控制理论与控制工程的发展应用论文（精选12篇）
1.控制理论与控制工程的发展分析
1.1发展第二阶段
控制理论与控制工程发展第二阶段在上世纪六十年代至七十年代，在此阶段已经到了空间技术时期，此时的控制工程性能更加优化，并且在数字计算机融合下，使分析设计得到有效实现，而且还使多输出、多输入以及非线性等复杂系统得到有效完善。另外，还能够得出更加优化的控制模式，从而使现代控制理论更具完善性及科学性。
1.2发展第三阶段
上世纪七十年代至如今，控制理论及控制工程日趋成熟，无论是系统的结构方案还是整体设计，均显得十分成熟。并且，能够完成分解方法以及协调处理的相关基础性理论研究。对于智能控制理论来说，是基于控制理论更为深入的一种扩展模式，能够完成控制信息的传递，使人类实现进行智能化活动。总之，现如今控制理论研究以及控制工程的发展呈现了良好的发展势态，具备广阔的应用前景。
2.控制理论与控制工程的具体应用探究
基于控制理论和控制工程应用当中，其核心内容是最优控制。在对最优控制进行研究的情况下，需充分满足相对应的约束条件，进一步将最优控制方案得出，进一步在获取性能指标最大值及最小值的基础上，使控制系统的性能指标达到最优效果。基于控制理论与控制工程应用过程中，还会涉及两类极具典型性的研究策略：其一为PDI控制器;其二为Ka1man滤波器。在诸多实际系统当中，这两种方法应用较为广泛，为了使投入应用的系统的稳定性得到有效实现，通常需要利用线性模型加以证实。从具体层面分析，上述两类方法还能够应用在非线性系统证明上，研究者对以控制理论及控制系统为基础的反馈机制加以利用，进一步进行定量研究便是结合了上述两类方法。从现实生活层面分析，对于控制理论与控制工程来说，在水槽内水位的控制利用较为广泛，同时在对电加热器温度的控制中也具有较为广泛的应用。其自动控制主要是对自动化的高度及温度测试仪进行了充分利用，进一步使测控目标得到有效实现。结合相关学者作出的`研究，可以发现对控制理论进行应用，不但需要做好结构及性质层面的分析，还需要对系统运行状态加以调控。并且，反馈概念的应用也尤为重要，通过反馈主要使控制系统在很大程度上实现了工程智能化，工程智能化将进一步使工程相关系统的性能得到有效提升。除此之外，对于控制理论与控制工程来说，在应用方面是需要借助计算机技术及通信技术的。在充分融合计算机技术及通信技术的基础上，才能够为企业生产及系统运行的可靠性及安全性提供保障依据，进一步使经济效益及社会效益得到有效实现。
3.结语
关键词：自动化控制,原理,水处理,汽车制造,仿真软件
1 自动控制技简介
自动控制技术从技术革命中诞生,已经有了悠久的历史。理论不断更新与完善。不是寥寥数语可以概括的。这里主要是深入浅出的介绍自动化技术的发展,已经基础原理。它诞生于技术革命,在《控制论》这一著作诞生后,自动控制学科被认同由此产生。早期的控制理论是实现输入与输出问题的研究。研究方式是利用函数、轨迹等方法。作用是让机器能够进行稳定的生产工作。现代的理论,是为了解决多项输入输出,非线性变换的控制问题进行研究。利用到了大量的高等数学中的理论知识。自动控制还历经了第三代的革新过程。服务对象更多,服务不再局限于数学算法进行数据模型的构造后的应用。而是对控制器研究投入精力,采用人工智能的思想。目的是解决一些具备不确定性、模糊性的高端控制工作。自动化技术发展到今天,理论与原理已经细化,分支话。它服务于各个行业各个领域。但是不能说自动化控制理论已经趋于成熟。它还有很远的路可走,还有探索的空间。对于非线性的操作与控制,针对时变的特性,它的研究才只能说刚刚起步。
从深入浅出生活与工作角度,来理解自动化控制。就是利用该技术,替代人类的部分工作。让人们避免危险、从高危以及大量的重复性工作中走出来。它所以能实现自动的控制操作,是因为通过人们生产中总结的经验,对生产标准具有数据要求。而我们利用自动化技术,让它在不断生产中始终接近这个我们希望得到的数值。(也就是符合我们需求的标准)。它的实现方法是通过某些具体的设备,我们来调控设置数据。设备在这种控制下进行成产工作。
2 自动控制中的重要工具 :Matlab
提到自动控制技术,Matlab这种仿真工程软件就不得不为大家介绍。无论是从自动化控制的教学还是从自动化技术的实验探索,它都发挥了巨大的作用。它最初为矩阵实验室的含义,起源这里就不再赘述。它主要能够实现数值以及符合的计算,对于矩阵的多种操作实现便捷。能够进行多种复杂的线性计算。在编程方面,它有自己的编程语言。它的编程语言更加适用于自动化控制的应用。更加容易理解,可以不断的跨平台使用。但是它也有自身的缺点,就是程序执行效率不高。最令人称赞的是它的图形功能和可视化功能。利用可以轻而易举地绘制二维、三维曲线,三维曲面,并可进行图形和坐标的标识、坐标控制、图形的迭绘、视角和光照设计、色彩精细控制等等。另外还可以非常方便地完成动画的绘制工作
3 自动控制原理
工作原理角度 : 自动控制要完成工作,需要形成有效的控制系统。一般情况下此系统由自动控制的相关装备和加工设备(宏观为被控对象)两者构成。前者起到主动调节作用,包含元器件、调节器等部件。后者包含交换器、反应器等。在自动控制系统中,被控对象中需要控制的那个参数叫被控参数。被控参数要求保持的那个规定值, 成为给定值。凡影响被控参数偏离给定值的各种因素,统称为干扰。最基本的一种就是基于反馈控制原理的反馈控制系统。在反馈控制系统中,控制装置对被控装置施加的控制作用,是取自被控量的反馈信息, 用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务,这就是反馈控制的原理。
4 自动控制技术的应用
关键词:价值工程;理论;施工项目;成本控制
1 价值工程的基本原理
1.1 着眼于寿命周期成本
在工程施工项目上就体现在不但要考虑项目的建造成本,还要考虑项目投入使用以后的使用成本,力求达到既能满足业主的收益要求,又能使寿命周期成本达到比较低的目的。
1.2 价值工程的核心是功能分析
其中包括功能定义、功能整理、功能计算等。
1.3 价值工程的目标表现为产品价值的提高
这里的“价值”是指对象所具有的功能与获得该功能的全部费用之比,可用公式表示为:价值(V)=功能(F)/成本(C),从上式可以看出,在造价控制过程中进行决策时能够从 5 种途径提高工程项目的价值:
(1)在提高项目的功能的同时,降低项目的成本,使价值大幅度提高;
(2)提高项目的功能,同时保持项目的成本不变;
(3)在项目的功能不变的情况下,降低项目的成本;
(4)项目的成本稍有提高,但项目的功能大幅度提高;
(5)项目的功能稍有下降,同时项目的成本大幅度的降低。
2 工程施工项目成本管理的内涵
施工项目成本管理系统的具体工作内容主要为:成本预测、成本决策、成本计划、成本控制、成本核算、成本分析和成本考核等。在施工项目成本管理系统中每一个环节都是相互联系和相互作用的。成本预测是成本决策的前提,成本计划是成本决策所确定目标的具体化。成本控制则是对成本计划的实施进行监督,保证决策的成本目标实现,而成本核算又是成本计划是否实现的最后检验,它所提供的成本信息又对下一个施工项目成本预测和决策提供基础资料。成本考核是实现成本目标责任制的保证和实现决策目标的重要手段。从上述成本管理的各个环节的相互关系上看,成本控制在成本管理中显得尤其重要,是成本管理中应着重抓好的最为关键的环节。
3 科学地做好成本控制应遵循的原则
3.1 开源与节流相结合的原则
即在生产活动中每发生一笔金额较大的成本费用,都要查一查有无与其相对应的预算收入,是否支大于收,在经常性的分部分项工程成本核算和月度成本核算中也要进行实际成本与预算收入的对比分析, 以便从中探索成本节超的原因,纠正项目成本的不利偏差。
3.2 全面控制原则
项目成本的全面控制又分项目成本的全员控制和项目成本的全过程控制。因为项目成本涉及到项目组织中的各个部门、单位和班组的工作业绩,与每个职工有着切身利益的关系,项目成本的高低需要大家共同关心,施工项目成本管理、控制也需要项目建设者群策群力,仅靠项目经理和专业成本管理人员及少数人的努力是无法收到预期效果的,所以它是个全员控制的过程,它的系统的实质内容包括各部门、各单位的责任网络和班组经济核算等,要求做到人人有责人人都参与。所以它又是个全过程控制。
