“過(guò)程控制與信息技術(shù)中心”主要科研成果 ：
基于多傳感器的工業(yè)機(jī)器人智能抓取研究(湖北省教育廳基金）
主要對(duì)六自由度機(jī)器人的智能抓取進(jìn)行研究和實(shí)現(xiàn)，最終目標(biāo)是利用六自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人自主完成傳送帶上異型工件的抓取作業(yè)。
基于FPGA技術(shù)的便攜式個(gè)人定位導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)(國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目）
“基于FPGA技術(shù)的便攜式個(gè)人定位導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)”是由本中心與武漢融智信息技術(shù)有限公司的合作項(xiàng)目，由信息科學(xué)與工程學(xué)院方康玲教授主持并完成。該系統(tǒng)采用模糊推理和反向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研制GPS/數(shù)字指南針個(gè)人組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)，利用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)定位接收終端；采用模糊模式識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)地圖匹配，設(shè)計(jì)基于優(yōu)值域的GA算法實(shí)現(xiàn)電子地圖的局部分割
該項(xiàng)目于2007年4月10日通過(guò)湖北省科技廳鑒定驗(yàn)收,鑒定專家委員會(huì)認(rèn)為“基于FPGA的便攜式個(gè)人定位導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)”具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，該項(xiàng)目完成了國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃引導(dǎo)項(xiàng)目任務(wù)書(shū)所要求的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
冶煉過(guò)程定氧加鋁自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化研究與應(yīng)用
“冶煉過(guò)程定氧加鋁自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化研究與應(yīng)用”項(xiàng)目是我校和武鋼二煉鋼廠的校企合作項(xiàng)目，由信息科學(xué)與工程學(xué)院方康玲教授主持并完成。本系統(tǒng)采用先進(jìn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)序列建模方法，針對(duì)定氧加鋁工藝中鋼包含氧量因工況等因素的不同，設(shè)計(jì)了定氧加鋁自動(dòng)控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)有效解決了目前煉鋼行業(yè)中定氧加鋁模型難以建立的問(wèn)題，提高了鋼水的質(zhì)量，節(jié)約鋁線，同時(shí)保證了生產(chǎn)節(jié)奏。成功的對(duì)煉鋼的定氧加鋁工藝建立了混合預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)定氧加鋁自動(dòng)控制，于2004年應(yīng)用于武鋼。
該項(xiàng)目于2007年4月3日通過(guò)湖北省科技廳的鑒定與驗(yàn)收，鑒定委員會(huì)認(rèn)為該成果解決了冶煉過(guò)程定氧加鋁工藝中氧含量和加鋁量難以精確測(cè)量和控制的難題，一致同意通過(guò)鑒定。
注塑機(jī)微機(jī)模糊控制及檢測(cè)系統(tǒng)
該系統(tǒng)采用兩級(jí)計(jì)算機(jī)組成，利用多變量模糊控制算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)注塑機(jī)的全數(shù)字控制，設(shè)計(jì)合理，性能優(yōu)越。同時(shí)，對(duì)液壓油溫、油面及過(guò)濾器實(shí)現(xiàn)了在線檢測(cè)，使液壓系統(tǒng)處于可觀測(cè)與可調(diào)整狀態(tài)。多變量模糊控制算法用于注塑機(jī)控制為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，已成功用于引進(jìn)的KM350/1650B型注塑機(jī)的改造，并獲江西省1997年科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
焦化煤氣鼓冷控制系統(tǒng)（水城鋼鐵公司2001年投產(chǎn)，貴州省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)）
