东北大学-自动化-认识实习-大二-参观实验室.doc

信息学院自动化专业认识实习报告 东 北 大 学认识实习报告接受实习单位： 东北大学 自201年*月*日日 期: 至201年月*日 信息科学与工程 学院 自动化 专业 201 年级 班姓名:狗子学号：201*目 录1。 实习时间与地点-11。1智能车实验室-11。2流程重点实验室-1 1。3轧钢重点实验室-1 1。4 action实验室-12. 实习基本内容-22。1智能车实验室-22。2流程重点实验室-11 2。3轧钢重点实验室-19 2。4 action实验室-273. 实习体会与感想-333。1宣讲会感悟-33 3。2参观智能车实验室感悟-33 3.3参观流程实验室感悟-343。4参观轧钢实验室感悟-343.5参观action团队感悟-353。6总结-364. 参考文献-371. 实习时间与地点1。1智能车实验室实习时间：月*日早8：40-10:50实习地点：大成教学馆203、大成教学馆二楼大厅 东北大学智能汽车大学生创新基地1.2流程重点实验室实习时间：月*日早8:40-10：30实习地点：建筑学馆二楼 流程工业综合自动化国家重点实验室1。3轧钢重点实验室实习时间：*月日早8：50-11:10实习地点：轧制技术及连轧自动化国家重点实验室1。4 action实验室实习时间：月*日早8：50-10:40实习地点：何世礼208、综合楼北楼梯下方 东北大学机器人基地（action实验室）2. 实习基本内容2.1 智能车实验室2.1.1 智能车竞赛简介全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛起源于韩国，是韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以HCS12单片机为核心的大学生课外科技竞赛。组委会提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池，参赛队伍要制作一个能够自主识别路径的智能车,在专门设计的跑道上自动识别道路行驶，最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高为获胜者。其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识，对学生的知识融合和实践动手能力的培养，具有良好的推动作用。图21 智能汽车赛道该竞赛由竞赛秘书处设计、规范标准硬软件技术平台，竞赛过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场比赛等环节,要求学生组成团队,协同工作,初步体会一个工程性的研究开发项目从设计到实现的全过程.该竞赛融科学性、趣味性和观赏性为一体，是以迅猛发展、前景广阔的汽车电子为背景，涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多学科专业的创意性比赛.该竞赛规则透明，评价标准客观，坚持公开、公平、公正的原则，力求向健康、普及、持续的方向发展.图2-1 摄像头组智能汽车全国大学生智能汽车竞赛原则上由全国有自动化专业的高等学校(包括港、澳地区的高校)参赛.竞赛首先在各个分赛区进行报名、预赛,各分赛区的优胜队将参加全国总决赛。每届比赛根据参赛队伍和队员情况，分别设立光电组、摄像头组、电磁组、创意组等多个赛题组别。每个学校可以根据竞赛规则选报不同组别的参赛队伍。全国大学生智能汽车竞赛组织运行模式贯彻”政府倡导、专家主办、学生主体、社会参与”的16字方针，充分调动各方面参与的积极性。