第一篇：土木工程前沿

對(duì)未來大跨橋梁的發(fā)展趨勢(shì)的研究

摘要：近30多年來橋梁的發(fā)展概況，可以看出結(jié)構(gòu)在向輕巧、纖細(xì)方面發(fā)展，而載重和跨度卻不斷在增長。為了適應(yīng)這種橋梁發(fā)展需要，就要對(duì)建筑材料、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、設(shè)計(jì)計(jì)算理論、施工方法等方面提出新的要求。同時(shí)，在橋梁美學(xué)方面也應(yīng)予以足夠的重視。

關(guān)鍵詞：橋梁發(fā)展；新型材料；橋梁CAD；施工技術(shù)；橋梁美學(xué)

一、引言

現(xiàn)在橋梁建筑已不單純地被視為交通線上重要的工程實(shí)體，同時(shí)也是一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)、綜合國力的綜合體現(xiàn)。由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,工業(yè)水平的提高,人類社會(huì)文明的發(fā)展,橋梁工程日新月異。隨著時(shí)代前進(jìn)的步伐,人們對(duì)橋梁工程提出了更高的要求,對(duì)“適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀”的橋梁設(shè)計(jì)原則賦以更新的內(nèi)容。橋梁工程無論是現(xiàn)在還是以后都不會(huì)停步的，它的發(fā)展前景會(huì)更廣闊。

大跨橋梁的的發(fā)展是社會(huì)發(fā)展的必然產(chǎn)物，自從橋梁出現(xiàn)以來, 其跨徑一直在不斷的加大。從幾米的小橋發(fā)展到現(xiàn)今主跨一千多米的特大橋,體現(xiàn)出了人類改造自然的能力在不斷變化。自18世紀(jì)80年代以來的200多年間，隨著大工業(yè)的興起和交通運(yùn)輸?shù)男枰l(fā)展起來的世界橋梁，橋跨由英國熟鐵鏈桿橋曼內(nèi)海峽橋主跨177米的最初橋跨的世界之最，到1931年美國建成喬治華盛頓橋，主跨首先突破1000米大關(guān)，達(dá)到1067米，百米到千米橋跨的發(fā)展歷經(jīng)了一個(gè)半世紀(jì)。20世紀(jì)的后70年里，美國的主跨1280米的金門大橋、主跨1289米的維拉扎納大橋，兩次刷新了當(dāng)時(shí)的世界橋跨記錄，到20世紀(jì)八九十年代英國的恒比爾河大橋、日本的明石海峽大橋先后再次刷新世界橋跨記錄，橋跨才開始接近2000米大關(guān)。

在21 世紀(jì), 由于跨海工程的出現(xiàn), 橋梁還要向更大跨徑的方向發(fā)展。21世紀(jì)世界橋梁跨度有多長？隨著意大利主跨3300米的墨西拿海峽大橋設(shè)計(jì)的完成，人類社會(huì)的建橋技術(shù)、新型材料運(yùn)用使橋梁跨度已步入登峰造極階段。據(jù)有關(guān)橋梁專家預(yù)測(cè)，籌建中的西班牙與摩洛哥之間的直布羅陀海峽大橋、美俄之間的白令海峽大橋的橋梁跨度將突破墨西拿海峽大橋主跨的長度，成為21世紀(jì)新的世界橋梁跨度之最。這些主跨接近4000米達(dá)到登峰造極水平的特大型橋梁建成之后，除大洋洲孤懸于大洋之中外，亞非歐美四大洲將聯(lián)為一體。大跨的跨海橋梁將會(huì)成為21世紀(jì)橋梁建設(shè)的主題。我國橋梁向跨海橋梁工程發(fā)展的路在何方？要如何切實(shí)可行地實(shí)現(xiàn)大跨橋梁？以下我就國內(nèi)大跨橋梁發(fā)展趨勢(shì)發(fā)表一些個(gè)人的看法。

二、材料的應(yīng)用和發(fā)展

在橋梁中隨著跨度的增大。混凝土材料，鋼材的強(qiáng)度漸漸不夠使用，例如混凝土預(yù)應(yīng)力梁橋當(dāng)跨度超過300m后應(yīng)力幾乎用足，只有提高標(biāo)號(hào)或改變材料才能把跨度繼續(xù)做大。又如在斜拉橋中如果用碳纖維取代鋼索則跨度更大，最有利于同懸索橋的競(jìng)爭。要推動(dòng)橋梁跨度的發(fā)展、材料的發(fā)展是一根本問題。