1．本系統(tǒng)由高壓電機(jī)供電部分和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成。高壓電機(jī)供電部分包括高壓開(kāi)關(guān)和變頻器；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括基于PLC的兩級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線通訊系統(tǒng)。
2．高壓變頻器系統(tǒng)系統(tǒng)采用可靠性較高的高低高變頻方案，實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)高壓電機(jī)的變頻調(diào)速，在保證吸力穩(wěn)定的同時(shí)，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。
3．采用基于壓力偏差為依據(jù)的方法，進(jìn)行集氣管壓力的模糊前饋解耦控制。將被控變量（壓力）的偏差作為模糊前饋解耦控制干擾源，在目前國(guó)內(nèi)的焦?fàn)t集氣管壓力控制系統(tǒng)中，尚無(wú)先例。實(shí)際運(yùn)行效果表明，該方法解耦效果好。
4．用Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)西門子PLC和ABB變頻器的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，快捷可靠的解決了系統(tǒng)信號(hào)的傳輸問(wèn)題。
5．設(shè)計(jì)了以基于閥門開(kāi)度的變頻調(diào)節(jié)策略為核心的專家控制器，用于控制鼓風(fēng)吸力，兼顧了節(jié)能與可靠運(yùn)行兩方面的要求。
該項(xiàng)目的成功投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩座焦?fàn)t集氣管壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制功能，既滿足了煤氣量的自動(dòng)調(diào)節(jié)需求，同時(shí)也使初冷器前吸力保持穩(wěn)定。 由于減少了煤氣鼓風(fēng)機(jī)出口閥門的節(jié)流調(diào)節(jié)，節(jié)能效果相當(dāng)可觀。該項(xiàng)目取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景，為智能控制方法在焦化行業(yè)煤氣鼓風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。獲2003年貴州省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。2004年取得國(guó)家專利“一種煤氣鼓冷控制裝置”。（專利號(hào)：ZL03254758.7）
核子秤計(jì)算機(jī)配料系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化研究與應(yīng)用（武鋼集團(tuán)焦化有限公司2002年投產(chǎn)，湖北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)）
武鋼焦化公司共有26臺(tái)核子秤，原配料系統(tǒng)的瞬間流量平均誤差率達(dá)±10%，系統(tǒng)累積誤差達(dá)±4.5%，嚴(yán)重地影響了配煤精度。針對(duì)武鋼焦化公司核子秤配煤系統(tǒng)存在的問(wèn)題, 我研究所綜合利用黃金分割算法與遺傳算法的優(yōu)越性和先進(jìn)性，提出了一種適合核子秤配料系統(tǒng)的間歇式在線參數(shù)優(yōu)化方法，有效提高了核子秤配料系統(tǒng)的配料精度，大大降低了核子秤配料系統(tǒng)瞬態(tài)流量誤差和系統(tǒng)累積誤差；在PLC內(nèi)實(shí)現(xiàn)了配料系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的辨識(shí)和配料控制參數(shù)的在線優(yōu)化，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的快速性和可靠性，實(shí)現(xiàn)了配料系統(tǒng)監(jiān)控軟件和遺傳優(yōu)化算法的有機(jī)結(jié)合。利用具有全局尋優(yōu)特性的遺傳算法，確定出PLC實(shí)現(xiàn)的黃金分割法的尋優(yōu)范圍，從而保證了核子秤配料系統(tǒng)優(yōu)化參數(shù)的全局性，進(jìn)一步提高了核子秤配料系統(tǒng)的穩(wěn)定性。項(xiàng)目投入運(yùn)行兩年多來(lái)，運(yùn)行情況良好，提高了配料精度，加快了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，滿足了配料系統(tǒng)對(duì)快速性與精確性的要求，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，直接經(jīng)濟(jì)效益超過(guò)兩千萬(wàn)；減少了對(duì)自然環(huán)境的污染，取得了良好的社會(huì)效益。經(jīng)過(guò)科技查新，國(guó)內(nèi)外沒(méi)有核子秤配料系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化的成熟技術(shù)可以借鑒，該項(xiàng)目技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)水平。項(xiàng)目于2004年4月通過(guò)湖北省科技廳鑒定，鑒定結(jié)果為：國(guó)際先進(jìn)；2004年10月獲湖北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
