工业自动化系统与集成制造系统先进控制与优化软件集成第 1 部分：总述、概念及术语目次工业自动化系统与集成 制造系统先进控制与优化软件集成 第1 部分：总述、概念及术语11 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 缩略语75 概念和层次定位86 基本功能概述10附 录 A （资料性附录） 先进控制与优化系统应用架构示例12附 录 B （资料性附录） 典型的先进控制技术13附 录 C （资料性附录） 典型的先进控制技术14附 录 D （资料性附录） 典型的优化技术15附 录 E （资料性附录） 典型的性能评估技术16I工业自动化系统与集成制造系统先进控制与优化软件集成第 1 部分：总述、概念及术语1 范围本标准针对企业制造系统先进控制与优化领域的软件集成问题，给出了先进控制与优化软件的功能集成架构，以及信息交互方式。本标准的目标使用者包括：先进控制与优化软件的开发组织（软件开发商）、先进控制与优化软件的应用组织（工程解决方案供应商、过程生产部门、企业信息部门）、独立的软件测试机构、先进控制与优化软件实施及咨询服务机构以及软件行业协会、各地区信息产业主管部门等。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是标注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不标注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。IEC 62264-1 企业控制系统集成 第1 部分： 模型和术语(Enterprise-control systemintegration - Part 1: Models and terminology)IEC 62264-3 企业控制系统集成 第3部分：制造运行管理的活动模型(Enterprise-control system integration - Part 3: Activity models of manufacturing operations management)3 术语和定义本标准采用以下的定义。3.1执行器 Actuator自动化技术工具中接收控制信号并对被控对象施加控制作用的装置，是控制系统回路中正向通道的最终操作单元。示例：气动、液动或电动等装置。注：源于GB/T 2900.56-2002 / idt IEC 60050(351)：1998，经修改。3.2执行器组件 Actuator Components组成执行器的所有零件和部件。3.3自适应控制 Adaptive Control17针对被控对象特性或外界环境变化，采用自动方法改变或影响控制结构与参数的控制策略。3.4先进控制与优化平台 Advanced Process Control and Optimization Platform支撑先进控制与优化策略的计算机软件系统。3.5基准 Benchmark衡量控制算法或控制策略性能的一种测试标准。3.6串级控制系统 Cascade Control System一种经典的复杂控制系统，由两个或两个以上的控制器串联连接组成两个或两个以上的闭环控制回路，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值，每个控制器都有独立的测量输入，但只有主控制器具有独立的设定值。3.7闭环路 Closed-Loop一种控制系统的连接方式：有关被控变量的信息反馈给控制器，实现自动地控制被控变量。3.8控制性能评估 Control Performance Assessment利用信号处理、时间序列建模、概率统计分析等技术对控制系统的可测信号进行分析并结合专家经验对控制系统的运行状态给出评价。3.9被控变量 Controlled Variable控制系统中需要被控制的输出变量。示例：温度控制系统中的温度、液位控制系统中的液位等。注：源于GB/T 2900.56-2002 / idt IEC 60050(351)：1998，经修改。3.10控制器 Controller一种由元器件组成的或者由计算机（数字系统）实现的，执行规定控制策略的功能单元。注：源于GB/T 2900.56-2002 / idt IEC 60050(351)：1998，经修改。3.11解耦控制 Decoupling Control在多变量控制系统中，消除或部分消除多个输入/输出变量之间耦合作用的控制方法，示例：静态解耦控制，动态解耦控制。3.12集散控制系统 Distributed Control System综合计算机、控制、通信、网络和图形显示等技术，形成以微处理器为核心的计算机控制系统。总体设计思想是采用控制分散和管理集中相结合的原则，保证系统具有高的可靠性、灵活性和可适用性。3.13扰动变量 Disturbance Variable自外界作用于系统上的非期望、独立且通常难以测量的输入变量。GB/T 2900.56-2002 / idt IEC 60050(351)：19983.14动态矩阵控制Dynamic Matrix Control一种用被控对象的阶跃响应特性来描述系统动态模型的预测控制算法，具有算法简单、计算量小、鲁棒性强的特点。3.15动态 Dynamic State输出变量随时间而变化的不平衡状态。3.16专家控制 Expert Control通过规则库和推理过程，利用人类专家的知识和解决问题的方法来进行相关控制的策略。