3.3 中间控制原则
中间控制原则即是动态控制原则,它是把成本的重点放在施工项目各主要施工段上,及时发现偏差及时纠正偏差,是在生产过程中的动态控制。
3.4 目标管理原则
目标管理是贯彻执行计划的一种方法,它把成本控制计划的方针、任务、目的和措施等逐一加以分解,提出进一步的具体要求,并分别落实到执行计划的部门、单位和个人。目标管理的内容包括:目标的设定和分解、目标的责任到位和执行、检查目标的执行结果、评价目标和修正目标、形成目标管理的计划、实施、检查、处理循环。
3.5 节约原则
执行要从三方面入手:一是严格执行成本开支范围、费用开支标准和有关财务制度,对各项成本费用的支出进行限制和监督; 二是提高施工项目的科学管理水平,优化施工方案,提高生产效率,降低人、财、物的消耗; 三是采取预防成本失控的技术组织措施,制止可能发生的浪费。只有做到以上三点,成本目标才能得于实现。
3.6 例外管理原则
在工程项目建设过程中有一些不经常出现的问题,这些“例外”的问题,往往是关键性问题,对成本目标的顺利完成影响很大,需进行重点检查,深入分析,并采取相应的积极措施加以纠正。
3.7 责、权、利相结合的原则
在项目施工过程中项目经理、技术人员、业务管理人员以及各单位和生产班組都负有一定的成本控制责任,同时还享有成本控制的权力。做到责、权、利相结合就是在规定的权力范围内如何开支,开支多少,同时对各部门、各单位、各班组在成本控制中的业绩进行定期的检查和考证,并与工资分配紧密挂钩,实行有奖有罚,这样才能达到预期的效果,实现对成本的控制。
4 用价值工程控制施工项目成本
4.1 对工程设计进行价值分析
由于价值工程扩大了成本控制的工作范围,涉及到控制项目的寿命周期费用,所以要对工程设计的技术经济的合理性、科学性及工程价值进行仔细地分析、研究,探索各施工阶段有无改进的可能性,分析功能与成本的关系,提高项目的价值系数; 同时通过价值分析来发现并消除工程设计中的不必要的功能,达到降低成本、降低投资的目的。
4.2 在保证产品质量的前提下节约材料、设备的投资
在我国往往把质量管理和成本管理割裂来看,把提高质量看成是技术部门的职责,把降低成本则看成是财务部门的职责。在实际工作中,技术部门为提高质量往往不惜工本,而财务部门为了降低成本又很少考虑保证质量的需要。但价值工程就要在有组织的活动中首先保证产品的质量,在此基础上充分应用成本控制的节约原则,节约人力、物力、财力的消耗,在各施工段的施工过程中减少材料的发生,降低设备的投资,以达到降低施工项目成本的目的。这一步是建立在功能分析的基础上的,只有这样才能把握好保证质量与材料节约的“度”,使产量与质量、质量与成本的矛盾得到完美的统一。
4.3 结合项目施工组织设计,降低材料的库存成本和运输成本,确定最合理的材料储备
(1)项目经理部能在满足业主对项目的功能要求,对提高功能的前提下,降低施工项目造价,业主通常都会给予降低部分一定比例的奖励,这个奖励则是施工项目的净收入。
(2)通过对设计进行分析的价值工程理论应用,对提高组织的素质,改善内部组织管理,降低不合理消耗等有着直接的影响。通过该项活动,能使项目经理部更加明确业主的要求,更加熟悉项目的设计要求、结构特点、项目所在地的自然地理条件,从而有利于施工方案的制定,组织和控制施工也得心应手。
(3)替业主着想,能赢得业主的信任,从而大大有利于双方的和谐协作关系,能够提高自身的信誉及知名度,用户回头率也能大大提高。
4.4 提高组织、管理人员的素质,改善内部组织管理
价值工程作为一项有组织的活动,管理人员的素质在整个活动中显得尤为重要。价值工程的全过程,每一个环节都是由人来实施和控制的, 所以必须有一个高素质的组织系统,这个系统要由各种高水平的不同专业人员,如施工技术、质量安全、施工、材料供应、财务成本等方面的人员组成,发挥集体力量,利用集体智慧来进行,把质量管理溶合于价值工程的管理中,方能达到预定的目标。
参考文献
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无模型控制器理论与应用的进展
本文介绍了无模型控制器又称非建模自适应控制器的基本理论和近年来在理论和应用方面研究的进展,无模型控制器的设计途径是一种非经典的途径.该途径的特点是:建模和反馈控制一体化,冲破经典PID的`概念和控制器设计的线性框架,采用了功能组合设计方法.建模与控制一体化的手续,使设计出来的控制器具有一定的结构自适应性,本文还介绍了无模型控制器大量成功应用的实例.
作 者：韩志刚 作者单位：黑龙江大学,电子工程学院,哈尔滨,150080刊 名：自动化技术与应用英文刊名：TECHNIQUES OF AUTOMATION AND APPLICATIONS年，卷(期)：23(2)分类号：NP941.4关键词：无模型控制器 建模与控制一体化 功能组合 结构自适 应用
混凝土裂缝控制与施工技术研究及工程应用
如何控制混凝土裂缝是当前混凝土工程的一项重点和难点.本文针对混凝土产生裂缝的机理,提出预防混凝土裂缝的施工技术措施,进行合理的`施工设计防止有害裂缝的产生.
作 者：吴立明 作者单位：广东省建筑构件工程公司,广东,佛山,528248刊 名：城市建设与商业网点英文刊名：CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN年，卷(期)：“”(24)分类号：关键词：混凝土 裂缝控制 施工设计 工程应用
关键词：智能控制技术;工程机械;应用情况;发展进程
前些年，我国在工程机械领域中，跟西方发达国家的技术储备上还存在着较大差距，而近年来，随着经济水平和科学技术的不断发展，在工程机械控制领域中总体技术水平也得到了长足长进，取得了喜人成绩。在智能化领域蓬勃发展之余，工业产业中也对智能化技术与工程机械领域相结合工作进行了不断尝试，随着结合技术的逐渐成熟，智能控制技术在工程机械领域也开始发挥重要显著作用。现今，在工程机械领域整体行业中，主流观点为工程机械控制技术的未来发展方向是智能控制技术与工程机械相结合，提高机械设备自适应能力。在智能控制技术与工程机械控制技术结合后，将会构建一个完整、科学的工程机械控制体系，使得工程机械设备中各部位之间建立信息沟通渠道，相互之间灵活配合，提高工程机械设备的施工精度。智能控制技术和工程机械控制技术相结合，不但在提高机械使用效率、环保问题上有着显著作用，更有利于工程机械控制领域的智能化、精细化发展不断前进，提高我国整体工程机械控制领域水平，从而更好促进我国整体工业水平的发展。
1工程机械控制技术智能化的发展与起源
1.1工程机械控制技术智能化的发展
工程机械控制技术的特点为安全性高、机械精细化程度高和性能可靠程度强。在工程机械控制领域中，自动化控制系统是整体控制领域中的重要组成部分。自动化控制系统在机械设备控制过程中，起着重要作用，有效提高了机械设备的使用效率和精准度。但在前些年我国的整体技术水平偏低，由于整体时代背景因素，自动化控制系统技术还被西方先进国家的公司所管控，在我国工程机械控制领域中自动化控制系统没有得到推广。在工程机械控制技术智能化发展过程中，逐渐显露出智能控制技术的一些特点，如控制系统人性化、网络化等特点，而这些特点都是传统工程机械控制技术所不具备的。机械控制技术智能化发展的主要目的为便捷工程机械操作控制流程、提高机械设备运行效率、对机械设备严格控制，而达到以上目的首要前提为构建工程机械智能化远程网络实时通讯系统。在控制工程机械实际操作施工时，通过远距离网络通讯系统，实时下达机械设备操作指令，对机械设备运行严格控制，实现智能控制系统与工程机械设备之间的无缝对接。目前，在我国工程机械控制领域中，智能化控制技术的总体发展水平还处于起步阶段，但在具体技术发展中已经取得一些喜人成绩。例如，在三一重工中，对道路施工设备的智能化控制技术的相关技术研究工作中不断突破现有技术，实现了装载机等工程机械设备的智能化控制，有效提升了这些设备的施工效率和安全性作业操作。但是，在整体工程机械控制智能化发展过程中，还需要相关研发人员不断论证、深入分析研究，以期在整体工程机械领域中，实现智能化系统控制。