竞赛是在规定的模型汽车平台上，使用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微控制器作为核心控制模块，通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写相应软件,制作一个能够自主识别道路的模型汽车，按照规定路线行进,以完成时间最短者为优胜.因而该竞赛是涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科的比赛。2.1.2 智能汽车大学生创新基地介绍东北大学智能车基创新基地成立于2006年10月。以智能汽车、智能设备为研究对象，智能控制为研究方向，以培养具有创新意识、吃苦耐劳和团队精神的复合型人才为目的，为全校信息、机械、生医、物理、材料等相关学科的大学生提供一个提高自身素质的创新平台。基地谨遵学校“自强不息，知行合一”校训,追求理论与实践相结合，通过不断超越自我的智能车比赛，特别磨练学生的韧性和创新精神，培养学生具备杰出人才的意志品质.基地的主要特色：学生自我管理、指导老师定期监督指导通过极具挑战的竞技比赛，让学生不断挑战和超越自我,培养创新能力。嵌入式系统全流程设计实施、控制系统分析设计调试，具有较高技术性和挑战性。基地目前主要面向的比赛有: 飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛、 全国大学生电子设计竞赛、国家大学生创新项目等,并取得丰硕成果，多次获得包括飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛特等奖在内的多项国家级赛事奖励。图23 智能汽车大学生创新基地获奖证书基地成员积极申请大学生科技创新项目，并开展了一系列的研究开发，其中主要有基于WiFi的智能车调试系统项目,基于模型设计的智能车仿真分析系统设计,基于四旋翼无人机的金属矿顶分析系统等。基地培养的学生除了保研和出国以外,就业很好，基地毕业多名本科学生到华为中兴就职，取得了良好的工作业绩.2.1.3 智能汽车参赛事宜（1）竞赛特点: 速度是检验水平的唯一标准 跨专业跨学科，培养综合能力 理论与实践相结合，强调实践 难易适中，适合本科生参加 需要团队合作精神 要有专注的科研习惯 需要顽强意志（2） 比赛规则： 预决赛规则：参加决赛队伍抽签决定比赛顺序。赛道由宽45cm白色PVC两侧贴2.5cm宽黑色边界构成，比赛场地使用一个赛道,每支决赛队伍有三次比赛机会，在跑道上跑一圈，以计时起始线为计时点，以最快单圈时间计算最终成绩;计时由电子计时器完成并实时在屏幕显示.预赛成绩不记入决赛成绩，只决定决赛比赛顺序. 比赛过程规则：按照比赛顺序，裁判员指挥参赛队伍顺序进入场地比赛。在裁判员点名后，每队指定一名队员持赛车进入比赛场地，将赛车放置在赛道出发区。裁判员宣布比赛开始后,赛车应在30秒之内离开出发区,沿着环形赛道黑色引导线连续跑两圈，由计时起始线两边传感器进行自动计时.跑完后，选手拿起赛车离开场地。如果比赛完成,由计算机评分系统自动给出单圈最好成绩。比赛犯规与失败规则:比赛过程中,如果赛车冲出跑道。赛车前两次冲出跑道时，由裁判员取出赛车交给比赛队员,立即在起跑区重新开始比赛,该圈成绩取消。选手也可以在赛车冲出跑道后放弃比赛。比赛过程中如果出现有如下一种情况，判为比赛失败：裁判点名后，1分钟30秒之内,参赛队没有能够进入比赛场地并做好比赛准备；比赛开始后，赛车在30秒之内没有离开出发区;赛车在离开出发区之后2分钟之内没有跑完两圈;赛车冲出跑道的次数超过3次；比赛开始后未经裁判允许,选手接触赛车；决赛前,赛车没有通过技术检验。如果比赛失败,则不计成绩。 