新材料對(duì)橋梁工程的發(fā)展具有關(guān)鍵性作用。沒有材料科學(xué)的發(fā)展，就不會(huì)有長大跨及新橋型的誕生。當(dāng)橋梁向大跨度方向發(fā)展的同時(shí)，未來橋梁新材料應(yīng)具有高強(qiáng)、高彈模、輕質(zhì)的特點(diǎn)，對(duì)建橋材料也提出了高強(qiáng)、輕質(zhì)和多功能的要求，橋梁的規(guī)模有一個(gè)理論上的限度。新型材料不斷出現(xiàn)，不過它們的實(shí)際應(yīng)用僅僅受制于對(duì)其使用壽命的顧慮。在以保守的方式使用新型材料的初期驗(yàn)證階段、目前橋梁常用的鋼和混凝土，從而實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)輕質(zhì)的目標(biāo)。材料科學(xué)的進(jìn)步為橋梁實(shí)現(xiàn)輕巧、簡潔、形式的多樣化提供了更多的可能性，進(jìn)一步探索新型的、高強(qiáng)、超高強(qiáng)工程材料建立其可靠的力學(xué)本構(gòu)關(guān)系，以充分發(fā)揮材料潛在的承載力，并在結(jié)構(gòu)理論研究上發(fā)展更符合實(shí)際狀態(tài)的力學(xué)分析方法與新的設(shè)計(jì)理論，不同類型輕質(zhì)材料組合拼裝的各類新型斜拉橋、懸索橋、輕質(zhì)拱橋，并向可靠度理論方向進(jìn)行探索，將一跨而過的大川海灣。

新型鋼材料的應(yīng)用將推動(dòng)橋梁工程的發(fā)展。鋼材料在橋梁建設(shè)中尤為重要，隨著鋼材料的發(fā)展，我國還將進(jìn)一步的開展低含碳量以及其他合金元素、經(jīng)過微合金化和晶粒細(xì)化處理的超高強(qiáng)度鋼材的研究以及生產(chǎn)。此種高強(qiáng)度的鋼材具有優(yōu)異的焊接功能。在我圍已建的采用了焊接性能良好的14MnNbq及15MnVNq鋼以及栓焊整體節(jié)點(diǎn)所組成的大型橋梁，還需進(jìn)一步的發(fā)展，向更高強(qiáng)度鋼及全焊鋼梁結(jié)構(gòu)發(fā)展?？垢g性好、結(jié)構(gòu)表面不需要油漆的耐候鋼也逐步得到應(yīng)用。

先進(jìn)復(fù)合材料也會(huì)得到較大的推廣使用。先進(jìn)復(fù)合材料(Advanced Composites)又稱纖維增強(qiáng)塑料(Fibre Reinforced Plastics，簡稱FRP)，是以非金屬纖維(如玻璃纖維、芳綸纖維和碳纖維)作增強(qiáng)材料，以樹脂(如不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂和乙烯基酯樹脂)作基體材料的復(fù)合材料。樹脂將纖維束結(jié)成整體，既能保護(hù)纖維免受機(jī)械破壞和化學(xué)腐蝕，又能使纖維整體受力。先進(jìn)復(fù)合材料具有以下特點(diǎn)：

1、強(qiáng)度高。用S玻璃纖維、芳綸纖維和碳纖維做成的復(fù)合材料筋束，其抗拉強(qiáng)度高于高強(qiáng)鋼絲，用E玻璃纖維做成的復(fù)合材料筋束，其抗拉強(qiáng)度與高強(qiáng)鋼絲接近。

2、耐腐蝕。玻璃纖維復(fù)合材料水管的壽命為鋼水管和混凝土水管的兩倍。

3、應(yīng)變關(guān)系直至破斷均呈線性。

4、彈性模量。碳纖維復(fù)合材料的拉伸彈性模量高于鋼材，但芳綸和玻璃纖維復(fù)合材料的拉伸彈性模量則僅為鋼材的一半和四分之一。

5、疲勞特性。碳纖維和芳綸纖維復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度高于高強(qiáng)綱絲，E玻璃纖維復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度則介于普遍鋼絲和高強(qiáng)鋼絲之間。金屬材料在交變應(yīng)力作用下，疲勞極限僅為靜荷強(qiáng)度的30%～40%。由于纖維與基體復(fù)合可緩和裂紋擴(kuò)展，以及存在纖維內(nèi)力再分配的可能性，復(fù)合材料的疲勞極限較高，約為靜荷強(qiáng)度的70%～80%，并在破壞前有變形顯著的征兆。