1.2工程机械设备智能控制技术的起源
1挣值理论基本原理
1.1挣值理论中的参数
挣值理论中的参数包括基本参数和三个基本值衍生得来的偏差分析参数。其中已完成工作量的预算成本 (Budgeted Cost for Work Pe rform e d, BCWP) 、已完成工作量的实际成本 (Actual Cos t for Work Pe rform e d, ACWP) 、计划工作量的预算成本 (Budge te d Cos t for Work Pe rform e d, BCWS) 为基本参数;项目成本差异 (CV) 、项目进度差异 (SV) 、时间差异、成本绩效指数 (CPI) 、进度绩效指数 (SPI) 、完工估算 (Estimate At Complete, EAC) 为偏差分析参数。通过以上几个参数, 项目管理者可以了解项目的状态, 并利用它们对进度与成本的同步控制提供依据。
1.1.1已完成工作量的预算成本 (Budge te d Cos t for Work Pe rform e d, BCWP)
指项目实施过程中某阶段实际完成工作量按预算定额计算出来的成本, 即挣值 (Earned Value, EV) , 挣值反映了满足质量标准的项目实际进度。按我国的习惯, 可以把它理解为“已实现的投资额”。
1.1.2已完成工作量的实际成本 (Actual Cos t for Work Pe rform e d, ACWP)
指即到某一时点己完成的工作所实际花费的总金额。按我国的习惯可以把它理解为“实际的消耗投资额”。
1.1.3计划工作量的预算成本 (Budge te d Cos t for Work Pe rform e d, BCWS)
即根据批准认可的进度计划和预算计算的截至某一时点应当完成的工作所需投入资金的累积值。按我国的习惯可以把它理解为“计划投资额”。
1.1.4项目成本差异 (CV)
指实际成本支出值与挣值之差, 即CV=ACWP-BCWP。
当CV>0时, 表示实际成本超预算;当CV=0时, 表示实际成本与预算相符;当CV<0时, 表示实际成本比预算节约。这种成本差异说明, 随着工程进度的增长, 工程成本也将随着增加。但一般来说两者增长的速度是不一致的, 并不是同步增长, 或者说, 同一施工进度是可以用不同的成本付出得到, 同一成本付出可以得到不同的施工进度。
1.1.5项目进度差异 (SV)
指挣值与计划预算值之差, 即SV=BCWP-BCWS。
当SV>0时, 表示实际进度超前;当SV=0时, 表示实际进度与计划相符;当SV<0时, 表示实际进度落后。
1.1.6时间差异
即工期差异, 是进度差异在时间上的反映。它是用报告日期减去与报告点BCWP值相等的BCWS值所对应的日期。
1.1.7成本绩效指数 (CPI)
指挣值与实际成本支出值的相对关系, 即CPI=ACWP/BCWP。成本绩效指数表明了实际成本与预算成本之间的偏离程度。当CPI>1时, 表示实际成本低于预算成本;当CPI=1时, 表示实际成本与预算成本相符;当CPI<1时, 表示实际成本超支。
1.1.8进度绩效指数 (SPI)
指挣值与计划预算值的相对关系, 即SPI=BCWP/BCWS。进度绩效指数表明了实际进度与计划进度之间的偏离程度。当SPI>1时, 表示实际进度超前;当SPI=1时, 表示实际进度与计划相符;当SPI<1时, 表示实际进度落后。
1.1.9完工估算 (Es tim ate At Com ple te, EAC)
指根据项目过去的实际开支而估算项目完成时的费用, 是截止到某一时刻直接成本和间接成本的总和再加上所有确认的剩余工作的估算成本。可以表达为EAC=ACWP+到完成时的估算。
1.2挣值分析用于进度与成本偏差分析的步骤
使用挣值理论进行进度与成本偏差分析, 必须定期监控BCWS、ACWP和BCWP三个参数。在项目开始之前, 必须为在整个项目工期内怎样和何时使用资金做出预算和计划。项目开始后, 监督实际成本和工作绩效以确保成本、进度在控制范围之内。具体步骤如下:
1.2.1工程项目的预算规划
首先要制订详细的项目预算和资金分配计划。先预测出各个工作包的直接成本, 然后将各工作包的直接成本进行汇总, 得到项目的总直接成本TBC。再将每一个工作包的直接成本分配到各个工作包的整个工期中, 每期的直接成本计划依据各工作包的各分项工作量进度计划来确定, 然后再加上每期分摊的间接成本, 即得到每期的成本计划。当每一工作包所需完成的工程量分配到工期的每个区间 (这个区间可定义为工程管理和控制的报表时段) , 就能确定何时需用多少成本。这一数字通过各期累加可得BCWS。
1.2.2工程项目的实际成本
将项目在每个时段各项工作己发生的实际成本支出进行汇总, 得到本期的实际成本支出值, 再将前期的实际成本支出值进行累加, 得到已消耗的实际成本, 形成累计实际成本ACWP。
1.2.3挣值计算
挣值是整个项目期间必须确定的重要参数, 对项目每期已完工程量与施工预算单价之积进行累计, 即可确定累计挣值BCWP。
1.2.4差异分析及绩效指数计算
通过三个基本参数的统计得出, 代入1.1.4～1.1.8各项定义式中即可得出差异分析及绩效指数这些参量, 进而对成本及进度分析提供更加直接全面的分析数据。
1.2.5工程项目的完工估算
为了将实际开支控制在允许的范围之内, 必须对项目将来的开支作必要的预测。完工估算EAC (Estimate At Complete) 是根据项目过去的实际开支而估算项目完成时的费用, 是截止到某一时刻直接成本和间接成本的总和再加上所有确认的剩余工作的估算成本。因此, 预测EAC的通用公式可以表达为:EAC=ACWP+到完成时的估算。
2挣值理论应用举例
河北某建筑公司承建一个项目, 该项目进展到第20周时, 项目部对前19周的各个分项 (以代号表示) 实施情况进行挣得值分析。该建设项目经过工作分解, 项目有关情况如表2.1所示。表2.1是在认真分析建设项目各项费用的基础上最终制定的各项工作的费用预算结果及项目前19周的工作执行情况。
用挣得值分析法对项目进行分析如下:
由上可得偏差参数:
成本偏差:CV=BCWP-ACWP=3820-4110=290 (千元) <0, 说明费用超支29万元;
进度偏差:SV=BCWP-BCWS=3820-4450=-630 (千元) <0, 说明进度拖后63万元。
成本绩效指数:CPI=BCWP/ACWP=3820/4110=0.929由于CPI<1, 所以费用超支;
进度绩效指数:SPI=BCWP/BCWS=3820/4450=0.858由于SPI<1, 所以进度延误。
整体说明项目状况较差, 必须采取相应的措施纠正问题。
完成项目的成本估算:
EAC=BAC-BCWP+ACWP=7500-3820+4110=7790 (千元) , 因此如果对该项目无法改进工作状况, 预计完成该项目时将要花费779万元。
项目部经过挣值分析得出的各个指标值和完工预测值, 可以清楚的知道目前项目的进展情况:项目的费用超支而且进度落后, 处于不理想的状态。项目部必须对项目执行情况进行分析并采取相应措施进行适当的调整, 比如改变实施过程, 加强项目成本控制, 增加高效人员的投入等, 项目才能顺利的完成。
3结论
通过理论实例相结合, 使我们从根本上掌握挣值理论;并通过其在工程项目的使用, 随时把握项目各项工作的偏差及造成状况的原因, 及时纠正, 达到对工程项目成本有力控制的作用。因此, 挣值理论是一种项目监控行之有效的管理技术, 可以有效地保证项目的顺利进行。
参考文献
[1]Kerzner H.杨爱华译.项目管理:计划、进度和控制的系统方法[M].北京:电子工业出版社, 2006.