比赛禁止事项赛车必须全自主运行，不允许遥控赛车；不允许在赛道周围安装辅助照明设备及其它辅助传感器等;选手进入赛场后,除了可以更换电池之外，不允许进行任何硬件和软件的修改；比赛场地内，除了裁判与1名队员之外，不允许任何其他人员进入场地;不允许其它影响赛车运动的行为。（3） 比赛重点与难点： 车模/机构（控制对象）基本相同,比的是技术 各队伍电路独立设计，不允许买现成的 按照传感器分组别：视觉组(面阵光学传感器）光电组（线性光学传感器）电磁组(利用电磁场，缺点是精确度较低）电轨组(利用金属探测器）追逐组（双车,传感器类似于视觉组）信标组（追逐灯光跑）图24 智能车在赛道飞驰2.1.4 智能汽车技术问题：（1） 电路问题： 直流电机驱动集成/分立的H桥驱动 传感器放大电磁信号 舵机驱动驱动较大的电流电源涉及（2） 控制问题: 四轮车：速度控制方向控制 直立车：直立控制速度控制方向控制（3） 控制算法： PID控制：位置式，单输入，单输出通过调结电压来调节速度PID参数:比例系数:设定比例系数为1，实际情况小于1增大比例系数可减小净差积分系数：积分项可消减净差积分系数越大震动越小微分参数:微分项起到阻尼作用，微分系数不可过大或过小 PID控制的改进:遇限削弱积分法：对误差范围进行判断，调节较大误差分段的PID控制：判断误差量，并根据误差范围给出比例系数BANG-BANG控制微分处理策略：系统设定的变化不能引起微分项的变化 分段的PID控制：确定输入输出量输入变量： 、输出控制量：CH1， CH2, CH3， CH4其中： -俯仰角偏差：-滚转角偏差；，为角度偏差、的PID控制量， , 角速率GYROX， GYROY， GYRO-Z的PID控制量;, 遥控器三通道和四通道的控制增量；CH1， CH2， CH3， CH4右、前、后、左电机的8位精度控制增量： 模糊控制：简介：模糊控制算法,是对手动操作者的手动控制策略、经验的总结。模糊控制算法有多种实现形式，采用应用最早、最广泛的查表法,可大大提高模糊控制的时效性,节省内存空间。模糊控制是一种基于语言的控制。模糊控制的优势:传统的自动控制控制器的综合设计都要建立在被控对象准确的数学模型（即传递函数模型或状态空间模型)的基础上，但是在实际中，很多系统的影响因素很多,很难找出精确的数学模型。这种情况下，模糊控制的诞生就显得意义重大。因为模糊控制不用建立数学模型不需要预先知道过程精确的数学模型。模糊控制的工作原理：把由各种传感器测出的精确量转换成为适于模糊运算的模糊量，然后将这些量在模糊控制器中加以运算， 最后再将运算结果中的模糊量转换为精确量， 以便对各执行器进行具体的操作控制.在模糊控制中， 存在着一个模糊量和精确量之间相互转化的问题模糊控制的特点:适用于不易获得精确数学模型的被控对象是一种语言变量控制器 从属于智能控制的范畴。该系统尤其适于非线性，时变，滞后系统的控制抗干扰能力强，响应速度快,并对系统参数的变化有较强的鲁棒性 LOR控制:X=Ax(t)+Bu（t） Y（t)=Cx(t）+Du（t) 在上述方程中,A、B、C和D均为矩阵,k是时间系数，x称为系统状态，u是系统的已知輸入，y是所测量的输出.w和z表示噪音,其中变量w称为进程噪音,z称为测量噪音,它们都是向量.LOR控制方法通过确定最佳控制量u（t)=Kx(t)中的矩阵K使得控制性能指标取极小值 卡尔曼滤波控制：卡尔曼滤波简介：卡尔曼滤波由卡尔曼（Kalman)提出的,用于时变线性系统的递归滤波器。卡尔曼算法是用状态方程和递推方法进行估计的,而且所得的解是以估计值的形式给出的。它主要用来解决信号与噪声的多维、非平稳、时变、功率谱不稳定的问题。卡尔曼滤波器与大多数我们常用的滤波器不同之处，在于它是一种纯粹的时域滤波器，不需要像低通滤波器等频域滤波器那样，需要在频域设计再转换到时域实现。