3.17故障检测 Fault Detection确定制造过程中系统或设备有无异常的检查技术。3.18故障诊断 Fault Diagnosis制造过程中对系统或设备异常状态原因的识别技术。3.19反馈控制 Feedback Control将被控系统的输出信息返送到输入端，与输入信息进行比较，并利用二者的偏差进行控制的一种控制方法。注：源于GB/T 2900.56-2002 / idt IEC 60050(351)：1998，经修改。3.20反馈校正 Feedback Rectification在预测控制器中，修正模型预测结果与系统实际输出之间偏差的策略。3.21前馈控制 Feedforward Control考虑作用于系统的可测输入和主要扰动，分析它们对系统输出的影响关系，在这些可测输入和主要扰动的不利影响产生之前，通过采取纠正措施，消除它们不利影响的一种控制方法。注：源于GB/T 2900.56-2002 / idt IEC 60050(351)：1998，经修改。3.22滤波 Filtering为消除或削减原始信号中各种干扰和噪声的方法。示例：低通滤波、一阶惯性滤波等。3.23模糊控制 Fuzzy Control以模糊数学为基础，用模糊语言表示知识，由模糊推理规则进行判断的控制方法。注：源于GB/T 2900.56-2002 / idt IEC 60050(351)：1998，经修改。3.24增益 Gain给定系统在输入变量改变后引起稳态输出变量改变的比例。注：源于GB/T 2900.56-2002 / idt IEC 60050(351)：1998，经修改。3.25广义预测控制 Generalized Predictive Control以受控自回归积分滑动平均模型（CARIMA）为基础，采用长时段的优化性能指标，并结合辨识和自校正机制的一类预测控制策略。3.26滚动优化 Horizon Optimization在预测控制器中，采用有限时域内反复在线优化的策略。3.27脉冲响应 Impulse Response对系统输入脉冲信号激励引起的时间响应输出序列。注：源于GB/T 2900.56-2002 / idt IEC 60050(351)：1998，经修改。3.28性能指标 Performance Indicators一类可量化的、被事先认可的、用来反映目标实现程度的标准。注：源于GB/T 2900.56-2002 / idt IEC 60050(351)：1998，经修改。3.29学习控制 Learning Control靠自身的学习功能来认识被控对象和外界环境的特性，并相应地改变控制策略以改善性能的控制方法。3.30逻辑控制 Logic Control根据某些条件的逻辑关系决定控制行为的控制策略。3.31操作变量 Manipulated Variable控制系统中，用于调节被控变量的输入变量。3.32最小方差控制 Minimum Variance Control使有随机噪声作用的系统输出量的方差保持为最小的控制方法。3.33模型算法控制 Model Algorithmic Control一种用被控对象的脉冲响应特性来描述系统动态模型的预测控制算法3.34模型预测控制 Model Predictive Control一种综合可预测过程未来行为的动态模型、在线反复优化计算并滚动实施控制作用、模型误差的反馈校正技术的闭环优化控制策略，简称预测控制。示例：模型算法控制、动态矩阵控制和广义预测控制。3.35模型 Model以任何方式（包括数学、物理、符号、图形或描述等方式）对现实事物某一方面进行的抽象描述。GB/T 16642:2008 / idt ISO 19439: 20063.36制造运行管理 Manufacturing Operations Management第3层内部利用制造设施来协调制造过程中的人员、设备和物料的活动。ISO/IEC 62264-3: 20073.37神经网络控制 Neural Network Control基于人工神经元网络的基本思想和理论，对被控系统进行学习、训练和控制的控制策略。3.38非线性预测控制 Nonlinear Predictive Control采用非线性预测模型的一种预测控制方法。3.39最优控制 Optimal Control在规定的条件下使性能指标达到最佳的控制方法。注：源于GB/T 2900.56-2002 / idt IEC 60050(351)：1998，经修改。3.40参数优化 Parameter Optimization按照预先设定标准，对系统参数进行优化的过程。3.41偏最小二乘 Partial Least Squares一种多元统计分析计算方法。通过多元投影变换，分析两个不同矩阵中变量的相互关系，可用于直接分析过程变量和质量变量间的映射关系。3.42预测模型 Predictive Model预测控制器中，用于描述被控对象特性的模型。3.43主元分析 Principal Component Analysis将多个变量通过线性变换以选出较少个数重要变量的多元统计分析计算方法。3.44流程模拟 Process Simulation通过科学计算和机理模型模仿制造过程的一种方法。3.45PID控制 Proportional-Integral-Derivative Control根据被控系统的被控变量与设定值的偏差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的一种经典控制算法。3.46实