关键词:大型煤炭企业;成本控制;矿井优化
1 课题的提出背景与选题理由
国际金融危机的动荡加剧以及流感爆发对经济复苏的进一步阻碍, 世界经济增长率降为1983年来最低,世界500强中有些破产,有些被收购,而且经济消费在诸多政策刺激下仍然萎靡不振。特别是我国大型煤炭企业在工厂开工不足,电力需求不旺盛的严冬时代怎样生存下去?怎样眼光向内苦练内功?国家制订了节能减排目标,要求建设节约型社会而且职工个人要求不断增长收入提高生活质量?国有大型煤企在国家政策指引下不断进行资本、资源整合,怎样实现低成本消化?依靠科技进步以矿井优化设计为龙头,以开展节能减排为目标,创新成本控制方法,施行全员全过程总成本(Total Cost Management;TCM)管理,是当前煤炭企业化危为机,实现国家、企业、职工三赢的科学发展新局面重要措施。
2 选题的目的意义
某在建矿井是省属大型煤炭集团的下属矿井,在集团股份公司资源整合工作有序进行,奋力打造六个千万吨煤炭基地发展战略逐步形成的形势下,全面贯彻实践科学发展观和集团公司一系列会议精神,以“高排低控,紧缩支出,严控成本,积极应对”为目标,顽强拼搏,克服了防突任务重、井深压0力大等不利因素影响,化危为机,大力开展节能减排、严控工程成本活动,累计节约资金约3000多万元。2008年度筹建处荣获省“五一”劳动奖状,付井装备创造了比全国同类工程提前60天的记录,井筒进尺连续三个月创集团公司建井史上单井月进尺最高记录。筹建处财务管理工作也得到了集团公司各级领导的认可。4月份的财务业务展评中获得一等奖、5月份省工信厅组织的财会工作创优达标活动中一举获得创优资格,为集团公司在建矿井争得了荣誉。现矿井建设各项工作正稳步推进,为建设“高效节约型”矿井打下了坚实基础。
3 煤矿成本控制的实践
3.1 工程成本控制流程分为工程构想、工程设计、工程施工、竣工决算四个阶段控制
我们按照煤矿基建程序,强化设计论证,委托具有较大实力的煤炭设计院,成本核算人员、生产人员积极参与,选择了地理位置优越,占用基本农田少,拆迁少的场地,极大的节约了资源。
工程施工中严格控制工程造价,坚持三不付款。由计划、工程、财务组成进度、质量、安全考核验收小组,每月组织验收一次。一是对井巷工程质量的验收实行百分制考核,并按照质量标准验收单实行现场打分。95分以上为优良(不含95分),90-95分为合格,90分以下为不合格。工程质量不合格的不予验收付款。二是对达到优良品的巷道按正常标准结算付款85%;对于不合格巷道,扒斗机以内巷道不算进尺。三是对区队三大员进行考核,达到优良品的施工单位三大员每人奖励1000元,对出现不合格品的施工单位三大员每人罚款1000元,并限期整改,整改期间的费用矿不予结算。
工程竣工决算要求是交钥匙工程,力争矿井竣工之日就是五优矿井建成之时,要求签证齐全,图纸等资料完整归档,对质量不合格的坚决不决算,一年后有质量问题的沉淀5%的质量保证金。
3.2 积极组织矿井优化设计、全员参与和厉行节约政策
(1)积极组织好矿井优化设计。即应用新技术、新工艺、技术改新等,搞好矿井优化设计,降低投资成本。
美国学者Kaplan与 Atkinson研究发现,将近95%的成本发生在生产制造之前,亦即产品优化设计阶段,发生在生产制造与后期维护的成本仅占5%;国际成本控制协会(The Association for theAdvancement of Cost Engineering;AACE)会员许恩得也认为要控制成本必须做到事前控制,除?制造成本之外,还要考虑研究设计工程。Berliner与 Brimson的研究也发现,产品有 80%到 90%的成本是发生在产品的设计研发阶段,生产投入的成本仅占总成本的10%到20%,Engwall认为生产之前产品设计花一元的费用,则可以在生产之后节省八到十元花费。Matt Carlsson的研究中,也曾就研究设计对产品成本与品质的影响整理如表1所示。
Horngren的研究曾提出成本决定曲线,说明了当研发成本决定时,则大致的总成本也确定了。
从上可以看出产品前期优化设计的重要性,尤其对建设矿井条件复杂,不确定因素增多的情况下,矿井设计水平占总成本的比重远远大于一般制造企业,它不仅影响建井工期,也直接关系着矿井的投资造价成本,而且对投产后原煤成本的高低、巷道设备维护修理、原煤质量优劣、效益的好坏有先天性的决定作用。
我们紧紧抓住设计成本这个“牛鼻子”,计划、工程、财务等专业人员联合成立优化设计课题研究小组,深入一线到井下工作面中去,多次请来专家研讨,广纳良策,争取设计部门同意,不断优化设计10多项,共节约资金或减少后续成本支出约3000多万元。落实主要项目有6项:
①把炸药库和整流硐室修改设计在一起并共用一条回风道,节约巷道投资成本55万元。
②风井壁后注浆重新设计了水灰比,保持了注浆压力的持续稳定,井壁渗透由注浆前5m2m/h减少为1m2m/h,止水率大于80%,每年减少井下排水3.5万m2m,节约后期排水费用1150万元,同时也减少了地下水对井壁侵蚀,减少了运营期间的维修费用。
③西翼第二中部车场优化设计后方案比原方案巷道缩短40M,同时此段不需做防突工作,节约投资成本74万元。
④地面土建三栋宿舍楼由原设计在场区北部变更为南部,避开了需打桩基20多米深的回填区,仅地基一项节约投资800多万元。
⑤通过技改措施对付井水窝由梁窝改为拖架加快了施工进度、罐内阻由人工操作改为自动液一套控制,增加了安全稳定性,提高了使用效率,满足了生产需要。
⑥突出矿井设计出了新的支护形式和施工顺序,即增加了巷道强度又释放了压力,此项可节约后期巷道维修费用989万元。
(2)实行全员参与考核控制。
调动广大职工群众自觉参与节约意识。我们充分利用黑板报、简报、班前班后会等形式,树典型、奖模范,大造“节约重奖、浪费可耻”的舆论宣传攻势,开展“节约一颗螺丝钉、节约一度电、节约一张纸”、“成本控制和职工个人收入如何挂钩”、“人人会算帐、人人创效益、人人收入增”等大讨论活动。通过以上活动使职工认识到成本控制不仅和企业效益增加有关,也和个人收入提高、国家节能减排目标是一致的。
(3)施行厉行节约政策对材料管理、工程进度、质量等全过程预算控制,严格落实考核。
①加大全面预算管理力度。按过程分为四个预算管理子系统:预算编制系统、对根据预算实施活动指导协调、预算差异分析报告系统、依据差异提出改进措施修订预算及进行激励措施系统。按内容分为矿井概预算及单项工程预算。我们按年、季、月编制工程进度、成本费用滚动预算,包干到每个区队、单项工程,在保证安全质量前提下,完成任务奖励2000到20000元不等,以现金形式发到职工个人手中,完不成任务、质量不各格的坚决返工并进行索赔。08年以来共向施工单位索赔46.15万元,奖励14.40万元。预算控制出了效益。
②将工资收入与材料器材回收复用等成本费用挂钩考核落实。下发了“工资与成本费用挂钩考核分配办法”,把工作量、工作质量、回收复用材料器材与工资收入挂钩。下发实施了《工程材料认价办法》,加强了对施工单位材料的监管。每个科区队、施工单位都有相应的细化考核单位,月底由考核单位验收签字后,劳资、财务、企管据以分配结算。由于措施得当,止09年4月底回收了价值很高的前期临时工程拆除的器材设备等,主要有架空线1000米价值1万元、线杆50根价值5万元、钢丝绳3600米价值30万元、电缆800米价值5000元、临时发电机30万元已入库、55KW临时风机50万元回收后又投入永久付井口房使用,临时罐笼、临时井架、临时变压器约100万元等。做到了废物回收和再利用。四是加大了电费管理力度。办公楼、综合楼、食堂、宿舍楼、能够装表的其它施工地点装表计量,核定基数,承包到人,节约额按50%奖励到个人。
③积极开展“三保两讲”劳动竞赛活动。实行班组经济核算和优化生产组织。每班交接时总结上一班,安排下一班工作,做到生产组织班班衔接紧密。
3.3 算好“四本账”即算好资金效益账、资源整合运作账、非生产费用控制账和节能减排科学发展账
(1)充分利用现金浮游量4929万元,加大了资金循环使用率,年节约利息近280万元。采购材料设备按合同尽量做到货到付款;工程付款严格按基建程序控制造价,甲方、监理、施工单位联合验收后付进度的80%,结算后留5%的质量保证金;09年付款时利用资金时间差付出承兑汇票1500万元。