卡尔曼滤波在智能汽车中的应用：直立车角度控制加速度计：应用于静止时角速度传感器（角速度积分易出现漂移）：用于运动时加速度计与角速度计相结合互补卡尔曼滤波：时间较长时漂移严重列出卡尔曼滤波方程,选取系统变量，选取协方差矩阵卡尔曼滤波器的软硬件实现： 目前,卡尔曼滤波器已经有很多不同的实现形式。卡尔曼最初提出的形式现在一般称为简单卡尔曼滤波器。除此以外,还有施密特扩展卡尔曼滤波器，信息滤波器以及平方根滤波器。最常见的卡尔曼滤波器是锁相环 ，采用FPGA硬件可以实现卡尔曼滤波器。 卡尔曼滤波器有良好的滤波效果,但由于其计算量大,当采样率高时，一个采样周期内难以完成计算,且计算机的字长有限，使计算中舍入误差和截断误差积累、传递，造成数值不稳定，因此用MCU和DSP难以实现.FPGA可以实现并行计算,它有多个乘法器和累加器并行处理数据,采用FPGA实现的卡尔曼滤波器，由于输入和输出数据计算同时进行,因此可以大大提高滤波速度.（4） 图像识别问题:智能车采用CMOS图像传感器用于检测黑色跑道上两边的白线,扩展了检测范围，有助于选择正确的行进路线。在检测中，对图像中的前十行的像素进行分析，找出两条白线的中点,通过反复的实验，智能小车能够以一个较高的速度稳定地运行在给定的跑道上.路线的识别和确定: 路线识别和确定是智能车可以前行的前提。通过对摄像头所采集的图像进行二值化,然后对前十行的像素进行分析，由每行中两个白点的坐标来确定中心的坐标，从而得出十个中心坐标，将十个中心坐标连接起来,就是小车需要走的路径.图25所示为摄像头对跑道图像二值化的结果.图25 跑道的图像二值化结果方向控制：智能汽车方向控制的核心是舵机控制，其输入信号是PWM脉冲,并输出相应的弧度角。本文采用的S12单片机PWM输出信号端口作为舵机的输入信号.为了使检测时更加稳定，本文采用了PID控制器，由于无需考虑已经走过的轨道，所以本文只用比例微分调节器模块,下面公式显示了D调节器的控制算法：在enew,eold定义了这一次和下一次的角度的计算,t是CMOS摄像头扫描时间,微分系数Kd被强制规定运行在0。5到1。5（通过多次试验得)。（5） 其他技术问题：嵌入式实时操作系统网络协议栈上位机/手机调试软件编写（6） 智能汽车基地其他方向:四旋翼飞机移动机器人导航（7） 毕业生就业方向：大疆华为光启（8） 与其他相关赛事:亚太机器人大赛电子设计竞赛Rob Masters数学建模国赛/美赛2.2 流程重点实验室1.1.1 实验室简介:流程工业综合自动化国家重点实验室的前身是郎世俊教授领导的工业自动化教研室（1955）和张嗣瀛院士领导的控制理论教研室（1970）.1996年东北大学自动化研究中心(主任柴天佑)与东北大学系统工程研究所整合组建工业生产过程综合自动化冶金部重点实验室。2001年成立863计划流程工业综合自动化重点实验室.2002年初成立东北大学流程工业综合自动化实验室；2003年被辽宁省教育厅确认为辽宁省高校重点实验室。2003年底经教育部批准，开始筹建流程工业综合自动化教育部重点实验室，2004年1月开始实施实验室的建设计划，2005年12月通过教育部验收专家组的验收，2006年9月实验室参加信息科学领域教育部重点实验室现场评估,成绩“优秀.2007年3月经教育部推荐，以部级实验室参加科技部对信息科学领域国家重点实验室现场评估，成绩“良好”，在参评6家国家重点实验室排名第3。图2-6 流程工业综合自动化国家重点实验室2011年4月通过科技部国家重点实验室评审,2011年10月科技部正式批准开始筹建国家重点实验室。实验室领导班子和学术委员会进行了重新组建，柴天佑院士担任实验室主任，吴澄院士担任学术委员会主任,戴汝为院士和张嗣瀛院士担任学术委员会名誉主任、孙优贤院士和柴天佑院士担任学术委员会副主任.