6、容重輕。約為鋼的五分之一至四分之一。

據(jù)有關(guān)橋梁專家介紹，21世紀(jì)的橋梁主材將采用高強(qiáng)度、高韌性鋼材和抑振合金材料。日本明石海峽大橋的加勁梁采用780兆帕焊接時(shí)低預(yù)熱型新型高強(qiáng)度鋼板，使其橋梁主跨設(shè)計(jì)刷新了20世紀(jì)的最大跨記錄，達(dá)到1991米。21世紀(jì)鋼桁連續(xù)梁將大量采用高強(qiáng)度低預(yù)熱型焊接用鋼板，大線能量焊接用鋼板、高韌性鋼板、抗層狀撕裂型鋼板、異形鋼板、耐候鋼及鍍鋅鋼板、抑振厚板、玻璃鋼、抑振合金材料，不僅可有效地增大鋼桁梁橋的橋跨，而且能有效地降低梁體自重，實(shí)現(xiàn)大跨、輕質(zhì)目標(biāo)。高強(qiáng)度混凝土是橋梁建設(shè)必不可少的主材料之一，21世紀(jì)的混凝土材料將加入來亞納米、水溶性聚合物、有機(jī)纖維以不斷提高強(qiáng)度與耐久性。橋梁建設(shè)將廣泛運(yùn)用環(huán)保型混凝土，橋梁的韌性、耐久性及強(qiáng)度將得以有效地提高。

三、學(xué)科發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)微處理器技術(shù)的迅猛發(fā)展，橋梁CAD技術(shù)將面臨新的發(fā)展機(jī)遇。集結(jié)構(gòu)分析、工程制圖、工程數(shù)據(jù)庫及專家系統(tǒng)的橋梁CAD軟件將會(huì)問世，并將邁入橋梁設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。借助計(jì)算機(jī)和非線性數(shù)值方法的不斷進(jìn)步，使力學(xué)模型日益精細(xì)化，仿真度提高，可以在設(shè)計(jì)階段逼真地描述大橋在地震、強(qiáng)風(fēng)、海浪等惡劣自然條件下施工和運(yùn)營的全過程，為決策提供動(dòng)態(tài)的虛擬現(xiàn)實(shí)圖像。大型橋梁基礎(chǔ)的施工技術(shù)可分為大型群樁基礎(chǔ)施工技術(shù)、大型凍結(jié)基礎(chǔ)施工技術(shù)以及大型沉井基礎(chǔ)施工技術(shù)等。以江陰長江大橋?yàn)榇淼某辆A(chǔ)施工、潤揚(yáng)大橋?yàn)榇淼拇笮团艠秲鼋Y(jié)法施工、蘇通橋基礎(chǔ)為代表的大型群樁基礎(chǔ)施工，都是我國在大型橋梁基礎(chǔ)施工方面取得的創(chuàng)新成果。海上橋梁基礎(chǔ)工程發(fā)展的重點(diǎn)在于海洋鉆井平臺(tái)技術(shù)的引進(jìn)。目前世界橋梁基礎(chǔ)尚未超過 100m 深?；A(chǔ)工程，下一步需進(jìn)行 100——300m 深?；A(chǔ)的實(shí)踐。大型橋梁基礎(chǔ)施工技術(shù)不斷創(chuàng)新。

