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摘 要：随着社会的发展和科技的不断进步，智能化操控系统在我们生活的各个方面都有着较为广泛的应用。本文就介绍了智能化操控系统在电解铝生产过程中的研究和应用，并对模糊专家控制器、推理机进行推理的过程进行了重点的描述，还描述了系统中各级进行功能实现的方式，并从而可以对专家系统的设计思想进行准确的诊断，这也为电解铝生产设备更好的进行操控提供了新的有效地解決方案，并在人们的实际生产生活中都取得了恨好的控制效果及经济效益。
关键词：电解铝;生产;智能化;操控
1 引言
传统的电解铝生产是对数百台电解槽进行串联，形成一个生产系列的方式来进行，这样便会造成耗能巨大。而随着科技时代的到来，节能减排，提高效率，降低耗能成为最主要的控制目标。但对于电解铝槽其是一个较为复杂的非线性时变系统，使用常规的或是单一的控制方法对控制目标的实现是极为困难的。而智能化操控系统的发展和应用，为电解铝生产设备的改进和创新提供了新的有效解决途径。结合电解铝过程的特点，并将模糊控制与人工神经网络进行综合应用，实现智能化操控电解铝生产设备，提高生产效率和经济效益。
2 智能化操控系统
智能化操控系统是将人工智能的知识表达与逻辑推理方式进行共同作用，来完成精确数学模型控制的问题。这是一个新兴的领域，其特点表现为这样几个方面：一是表现为“智能递增，精度递减”的一般组织结构形式;二是其研究目标不再是被控对象，而是控制器本身;三是可以结合开、闭环控制，将定量控制与定性决策进行统一实现多模态控制;四是有着多样化功能，可以完成学习、适应和组织的过程;最后可以利用非数学广义模型和数学模型来进行知识系统模型的建立。
2.1专家系统
该系统是智能的计算机程序，它可以利用某一类知识将人类专家丰富的知识和经验巧妙的移植到计算机中，计算机进行人类专家的模拟推断和决策，这样可以解决具有高难度的问题。
2.2模糊控制
随着系统的复杂性越来越大，其精确化程度也会越来越差，这是不兼容原理。复杂性和精确性是成反比关系，而模糊控制以模糊集合理论为基础，利用大脑和计算机作为桥梁，来完成人类专家在模糊信息形式上的经验储存，并转化为计算机可以识别的接受的规则模式，这样计算机可以完成大脑模糊信息对被控对象的控制和判断。
2.3人工神经网络
这是对人的直观思维通过智能网络来进行模拟，通过对大量简单的处理单元来结合成复杂的网络，并对人的神经网络进行结构分析，使电脑在模拟中可以完成新型分布式的储存，使其更具有容错性。
3 电解铝操控系统分析
在电解铝槽内会有电、磁、热、流场交互作用，还伴有物理化学与电化学反应状态上的变化，这些在周期所引起的人工作业工序的干扰及无法检测到的控制误差累积下，呈现出复杂的时变特性。而当前可以直接连续的进行自动采集的电解槽信号有这样两个，一个是槽电压（U），另一个是系列电流（I），而极距调节和打壳下料是可以利用机械装置对实施控制，可以进行槽电压和电解质熔体中的氧化铝浓液的控制。氧化铝在浓度上是不能进行在线检测，但其与槽电阻形成不对称的U型关系，通过对下料速率进行周期交替的改变，可以使得氧化铝浓度有所改变。如图1为电解铝槽智能控制系统功能结构示意图。
由于铝电解槽其有着大滞后性、多变量、时变的惯性系统，并且有着不确定的模型;铝电解过程的控制是将极距和下料明确后使用控制策略。将智能化操控系统应用在铝电解的生产中，这使得在实际的生产中能够产生很好的控制效果和经济技术指标。
4 对智能化操控方法的研究
智能化操控系统是对电解铝槽进行综合应用并形成新型的铝电解槽模糊专家系统。在系统中通过实时控制子系统、三场动态仿真子系统和神经网络槽况诊断专家子系统这三个子系统相互沟通、相互独立，来实现一个共同的目的。
4.1实时控制子系统
这是将专家系统技术和模糊控制技术进行综合的开发，来形成电解铝模糊专家控制器（如图2）。
图1 电解铝槽智能控制系统功能结构示意图
图2 电解铝模糊专家控制器结构示意图
