我国制造业的战略任务是产品升级换代。转型面临一道技术鸿沟,是高精度自动化控制技术缺失。目前日本等发达国家控制精度达到千分之一,美国控制精度高达到万分之三,而我国的控制精度只有百分之一。由于控制精度达不到 ,许多高端材料、设备、产品无法生产。这项技术发达国家对我国严加封锁,是花钱买不来的技术。

      我国杰出自控专家专家,自主研发出一种高级模糊控制算法,据此制造出高精度,高推理速度的控制芯片。推理速度达到每秒亿次,控制精度超过了美国的最高水平。这项技术经过北京市科委组织的专家论证鉴定,经过工信部电子计量中心的检测,经过中国科学院的查新认证。经过与国外多种先进产品测试对比,性能指标都大幅超出。实践证明了这项技术的真实性和先进性。

      这项技术是一项共性技术,涉及制造业各行各业。是一项高难技术,世界上只有少数国家掌握,我国众多专家几十年攻关没有取得突破。是一项战略技术,是解决我国军工、机器人、数控机床、精密测量仪器等高端设备、材料、产品难题的一把钥匙。我们希望能汇集各行业精英,建立一个大型技术攻关平台,抓住对我国制造业影响最大的难题,运用超精技术进行攻关解决,推动我国工业四点零全面升级。


为何落后?


      忽视模糊控制算法的研究和推广,是我国控制算法落后的主要原因

      上世纪九十年代,我国与发达国家基本上都是以传统控制理论,作为工业控制的基础。其中PID控制是最经典的控制算法。

      传统控制是以被控对象的数学模型为研究目标,控制算法是以确定性、时不变的线性系统为基础。但是工业被控对象没有理想的系统条件,多数是不确定性、时变性的非线性系统。用微分方程和形态方程无法描述不确定性、时变性的非线性的实际系统。为了能够分析被控对象和自动控制系统,传统控制理论采用了一系列近似处理手段,将非线性环节线性化,将复杂环节简单化,将时变性环节和不确定性环节忽略不要。将千姿百态的被控对象近似成同一线性数学模型。

      这种经过近似处理的被控对象数学模型具有两重性,优点是使控制专家可以研究控制算法、使数学进入了自动控制系统。缺点是这种数学模型不是对被控对象真实的描述,以失真的数学模型研制的控制系统,低性能达不到精确。

      模糊控制应运而生。模糊控制研究的对象是控制策略,针对被控对象的现状,模拟专家经验,运用模糊逻辑推理实现调控。避开了被控对象的数学模型,为精确控制提供了新的控制方法。但是模糊控制有两个致命缺陷,推理速度慢,控制不精确。由于无法解决这两个难题,我国被迫放弃了模糊控制的研究和推广。

      发达国家清醒认识到模糊控制算法的重要性,没有放弃努力。九十年代以后,创新出多种模糊控制稳定消差算法,较好的解决了模糊控制推理速度慢和精度差的难题,使模糊控制进入高级阶段。

      当我们还在坚持传统粗放式控制时,发达国家已经利用高级模糊控制,对系统进行稳、快、准的精确控制。我们原地踏步,发达国家在前进,自动化控制的差距就这样拉开了。


精确控制算法的重要意义


      一、共性关键技术

      精确控制技术具有广泛性和重要性,涉及制造业各行业,是一项共性技术。又是一项关键技术,这项技术不解决,其他技术难以发挥作用。例如:我国高端测量分析设备被外国垄断,超精测量设备受到封锁。加工和测量犹如车子的两个轮子,没有高精度的测量设备,生产不出高质量的产品。

