中国自动化技术发展报告

第1章综述 1

1.1自动化技术在各行业的发展状况 1

1.1.1冶金自动化 1

1.1.2化工自动化 2

1.1.3能源自动化 3

1.1.4工业控制网络 4

1.1.5人机交互自动化 6

1.1.6数控机床自动化 7

1.1.7机器人 7

1.1.8车辆自动驾驶及控制 8

1.1.9列车运行控制及自动驾驶 9

1.1.10航天航空自动化 10

1.1.11陆用装备自动化 11

1.2报告研究内容及结构安排 12

第2章冶金自动化 13

2.1冶金自动化背景介绍 13

2.1.1冶金行业概况 13

2.1.2冶金自动化概况 14

2.2冶金自动化国内外现状 15

2.2.1矿物处理过程自动化技术国内外现状 15

2.2.2钢铁冶金过程自动化技术国内外现状 16

2.2.3有色冶金过程自动化技术国内外现状 18

2.3冶金自动化技术与方法 19

2.3.1参数检测与关键工艺参数的软测量 19

2.3.2过程控制技术 22

2.3.3运行优化技术 29

2.3.4计划调度 33

2.3.5一体化控制技术 39

2.4应用效果 45

2.4.1选矿自动化应用效果 45

2.4.2钢铁自动化应用效果 45

2.4.3有色冶金自动化应用效果 46

2.5发展建议 46

2.5.1技术发展建议 46

2.5.2人才培养发展建议 47

2.5.3政策发展建议 47

参考文献 47

第3章化工自动化 50

3.1背景介绍 50

3.2国内外现状 51

3.2.1乙烯流程自动化系统的国内外现状 52

3.2.2汽油管道调和控制优化系统的国内外现状 54

3.2.3聚烯烃过程控制优化系统的国内外现状 55

3.2.4化工过程报警优化管理与安全应急演练 56

3.3新技术和新方法 57

3.3.1乙烯流程自动化技术新方法 58

3.3.2炼油流程汽油调和自动化新技术 63

3.3.3聚烯烃流程自动化系统新技术 69

3.3.4报警优化管理与企业安全应急救援演练技术 73

3.4应用情况 75

3.4.1乙烯流程先控与优化技术的应用情况 75

3.4.2汽油管道调和控制优化技术的应用情况 76

3.4.3聚乙烯聚合过程优化技术的应用情况 78

3.4.4企业生产安全应急救援演练的应用情况 78

3.5发展建议 79

参考文献 79

第4章能源自动化 82

4.1背景介绍 82

4.1.1我国的能源系统 82

4.1.2能源控制系统的背景 83

4.2国内外现状 91

4.2.1能源系统的国内外研究现状 91

4.2.2能源控制技术的国内外现状 92

4.3新技术和新方法 103

4.3.1信息物理融合能源系统 103

4.3.2火力电站建模及优化控制技术 106

4.3.3水力发电核心控制技术 125

4.3.4风力发电核心控制技术 127

4.3.5光伏发电核心控制技术 130

4.3.6核电厂关键控制技术 132

4.4能源自动化技术的应用 135

4.4.1能源系统优化技术的应用 135

4.4.2火电厂燃煤热值在线辨识技术的典型应用（煤质在线监测） 137

4.4.3智能（数字）化电厂的建设与智慧电厂的未来 138

4.4.4水电厂计算机实时监控系统H9000 的典型应用 143

4.4.5风力发电Deif 主控系统的典型应用 144

4.4.6远景“阿波罗”光伏云平台技术的典型应用 144

4.4.7非能动型压水堆核电技术AP1000 的典型应用 145

4.4.8企业多能源系统的需求控制与优化 146

4.4.9风电场信息物理融合能源系统信息构建方案 148

参考文献 150

第5章工业控制网络 154

5.1工业控制网络研究现状与趋势 154

5.1.1工业控制网络背景 154

5.1.2多总线设备集成方法研究现状 155

5.1.3程序开发与编译方法研究现状 160

5.2多种网络设备统一管理技术 162

5.2.1概述 162

5.2.2基本原理 162

5.2.3设备描述的主要内容与实现 164

5.2.4变量描述的实现 169

5.2.5基于描述的设备操作与管理 170

5.3控制网络统一编程方法 173

5.3.1概述 173

5.3.2控制程序建模 173

5.3.3并行任务提取 178

5.3.4并行任务的分配 181

5.4编程开发平台软件 183

5.4.1软件功能结构 183

5.4.2平台软件程序实现 185

5.5工程应用案例 191

5.5.1系统结构 191