加熱爐智能視覺(jué)布料監(jiān)控系統(tǒng)( 武鋼集團(tuán)大型廠2003年投產(chǎn)，2005年通過(guò)湖北省科技廳鑒定)
鋼壞在軋制前均需要經(jīng)過(guò)加熱工序，加熱爐內(nèi)鋼坯定位精度直接影響鋼材的質(zhì)量與產(chǎn)量。目前國(guó)內(nèi)外均采用間接定位方法，誤差大定位效果差，本系統(tǒng)是一種基于圖象處理的直接定位方法。
① 根據(jù)加熱爐內(nèi)鋼坯的圖像信息進(jìn)行定位控制，研制了一套加熱爐內(nèi)鋼坯圖像定位裝置。這種方法依據(jù)是鋼坯在加熱爐內(nèi)的空間位置，與輥道電機(jī)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，與鋼坯在輥道上的位移也無(wú)關(guān)。
② 針對(duì)雙排布料特點(diǎn)，提出了一種圖像間距定位法。簡(jiǎn)捷有效地解決了五六段輥鋼坯自動(dòng)定位的設(shè)定值問(wèn)題。
③ 由于加熱爐內(nèi)，無(wú)固定成像光源，輻射及光譜特性變化較大，且無(wú)法附加補(bǔ)償光源，本項(xiàng)目采用了一種模糊自適應(yīng)高斯背景模型，以適應(yīng)復(fù)雜的光線變化情況。
④ 針對(duì)爐內(nèi)環(huán)境的復(fù)雜性及鋼坯定位的快速性，提出了一種基于專家系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)檢 測(cè)窗口智能選擇算法，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)窗口的準(zhǔn)確可靠定位；并提出了一種基于鋼坯相對(duì)運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律及灰度特征的端部定位算法，實(shí)現(xiàn)了爐內(nèi)運(yùn)動(dòng)鋼坯的快速定位。
⑤ 將圖像信息檢測(cè)和加熱爐PLC控制有機(jī)地結(jié)合。在快速定位的基礎(chǔ)上，組成了以圖像信息為反饋值的閉環(huán)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，對(duì)鋼坯位置進(jìn)行微調(diào)，有效提高定位精度。
該項(xiàng)目投產(chǎn)兩年以來(lái)，運(yùn)行情況良好，顯著提高了鋼坯定位精度，提高了加熱爐的生產(chǎn)效率以及線材的產(chǎn)量。鋼坯定位合格率由原76%提高至96%以上；兩年來(lái)，新增線材產(chǎn)量28224噸。該項(xiàng)目實(shí)施后，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了事故發(fā)生率，降低了能耗，降低了設(shè)備的損耗，延長(zhǎng)了爐齡。
本項(xiàng)目投產(chǎn)2年來(lái)，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益總計(jì)為4133.864萬(wàn)元，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益，具有廣闊的推廣前景。
國(guó)內(nèi)外查新結(jié)果表明,本項(xiàng)目達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。2004年8月，獲得國(guó)家專利"一種用于加熱爐內(nèi)的鋼坯定位控制裝置"（專利號(hào)：ZL03254622.X）。2005年通過(guò)了湖北省科技廳鑒定，結(jié)論為“在加熱爐雙排布料定位控制應(yīng)用方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平”。
生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)( 武鋼集團(tuán)焦化有限公司99年投產(chǎn))
武鋼焦化公司在95年建立了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，但是，該網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的生產(chǎn)數(shù)據(jù)一直是由人工輸入，眾多的自動(dòng)控制系統(tǒng)均未與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊。1999年我研究所承擔(dān)該公司生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)項(xiàng)目，完成了該公司各類集散控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通訊，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)直接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、在線優(yōu)化、診斷和管理。