      我国的测量分析设备,使用的元器件与进口仪器基本一样,为什么测量设备精度比发达国家差十几倍?关键是没有应用超精技术。测量是通过电子元器件进行,电子元器件性能受到环境温度的影响,当温度变化时,电子元器件会发生漂移。粗略测量问题不大,但是精确测量就会出现较大的差距,精确测量的前提是精确恒温控制。我国导弹和美国导弹准确度有差距,其他环节差距不大,瓶颈是测量精度,原因是缺乏超精恒温控制技术。多年来有关人员找遍全国的研究院所,都没有解决这个难题。如果应用超精技术,我国的测量分析设备就能摇身一变,就成为高端测量分析设备,价格倍增,打破外国的垄断和封锁。

      二、急需技术

      当前我国许多经济和环境难题,急需利用超精技术去解决。例如:我国许多高端材料不能自给,大到飞机发动机关键材料,小到圆珠笔尖,高端材料短板制约了产品升级。我国材料工业急需解决的课题,是压缩中低档材料,开发创新高端材料。

      我国生产高端材料的技术瓶颈,是不能对窑炉温度精确控制。材料的特性是由晶格排列决定的,金刚石和石墨都是由碳原子构成,特性完全不一样。晶格的排列是由生成温度决定的,因此高端材料的冶炼、热处理,或者单晶体的生成,对窑炉的升温和降温曲线有严格的要求。炉温的控制属于难控对象,我国现有的PID控制无法进行这样的复杂控制。我国材料生产存在着窑炉升降温曲线不准确、温度波动大、不均衡等问题。造成材料晶格品质低,不均匀,重复性差。

      另外受控制水平限制,窑炉普遍不能加保温层,热能损耗大,炉温波动大,燃料燃烧不充分。窑炉、锅炉污染物排放严重超标,是雾霾的重要来源。发达国家也烧煤炭、石油、天然气,但是对空气质量影响不大。关键是他们的窑炉使用了精确控制技术,能精确地控制升降温曲线,不仅能生产出高端材料。而且能耗低,过滤好,排放少。因此用精控技术改造窑炉、锅炉,是我国创新高端材料,节能减排,治理雾霾的重要途径。

      三、高难技术

      超精控制技术是一项高难技术。世界上只有美国掌握,严格控制使用,主要用于军事和高端技术。日本等少数国家属于二流,只是掌握了精确控制技术,但已经使他们在制造业遥遥领先,赚足了垄断利润。我国科研机构,科技工作者攻关几十年,耗资巨大,目前控制技术还停留在普通控制的阶段,这是我国制造业落后的重要原因。

      发达国家把超精技术作为一项秘密武器,从不宣传,对我国严加封锁,是花钱买不来的技术。例如:机床是一个国家制造业水平高低的象征,其核心是数控系统。由于我国目前数控系统都是采取PID控制算法,国际最精密的机床都是采用高级模糊数学控制算法,两者的精度相差十到一百倍,我国的数控系统远远落后于国际先进水平。我国的中高档机床数控系统和关键零部件基本依赖进口,核心技术控制在外国手里,我国不仅利润微薄,而且机床行业的技术进步受到阻碍,尤其是我国最需要的超精数控机床,被发达国家列为战略物资而禁运。“东芝机床事件”就是最好的例证。由于外国的封锁,我国超精机加工领域基本属于空白,严重制约了我国制造业向高端转型。

      最近中资收购德国爱思强公司,再次证明了这一点。德国要价6.7亿欧元,条件苛刻,美国禁售。我国买爱思强公司,主要是想买MOCVD设备技术。其难点是对温度与流量控制精度有极高的要求,实际只要应用超精控制,我国自己就能制造高水平的MOCVD设备。实践证明,精控技术是花多少钱都买不来的高难技术,只能靠自己拼搏创新才能拥有。

      四、战略技术

      精控技术是精确测量、高端材料、精密加工、高档产品的基础。是我国制造业的关键共性技术、急需技术、高难技术,应用这项技术,对我国具有极其重要的战略意义。

      4.1是工业转型的战略需要。中国正处在一个转型期,大量制造业正在被比我国成本更低的海外市场替代。把制造业留在国内,关系到十三亿人赖以生存的基础,我国制造业亟需转型升级。工业升级,调整供给侧结构,需要高端材料、设备、工艺和产品。没有先进的超精技术,很难实现这项任务。