5.5.2应用程序开发 193

5.5.3设备管理与变量管理 194

5.6发展建议 195

参考文献 196

第6章人机交互与自动化 197

6.1人机交互自动化背景介绍 197

6.1.1人机交互与自动化的关系 197

6.1.2战略意义 198

6.1.3问题与挑战 198

6.2人机交互自动化技术国内外现状 200

6.2.1国际研究现状 200

6.2.2国内研究现状 201

6.2.3发展需求 202

6.2.4现有技术和解决方案的不足 203

6.3技术与方法 204

6.3.1技术体系 204

6.3.2关键技术 204

6.3.3核心器件与系统 209

6.4应用 209

6.4.1智能穿戴 210

6.4.2智能家居 210

6.4.3智慧医疗 210

6.4.4移动办公 210

6.4.5智能汽车 210

6.4.6智能机器人 210

6.4.7数字文化 211

6.4.8舆情分析 211

6.5发展建议 211

6.5.1技术发展建议 211

6.5.2人才培养建议 212

6.5.3政策发展建议 212

参考文献 213

第7章数控机床自动化 214

7.1数控系统背景介绍 214

7.1.1我国数控技术的现状 214

7.1.2数控系统典型特征描述 214

7.1.3数控系统行业状况 216

7.2数控系统国内外现状 218

7.2.1数控系统国外现状 218

7.2.2数控系统国内现状 219

7.2.3插补技术国内现状 220

7.2.4现场总线技术 222

7.3数控系统新技术与新方法 223

7.3.1概述 223

7.3.2实时平台 224

7.3.3人机接口 225

7.3.4工艺解释 225

7.3.5加工过程控制 226

7.3.6具体应用技术 227

7.4应用情况 228

7.4.1中科院沈阳计算所、沈阳高精数控、沈阳机床集团联合实施的“国产数控机床应用国产数控系统示范工程” 229

7.4.2鲁南机床与华中数控实施的应用示范工程 229

7.4.3通过“高档数控机床与基础制造装备”国家重大课题专项推动技术应用230

7.5数控系统发展建议 231

参考文献 234

第8章机器人 236

8.1背景介绍 236

8.1.1概述 236

8.1.2典型特征描述 236

8.1.3分类情况和行业应用概况 237

8.2国内外现状和发展趋势 239

8.2.1国外机器人发展态势 239

8.2.2工业机器人现状 239

8.2.3特种机器人现状 244

8.2.4服务机器人现状 253

8.3新技术和新方法 257

8.3.1工业机器人的新技术和新方法 257

8.3.2特种机器人的新技术和新方法 259

8.3.3服务机器人的新技术和新方法 263

8.4应用情况 264

8.4.1工业机器人的应用 264

8.4.2特种机器人的应用 266

8.4.3服务机器人的应用 270

8.5发展建议 272

8.5.1技术发展建议 272

8.5.2人才培养建议 273

8.5.3政策制定建议 273

参考文献 273

第9章车辆自动驾驶及控制 282

9.1汽车电控系统技术背景介绍 282

9.1.1汽车电控系统典型特征 283

9.1.2汽车电控行业概况 284

9.1.3汽车V 模式开发流程 285

9.2汽车电控系统技术国内外现状 286

9.2.1内燃机汽车电控技术现状 286

9.2.2新能源汽车电控技术现状 287

9.2.3汽车传感器、执行器技术现状 289

9.3汽车电控系统与驾驶自动化的技术与方法 289

9.3.1车辆动力学系统建模及仿真技术与方法 289

9.3.2动力控制系统技术与方法 290

9.3.3底盘控制与安全系统技术与方法 293

9.3.4新能源汽车电控系统技术与方法 300

9.3.5汽车智能行驶优化 305

9.3.6车身电子技术 308

9.4典型应用 308

9.4.1发动机电喷控制技术典型应用 308

9.4.2自动变速控制技术典型应用 313

9.4.3车辆轮胎建模与参数辨识技术典型应用 317

9.5发展建议 321

9.5.1技术发展建议 321

9.5.2人才培养发展建议 322

9.5.3政策发展建议 322

参考文献 322

第10章列车运行控制及自动驾驶 324

10.1概述 324

10.1.1轨道交通运行控制系统构成及特点 324

10.1.2列车运行控制技术发展历程 325

