频谱分析，把由软件算法产生的经过预畸变的谐波信号注入逆变器，由此达到抑制非线性扰动从而校正输出电压波形的目的。
1控制系统结构及工作原理分析
图1为控制系统结构框图[2]。G1(s)表示控制对象，在这里就是输出LC滤波器的传递函数，其离散化形式由G1(z)表示。G2(z)表示内部模型，它与G1(z)相等。
1.1扰动抑制原理
考虑扰动信号d(z)在输出点的响应。由图1可以很容易得到扰动信号的传函
Hd(z)=1-{[Gc(z)G1(z)]/1+[G1(z)-G2(z)]Gc(z)}(1)
由于G1(z)=G2(z)，故Hd(z)可简化为
Hd(z)=1－Gc(z)G1(z)(2)
显然，只要Gc(z)=G1－1(z)，则Hd(z)=0，即扰动可以得到完全的抑制。
不幸的是，实际逆变器的z域传递函数含有一个纯延时环节，这就意味着谐波补偿器Gc(z)必须含有一个超前环节，这在物理上是无法实现的。但在实际应用中我们只须抑制低次谐波就可以获得较好的输出电压波形，所以，只需要使谐波补偿器低频段频率特性是控制对象G1(s)低频段频率特性的逆就可以了。而这是很容易做到的，本文把这种低频段频率特性意义上的逆称为“等效逆”。
1.2内部模型
内部模型G2(z)就等于G1(s)的离散化形式G1(z)，它的作用就是模拟控制对象的特性，作为参考信号源。在实际系统中，内部模型作为整个数字控制系统的一部分，由DSP软件算法实现。
1.3谐波补偿器
谐波补偿器由FFT和谐波发生器组成。FFT算法对输出电压误差进行实时频谱分析，因为，逆变器接整流型负载，其输出电压畸变主要是由于在输出端叠加了次数较低的奇次谐波，所以，只须分析出1，3，5，7，9次谐波的幅值和初相位就可以满足要求。
设x(n)为N点有限长序列，其FFT为
式中：k=0，1，…，N－1；
显然，常规的FFT算法，其输出点数和输入点
数是相等的，但在本系统中只须求出X(1)，X(3)，
X(5)，X(7)，X(9)等5个输出点，其他输出点是不须计算的。根据基于FFT的蝶形计算流程图[3]可以知道，在只须计算指定的若干个输出点的情况下，可以大大减少计算量，节省大量的DSP时钟，这就使得在计算能力并不强大的F240定点DSP上，实现基于FFT算法的实时频谱分析成为了可能。本文把这种经过化简的算法称为改进型FFT算法。
谐波发生器的作用是把FFT分析出的谐波进行预畸变，然后把预畸变的谐波信号作为补偿指令送给控制对象。之所以要对谐波进行预畸变，是因为控制对象对谐波的跟踪是有差的，这就导致谐波信号通过被控对象到达扰动注入点时，并不与扰动信号形状相同，而是相位正好相差180°的信号，这样就无法很好地抵消扰动。谐波发生器的预畸变算法表达式如下：
式中：|X(n)|为谐波幅值；
pha(n)为谐波的初相位，它们由FFT算法计算得到；
modcoeff(n)为幅值补偿系数；
phacoeff(n)为相位补偿系数。
式(4)为单次谐波的补偿指令计算式，式(5)为系统需要补偿的所有谐波的总补偿指令计算式，它是各单次谐波补偿指令的简单累加。
幅值补偿系数modcoeff(n)和相位补偿系数phacoeff(n)可以通过控制对象的幅频、相频特性根据“等效逆”的原则简单地确定。具体来说，modcoeff(n)就是幅频特性频率对应点读数的倒数，phacoeff(n)就是相频特性频率对应点读数的负数。可以看出，谐波补偿器补偿系数的确定是非常简单的，这是本文所用控制方案的一大优点。
2控制系统参数设计
2.1FFT采样频率fs和分析窗长度L的确定[4]
采用FFT算法进行实时频谱分析，采样频率fs和分析窗长度L的确定是非常重要的。假设所需要分析信号的最高频率为fmax。根据香农采样定律，只须满足
fs≥2fmax(6)
就可以使被分析信号在频域中不产生混叠。在这里，基波是50Hz，最高只需要分析到9次谐波，所以fmax=450Hz。为了留有一定的裕量，在实际系统中fs取1.6kHz。
分析窗长度L对于周期信号的频谱分析也是极其重要的，一般都把L取为被分析信号周期的整数倍，否则，会造成严重的频谱泄漏，大大降低频谱分析精度。显然，实际系统中被分析的误差电压信号周期就是基波周期，即为0.02s。所以就把L取为0.02s(即为周期的一倍)。
根据FFT的输入数据点数N的计算式：N=fs×L，以及采样频率fs和分析窗长度L的取值，
可以得到N=32。这就是说，本控制系统须做32点的FFT。
2.2幅值补偿系数和相位补偿系数的确定
在图2中，电压源U代表来自逆变桥的输出电压，电感L和电容C构成输出LC滤波器，电流源I代表负载汲取的电流，与滤波电感L串联的电阻r是滤波电感的等效串联电阻。由图2可知，在把逆变桥看作一个比例环节的情况下，逆变器的数学模型就是由输出LC滤波器构成的二阶系统。在本系统中，L=0.552mH，r=0.3Ω，C=135μF，所以逆变器数学模型为
