“過程控制與信息技術(shù)中心”主要科研成果 ：
基于多傳感器的工業(yè)機器人智能抓取研究(湖北省教育廳基金）
主要對六自由度機器人的智能抓取進行研究和實現(xiàn)，最終目標(biāo)是利用六自由度關(guān)節(jié)機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)的便攜式個人定位導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)(國家科技攻關(guān)項目）
“基于FPGA技術(shù)的便攜式個人定位導(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)字指南針個人組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)，利用FPGA技術(shù)實現(xiàn)定位接收終端；采用模糊模式識別算法實現(xiàn)地圖匹配，設(shè)計基于優(yōu)值域的GA算法實現(xiàn)電子地圖的局部分割
該項目于2007年4月10日通過湖北省科技廳鑒定驗收,鑒定專家委員會認(rèn)為“基于FPGA的便攜式個人定位導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)”具有自主知識產(chǎn)權(quán)，該項目完成了國家科技攻關(guān)計劃引導(dǎo)項目任務(wù)書所要求的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟指標(biāo)。
冶煉過程定氧加鋁自動控制系統(tǒng)優(yōu)化研究與應(yīng)用
“冶煉過程定氧加鋁自動控制系統(tǒng)優(yōu)化研究與應(yīng)用”項目是我校和武鋼二煉鋼廠的校企合作項目，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)采用先進動態(tài)數(shù)據(jù)序列建模方法，針對定氧加鋁工藝中鋼包含氧量因工況等因素的不同，設(shè)計了定氧加鋁自動控制系統(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題，提高了鋼水的質(zhì)量，節(jié)約鋁線，同時保證了生產(chǎn)節(jié)奏。成功的對煉鋼的定氧加鋁工藝建立了混合預(yù)測模型，實現(xiàn)定氧加鋁自動控制，于2004年應(yīng)用于武鋼。
該項目于2007年4月3日通過湖北省科技廳的鑒定與驗收，鑒定委員會認(rèn)為該成果解決了冶煉過程定氧加鋁工藝中氧含量和加鋁量難以精確測量和控制的難題，一致同意通過鑒定。
注塑機微機模糊控制及檢測系統(tǒng)
該系統(tǒng)采用兩級計算機組成，利用多變量模糊控制算法，實現(xiàn)對注塑機的全數(shù)字控制，設(shè)計合理，性能優(yōu)越。同時，對液壓油溫、油面及過濾器實現(xiàn)了在線檢測，使液壓系統(tǒng)處于可觀測與可調(diào)整狀態(tài)。多變量模糊控制算法用于注塑機控制為國內(nèi)首創(chuàng)，已成功用于引進的KM350/1650B型注塑機的改造，并獲江西省1997年科技進步三等獎。
焦化煤氣鼓冷控制系統(tǒng)（水城鋼鐵公司2001年投產(chǎn)，貴州省科技進步二等獎）
1．本系統(tǒng)由高壓電機供電部分和計算機控制系統(tǒng)組成。高壓電機供電部分包括高壓開關(guān)和變頻器；計算機控制系統(tǒng)包括基于PLC的兩級計算機系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)和現(xiàn)場總線通訊系統(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，實現(xiàn)鼓風(fēng)機高壓電機的變頻調(diào)速，在保證吸力穩(wěn)定的同時，達到了節(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，在目前國內(nèi)的焦?fàn)t集氣管壓力控制系統(tǒng)中，尚無先例。實際運行效果表明，該方法解耦效果好。
4．用Profibus現(xiàn)場總線實現(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)信號的傳輸問題。
5．設(shè)計了以基于閥門開度的變頻調(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)能與可靠運行兩方面的要求。
該項目的成功投產(chǎn)，實現(xiàn)了對兩座焦?fàn)t集氣管壓力自動調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制功能，既滿足了煤氣量的自動調(diào)節(jié)需求，同時也使初冷器前吸力保持穩(wěn)定。 由于減少了煤氣鼓風(fēng)機出口閥門的節(jié)流調(diào)節(jié)，節(jié)能效果相當(dāng)可觀。該項目取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，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)機上的應(yīng)用提供了有益的經(jīng)驗。獲2003年貴州省科技進步二等獎。2004年取得國家專利“一種煤氣鼓冷控制裝置”。（專利號：ZL03254758.7）
核子秤計算機配料系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化研究與應(yīng)用（武鋼集團焦化有限公司2002年投產(chǎn)，湖北省科技進步二等獎）
武鋼焦化公司共有26臺核子秤，原配料系統(tǒng)的瞬間流量平均誤差率達±10%，系統(tǒng)累積誤差達±4.5%，嚴(yán)重地影響了配煤精度。針對武鋼焦化公司核子秤配煤系統(tǒng)存在的問題, 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)實現(xiàn)了配料系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的辨識和配料控制參數(shù)的在線優(yōu)化，提高了系統(tǒng)運行的快速性和可靠性，實現(xiàn)了配料系統(tǒng)監(jiān)控軟件和遺傳優(yōu)化算法的有機結(jié)合。利用具有全局尋優(yōu)特性的遺傳算法，確定出PLC實現(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，進一步提高了核子秤配料系統(tǒng)的穩(wěn)定性。項目投入運行兩年多來，運行情況良好，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)對快速性與精確性的要求，取得了顯著的經(jīng)濟效益，直接經(jīng)濟效益超過兩千萬；減少了對自然環(huán)境的污染，取得了良好的社會效益。經(jīng)過科技查新，國內(nèi)外沒有核子秤配料系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化的成熟技術(shù)可以借鑒，該項目技術(shù)處于國際先進水平。項目于2004年4月通過湖北省科技廳鑒定，鑒定結(jié)果為：國際先進；2004年10月獲湖北省科技進步二等獎。