(2)在合法的前提下加强税收筹划,用好用足国家对大型国企改革改制的优惠政策,减少投资成本。积极和集团公司证券部、法律部、地方政府汇报,我们问专家、查网络,确立了注册全资子公司方案,不仅提高了工作效率也节约了一大笔税收费用。经初步测算,土地、房产按评估价值1.4亿计算,可享受营业税和契税优惠1120万元。加快公司的注册成立工作,利用国家企业设备投资可享受抵扣17%的税款政策,可认证后期抵扣销项税款近千万元。
(3)在可控非生产成本特别是建管费等控制上制定了费用标准,实行一支笔审批。将费用分解到部门,再由每个部门落实到个人,加大对招待费、办公费、电话费、差旅费和小车维修费支出的管理和监督力度,确保了各种费用的下降。制订下发了《筹建处办公费管理办法》,实行了办公费节约奖励基金制度。对实际发生的费用由财务部、综合办公室、企管部严格考核,对按计划节约的按50%奖励到个人。
随着现代科技和计算机信息技术的不断发展，控制工程理论及其应用方法也日益完善，在国民经济建设和社会生产生活中的作用日益凸显。本文从控制工程理论的产生和发展出发，系统探讨控制工程理论的应用情况。
关键词：控制理论；控制工程；应用
相对论、控制论及量子论诞生于20世纪代，被称之为现代科学的重要革命。人们通过这三个理论进一步认识了客观世界，为社会生产和文明进步产生了巨大影响[1]。随着科学技术的进步和发展，控制工程理论在工农业、交通运输业、生物、信息等方面有广泛应用。所以，对控制工程理论及其应用情况进行研究有着重要的现实意义。
1控制理论和控制工程的概述
1.1控制理论的诞生
控制理论是一门实践性和应用性很强的自然学科，其诞生于第一次技术革命，在18世纪中期，瓦特在发明蒸汽机不久，在蒸汽机运转速度的控制工作中应用到离心式飞锤调速器原理，以此开启基于蒸汽动力的机械化技术时代。再此之后，工程研究界逐步将控制理论应用到调速稳定性方面的研究中。伴随通讯、信息处理等技术的发展，电气工程师开始对控制系统进行全面、系统的研究，为控制工程理论的形成和发展奠定了重要基础[2]。
1.2控制理论的发展
控制工程理论主要经历了三个阶段的发展。第一阶段（20世纪40～60年代），也就是古典控制理论阶段。主要是解决单向输入、输出等方面的问题，而此类问题的妥善解决需要应用到的方法有频率特性、函数等，同时大部分探讨的是线性定常系统。第二阶段（20世纪60～70年代），也就是现代控制理论。主要解决较为复杂的问题，需要应用数学计算机的.分析和实时性控制，在此过程中，会出现时变、非线性、输出输入不均衡等较为复杂性的问题。第三阶段（20世纪70年代到现在），也就是智能和系统理论控制阶段，一方面智能化控制实际是对控制理论的深入挖掘，对人类的智能行为息和信息传输控制进行研究；而系统理论则是当前计算机系统的设计和结构等理论进行研究。
关键词：工程项目 施工质量 管理 落实 控制1工程项目施工质量管理的落实与控制工程质量控制标准就是为了保证达到工程合同规定的质量标准而采取的一系列措施、手段和方法。要实现对工程质量的控制，就必须严格执行工程建设程序，对工程建设进程中各个阶段质量严格控制。主要从以下8个方面进行论述：
1.1工程质量控制的主要阶段
（1）项目可行性研究阶段。运用技术经济学原理，在对投资建议有关的技术、经济、社会、环境等所有方面进行调查研究的基础上，对各种可能的拟建方案和建成投产后的经济效益、社会效益和环境效益等进行技术经济分析、预测和论证，确定项目建设的可行性，并在可行的情况下提出最佳建设方案作为决策、设计的依据。
（2）项目决策阶段。确定工程项目应达到的质量目标及水平。对于工程项目建设，需要控制的总体目标是投资、质量和进度，三者之间互相制约。要做到投资、质量、进度三者协调统一，达到业主最满意的质量水平，则应通过可行性研究和多方案论证来确定。
（3）工程设计阶段。根据项目决策阶段已确定的质量目标和水平，通过工程设计使其具体化。设计在技术上是否可行、工艺是否先进、经济是否合理、设备是否配套、结构是否安全可靠等，是决定工程项目建成后的使用价值和功能。
（4）工程施工阶段。根据设计文件和图纸的要求，通过施工形成工程实体。
（5）工程竣工阶段。对项目施工阶段的质量进行试车运转、检查评定、考核质量目标是否符合设计阶段的质量要求。
1.2工程质量控制主要任务工程质量控制的任务就是根据工程合同规定的工程建设各阶段的质量目标，对工程建设全过程的质量实施监督管理。工程质量的优劣，对工程能否正常运作关系重大。不仅严重影响承包商的信誉，也将影响工程建设项目投资方的经济效益，同时也直接反映出监理工作的好坏。因此，工程质量问题是参与工程建设各方共同利益之所在。搞好工程质量控制，是参与工程建设各方共同的义不容辞的责任。但在实际工作中，由于参与工程建设各方所处位置不同，各自所关注的重点也有所不同。施工单位的主要任务是：编制工程施工技术方案，明确施工质量目标，控制要点，控制方法、质量措施，及时做好施工班组和操作人员的技术交底；编制《施工作业指导书（任务书）》指导施工，特别注重质量标准、注意事项和强制性条文等对工程监督实施；严格监督工程施工质量及查对是否按设计图、施工规范、验评标准实施；严格执行“三查四检”制度，按质量计划履行。建设单位的主要任务，就是要以质量控制为纽带，协调监理、设计、施工单位三者关系，加强对监理、设计、施工的质量控制，监督合同履行和强制性标准执行情况，保证工程达到预期的质量目标。
1.3工程质量控制基本内容工程质量是建设项目的投资效益得以实现的根本保证，质量控制是确保工程质量的根本保证，也是确保工程质量的最有效方法，并贯穿于建设的全过程。为确保工程质量，建设单位会从以下5个方面对建设项目进行质量控制：①预测工程建设期和使用期对质量影响的全部因素，做好建设项目决策阶段的规划；②选择资质等级、经验、信誉合格的监理、设计和施工单位，签订合同，在合同中必须涉及质量条款并明确质量责任；③做好对重大技术方案、设计文件、施工组织设计的审定；④做好实施阶段的质量控制，如：图纸会审与技术交底、施工准备、材料机具供应及施工中的质量控制；⑤做好质量信息反馈，通过组织与调手段，进行合同的履行、强制性标准的执行及全面的质量管理。
1.4对监理、设计、施工的质量控制在各阶段，建设单位要针对不同时期的不同重点，采取相应的质量控制手段，来实现最终完成对建设项目的质量控制，达到预期的质量目标。
（1）对监理的质量控制。项目的建设过程执行工程监理制，是建设市场走向规范化管理的一项重要制度，并与国际上通行的项目建设管理方法接轨。建设工程项目监理的主要内容之一就是对工程建设进行质量控制。为了能够保证项目的正确实施和有效地对实施过程进行质量控制，建设单位应委托具有相应资质等级的监理单位进行监理，签订监理合同、明确质量责任，将监理工作内容具体化，并赋予监理相应权力。为确保监理单位有能力履行监理合同，业主必须对监理单位进行资质审查，优选监理单位。在此基础上，建设单位通过对以上委托内容具体实施过程的监督控制，使监理工程师较好地履行监理委托合同所规定的各项职责，达到对工程建设质量进行控制的目的。建设单位对监理的监督控制，主要通过监理工作月报和进行现场监督。监理工作月报主要反映内容之一就是对工程建设质量的控制情况，包括：分项工程、分部工程、单位工程验收，旁站监理和隐蔽工程验收；分项工程验收合格率、优良率统计；施工试验情况；质量事故；暂停施工指令；本期工程质量分析（包括产生工程质量问题的原因和质量对策一览表）等。根据监理月报反映的质量情况，并通过现场勘察来督促监理和施工单位对有关质量问题采取相应的措施，共同搞好质量控制，达到质量控制的预期目标。
（2）对设计的质量控制。设计阶段的质量控制，就是要追求质量的合理化。所谓合理的质量，是指在一定投资限额下，能达到建设单位所需要的最佳功能和质量水平。设计工作是工程建设的基础，及时准确地提供设计图纸、处理工程重大技术问题，对保证工程质量具有重要意义。建设单位对设计总要求是：应本着“统一规划，合理布局、因地制宜、综合开发、配套建设”的方针；做到适用、经济、美观、合理、防灾、抗灾、安全、节约用地，环境协调，低价高质。为达到这一目标，应采取以下措施对设计质量进行控制：根据项目建设有关批文、资料要求，编制出规划设计大纲，明确设计的质量标准，组织设计招标或方案竞赛，评定设计方案；进行勘察、设计单位的资质审查，优选勘察、设计单位并签订合同、明确质量责任和按合同实施，并加强对合同实施过程的质量控制；控制设计质量，审查设计方案，以保证项目设计符合设计大纲要求，符合国家有关工程建设的方针政策，符合现行设计规范、标准，符合国情，工艺合理，技术先进；设计图纸是设计工作的成果，又是施工的直接依据，设计阶段质量控制最终要体现在设计图纸的审查上；建设单位组织设计单位配合施工，解决施工单位、建设单位提出的质量问题，设计变更和处理预算修改。