四、橋梁美學(xué)研究

橋梁通常是社會(huì)大型公用設(shè)施，與其他土木建筑相比，它具有土木工程建筑的一般屬性，橋梁建筑還具有自身的特點(diǎn)，有使用和觀賞兩重功能。其主要功能是給人們提供跨越障礙的通道，具有體型龐大、位置固定、建造具有不可逆性且耗資巨大等特點(diǎn)。由橋梁的特殊功能決定了橋梁必須是一個(gè)開放的體系、結(jié)構(gòu)散布在社會(huì)各處，任何人在任何時(shí)間都可以使用它。與人類的活動(dòng)密切相關(guān)，具有開放性，使用壽命也比較長。因此，公共性、公平性、安全、適用、經(jīng)濟(jì)必然是橋梁設(shè)計(jì)的原則。橋梁規(guī)模越大，激發(fā)了公眾參與的熱情，經(jīng)濟(jì)因素在橋梁建設(shè)中所占的比重就越大，人們對(duì)其建造都非常關(guān)注，這一點(diǎn)在現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)實(shí)踐中已得到足夠的重視，這就是推動(dòng)橋梁美學(xué)研究的直接動(dòng)力。創(chuàng)新便是橋梁建筑藝術(shù)的靈魂，通過總結(jié)前人的創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)，終究會(huì)走向橋梁的藝術(shù)范疇。橋梁建筑屬于結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新必須以實(shí)踐為基礎(chǔ)，其存在的基礎(chǔ)是其適用性，也需要用理論來指導(dǎo)。聞名遐爾的美國舊金山金門大橋、澳大利亞悉尼港橋、英國倫敦橋、日本明石海峽大橋、中國上海楊浦大橋、南京長江二橋、香港青馬大橋等這些著名大橋都是一件件寶貴的空間藝術(shù)品，成為陸地、江河、海洋和天空的景觀，成為城市標(biāo)志性建筑。宏偉壯觀的澳大利亞悉尼港橋與現(xiàn)代化別具一格的悉尼歌劇院融為一體，成為今日悉尼的象征。因此，21世紀(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)必將更加重視建筑藝術(shù)造型，重視橋梁美學(xué)和景觀設(shè)計(jì)，達(dá)到人文景觀同環(huán)境景觀的完美結(jié)合。

五、結(jié)語

橋梁跨度不是科技進(jìn)步的唯一標(biāo)志，但它是科技進(jìn)步的重要標(biāo)志。橋梁的跨徑代表著一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)、工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的整體水平。跨度的大小并非人的主觀愿望，它是由經(jīng)濟(jì)、材料、橋型等多種因素確定的，跨度的推進(jìn)必然會(huì)給工程帶來更多的風(fēng)險(xiǎn)，而工程是只能成功不能失敗的，只允許存在缺點(diǎn)而不能有錯(cuò)誤，因?yàn)闃蛄汗こ?、特別是大跨的橋梁工程的失敗或錯(cuò)誤是誰也承擔(dān)不起的。大跨橋梁的發(fā)展是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然，隨著一系列跨海工程的出現(xiàn)，迫使我們必須挑戰(zhàn)更大的橋梁跨度。由于國外許多國家的橋梁事業(yè)相對(duì)于中國都起步較早，很多橋梁技術(shù)都比中國先進(jìn)，所以我們?cè)诎l(fā)展大跨橋梁時(shí)應(yīng)該多借鑒國外橋梁方面的成功經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)大跨度橋梁在中國更快的發(fā)展。可以預(yù)見,21 世紀(jì)大跨度橋梁工程建設(shè)必將取得新的突破,取得更大、更新的發(fā)展。

第二篇：《土木工程前沿學(xué)科》讀書報(bào)告

碩士研究生課程

?土木工程前瞻性學(xué)術(shù)講座?讀書報(bào)告

院(系): 土木工程與建筑學(xué)院 專業(yè)： 建筑與土木工程 任課教師: 研究生姓名:

學(xué)號(hào): 成績： 日期： 2014年 月 日

目錄

摘要????????????????????????????????1 第一部分??????????????????????????????2 第二部分????????????????????????????3 第三部分?????????????????????????????7 結(jié)語????????????????????????????????9

摘要

本學(xué)期選修了《土木工程前沿》這門課程，通過一學(xué)期的學(xué)習(xí)，對(duì)這門課程所講的內(nèi)容有了一定的了解，余教授主要通過六個(gè)專題，給我們介紹了當(dāng)今世界土木工程前沿技術(shù)的發(fā)展概況，讓我們對(duì)土木工程這個(gè)行業(yè)有了更深刻的了解，也讓我們開闊了眼界、發(fā)展了思維。本文分四個(gè)部分，第一部分為土木工程發(fā)展歷史簡介；第二部分為六個(gè)專題的簡介及本人對(duì)六個(gè)專題的感想和認(rèn)識(shí)；第三個(gè)部分為本人對(duì)大跨度橋梁發(fā)展趨勢(shì)的一些看法；第四部分為結(jié)語。