利用“if then”的模糊产生式来对推理机所使用的各种规则进行统一表示。而对于全部的规则可通过规则集进行分组，并统一存储在规则库中。而该规则库是由自诊断与情况分析、控制设定值修正及下料与极距的控制等来组成规则集。
在电解槽中可以由推理机来根据槽况的变化情况及控制模式的转变来将输入模糊变量所对应的精确值的论域和/输出模糊变量所对应的精确值论域进行修改，这样可以让在线自动调整模糊专家控制器有效的达到其工作点和动、静态品质的目的。
4.2在线仿真子系统
其是以物理场的计算机仿真原理为基础，对所有能收集和量化来反映物理场变化的信息，这是将动态仿真数学模型与物理场特征参数进行求解，来利用二维动态图形实现仿真效果。其中最有价值的结果是槽内的温度分布及槽膛内形。
4.3槽况诊断专家子系统
该系统所得出的信息往往具有多种类、不完全和不精确性。为了使得有限的规则可以完整的描述各种可能出现的情形，可以建立有效的途径，采用神经网络技术来对专家子系统的知识库进行构造，使得神经网络在进行知识的表达、学习、提炼和并行处理等方面具有更高的效率。
5 经济效益
电解铝生产设备智能化操控系统在技术上的创新，使得其在结构上更为简洁，并有着较高的集成性，安全可靠，结构和功能扩展性强，具有可操作性，并易于维护。电解槽的高效控制，更是在新型工艺技术条件下，实现平稳运行。
参考文献
[1] 冯冬青， 等编著.模糊智能控制. 北京： 化工工业出版社， 1998.
[2] 吴军.铝电解厂网络管控一体化集成技术的研究与实现[J].轻金属.2002（07）
[3] 孙春亮，齐媛.基于现场总线的全分布式铝电解智能控制系统的开发与应用[J].轻金属.2000（04）
[4] 姜春风;赵玉兰.智能控制在冷却水循环系统的研究与应用[J].硅谷.2010（19）
[5] 空间智能控制技术国防科技重点实验室学术委员会第三届年会隆重召开[J].空间控制技术与应用.2008（04）
[6] 李民军，李欣峰，肖劲.预焙铝电解槽智能模糊控制系统监控软件[J].中国有色金属学报.1998（S2）
[7] 齐海英;王蓉晖.冬季供暖节能控制系统中智能控制的研究[J].硅谷.2011（14）
[8] 李辉，武桦，李船.基于软起动器的水电厂集水井智能控制系统[J].西北水力发电.2005（03）
关键词：电解铝;生产;智能化;操控
1 引言
传统的电解铝生产是对数百台电解槽进行串联，形成一个生产系列的方式来进行，这样便会造成耗能巨大。而随着科技时代的到来，节能减排，提高效率，降低耗能成为最主要的控制目标。但对于电解铝槽其是一个较为复杂的非线性时变系统，使用常规的或是单一的控制方法对控制目标的实现是极为困难的。而智能化操控系统的发展和应用，为电解铝生产设备的改进和创新提供了新的有效解决途径。结合电解铝过程的特点，并将模糊控制与人工神经网络进行综合应用，实现智能化操控电解铝生产设备，提高生产效率和经济效益。
2 智能化操控系统
智能化操控系统是将人工智能的知识表达与逻辑推理方式进行共同作用，来完成精确数学模型控制的问题。这是一个新兴的领域，其特点表现为这样几个方面：一是表现为“智能递增，精度递减”的一般组织结构形式;二是其研究目标不再是被控对象，而是控制器本身;三是可以结合开、闭环控制，将定量控制与定性决策进行统一实现多模态控制;四是有着多样化功能，可以完成学习、适应和组织的过程;最后可以利用非数学广义模型和数学模型来进行知识系统模型的建立。
2.1专家系统
该系统是智能的计算机程序，它可以利用某一类知识将人类专家丰富的知识和经验巧妙的移植到计算机中，计算机进行人类专家的模拟推断和决策，这样可以解决具有高难度的问题。
2.2模糊控制
随着系统的复杂性越来越大，其精确化程度也会越来越差，这是不兼容原理。复杂性和精确性是成反比关系，而模糊控制以模糊集合理论为基础，利用大脑和计算机作为桥梁，来完成人类专家在模糊信息形式上的经验储存，并转化为计算机可以识别的接受的规则模式，这样计算机可以完成大脑模糊信息对被控对象的控制和判断。