（3）对施工的质量控制。在开工前，项目建设单位应组织招标，选定与工程建设任务相适应的承包商，并签订工程承包合同。建设单位对施工的具体质量控制主要是委托监理进行的。监理依据项目建设单位与承包商签订的工程承包合同，对建设项目进行全面监理，使承包商的工程质量活动完全处在监理的控制之中，有效地开展质量控制。但是，在实际工作中，有些问题不是监理和施工单位就能解决的，还需要建设单位做大量工作。建设单位在施工阶段的质量控制主要有以下几个方面：
①确定工程质量控制流程中主动控制影响质量的因素（包括人员、材料、机具、设备、施工顺序和方法等），进一步完善质量监督组织，如建设单位可设质量管理部门，直接负责监督监理和施工单位的质量行为，并协调二者关系；
②抓好质量检验、落实检验方法；
③对单位工程、分部工程及隐蔽工程组织验收；④审查质量问题（事故）报告，参与质量监理会议。当施工中出现质量问题（事故），应及时引起重视，防止诱发重大的质量事故，组织专人调查分析原因及特点，并审查监理、施工单位填写的工程问题（事故）报告单及处理方案报审单等。在建设项目实施过程中，质量控制始终贯穿于项目建设全过程，需要在实际工作中进一步总结与探讨。
近几年来，大批建设项目立项、建设与投产，加快缓和社会（开发商）供不应求的紧张局面。但对工程建设也带来一定的负面影响，如：材料、设备供应订单多、人手少、任务紧等，使材料设备供不应求，供货材料设备制造质量有所下降；监理、设计、施工单位承接项目过多，人手少、人员调整不合理，人员整体素质有所下降；工程进度节点超常发挥，为满足市场需求，加快施工进度，过度压缩工期，使施工质量有所下降等等。为此，建议工程建设项目的质量主管人员应根据上述现象，根据不同阶段的质量控制要求严格把好工程质量关。同时，根据现有的工程建设特点，及时把握好质量与进度的矛盾。当进度与质量发生矛盾时，质量必须放在首位。同时，应在进度节点被调整确定之前，预先组织对进度节点实施阶段做好哪些施工质量会受到影响作一次分析与评估，并提出这一进度节点实施阶段的质量分析评估意见与建议书，作为提供决策部门和领导决策的参考依据。
2提高工程质量,以质取胜,走质量效益型道路施工企业作为建筑业的重要支柱力量，始终站在改革的风口浪尖上，面临着严峻的竞争形势和强大的市场压力。提高工程质量，以质取胜，走质量效益型道路，已成为施工企业生存发展的必然选择。加强施工质量管理不仅会成为国家和企业创造巨大的经济效益，同时也对提升工程技术人员素质，改造企业文化，提高企业竞争力，发挥重要的作用。因此，加强对施工质量管理的落实与控制，已成为施工企业管理工作的重中之重。
2.1从管理者做起牢固树立质量意识,创施工质量“零缺陷”工程企业管理者对工程质量要有足够的认识，并建立起一整套行之有效的质量管理体系，形成上下一致、齐抓共管的质量管理模式。全球质量管理权威专家克劳斯比精辟指出，质量管理的四项原则，即：客户的要求是确定业务质量的标准；建立质量保证体系的目的在于预防；工作的最高标准就是“零缺陷”；不符合要求的代价是用返工而发生的额外成本增加。从此可以看到，质量管理是一个复杂的系统工程，也必须引起企业管理者的高度重视。在当今建筑市场竞争日趋激烈，施工企业内部外部环境发生一系列变化的条件下，业主的要求愈加复杂和多样化，并对工程质量提出更高更精的要求，由此引发企业内部管理和经营方式的变化。企业管理者应以提高工程质量效益为中心，将质量效益寓于管理活动之中，建设质量文化，实施科学的领导和管理。同时，企业管理者更要有与时俱进的精神，将质量保证体系实施和改进当作长期和首要的任务。
2.2从工程实际出发做好施工前技术准备工作,按“零缺陷”团队管理、明确分工、各负其责、做到高标准严要求工程承揽后，要根据工程特点和业主的要求，制定一个先进合理、结合公司实际、因地制宜的施工方案，以保证整个工程施工有计划、有步骤地进行，全面实现合同目标，并取得良好的社会效益和经济效益。为保证工程质量，施工中要求依据工程特点和施工方案，制定相应的单项技术和质量保证措施，并以技术交底形式向有关施工人员详细交底。交底应根据不同的工程特点，进
行不同内容的技术交底。一般应包括以下八个方面内容：
（1）结合具体操作部位，贯彻落实施工的各项技术要求。
（2）落实对关键项目、关键部位的质量要求、质量标准、操作要点及注意事项等。
（3）必须注意的尺寸、轴线、标高以及预留孔洞和预埋件位置、规格、数量等。
（4）使用材料的品种、规格、等级、质量要求以及混凝土、砂浆、防水材料的配比。
（5）施工方法、施工顺序、工种配合、搭接、安全操作要求及注意的事项。
（6）各项技术指标的要求和实际措施。
（7）设计变更情况。
（8）必须保证技术交底的质量，使操作工人、专业工长等基层人员能按设计意图和规范要求，保质保量按时完成施工任务，必要时还需示范操作方法，先做工程样板等。
2.3从源头抓起把住进场材料的质量关,确保进场材料“零缺陷”工程中使用的各种材料的质量和性能是直接影响工程质量的主要因素。也可以说，原材料的好坏是关系到工程能否优质完工的重要前提。为此，要求质检员具备较高的业务能力，同时具备良好的思想道德素质，不为利所动。对每一批进场材料均遵循严格的报验制度，抽样送检，检验合格后才允许使用，对关系到结构安全和建筑物使用功能的关键材料，必须采取抽样和普检相结合的原则，确保用材质量。如今一些小水泥厂、小炼钢厂生产的劣质产品充斥建筑市场，这些材料一旦用于建筑结构中，就会存在质量隐患，甚至导致“豆腐渣”工程或还未正式使用就已成为“危楼”。为此，必须严格把好进场材料质量关，消除材料质量隐患，杜绝质量缺陷。
2.4严格质量控制打造工程质量“零缺陷”工程项目的施工过程是由一系列相互关联、相互制约的工序所构成，各工序的施工质量则是单项、单位工程质量的基础，直接影响到工程项目的整体质量。因此，控制工程质量，必须从以下5个环节抓起。
（1）增强操作人员的质量意识。施工中某些工序或操作重点因施工人员质量意识不强，而造成人为失误，影响工程质量甚至造成质量事故。精密度和操作技术要求高、难度大的工序施工过程等，应严格从施工人员的质量意识、技术能力的考察着手，采取适当手段，加强技术交底、特提醒操作要点、注意质量标准并严格监督检查等。如我公司在深圳万山珠宝园外墙改造工程的幕墙施工中，开始时曾出现小变形、边角翘起等现象，经现场质检人员检查发现并口头警告，发返工整改通知，强调工程重要性和质量标准等，使施工操作人员提高质量意识，端正了施工态度，并严格按交底要求认真操作、执行，使质量得到了保证。
（2）加强技术复核。在施工过程中，对重要的或关系整个工程的技术工作，必须加强复核，避免发生重大的差错，影响工程质量和正常使用。除按质量标准的规定复核、检查外，还要在分项工程正式施工前进行检查，发现问题及时纠正。如对标高、验线、模板、钢筋、混凝土和砂浆、结构吊装、装饰、屋面等工序，严格检查复核，保证主体结构的强度和尺寸得到有效控制，使主体工程质量得到保证。同时，避免由于主体结构的方正、平整或几何尺寸控制不到位，造成装饰材料的浪费，影响经济效益。
（3）加强质量检查。施工中的质量检查是控制工程质量的有效措施，通过检查可以有效的发现质量隐患，及时加以处理，避免出现质量问题。
（4）完善质量记录，作好资料整理。在项目建设过程中，为了证明一些工程部位的质量状况和各项质量保证措施的有效运行，必须有完善的质量记录。这些质量记录是工程技术资料的核心。因此，要有计划、有步骤地做好质量保证资料的建立、收集和整理工作，明确各阶段应做的质量检查记录和检验测试的项目和内容，并有
专人负责管理，以便全面说明工程项目的质量状况，使用户通过质量保证资料，对工程的质量有一个系统的了解。同时，通过这些资料的分析又能进一步促进施工企业改进管理方法。做到实施工作质量“零缺陷”管理。
（5）做好成品的保护。在施工过程中，有些分项、分部工程已经完成，而其它工程尚在施工。如果对已完成的成品不采取妥善的措施加以保护，就会造成损伤，影响工程质量。这样，不仅会增加修补工程量、浪费工料、拖延工期，更严重的是有的损伤难以恢复到原样，成为永久性缺陷。为防止成品受损，可采用提前保护、及时包裹、表面覆盖、局部封闭等措施进行保护，确保工程质量“零缺陷”。
3结束语
关键词 神经网络 控制系统 控制科学 模型 机器人
中图分类号：TP183 文献标识码：A
1神经网络控制的发展现状