10.1.3列车自动驾驶基本原理及系统组成 327

10.1.4列车自动驾驶系统性能指标 329

10.2列车自动驾驶技术国内外发展现状 330

10.2.1列车驾驶曲线的优化技术 330

10.2.2列车速度跟踪控制技术 331

10.3列车自动驾驶关键技术与方法 333

10.3.1列车动力学建模技术与方法 333

10.3.2基于速度跟踪的列车自动驾驶技术与方法 338

10.3.3精确停车控制技术与方法 351

10.4应用情况 353

10.4.1北京地铁亦庄线列车自动驾驶系统 353

10.4.2北京地铁燕房线全自动运行系统 358

10.4.3列车自动驾驶技术在城际铁路中的应用 361

10.5发展建议 363

10.5.1列车自动驾驶技术发展建议 363

10.5.2轨道交通相关人才培养建议 364

10.5.3我国城市轨道交通政策发展建议 366

参考文献 366

第11章航天航空自动化 369

11.1航天航空自动化背景介绍 369

11.1.1引言 369

11.1.2航天航空自动化系统简介 370

11.1.3航天航空产业概况 375

11.2航天航空自动化技术国内外现状 376

11.2.1航天航空自动化技术现状 376

11.2.2高超声速飞行器控制领域的研究现状 377

11.2.3航天器轨道控制领域的研究现状 387

11.2.4航天器姿态控制领域的研究现状 397

11.2.5航天器姿轨联合控制领域的研究现状 409

11.2.6空间联合体控制领域的研究现状 414

11.2.7航天器编队飞行控制领域的研究现状 421

11.3航天航空自动化技术与方法 428

11.3.1高超声速飞行器控制技术发展中的前沿研究 428

11.3.2航天器轨道控制技术发展中的前沿研究 431

11.3.3航天器姿态控制技术发展中的前沿研究 432

11.3.4航天器姿轨联合控制技术发展中的前沿研究 432

11.3.5空间联合体控制技术发展中的前沿研究 433

11.3.6航天器编队飞行控制技术发展中的前沿研究 434

11.4应用 435

11.4.1先进控制技术在高超声速飞行器领域中的典型应用 435

11.4.2先进控制技术在航天器轨道控制领域中的典型应用 436

11.4.3先进控制技术在航天器姿态控制领域中的典型应用 436

11.4.4先进控制技术在航天器姿轨联合控制领域中的典型应用 436

11.4.5先进控制技术在空间联合体控制领域中的典型应用 437

11.4.6先进控制技术在航天器编队飞行控制领域中的典型应用 437

11.4.7其他应用 438

11.5发展建议 438

11.5.1技术发展建议 438

11.5.2人才培养发展建议 438

11.5.3政策发展建议 438

参考文献 439

第12章陆用装备自动化 453

12.1陆用装备自动化背景介绍 453

12.1.1引言 453

12.1.2陆用装备自动化系统的典型特征描述 453

12.2装备自动化技术国内外现状 457

12.2.1陆用装备自动化技术现状 457

12.2.2目标搜索、捕获、识别与环境感知自动化技术现状 459

12.2.3陆用装备指挥控制系统技术现状 461

12.2.4陆用装备火力控制系统技术现状 464

12.2.5陆用装备维护保障自动化技术现状 465

12.2.6陆用装备的效能评估技术现状 468

12.3陆用装备自动化的新技术与新方法 469

12.3.1复杂陆用装备自动化系统体系结构的多目标优化技术 469

12.3.2陆用装备自动化系统的层次型建模技术与方法 470

12.3.3野战多元信息获取与信息融合技术 474

12.3.4信息分发、传输、识别与利用的技术与方法 478

12.3.5陆用装备的环境信息感知与定位技术 480

12.3.6分布式指挥控制与火力控制一体化控制系统的技术和方法 482

12.3.7陆用装备故障诊断、自修复与保障自动化的技术与方法 486

12.3.8陆用装备作战效能实时评估技术与方法 488

12.4应用 489

12.4.1自动化火炮系统的典型应用 489

12.4.2我国防空装备自动化系统典型应用 490

12.4.3坦克装甲装备自动化系统典型应用 491

12.4.4我国防化装备自动化系统典型应用 494

12.4.5轻武器及单兵装备自动化系统典型应用 498

12.5发展建议 499

12.5.1技术发展建议 499

12.5.2人才培养发展建议 499

12.5.3政策发展建议 499

参考文献 499