G1(s)=36632/（s2+2×0.074×3663s+36632）(7)
它的离散化表达式为
G1(z)=(0.1007z+0.09845)/(z2-1.735z+0.9343)(8)
根据图3，可以很方便地得到幅值补偿系数modcoeff(n)和相位补偿系数phacoeff(n)。表1给出了最终的取值。
表1补偿系数的取值
波次
幅值补偿系数（放大倍数）
相位补偿系数（角度）
基波
0.993
0.7
3次谐波
0.934
2.3
5次谐波
0.818
4.5
7次谐波
0.643
7.9
9次谐波
0.417
15.7
3实验结果
对本文所用的控制方案进行了实验，逆变器参数为L=0.552mH，r=0.3Ω，C=135μF，开关频率f=8kHz，输出频率50Hz，幅值110V的交流电压。采用一片TI的TMS320F240定点DSP实现所有的控制功能。阻性负载参数为R=11Ω。整流型负载参数为L=0.8mH，C=2460μF，R=27Ω。
实验波形如图4，图5和图6所示。
图4给出了逆变器接阻性负载的稳态输出电压和电流波形。图5及图6分别给出了逆变器在接整流型负载情况下开环稳态、闭环稳态的实验波形。可以看出开环情况下输出电压波形畸变严重，闭环以后输出电压波形有了极大的改善。
1.1地质工程测量方案存在着套用的现象，与实现不符
（1）设计人员对作业情况勘察和调查分析较少。由于设计人员不深入作业一线，所以对作业区具体情况缺乏必要的勘察和调查，对于设计方案的正确性不能及时进行检查，而且发现问题后不能及时进行处理。
（2）编写依据不科学。部分设计人员对现行的法规和技术标准缺乏深入的了解，对相关的地质工程测量产品的定额管和装备标准也缺乏重视，这就导致在编写过程中存在着较多不科学的地方，由于过多的参考过进的教材和规范，则会导致所编辑的测量方案与实际存在较多不符合的地方。
（3）对利用已有资料的情况分析不全。目前在测量方案设计时，由于对所参考的资料缺乏了解，部分资料由于时间较久，或是不是本单位所测，再加之一些资料很难收集到，同时在对这些资料利用时，缺乏必要的调查和科学的分析，盲目的对这些类似资料中的分析结查进行照搬，从而导致设计方案的科学性缺乏。
（4）标准意识差。地质工程测量方案由于缺乏统一的法规和标准，这就导致无论是文字、公式、数据和图表等都存在着不准确的地方，而且有关的名词、术语、符号、代号及计量单位等在表述上也存在不一致的地方，由于缺乏一定的标准意识，这就导致在对技术方案、作业方法和设计思想的评价中存在着不客观性，普遍存在评价偏高的情况。
（5）设计不深入。在设计中，不仅没有从作业区的实际情况出发，而且在设计过程中对于各种新技术、新材料、新方法等应用的较少，这就导致所选择的设计方案不是最佳的，同时对于所选择的措施也缺乏深入的研究，无法实现取期的效果。
1.2地质工程测量项目中的问题
（1）在控制测量与碎部测量中可能难以对后期工作的需求进行认真考虑，造成后期工作的被动，增加整体测量上的工作量。
（2）在控制测量布网中可能使测区精度要求布局不合理。
（3）可能使测区有的地方控制布网漏布。后期补充布网不仅会增加控制测量的工作量。还会使原的统一性受到损害。
（4）在片面追求节省经费、缩短工期的前提下，抛弃分级布网的基本原则，采用缺乏校核条件的一次性布网形式，其结果是缺乏误差控制方法，造成误差的过大积累，精度难以满足工程要求。有时甚至出现地质事故不能及时发现，造成难以挽回的损失。这样，不仅使节省经费、缩短工期的最初目的没有达到，反而使测量工作处于极度被动的状态。
（5）有些测量人员对测量方案设计缺乏认识，甚至还往往错误使用概念，以至出现一些不应有的概念与应用错误。
2提高地质工程测量成图质量的具体措施
2.1有效提高地质工程测量人员的技术素养目前从事地质工程测量的人员多为新毕业的大中专毕业生，这些人员对于计算机较为熟悉，但缺乏实际工作经验，所以在培训过程中，需要加强对技能和基本功的培训，通过野外实则并与讲授相结合，这样有利于地质工程测量人员专业技能的提高。
2.2观测员在工作前应仔细检查仪器在测量过程中，观测号不仅需要与跑迟员之间做好配合工作，同时还要在安置好相关测量仪器后，做好仪器的检查工作，确保仪器安置与输入高度都没有差错时，还需要对后视方向相关站点进行观测检查，确保数据的正确性，所以做为一名观测员需要具有较强的责任心。
3结束语
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