神经网络控制是模仿人类感觉器官和脑细胞工作原理的控制方法，它是由一些简单的阈值逻辑单元根据平行结构的重量可调节的连接在一起，可以接受大量的信息，处理结果和并行输出信息。系统的硬件仿照神经细胞网络，而软件模拟神经细胞的工作，即每个神经元接收信号，根据相应的规律输出信号。它的优点是能快速处理复杂的控制任务。如图1所示是一种三层的神经网络模型
美国的科学家从大脑中的信息处理的角度来研究一些基本的生理特性方法，利用数学模型来研究大脑细胞的运动与结构和生物神经元，提出了第一个神经网络模型（MP模型），开辟了神经科学研究的时代。心理学家赫布通过大脑在学习后形成的条件反射来对神经细胞进行研究，提出了Hebb规则的神经元连接强度的变化规律。人工智能神经网络系统的研究是从第二十世纪50年代和60年代初开始进行的。计算机科学家提出了感知器模型，模拟动物和人类的认知能力和学习能力，提出了三层感知器隐藏层处理单元的新概念。科学家们还提出了自适应线性神经元模型，这是一个学习研究规律的有效方法。这些新的科研创举使神经网络从理论研究进入实施阶段，从而在人工神经网络的研究领域中引发了第一个高潮。
人工智能起初是一个基于感知器作为函数的数学研究学科，深入分析后开发出了具有局限性的简单网络系统，并有科学家指出：感知器只有单一的求解线性问题，解决简单的非线性问题，就必须采用多层神经网络的隐单元。在当时的条件下，用有效的学习算法来找到一个多层神经网络是非常困难的，从而使许多神经网络研究人员都失去了信心，使神经网络理论进入了停滞阶段。之后，科学家们提出了新的神经网络模型，神经网络的研究取得了突破性的进展。科学家们提出了能量函数的概念以及神经网络的稳定性判据。他们在非线性动力学的几种神经网絡模型中的优化问题的解决方案是成功的，对神经网络理论的发展产生了深远的影响。这使得神经网络的研究的重新点燃了复兴之火。不久之后，就有其他科学家提出了用BP算法来代替多层前馈反向传播算法来训练神经网络，从实践上证明了神经网络具有很强的操作能力，其应用已经渗透到各个领域，并取得了令人鼓舞的进展，如在智能控制，模式识别，自适应滤波和信号处理，非线性优化，传感和机器人，生物医学工程等领域都取得了令人瞩目的伟大成就。这些成果深化了人们对神经网络的了解。
2神经网络控制的应用背景
具有自学习能力的人工神经网络非线性映射能力，联想记忆能力，并行信息处理能力和容错性能都很优异，在科学和技术领域都引起了广泛的关注。相比于复杂系统的控制模型，特别是在系统不确定性的情况下，神经网络控制体现出了无与伦比的优势。
上世纪60年代，科学家们首先正式介绍了神经网络控制系统。第二十世纪60年代初，在美国“阿波罗登月计划中，科学家们还提出了根据在脊椎动物神经系统的网状结构中研究出的一种渐进模型的工作原理，使月球车在复杂的环境中能够具备一定的自控能力。在美国空军技术研究领域，神经网络滤波已经得到了广泛的应用。概率神经网络也被成功地用于解决两个单独电子发射器的相关问题。对神经网络控制的研究主要集中在自适应控制与智能机器人，以及后来的专家系统和模糊神经系统，在这些学术领域中都取得了大量的成果。
神经网络处理非线性和不确定性系统有着巨大的发展空间。可以说，在各种实际问题中，凡是可以采用传统的控制理论来解决的问题，几乎都可以利用神经网络技术来解决问题，而传统的控制技术无法解决的也可以用神经网络来解决。神经网络控制的许多成功案例让人们看到了智能控制时代的到来。当然，由于目前的神经网络硬件的发展，神经网络控制的大规模应用时代尚未到来，具有简单功能的神经元芯片的成功研制却使人对其发展前景信心倍增。
参考文献
[1] 韦巍，蒋静坪.基于多神经网络的机器人轨迹学习控制研究[J].浙江大学学报（工学版），1997（04）.
[2] 张健欣，郭宁.基于神经网络的非线性系统自适应控制综述[J].内蒙古电大学刊，2007（12）.
杭州绿色科技馆为科研办公用房, 建筑高度18.5m, 地上四层, 地下一层, 建筑面积4600m2。该项目2010年12月10日通过了美国LEED铂金级评审, 2011年获得住建部绿色建筑技术创新奖。
杭州绿色建筑科技馆造型独特, 南北方向外墙倾斜, 以减少南向墙面的太阳辐射, 增加北向墙面的太阳照射, 如图1所示。该馆集成了国内外多种先进、适用的建筑低碳技术, 包括被动通风系统、地源热泵系统、溶液调湿新风系统、外遮阳系统、温湿度独立控制辐射吊顶空调系统、自然采光调节系统、太阳能光伏电池系统, 还有风力发电系统、雨水收集系统、中水回用系统。科技馆采用了完善的能耗分项计量, 控制系统着力于各子系统的融合, 实现杭州绿色建筑科技馆的节能优化。
1 被动通风系统
杭州绿色科技馆被动式通风示意图如图2所示。为实现被动通风, 建筑物地下室南北各设计有6个进风口, 配置有电动双层窗50个;屋顶层有拔风烟囱14个, 配置电动双层窗60个;建筑物总共有17个竖向风道, 分布在每个房间窗户旁。该风道内同时布有新风管道, 在有源空调运行时提供新风;1~4楼设置了房间进风调节风阀86个;由BA完成对被动通风阀的开关控制和调节控制。
采用被动通风方式时:首先打开所有地下室双层窗、房间的风阀和屋顶的电动双层窗。风从地下室的进风口进来, 由风道通过被动通风阀进入各个房间, 再从房间内侧的窗户流向中庭, 最后从屋顶的拔风烟囱排出。
1.1 被动通风系统仿真
杭州绿色科技馆的被动通风由英国De Montfort大学能源和可持续发展学院依据杭州市气候焓湿图做仿真设计, 如图3所示。杭州全年有72%的时间内室外气温在0℃~24℃。随着冬夏季风逆向转换, 气团和天气状况均会发生明显的季节性变化, 形成春多雨, 夏湿热, 秋气爽, 冬干冷的地区气候特征。根据杭州气候条件, 过渡季节采用被动通风技术, 夏季则采用传统的有源空调制冷方式。采用被动通风技术, 结合应用控制技术可以推迟夏季有源空调的使用时间;在盛夏夜间被动通风也能发挥节能的作用, 从而达到节能的目的。图4a和图4b分别为CFD仿真的被动通风条件下各个房间的风速分布和温度分布。从图4中我们可以看到被动通风条件下科技馆里大部分区域的最低风速大于0.2m/s, 办公区域的大部分区域的温度都在舒适范围之内。
1.2 绿色建筑科技馆被动式通风可行性分析
被动通风可在基本不消耗能源的情况下降低室内温度, 带走潮湿污浊的空气, 改善室内热环境, 实现被动式制冷, 是一种经济的通风方式。被动通风属自然风, 其风速柔和, 空气比较清新, 有利于人的心理和生理健康。
为了分析被动通风系统应用的效果, 在杭州绿色科技馆室外空旷草坪上设置了一个小气象站, 用以实时测量室内外温湿度、风向风速、太阳辐射和紫外线等天气参数。在地下室风道、一楼风道和拔风烟囱内设置了22个温度传感器、12个微风速传感器以监测被动通风效果。BA采集的实时和历史数据一分钟一个记录, 每个记录有字段项1000多个, 每天半夜自动发送到科研人员的邮箱中。
分析记录的历史数据 (如表1所示) , 一楼风道温度一致性非常好。
图5是2010年5月27日被动式通风开启时科技馆小气象站室外温度、一楼风道温度和三楼办公室南向平均温度一天的数据对比图。从图5中可以看出, 风道温度与室外温度走向基本一致, 白天工作时间风道温度比室外温度要低6℃左右;三楼办公室南向平均温度则比较平稳, 在25℃~27℃之间。说明被动通风在过渡季节是完全可行的。这些数据也表明即使室外温度达到30℃时, 被动通风仍然能满足办公室舒适度的要求, 因此, 通过被动通风延长过渡季节以实现节能是可行的。
1.3 被动通风的建模
要想建立一致性较好的被动通风的数学模型, 正确确定模型的输入和输出量是十分关键的, 原则是尽量把影响输出的重要物理量作为系统输入。本文的输出量是决定人体舒适度的办公室的平均温度, 输入则较为复杂。根据被动通风原理, 影响被动通风的因素主要有两个:风压和热压。风压和热压的共同作用产生被动通风, 由此初步确定输入量是室外温度、室外湿度、室外风速、室外风向和太阳辐射等参数。
研究各个输入相对于输出的相关性可以验证模型输入的合理性, 如图6所示室外温度与输出的相关性为0.85, 是高度正相关;室外湿度与输出的相关性为-0.7, 是显著负相关;风速与输出相关性为0.7, 是显著正相关。太阳辐射量与三楼室内平均温度的相关性为0.3, 是低度相关, 因此最终不将太阳辐射作为输入量。
我们用控制理论的辨识方法对被动通风系统尝试了不同的模型结构, 最终确定的模型拟合精度如图7所示。利用残差中剩余信息量的大小可以评价模型质量的好坏。图8为输出残差, 从中可以看出残差序列可以视作零均值的白噪声序列, 且其大部分值位于95%置信区间内, 所以辨识的模型是可靠的。