      4.2赶超国际先进水平的战略需要。据专家分析我国的制造业水平,属于国际三流,距离先进水平有三十年的差距。其实我国已经形成了雄厚的工业基础,差距如此大,关键是超精技术这块短板。我们推测:如果我国推广超精技术+制造业,实现换轨超车,在三到五年内能够赶超国际先进水平。

      4.3军事平衡的战略需要。我国尖端武器与美国有较大的差距。例如我国导弹精度低,很难击中航母这种移动目标,发挥不了战略威慑作用。我国第三代战斗机发动机存在许多弱点,迟迟不能装备部队。其重要原因是我国没有掌握超精控制技术。如果我国应用超精控制技术攻克了这些难关,军事水平相当,美国就没有资本再耀武扬威。


打破垄断


      令人欣慰的是,我国模糊控制专家,自主研发出“模糊直觉智能控制算法”简称FSIC技术。根据FSIC技术研制了CB3LP算法芯片,经过多年在多种产品上实验推广,证明FSIC技术已达到了国际先进水平,突破了发达国家对我国的技术封锁。

      FSIC实践应用情案例况请联系我们!

      经北京市科委托专门机构和专家鉴定,认定FSIC技术和CB3LP芯片为国际先进水平。经中国科学院文献情报中心查新认定:FSIC技术方法具有独创性,CB3LP芯片的部分性能和指标在国际上具有一定的领先优势。经信息产业部电子计量中心国防微电子元器件计量一级站检测鉴定“CB3LP” 芯片为合格产品。

      实践应用、产品鉴定和专家论证都证明FSIC技术是一项成熟的技术,先进的技术。已经具备大规模的推广和应用的条件。


创新亮点


      模糊推理速度慢,消除静差破坏系统动态稳定性,是世界性的两大难题,阻档了我国模糊控制的研究和推广应用。发达国家解决了这两大难题。但作为国家核心机密,对我国严密封锁,把它作为获得垄断利润的战略。FSIC技术的重大贡献,就在于它解决了这两个难题,使我国的模糊控制跻身于国际先列,打破了发达国家对我国的垄断和封锁。

      一、创新响应函数算法

      模糊控制高速推理,才能保证控制策略的真实性,和对波纹的控制,是模糊控制用于运动系统最重要的指标。美国为了解决爱国者导弹,高精度伺服系统波动,选用的模糊推理芯片,推理速度高达每秒300万次。

      推理速度慢,是因为推理算法效率低,以及模拟控制和数字控制转换需要时间。FSIC技术创新的响应函数算法,是一种函数化模糊推理方法,其最大优点是实现了低资源运算,运算速度快,在线调整简单。用它制造的CB3LP芯片,节省了模拟和数字控制转换时间。推理速度高达每秒钟一亿次,超过爱国者导弹30多倍。

      二、创新位置学习算法

      消除静差不破坏系统动态稳定性,是个国际性难题。静差处理水平,决定了控制精度。我国就是因为没有解决这个难题,被挡在模糊控制大门之外。

      FSIC算法采取将动态、静态分开的控制策略。FSIC算法的动态控制策略,从提高模糊控制速度的角度,提高精确控制非线性、耦合性、时变性、滞后性、和不确定性的动态性能,提高抗强干扰的能力。FSIC的算法的静态控制策略,从不破坏动态稳定性和不产生自学习波动的角度研制了位置学习算法,实现了在消除静差的同时不破坏动态系统性能。目前世界上有多种稳定消差法,位置学习算法是最好的。用它制作的芯片,控制精度达到了万分之一,超越了世界先进水平。

      由于攻克了以上两项难题,使FSIC控制性能和指标,达到国际领先水平。其表现 稳定性、快速性、准确性等各项参数 请联系我们 !