实验室固定人员50人，拥有国家自然科学基金委创新研究群体2个.实验室现有院士2人、中组部千人计划1人、新世纪百千万人才工程国家级人选2人，长江学者特聘教授3人、长江学者讲座教授5人、国家杰出青年基金获得者4人、海外杰出青年基金获得者2人、教育部新世纪优秀人才12人.实验室现有教授30人，副教授8人，其中博士生导师22人，讲师5人，助教1人，工程技术人员3人，专职管理人员3人，具有博士学位的教师人数占科研人员人数的97.7%,45岁以下的教师人数占科研人员人数的59。1%。1.1.2 实验室定位开展流程工业综合自动化领域的基础研究与应用基础研究,面向国家流程工业发展的重大需求,解决实现流程工业绿色化与综合自动化的关键科学与技术问题。通过机制创新,促进“重点实验室国家冶金自动化工程技术研究中心863产业化基地”的有机结合，推进科研成果转化,形成“基础理论研究技术创新研究成果转化”的完整创新体系。基础研究瞄准国家目标和国际自动化学术发展前沿，在主要研究方向上不断探索新理论与新方法，取得具有国际领先、对我国工业自动化进步具有推动作用的研究成果,使我国的自动化学科处于国际先进水平。技术创新以自主创新的理论与方法为基础，发挥创新群体的作用，协调攻关，解决流程工业综合自动化的重大关键技术问题，形成具有自主知识产权的核心技术成果,为我国流程工业实现绿色化与综合自动化，由制造大国变为制造强国提供科学技术支撑.科研成果转化以实验室具有自主知识产权的核心技术成果为支撑，与东北大学国家冶金自动化工程技术研究中心合作,研发相关的高技术产品，通过863产业化基地,在流程工业企业广泛推广应用,推动行业技术进步。1.1.3 主要研究方向实验室面向实现我国流程工业绿色化与综合自动化、实现企业全局优化、提高企业竞争力的重大需求，解决实现流程工业综合自动化提出的工业界亟待解决的，对控制理论与控制系统设计方法中具有挑战性的关键科学技术问题,确定了实验室的主要研究方向为：生产全流程一体化控制、企业生产与运作管理中的建模与优化决策方法、具有综合复杂性的工业过程智能建模与控制、难测工艺参数与生产指标的软测量与检测技术及装置、生产过程的运行工况故障预测、诊断与自愈控制。五个研究方向形成有机的整体，以工业装置的检测与控制复杂工业过程的运行控制与运行工况故障诊断生产管理与运作管理的决策全流程一体化控制-流程工业综合自动化理论与方法为主线，解决难测参数与生产指标的实时检测、具有综合复杂性的工业过程的控制、难以建立数学模型的工业过程的安全运行控制、以综合生产指标为目标的生产全流程运行控制以及综合自动化系统的安全性、协同性和易用性等的理论与方法问题。主要研究方向的相互关系如下图所示。 生产全流程一体化控制流程工业综合自动化是采用自动化技术,以计算机和网络技术为手段，将生产过程的生产工艺技术、设备运行技术和生产过程管理技术进行集成，实现生产过程的控制、运行、管理的优化集成,从而实现管理的扁平化与精细化和与产品质量、产量、成本、消耗相关的综合生产指标的优化控制。因此,需要从总体上研究生产全流程一体化控制的体系结构、设计技术、集成技术和实现技术。主要研究内容包括： 生产全流程一体化过程控制系统的模型体系、模型结构与建模方 数据、机理分析和知识驱动的复杂工业过程整体优化控制理论与方法 生产制造全流程运行优化控制方法 全流程运行优化控制与企业生产与运作管理的优化集成方法 综合自动化系统的半实物仿真系统的研制与仿真研究 综合自动化系统体系结构、设计方法、实现技术及工程应用企业生产与运作管理中的建模与优化决策方法生产管理与经营决策是综合自动化的一个核心内容.“管理与决策”将设备级的底层自动化系统与企业面临的产品、原料两个市场联系起来，使企业成为一个“资源配置合理、物料流动有序、生产井井有条”的有机整体，在整个综合自动化中起着“提纲挈领”的作用。