2.3人工神经网络
这是对人的直观思维通过智能网络来进行模拟，通过对大量简单的处理单元来结合成复杂的网络，并对人的神经网络进行结构分析，使电脑在模拟中可以完成新型分布式的储存，使其更具有容错性。
3 电解铝操控系统分析
在电解铝槽内会有电、磁、热、流场交互作用，还伴有物理化学与电化学反应状态上的变化，这些在周期所引起的人工作业工序的干扰及无法检测到的控制误差累积下，呈现出复杂的时变特性。而当前可以直接连续的进行自动采集的电解槽信号有这样两个，一个是槽电压（U），另一个是系列电流（I），而极距调节和打壳下料是可以利用机械装置对实施控制，可以进行槽电压和电解质熔体中的氧化铝浓液的控制。氧化铝在浓度上是不能进行在线检测，但其与槽电阻形成不对称的U型关系，通过对下料速率进行周期交替的改变，可以使得氧化铝浓度有所改变。如图1为电解铝槽智能控制系统功能结构示意图。
由于铝电解槽其有着大滞后性、多变量、时变的惯性系统，并且有着不确定的模型;铝电解过程的控制是将极距和下料明确后使用控制策略。将智能化操控系统应用在铝电解的生产中，这使得在实际的生产中能够产生很好的控制效果和经济技术指标。
4 对智能化操控方法的研究
智能化操控系统是对电解铝槽进行综合应用并形成新型的铝电解槽模糊专家系统。在系统中通过实时控制子系统、三场动态仿真子系统和神经网络槽况诊断专家子系统这三个子系统相互沟通、相互独立，来实现一个共同的目的。
4.1实时控制子系统
这是将专家系统技术和模糊控制技术进行综合的开发，来形成电解铝模糊专家控制器（如图2）。
图1 电解铝槽智能控制系统功能结构示意图
图2 电解铝模糊专家控制器结构示意图
利用“if then”的模糊产生式来对推理机所使用的各种规则进行统一表示。而对于全部的规则可通过规则集进行分组，并统一存储在规则库中。而该规则库是由自诊断与情况分析、控制设定值修正及下料与极距的控制等来组成规则集。
在电解槽中可以由推理机来根据槽况的变化情况及控制模式的转变来将输入模糊变量所对应的精确值的论域和/输出模糊变量所对应的精确值论域进行修改，这样可以让在线自动调整模糊专家控制器有效的达到其工作点和动、静态品质的目的。
4.2在线仿真子系统
其是以物理场的计算机仿真原理为基础，对所有能收集和量化来反映物理场变化的信息，这是将动态仿真数学模型与物理场特征参数进行求解，来利用二维动态图形实现仿真效果。其中最有价值的结果是槽内的温度分布及槽膛内形。
4.3槽况诊断专家子系统
该系统所得出的信息往往具有多种类、不完全和不精确性。为了使得有限的规则可以完整的描述各种可能出现的情形，可以建立有效的途径，采用神经网络技术来对专家子系统的知识库进行构造，使得神经网络在进行知识的表达、学习、提炼和并行处理等方面具有更高的效率。
5 经济效益
电解铝生产设备智能化操控系统在技术上的创新，使得其在结构上更为简洁，并有着较高的集成性，安全可靠，结构和功能扩展性强，具有可操作性，并易于维护。电解槽的高效控制，更是在新型工艺技术条件下，实现平稳运行。
参考文献
[1] 冯冬青， 等编著.模糊智能控制. 北京： 化工工业出版社， 1998.
[2] 吴军.铝电解厂网络管控一体化集成技术的研究与实现[J].轻金属.2002（07）
[3] 孙春亮，齐媛.基于现场总线的全分布式铝电解智能控制系统的开发与应用[J].轻金属.2000（04）
[4] 姜春风;赵玉兰.智能控制在冷却水循环系统的研究与应用[J].硅谷.2010（19）
[5] 空间智能控制技术国防科技重点实验室学术委员会第三届年会隆重召开[J].空间控制技术与应用.2008（04）
[6] 李民军，李欣峰，肖劲.预焙铝电解槽智能模糊控制系统监控软件[J].中国有色金属学报.1998（S2）
[7] 齐海英;王蓉晖.冬季供暖节能控制系统中智能控制的研究[J].硅谷.2011（14）
[8] 李辉，武桦，李船.基于软起动器的水电厂集水井智能控制系统[J].西北水力发电.2005（03）