第一部分

土木工程發(fā)展歷史簡介

土木工程的發(fā)展，已經(jīng)有悠遠(yuǎn)的歷史了，總的來說分為三個(gè)階段。

人們?cè)谠缙谥荒芤揽磕嗤?、木料及其它天然材料從事營造活動(dòng)，后來出現(xiàn)了磚和瓦這種人工建筑材料，使人類第一次沖破了天然建筑材料的束縛。中國在公元前十一世紀(jì) 的西周初期制造出瓦。最早的磚出現(xiàn)在公元前五世紀(jì)至公元前三世紀(jì)戰(zhàn)國時(shí)的墓室中。磚和瓦具有比土更優(yōu)越的力學(xué)性能，可以就地取材，而又易于加工制作。

磚和瓦的出現(xiàn)使人們開始廣泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。直至18～19世紀(jì)，在長達(dá)兩千多年時(shí)間里，磚和瓦一直是土木工程的重要建筑材料，為人類文明作出了偉大的貢獻(xiàn)，甚至在目前還被廣泛采用。

鋼材的大量應(yīng)用是土木工程的第二次飛躍。十七世紀(jì)70年代開始使用生鐵、十九世紀(jì)初開始使用熟鐵建造橋梁和房屋，這是鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的前奏。

從十九世紀(jì)中葉開始，冶金業(yè)冶煉并軋制出抗拉和抗壓強(qiáng)度都很高、延性好、質(zhì)量均勻的建筑鋼材，隨后又生產(chǎn)出高強(qiáng)度鋼絲、鋼索。于是適應(yīng)發(fā)展需要的鋼結(jié)構(gòu)得到蓬勃發(fā)展。除應(yīng)用原有的梁、拱結(jié)構(gòu)外，新興的桁架、框架、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)逐漸推廣，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)形式百花爭艷的局面。

建筑物跨徑從磚結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)的幾米、幾十米發(fā)展到鋼結(jié)構(gòu)的百米、幾百米，直到現(xiàn)代的千米以上。于是在大江、海峽上架起大橋，在地面上建造起摩天大樓和高聳鐵塔，甚至在地面下鋪設(shè)鐵路，創(chuàng)造出前所未有的奇跡。

為適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的需要，在牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)上，材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論等就應(yīng)運(yùn)而生。施工機(jī)械、施工技術(shù)和施工組織設(shè)計(jì)的理論也隨之發(fā)展，土木工程從經(jīng)驗(yàn)上升成為科學(xué)，在工程實(shí)踐和基礎(chǔ)理論方面都面貌一新，從而促成了土木工程更迅速的發(fā)展。

十九世紀(jì)20年代，波特蘭水泥制成后，混凝土問世了?；炷凉橇峡梢跃偷厝〔模炷翗?gòu)件易于成型，但混凝土的抗拉強(qiáng)度很小，用途受到限制。十九世紀(jì)中葉以后，鋼鐵產(chǎn)量激增，隨之出現(xiàn)了鋼筋混凝土這種新型的復(fù)合建筑材料，其中鋼筋承擔(dān)拉力，混凝土承擔(dān)壓力，發(fā)揮了各自的優(yōu)點(diǎn)。二十世紀(jì)初以來，鋼筋混凝土廣泛應(yīng)用于土木工程的各個(gè)領(lǐng)域。

從三十年代開始，出現(xiàn)了預(yù)應(yīng)力混凝土。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能、剛度和承載能力，大大高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因而用途更為廣闊。土木工程進(jìn)入了鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土占統(tǒng)治地位的歷史時(shí)期。混凝土的出現(xiàn)給建筑物帶來了新的經(jīng)濟(jì)、美觀的工程結(jié)構(gòu)形式，使土木工程產(chǎn)生了新的施工技術(shù)和工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論。這是土木工程的又一次飛躍發(fā)展。