熱鍍鋅爐計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng) (成都路環(huán)實(shí)業(yè)有限公司99年投產(chǎn) )
該系統(tǒng)采用SIEMENS（西門子）公司的S7-300系統(tǒng)控制熱鍍鋅爐的燃燒過(guò)程，從而控制鋅鍋溫度恒定。使用一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與S7-300 PLC系統(tǒng)進(jìn)行通訊。該系統(tǒng)采用模糊智能控制算法，在沖擊負(fù)載的工況下，仍能保持良好的溫度控制效果。成都路環(huán)實(shí)業(yè)有限公司99年投產(chǎn)以來(lái)一直運(yùn)行良好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
罩式爐計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)(無(wú)錫梁溪冷軋薄板有限公司96年投產(chǎn))
該群控系統(tǒng)采用專用退火過(guò)程控制儀對(duì)每臺(tái)罩式爐工作過(guò)程進(jìn)行控制，使用一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與30臺(tái)專用退火過(guò)程控制儀通訊，從而對(duì)30臺(tái)罩式爐實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路新穎，設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，投產(chǎn)以來(lái)運(yùn)行情況良好。
推焦過(guò)程監(jiān)測(cè)儀( 武鋼集團(tuán)焦化有限公司99年投產(chǎn))
我研究所研制的推焦過(guò)程監(jiān)測(cè)儀，采用日本松下可編程控制器FP1作為主機(jī)，采集推焦過(guò)程中的推焦時(shí)間、平煤時(shí)間以及推焦電流，并實(shí)時(shí)顯示、傳輸?shù)降孛婀ぷ髡�，從而進(jìn)入焦化廠的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。1999年8月將6臺(tái)推焦過(guò)程監(jiān)測(cè)儀成功地安裝在武鋼焦化廠的1至6號(hào)推焦車上。該設(shè)備設(shè)計(jì)合理，至今運(yùn)行良好。2004年獲得國(guó)家專利"一種推焦過(guò)程監(jiān)測(cè)裝置"（專利號(hào)：ZL03254759.5）。
線材廠加熱爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(柳州鋼鐵公司97年7月投產(chǎn))
加熱爐的燃料燃燒與溫度控制采用一臺(tái)GE-Fanuc 90-30 PLC 作為主控制器，采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為人機(jī)界面并進(jìn)行燃料燃燒與溫度控制數(shù)學(xué)模型的運(yùn)算，控制器與計(jì)算機(jī)之間用GE-Fanuc Genius 局域網(wǎng)連接。該系統(tǒng)采用模糊算法控制溫度，控制效果極佳。自投產(chǎn)以來(lái)，至今運(yùn)行正常，為廠方取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，從而占領(lǐng)廣西線材市場(chǎng)做出了貢獻(xiàn)
定氧加鋁模型自動(dòng)控制
本系統(tǒng)采用先進(jìn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)序列建模方法，針對(duì)定氧加鋁工藝中鋼包含氧量因工況等因素的不同，設(shè)計(jì)了定氧加鋁自動(dòng)控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)有效解決了目前煉鋼行業(yè)中定氧加鋁模型難以建立的問(wèn)題，提高了鋼水的質(zhì)量，節(jié)約鋁線，同時(shí)保證了生產(chǎn)節(jié)奏。成功的對(duì)煉鋼的定氧加鋁工藝建立了混合預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)定氧加鋁自動(dòng)控制，于2004年應(yīng)用于武鋼。
方康玲，女，1945年9月生，湖北武漢人，中共黨員 。1968年畢業(yè)于上海交通大學(xué)無(wú)線電水聲工程專業(yè)。1993年晉升為教授,博士生導(dǎo)師，享受國(guó)務(wù)院特殊津貼專家。曾任自動(dòng)化系系主任、信息科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)。現(xiàn)任中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)智能自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)委員、中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)智能控制與智能管理專業(yè)委員會(huì)委員、湖北省自動(dòng)化學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、湖北省計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)理事。