主要包括： 数据和模型相融合的多目标非线性智能优化理论与方法 企业运作管理中的建模与优化决策方法 流程工业生产计划调度和物流与供应链计划调度中的建模与优化理论和技术 流程工业一体化计划调度理论与方法 制造执行系统的体系结构、设计方法与实现技术及应用 企业资源计划系统的体系结构、设计方法与实现技术及应用 具有综合复杂性的工业过程混合智能建模与控制具有综合复杂性的工业过程控制是对基于数学模型的控制理论与控制器设计方法具有挑战性的难题。混合智能建模与控制的理论和技术是实现复杂工业系统运行优化和优化控制的理论基础.主要研究内容包括:复杂工业过程混合智能建模方法 非线性鲁棒自适应控制 多变量智能解耦控制理论与方法 数据驱动的具有综合复杂性的工业过程智能控制方法 复杂工业系统的分析与优化控制方法 重大耗能设备智能优化控制系统的研究与应用图2-7 网络化实验控制器难测工艺参数与生产指标的软测量与检测技术及装置流程工业工艺参数与生产指标是确保生产全流程安全、可靠、高效运行的关键参数与指标.其检测、监控、分析测试技术和装置是综合自动化系统得以正常运行的神经中枢.主要研究内容包括：黑体空腔辐射测温理论及其钢水、板坯测温技术 气力输送粉体流动参数检测方法与装置 高精度固液相混合流体流量检测技术与装置 管道破损内检测与实时泄漏检测定位技术及装置 难测工艺参数与性能指标的软测量方法 与生产过程质量、效率、能耗、物耗相关的生产指标在线检测技术与装置生产过程的运行工况故障预测、诊断与自愈控制生产过程的故障诊断与安全运行技术是保证大型生产制造装备安全、可靠运行的前提，是保证生产制造全流程优化运行的关键技术,也是综合自动化系统正常运行的保证;其涉及的理论与方法也是对已有的以控制器、执行机构和检测装置为对象的故障诊断与容错控制方法的挑战。主要包括:复杂工业过程的监控方法 模型与数据驱动的复杂工业过程运行工况的故障预报、诊断与自愈控制 生产过程全流程控制与管理决策中的故障诊断、预报与安全运行控制技术 工业过程故障诊断与安全运行系统的体系结构、设计方法与实现技术及应用图2-8 故障诊断检测装置1.1.4 实验室科研项目： 五年来，实验室共主持和承担纵向科研项目 150余项,总经费17423.48万元。其中，973项目2项,国家自然基金项目56项（创新群体项目2项、杰出青年基金项目4项、重点项目5项),国家863计划项目(课题)19项（重点项目5项）,国家支撑计划项目1项和国家发改委高技术产业化专项项目1项.另外,实验室在2007到2011年间共承担横向项目(国企重大自动化工程项目）50余项（18项）,总经费12890.27万元。实验室在2007到2011年间累计获得科研经费30313。75万元,实到经费约26328万元。承担的国家级任务中，25个代表性项目合同经费总计15694万元，实到经费总计13967万元。代表性科研项目列表见下表. 序号 课题名称 负责人 起止时间 经费（万元） 类别 1复杂生产制造过程实时、智能控制与优化理论和方法研究 吴澄、柴天佑2002-20082370国家973项目 2复杂生产制造过程一体化控制系统理论和技术基础研究 柴天佑 200920132329国家973项目 3复杂工业过程控制与实时调度的理论、方法及其应用研究 柴天佑 20052011870国家自然科学基金创新群体 4先进运作管理中的建模、优化与决策分析的理论和方法 唐加福 20072013770国家自然科学基金创新群体 5一体化过程控制学科创新引智基地 柴天佑 20082012900国家高校创新引智计划 6优化理论与技术（2） 唐加福 20072010140国家杰出青年基金项目 7模糊控制理论 张化光 