加熱爐智能視覺布料監(jiān)控系統(tǒng)( 武鋼集團大型廠2003年投產(chǎn)，2005年通過湖北省科技廳鑒定)
鋼壞在軋制前均需要經(jīng)過加熱工序，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，與輥道電機運動無關(guān)，與鋼坯在輥道上的位移也無關(guān)。
② 針對雙排布料特點，提出了一種圖像間距定位法。簡捷有效地解決了五六段輥鋼坯自動定位的設(shè)定值問題。
③ 由于加熱爐內(nèi)，無固定成像光源，輻射及光譜特性變化較大，且無法附加補償光源，本項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)的運動檢 測窗口智能選擇算法，實現(xiàn)了運動窗口的準(zhǔn)確可靠定位；并提出了一種基于鋼坯相對運動變化規(guī)律及灰度特征的端部定位算法，實現(xiàn)了爐內(nèi)運動鋼坯的快速定位。
⑤ 將圖像信息檢測和加熱爐PLC控制有機地結(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)實時控制系統(tǒng)，對鋼坯位置進行微調(diào)，有效提高定位精度。
該項目投產(chǎn)兩年以來，運行情況良好，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，新增線材產(chǎn)量28224噸。該項目實施后，減輕了操作人員的勞動強度，減少了事故發(fā)生率，降低了能耗，降低了設(shè)備的損耗，延長了爐齡。
本項目投產(chǎn)2年來，創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益總計為4133.864萬元，取得了顯著的經(jīng)濟效益和良好的社會效益，具有廣闊的推廣前景。
國內(nèi)外查新結(jié)果表明,本項目達到了國際先進水平。2004年8月，獲得國家專利"一種用于加熱爐內(nèi)的鋼坯定位控制裝置"（專利號：ZL03254622.X）。2005年通過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)用方面達到國際先進水平”。
生產(chǎn)過程實時監(jiān)測系統(tǒng)( 武鋼集團焦化有限公司99年投產(chǎn))
武鋼焦化公司在95年建立了計算機網(wǎng)絡(luò)，但是，該網(wǎng)絡(luò)上運行的生產(chǎn)數(shù)據(jù)一直是由人工輸入，眾多的自動控制系統(tǒng)均未與計算機網(wǎng)絡(luò)通訊。1999年我研究所承擔(dān)該公司生產(chǎn)過程實時監(jiān)測系統(tǒng)項目，完成了該公司各類集散控制系統(tǒng)與計算機網(wǎng)絡(luò)的通訊，現(xiàn)場數(shù)據(jù)直接進入網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控、在線優(yōu)化、診斷和管理。
熱鍍鋅爐計算機智能控制系統(tǒng) (成都路環(huán)實業(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程，從而控制鋅鍋溫度恒定。使用一臺工業(yè)控制計算機與S7-300 PLC系統(tǒng)進行通訊。該系統(tǒng)采用模糊智能控制算法，在沖擊負載的工況下，仍能保持良好的溫度控制效果。成都路環(huán)實業(yè)有限公司99年投產(chǎn)以來一直運行良好，經(jīng)濟效益顯著。
罩式爐計算機群控系統(tǒng)(無錫梁溪冷軋薄板有限公司96年投產(chǎn))
該群控系統(tǒng)采用專用退火過程控制儀對每臺罩式爐工作過程進行控制，使用一臺工業(yè)控制計算機與30臺專用退火過程控制儀通訊，從而對30臺罩式爐實現(xiàn)監(jiān)控。系統(tǒng)設(shè)計思路新穎，設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)緊湊，投產(chǎn)以來運行情況良好。
推焦過程監(jiān)測儀( 武鋼集團焦化有限公司99年投產(chǎn))
我研究所研制的推焦過程監(jiān)測儀，采用日本松下可編程控制器FP1作為主機，采集推焦過程中的推焦時間、平煤時間以及推焦電流，并實時顯示、傳輸?shù)降孛婀ぷ髡�，從而進入焦化廠的計算機網(wǎng)絡(luò)。1999年8月將6臺推焦過程監(jiān)測儀成功地安裝在武鋼焦化廠的1至6號推焦車上。該設(shè)備設(shè)計合理，至今運行良好。2004年獲得國家專利"一種推焦過程監(jiān)測裝置"（專利號：ZL03254759.5）。
線材廠加熱爐計算機控制系統(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GE-Fanuc 90-30 PLC 作為主控制器，采用工業(yè)控制計算機作為人機界面并進行燃料燃燒與溫度控制數(shù)學(xué)模型的運算，控制器與計算機之間用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，至今運行正常，為廠方取得良好的經(jīng)濟效益，從而占領(lǐng)廣西線材市場做出了貢獻
定氧加鋁模型自動控制
本系統(tǒng)采用先進動態(tài)數(shù)據(jù)序列建模方法，針對定氧加鋁工藝中鋼包含氧量因工況等因素的不同，設(shè)計了定氧加鋁自動控制系統(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題，提高了鋼水的質(zhì)量，節(jié)約鋁線，同時保證了生產(chǎn)節(jié)奏。成功的對煉鋼的定氧加鋁工藝建立了混合預(yù)測模型，實現(xiàn)定氧加鋁自動控制，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，享受國務(wù)院特殊津貼專家。曾任自動化系系主任、信息科學(xué)與工程學(xué)院院長�，F(xiàn)任中國自動化學(xué)會智能自動化專業(yè)委員會委員、中國人工智能學(xué)會智能控制與智能管理專業(yè)委員會委員、湖北省自動化學(xué)會副理事長、湖北省計算機學(xué)會理事。
