复杂工业系统的过程监测与故障诊断XXXX

Date:02.09.2019File:FDD.1SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture复杂工业系统的过程监测与故障诊断彭开香北京科技大学自动化学院Date:02.09.2019File:FDD.2SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture◆概要◆自动化专业认识工业背景及故障诊断的一些技术问题基于模型故障诊断基本原理基于知识的故障诊断基于数据的故障诊断技术Date:02.09.2019File:FDD.3SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture0.对自动化的认识Date:02.09.2019File:FDD.4SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture自动化与工业化的关系工业化特点：专指工业，尤其是制造业工业化发展三阶段：机械化（大规模使用机器系统）电气化（加入电机、电网络）自动化（加入自动控制器）实现自动化，就完成工业化目前来说：自动化是工业化的最重要标志（国内总体来说，已机械化、电气化）Date:02.09.2019File:FDD.5SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture自动化与信息化的关系信息化特点：不单指工业，包含第一、三产业仅从工业的角度，信息化发展也可分三阶段：一定在工业化的基础上计算机化（大规模使用数字计算机）网络化（实现计算机网络）先进自动化（综合集成了系统、管理）实现先进自动化，就完成（工业）信息化先进自动化是信息化的最重要标志（国内总体，数字化、网络化已有一定规模）Date:02.09.2019File:FDD.6SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture机械化（应用机器系统）电气化（加入电机、网络）自动化（加入自动控制器）计算机化（应用数字计算机）网络化（实现计算机网络）先进自动化（系统、管理）智能化（引入智能）知识化（处理知识）工业化信息化知识化社会总发展Date:02.09.2019File:FDD.7SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture（工业化基础）机械化（能量流）电气化自动化（基础自动化）工业化信息化计算机化（信息化基础）网络化（信息流）系统化（先进自动化）信息物质能量Date:02.09.2019File:FDD.8SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture（基础）自动化（核心是控制）是工业化完成与否的标志自动化技术是工业化的核心技术先进自动化（核心是信息、控制、系统）是信息化完成与否的标志先进自动化技术是信息化的核心技术Date:02.09.2019File:FDD.9SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture对自动化科学与技术的认识Date:02.09.2019File:FDD.10SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture自动化科学解决什么科学问题？自动化技术研究针对什么技术？传统意义上如何？当前又如何？Date:02.09.2019File:FDD.11SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture传统意义上，自动化科学研究的焦点——系统的物理学特性需要解决的基本问题——给定值控制问题、跟踪问题和自主问题其基本科学问题——建模问题、稳定性问题、动态特性问题适应性（鲁棒性）问题和自主性问题自动化技术研究的针对性工程应用技术——模型技术、检测技术、执行技术、控制（计算）技术。Date:02.09.2019File:FDD.12SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture当前自动化科学与技术焦点和难点在哪？Date:02.09.2019File:FDD.13SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture自动化科学与技术的发展特点之一最初——处理系统的物理特性，基础自动化，物质、能量当前——处理系统的复杂性，先进自动化，主要是信息Date:02.09.2019File:FDD.14SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture当前，自动化科学研究的焦点和难点——系统的复杂性，需要解决的基本问题或基本科学问题——复杂系统的建模问题综合集成问题（包括人）整体优化问题、失效容错问题和系统智能问题自动化技术主要包括——模型技术、仿真技术、集成技术、优化技术、可靠性技术和运行技术。Date:02.09.2019File:FDD.15SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture对自动化专业的认识*自动化专业的知识体系；*自动化专业的课程体系；*自动化专业的特点；*自动化专业的发展前景。Date:02.09.2019File:FDD.16SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture基本的负反馈闭环控制结构控制器对象执行器传感器信号处理D/AA/D-+人机接口或上一层控制器信息控制信息应用信息传输信息处理信息层物质、能量层信息获取物质世界Date:02.09.2019File:FDD.17SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture控制器对象执行器传感器信号处理D/AA/D-+知识领域：计算与处理知识单元：信号、图象处理并行、分布处理软件工程计算、搜索、推理模式识别等等知识领域：控制与智能知识单元：控制理论稳定性与鲁棒性可靠性与容错自适应、自学习人工智能最优、智能控制人机控制等等知识领域：执行与驱动知识单元：机电汽液驱动自动化仪表光机电一体化各种遥控器电力电子等等知识领域：模型与仿真知识单元：系统辨识参数估计各类系统建模技术CAD仿真技术电机原理与传动机械原理与结构机器人原理等等知识领域：通信与网络知识单元：通信技术计算机网络多媒体遥技术等等知识领域：传感与检测知识单元：理化生等传感器检测与诊断遥测、遥感抗干扰技术测量信号处理机器人感知等等Date:02.09.2019File:FDD.18SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture知识领域：系统与工程知识单元：多变量系统、非线性系统、分布参数系统、离散事件系统、大系统、复杂系统、运动控制系统、过程控制系统、集成自动化系统、管理信息系统、系统工程、运筹学、最优化、智能系统、机器人系统、多智能体等等知识领域：数理与机电基础知识单元：数学、力学、物理、化学、现代生物学、生命科学、脑科学、思维科学、系统科学、管理科学、电工电子基础、机械基础、计算机原理、计算机语言、微机原理等等+控制与智能模型与仿真执行与驱动传感与检测计算与处理通信与网络-系统知识层控制知识层基础知识层Date:02.09.2019File:FDD.19SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture知识领域：系统与工程知识领域：传感与检测、通信与网络计算与处理、控制与智能执行与驱动、模型与仿真知识领域：数理与机电基础系统知识层控制知识层基础知识层Date:02.09.2019File:FDD.20SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture自动化专业的知识体系由三层知识构成，包括八个知识领域反映自动化专业特点的五个知识领域控制与智能、传感与检测执行与驱动、模型与仿真、系统与工程；自动化专业知识体系的核心知识是控制与智能、模型与仿真系统与工程等三个知识领域也是自动化专业与其它专业的最大区别。Date:02.09.2019File:FDD.21SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture研究背景212019/9/2现代化复杂工程系统规模越来越大航空航天航海核电电网高铁石化冶金Date:02.09.2019File:FDD.22SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture安全性事故频发221997年北京东方化工厂发生乙烯装置起火爆炸事故，8人遇难，直接经济损失达十亿元人民币，间接损失无法估量。Date:02.09.2019File:FDD.23SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture人员生命受到威胁232007年4月18日，辽宁铁岭市清河特殊钢有限公司发生钢水包整体脱落事故，共造成32人死亡Date:02.09.2019File:FDD.24SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture经济损失巨大242019/9/22009年云天化股份有限公司合成氨装置合成塔出口管道发生断裂，导致高温、高压气体外泄，经济损失巨大。Date:02.09.2019File:FDD.25SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture企业信息化系统结构决策层管理层调度层经营决策系统产品策略管理信息系统生产计划生产调度系统调度指令过程监控系统系统优化过程控制系统控制信息生产过程监控层控制层关系数据库实时数据库Date:02.09.2019File:FDD.26SystemMonitoringandFaultDiagnosisPengKaixiang2015.Allrightsreserved.FDDLecture企业信息化系统三层结构ERPEnterpriseResourcePlanningPCSProcessC