2004-2007120国家杰出青年基金项目 8网络环境下的群决策与方法研究 樊治平 20062009112国家杰出青年基金项目 9优化理论与技术 唐立新 2005-200870国家杰出青年基金项目 10企业运作管理 刘继印、唐立新2008-201040国家自然科学基金海外杰青基金 11智能控制理论 刘德荣、张化光2008-201040国家自然科学基金海外杰青基金 12基于数据与模型的复杂工业过程的整体优化控制研究 柴天佑 20112014290国家自然科学基金重大国际（地区）合作研究项目 13基于数据驱动的复杂控制过程故障诊断和监控理论与关键技术研究 张化光 20112014 230国家自然科学基金重点项目 14流程工业一体化过程控制的若干基础理论与关键技术研究 柴天佑 20062009180国家自然科学基金重点项目 15带有批决策的生产调度优化理论与方法研究 唐立新 20112014 160国家自然科学基金重点项目 16基于互联网的商务过程的建模与优化方法的研究 汪定伟 20052008150国家自然科学基金重点项目 17网络拍卖的理论、模型与实现方法的研究 汪定伟 2010-2013120国家自然科学基金重点项目 18流程工业低成本智能化控制系统 郑秀萍 200720102343国家863计划重点项目 19湿法冶金全流程综合智能一体化控制技术 王福利 20112013967国家863计划重点项目 20电气传动及控制系统节能技术的研发 张化光 20062008274国家863计划重点项目 21特殊环境下的非接触式的测量仪表 谢植 20062008268国家863计划重点项目 22基于最佳工艺温度的炼钢连铸流程能耗综合优化系统 王福利 20082010251国家863计划重点项目 23选矿工业过程综合自动化系统产业化示范工程 柴天佑 200520071000高技术产业化示范工程项目 24巴布亚新几内亚瑞木镍钴全流程自动化系统软件研发 岳恒 200920101200国家重大工程任务 25管道泄漏检测的声传感技术研究与开发 张化光 20072010500国家重大工程任务 表21代表性科研项目列表实验室注:国家级任务是指：973、863、国家科技重大专项、科技支撑计划(原攻关计划）、国防预研、国家自然科学基金、国际合作项目、国家重大工程任务(包括和集团公司、大型企业的合作）、公益性行业科研专项等.1.1.5 科研人员组成院士2人柴天佑、张嗣瀛中组部千人计划3人王宏、秦泗钊、姜钟平国家新世纪百千万人才3人张化光、王成恩、唐立新国家杰出青年基金获得者4人张化光、唐立新、樊志平、唐加福海外杰出青年基金获得者2人刘继印、刘德荣教育部长江学者特聘教授3人张化光、唐立新、唐加福长江学者讲座教授5人王宏、苏春翌、刘继印、陈志龙、孙静新世纪优秀人才12人唐加福、杨光红、王成恩、岳恒、黄敏、刘士新、赵勇、罗小川、王占山、张颖伟、叶丹、董久祥国家自然科学基金创新群体2支复杂工业过程控制与实时调度的理论、方法及应用研究(柴天佑，2006.1 - 2011.12 )先进运作管理中的建模、优化与决策分析的理论和方法(唐加福,2007。11- 2013.11 )表22 科研人员组成2.3 轧钢重点实验室1.1.1. 实验室简介轧制技术及连轧自动化国家重点实验室简称RAL，前身是建于1950年代的东北工学院轧钢实验室,在老一代学长们的艰苦努力下，稳步发展,实力渐强。1989年得到世界银行的支持,踏上建设国家重点实验室之路。1995年通过国家验收，成为我国轧制技术及其自动化领域唯一的国家重点实验室.图29 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室RAL学人秉承老一代的学术传统，在科研和教学实践中逐渐形成了自己的特色文化：汇聚团队，开拓创新，躬行实践，争创一流。