了解了土木工程的發(fā)展歷史，我們就能更加清晰的認(rèn)識(shí)土木工程的重要性以及土木工程的美好的發(fā)展前景。

第二部分 土木工程前沿技術(shù)簡介

余教授就六個(gè)專題

（一）當(dāng)代世界與中國的高層建筑、（二）現(xiàn)代大跨橋梁的設(shè)計(jì)與施工、（三）高鐵工程的進(jìn)展與關(guān)鍵技術(shù)、（四）近代隧道工程的現(xiàn)況與未來、（五）水利、水電工程的世界之最、（六）綠色材料與環(huán)境工程的發(fā)展，分別為我們介紹了當(dāng)代土木工程前沿技術(shù)的發(fā)展概況，使我們對(duì)土木工程這個(gè)專業(yè)又有了一個(gè)新的認(rèn)識(shí)。下面就這六個(gè)專題分別簡單闡述下我自己的認(rèn)識(shí)。

（一）當(dāng)代世界與中國的高層建筑

超過一定層數(shù)或高度的建筑稱為高層建筑。高層建筑的起點(diǎn)高度或?qū)訑?shù)，各國規(guī)定不一，且多無絕對(duì)、嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。中國的《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（高規(guī)）JGJ3-2002規(guī)定10層及10層以上或高度超過28m的建筑，稱為高層建筑?，F(xiàn)如今，各個(gè)發(fā)展及發(fā)展中國家，為了展現(xiàn)自己國家的實(shí)力，越來越偏愛于建造各種難度大，高度高的超高層建筑。如迪拜的迪拜塔、俄國的俄羅斯大廈、中國的上海中心大廈、美國的世貿(mào)中心自由塔等等。

當(dāng)高層建筑的層數(shù)和高度增加到一定程度時(shí)，它的功能適用性、技術(shù)合理性和經(jīng)濟(jì)可行性都將發(fā)生質(zhì)的變化。與多層建筑相比，在設(shè)計(jì)上、技術(shù)上都有許多新的問題需要加以考慮和解決，如在建筑方面、結(jié)構(gòu)方面、設(shè)備和電器方面等。

高層建筑也存在著許多綜合問題，主要有：①關(guān)于城市經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益問題，應(yīng)遵照城市規(guī)劃部門指定的地段和控制高度建造，而不能完全根據(jù)建筑本身的需要。②高層建筑由于應(yīng)力增加，設(shè)備和裝修水平必須提高，施工難度增大，因而造價(jià)必然大大高于多層建筑。因此，需要各專業(yè)設(shè)計(jì)人員密切合作使平面布局合理，提高使用系數(shù)，做到構(gòu)造簡潔，自重輕，便于安裝，綜合降低造價(jià)。③ 3

高層建筑最突出的是防火安全設(shè)計(jì)，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守高層建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范的規(guī)定。

雖然高層建筑還存在著許多綜合問題，但是高層建筑能夠節(jié)約城市土地，縮短公用設(shè)施和市政管網(wǎng)的開發(fā)周期，從而減少市政投資，加快城市建設(shè)，這些優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)逐漸得到公認(rèn)。各國的大城市建設(shè)部門，都在不斷地對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行全面研究，采取改進(jìn)措施。高層建筑是當(dāng)代社會(huì)的大勢(shì)所趨，所以，學(xué)好相關(guān)知識(shí)，才能為以后祖國的建設(shè)添一份自己的力量。

（二）現(xiàn)代大跨橋梁的設(shè)計(jì)與施工

顧名思義，跨度較大的橋梁即為大跨度橋梁；目前《橋規(guī)》規(guī)定：單跨跨徑大于40m即為大橋，一般認(rèn)為單跨跨徑大于100m的橋梁即為大跨度橋梁；大跨徑橋梁不僅是技術(shù)范疇的概念，也是歷史發(fā)展的概念（隨著技術(shù)進(jìn)步，大跨徑橋梁的門檻不斷變化，如70年代，跨徑大于50m即為大跨徑橋）；大橋主要指規(guī)模大（長橋）、跨度大兩種情況，因此，大橋不一定是大跨徑橋。

綜觀大跨徑橋梁的發(fā)展趨勢(shì)，可以看到世界橋梁建設(shè)必將迎來更大規(guī)模的建設(shè)高潮。且大跨度橋梁正在向更長、更大、更柔的方向發(fā)展，并將新開發(fā)的材料應(yīng)用在橋梁的建設(shè)上面，在第三部分，會(huì)有詳細(xì)介紹。

（三）高鐵工程的進(jìn)展與關(guān)鍵技術(shù)