图8模型的残差检验
1.4 室内温度预测与控制
根据网站预报的杭州天气参数, 我们可以利用被动通风的数学模型预测得到第二天办公室的温度。图9中实线为三楼室内平均温度实际值, 虚线为三楼平均温度预测值, 可以看出预测最大误差为0.25℃, 最高温度约为26.8℃, 误差不超过10%, 说明预测是有意义的。
2 地源热泵系统的应用和土壤温度场的监测
杭州绿色科技馆暖通设计参数为夏季25℃~27℃, 湿度50%~60%;冬季18℃~20℃, 湿度40%~50%, 新风量40m3/人·小时。采用一台型号为PSRHH0401-D-Y的克莱门特螺杆式地源热泵机组, 制冷量/输入功率为99.1k W/19.8k W, 制热量/输入功率为103.7k W/23.3k W。地耦换热器共设64孔, 钻孔孔径130mm, 孔深60m, 间距5.5m。换热单元管径为DN25的HDPE管, 埋设方式为同程单U式。
为了监测和研究地源热泵运行条件下土壤温度场的热平衡, 我们在BA中专门设计了地耦换热器来对周围土壤的温度场进行监控。共布置了9个温度检测立柱, 从W1到W8, 如图10所示。每个立柱设5个温度传感器, 分别位于深度-5m、-20m、-30m、-40m和-50m处。图11中的W1、W2沿换热管管壁敷设;W4、W6距离换热管管壁约2.75m;W3则位于W2和W4中间约1.375m的位置。
温度传感器采用工业Pt100, 三线制传输, 传输线缆采用RVV 1mm2截面积, 以保证三线电阻的对称性。
除了施工中吊车挖断四点以外, 全部测点在工作一年半以后依然可靠。测试数据如图11、12所示。图11是W2温度立柱某天温度变化值, 图12是W3温度立柱某天的温度。从图中可以看出, 敷设在换热管管壁上的W2上的温度随着地源热泵的启停有规律地发生相应变化, 而W3温度立柱的温度由于土壤的热传导性能差, 并不随地源热泵的启动停止而发生变化。这说明温度立柱布局时应当尽可能靠近换热管。
正是W3、W4这样的温度立柱能够检测土壤温度场的平衡。图13a、图13b分别显示了2010年6月22日和相距整整1年后2011年6月22日那天W3的温度场数值。从图13中可以看出土壤温度场是不平衡的, 经过了一年, 温度下降了大约0.5℃。这一情况和杭州绿色科技馆冬季负荷情况是一致的。
3 溶液调湿新风系统和辐射吊顶的控制
杭州绿色科技馆采用四台热泵式溶液调湿新风机组。新风量3000CMH, 制冷量59k W, 制热量39k W, 除湿量60kg/h, 加湿量19kg/h。空调末端采用辐射毛细管158个, 辐射吊顶330个。
辐射吊顶的控制纳入BA中央控制系统。因为本地控制只能调节房间的温湿度, 在夏季特别是梅雨季节不能自动解决辐射吊顶的结露问题。理论和实践都说明, 要避免产生结露必须控制新风温度、房间辐射吊顶的进水温度和房间温湿度三个因素。
为了及时掌握新风温度, 设计BA系统通过通信读取新风机组内部数据, 包括新风温湿度、送风温湿度、回风温湿度、排风温湿度、蒸发器温度和冷凝器温度, 如图14所示。为了控制房间温湿度, 我们在分水器上设计了开关阀门, 在房间的内外区布置了温湿度传感器, 预测计算露点温度, 一旦预测到有结露可能, 立即关闭分水器开关阀门。同时在集水器上设计了调节阀门, 用于平时调节、控制房间的温度。
由于任何空间的同一高度, 温度分布都存在一个差异, 或称为温度梯度分布, 所以分内外区布置温湿度传感器, 按最不利情况判断点, 防止结露于预期之中。
4 外遮阳系统的控制
外遮阳不仅能调节室内的光照度, 更使建筑物减少接受过多的太阳光辐射, 避免室内过热, 减少建筑物的热负荷, 从而达到节约空调能耗的目的。杭州绿色科技馆采用了德勒建材工业 (中国) 有限公司生产的12组电动AS450水平旋转机翼型外遮阳系统, 南北各6组。每组通过连接楼层外遮阳的连杆同步调节1楼至3楼的每幅外遮阳的开度, 因此, 同一跨度外遮阳的开启角度是相同的。外遮阳系统主要由水平遮阳百叶、电机驱动器、控制器和传感器 (光照度计) 组成。机翼型外遮阳电源为交流220V, 采用浮点控制方法。
杭州绿色科技馆的外遮阳系统控制有三大亮点。第一, 考虑到目前所有的外遮阳产品的控制器价格非常昂贵, 其控制策略仅仅是和太阳入射角度相关, 不能符合我们节能的要求, 我们决定采用BA的DDC控制器控制, 自己研发控制策略。为此硬件用了12块浮点控制模块, 价格仅为原先的三十分之一。浮点控制模块输出有三根线和电机连接, 其中一根线是地线, 另外两根线的通电与否分别控制电机的正反向转动;通电时间的占空比大小决定电机的开度。
第二, 我们建立了桌面光照度和吊顶光照度的数学回归模型。这是因为光照度计通常安装在吊顶或梁上, 而光照度的控制目标却往往是桌面照度。按规范要求, 对一般的办公室, 桌面照度不小于300lux, 高级办公室桌面照度不小于500lux这样才能达到眼睛舒适的要求。在按吊顶照度控制外遮阳角度时, 使用回归数学模型可以确保桌面光舒适。
第三, 外遮阳的控制策略不仅取决于桌面照度, 而且取决于楼层空调的能耗。在夏季, 当外区灯光源的功率总和小于空调能耗时, 选择外遮阳叶片朝关闭方向增加15度, 以减小太阳辐射增加的建筑物负荷;反之, 则按照光舒适度原则调控外遮阳叶片角度;冬季, 由于太阳光辐射是正向负荷, 所以选择全开外遮阳叶片。过渡季节按照光照度舒适原则调控。
实施过程中我们发现光照度传感器的选择和精度存在非常大的问题, 需要引起业界的充分注意。绝大多数光照度传感器都不能提供照度——电输出量特性图, 性能不能保证。典型的, 夜间充分黑暗的条件下光照度不为零。有的厂家的光照度传感器量程过小, 不能满足一般办公室的要求, 在全暗的情况下, 传感器显示居然有80lux~120lux, 最大值也严重不正确。
5 杭州绿色科技馆的能耗分项计量系统
杭州绿色科技馆严格遵照“国家办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统分项能耗数据采集技术导则”的规定, 分别对水、电进行分类计量 (本项目没有气和油能源消耗) , 共使用多功能功率表29块, 水表9块。其中, 电计量按照明插座用电、空调用电、动力用电和特殊用电分项计量, 太阳能光伏电池和风力发电自成系统, 计量不包含在内。对二级子项的地源热泵、冷冻泵、地下循环泵的电功和电度分别进行了计量, 溶液调湿新风系统每两台设置一台多功率表;动力用电主要对电梯、室外和地下室排水泵、中水系统水泵和通风机用多功能功率表分别进行计量;另外对冷冻水总管、各楼层进出水管分别进行了冷量计量, 共使用卡姆鲁普冷量表6块。
6 杭州绿色科技馆的BA系统
杭州绿色科技馆楼宇自控系统的主要功能是完成对被动式通风系统的测量和风阀的控制, 对暖通系统末端即辐射吊顶和风机盘管的控制, 对除展厅以外的照明系统的控制 (办公室照明回路严格按内外区划分) , 根据优化的节能策略实施对外遮阳系统的控制等。另外, 通过接口监测地源热泵系统内部和外部的参数, 传输能评估子系统能效比的参数;检测变水量泵的状态, 测量地源热泵系统土壤热平衡性能, 监测电梯的状态和各用能设备的能耗等。
系统共有控制点位1579点, 规模相当于一栋数万平方米的办公楼的点位, 其中模拟输入 (AI) 581点、数字输入 (DI) 640点、模拟输出 (AO) 150点、数字输出 (DO) 208点。给每个DDC监控点预留15%。
BA系统与地源热泵系统、溶液调湿新风系统、智能照明系统、PLC、电梯系统、小气象站、电力能量管理系统、冷热量计量系统、水表计量系统、展示厅大屏和PDA等十余个子系统通过接口和通信实现互联。BA实现了对上述十余个系统的集成管理。
系统在后台建立实时数据表, 每分钟一个记录, 记录共有1000余项字段, 每天150万个数据, 全部自动发到指定邮箱, 便于专家分析和诊断, 也便于今后的研究和建模。
7 结束语
杭州绿色科技馆是对建筑低碳技术的尝试, 其建设期就关注诸多低碳技术的应用融合, 是比较成功、甚至有创意的, 因而获得了2011年度信息和城市建设部绿色建筑创新三等奖。
目前科技馆尚存在房间和中庭密封不够, 导致冬季热负荷过大, 升温比较困难的缺点。溶液调湿新风机组能耗占建筑总能耗比例也过大, 需要进一步整改和摸索经验。
参考文献
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