通过承担国家、地方和行业的重大项目,培养国家紧缺的高层次人才和广泛开展国内外学术交流,RAL人找到了自己的位置，在同行中留下了真诚、友善、踏实、干练的良好印象。围绕钢铁生产的国家目标,RAL确定了新的研究方向:金属材料高质量、低成本轧制过程；加工过程材料组织性能演变的模拟、预测与控制；材料成形过程综合自动化；材料的先进制备技术及高性能材料。RAL有一支以中国工程院院士王国栋教授为学术带头人的结构合理、求真务实、精干高效、学科交叉、勇于创新的高水平科研团队。现有教职工78人,其中专任教师58人，实验研究系列14人、管理人员4人、技术工人2人。专任教师中具有博士学位54人，教授20人，副教授25人；中国工程院院士1人,国家“万人计划领军人才1人,教育部新世纪人才3人，青年千人1人，辽宁省骨干教师8人，辽宁省“百千万人才工程”百人层次12人，博士后10名.RAL国家重点实验室现有科研、办公、实验用房7000多平方米，建有“工艺过程模拟与优化研究平台”、“金属组织与性能检测研究平台”和“控制系统参数检测与调试研究平台”.现有特色轧制研究设备14台套，并有齐全的、与之相配套的实验与检测设备,能够满足高水平工艺研究、品种开发和控制系统研究的需求。RAL实行“开放、流动、联合、竞争”的 运行机制，通过设立开放课题、建立访问学者制度、与国内外知名公司及研究单位成立联合研究室，吸引国内外学者来实验室开展合作研究。积极开展学术交流活 动,每年邀请多名国内外专家来实验室交流讲学，派出人员出国访问、考察、出席国际会议，主持召开专题国际研讨会。实验室的知名专家教授经常深入现场，到企 业举办专题学术报告会、技术讲座、开展学术技术交流,进行课题攻关.从生产实践中发现问题，上升到理论高度开展研究，促进研究成果尽快转化为生产力。RAL积极组织、承担各类国家重大、重点研究开发项目，近年来承担多项863计划项目、973计划项目、国家自然科学基金项目、国家攻关计划项目等。这些项目体现了我国在材料冶金领域里的国家目标，对国民经济发展具有重要作用。近年获国家科技进步奖9项，国家技术发明奖1项,省部级科学技术奖82项，发表研究论文3600余篇,出版论著62部。获得发明专利184，实用新型专利41项。RAL在国内外钢铁领域的影响不断加强，成为促进我国轧制技术发展和钢铁工业进步的有生力量。1.1.2. 轧钢自动化技术轧制工艺特点开发高精度轧制技术物理冶金技术为基础，针对控制轧制与控制冷却的研究开发连轧技术与短流程轧制技术自动、智能控制轧钢学科特点 轨制工艺学 自动化 材料学 材料加工工程技术参数： 控制参数：温度、尺寸、性能 控制手段：PLC、电机、液压系统 产品参数：厚度、宽度、板型、张力、侧弯、平面形状 温度参数：加热炉、轧制、冷却、热处理温度产品流程：L1：辅助控制、液压伺服控制、介质控制全线主令控制、酸洗工艺控制轧制工艺控制：伺服、厚度、张力、板型 HMI： 轧制状态显示、轧制趋势图 跟踪及修正模拟运算 L2: 系统通讯、钢卷通讯、数据采集处理 工艺模型、模型自适应、轧制规程优化 数据处理、报表输出基础自动化硬件: 基础自动化硬件： 机架控制器：SIMATIC TDC，完成高精度APC，AGC控制 主令控制器：SIMATIC TDC，S7-400，PLC HMI组态软件：WinCC 通讯网络：以太网，现场总线Profubus DF过程自动化硬件： 服务器:惠普PC Server DL580 操作系统:Windows server 模版开发：Visual Studio，C+图210 试验机控制面板1.1.3. 钢材优化处理:厚板平面形状控制：基本思想:对轧制完成的钢板进行定量预测,根据“体积不变原理