高速鐵路一般是運(yùn)行速度達(dá)200公里/小時(shí)以上的鐵路，是由適合于高速運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施、固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備，完善且科學(xué)的安全保障系統(tǒng)和運(yùn)輸組織方法有機(jī)結(jié)合起來的龐大的系統(tǒng)工程，是當(dāng)代高新技術(shù)的綜合集成。如高鐵技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、社會(huì)效益良好、國力能夠承受，就能夠建設(shè)高鐵。中國高速鐵路網(wǎng)分骨干網(wǎng)、重要的區(qū)域網(wǎng)、大城市之間的城際高鐵等三種類型。中國高建鐵路的發(fā)展給經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的變化。

高鐵作為一種低能耗高效益的運(yùn)輸方式，被很多國家接受，我國高鐵建設(shè)出現(xiàn)高鐵熱現(xiàn)象是非常正常的現(xiàn)象。高鐵建設(shè)對(duì)我國經(jīng)濟(jì)政治等方面產(chǎn)生的影響將是不可估量的。雖然高鐵建設(shè)還存在一定的問題，但只要我們能正視這些問題，相信高鐵建設(shè)能給我們帶來很大的效益，堅(jiān)持政府制定的大方向，高鐵必將顯示出它的巨大優(yōu)勢(shì)。

（四）近代隧道工程的現(xiàn)況與未來

當(dāng)前，我國正在大規(guī)模推進(jìn)高質(zhì)量的鐵路建設(shè)，跨省的遠(yuǎn)距離的鐵路施工正在全國范圍內(nèi)鋪開。由于我國是一個(gè)地域遼闊，地形復(fù)雜的國家，其中山地、丘陵和高原面積約占國土總面積的60%多，鐵路建設(shè)中遇到山嶺和丘陵地區(qū)，采用隧道建設(shè)方案是最直接，也是最高效的穿行方案，可以有效地發(fā)揮縮短行車?yán)锍蹋岣呔€型標(biāo)準(zhǔn)、保障運(yùn)營安全，保護(hù)生態(tài)環(huán)境等特點(diǎn)。

由于隧道建設(shè)是一項(xiàng)艱苦、危險(xiǎn)性較高的工程，如何高效率得在保證施工安全前提下，提高隧道掘進(jìn)的質(zhì)量和速度，監(jiān)控系統(tǒng)正在其中發(fā)揮越來越重要的作用。雖然視頻監(jiān)控是比較成熟的應(yīng)用，但由于隧道是特殊路段，普遍存在挖進(jìn)深度大、空間環(huán)境狹窄、光線變化大、視野不清的特點(diǎn)，所以比一般環(huán)境存在更大的潛在事故危險(xiǎn)，尤其在大西鐵路局這樣隧道地形環(huán)境復(fù)雜的項(xiàng)目上，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)等緊急事件時(shí)，交通輸導(dǎo)和救援工作與普通路段大不一樣，而且二次事故產(chǎn)生的后果遠(yuǎn)比原發(fā)性事故嚴(yán)重得多，因此保障隧道內(nèi)的安全建設(shè)和運(yùn)營是管理部門最關(guān)注的問題，先進(jìn)的無線監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)揮重要的作用。

公路是國民經(jīng)濟(jì)的重要命脈，由于其特有的靈活和優(yōu)越性，發(fā)揮著其他運(yùn)輸方式不可替代的作用。公路隧道是公路工程結(jié)構(gòu)的重要組成部分之一，隨著我國社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，高等級(jí)公路已從沿海地區(qū)向西南、西北山嶺區(qū)延伸，公路隧道建筑規(guī)模也越來越大，原來的兩車道隧道已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足日漸增長的行車要求，隧道規(guī)模越大技術(shù)也相應(yīng)復(fù)雜，因此，與過去一般公路隧道在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營管理方面均有質(zhì)的差別，這帶給我們公路隧道建設(shè)者的是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，是學(xué)習(xí)與提高的機(jī)會(huì)，同時(shí)它也挑戰(zhàn)我們的觀念、我們的技術(shù)和管理水平。面臨這些挑戰(zhàn)，我們要總結(jié)自己的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)學(xué)習(xí)借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，在勘察設(shè)計(jì)、施工控制以及運(yùn)營管理方面的能力更上一層樓。

（五）水利、水電工程的世界之最

毋庸置疑，三峽工程是世界最大的水電站，是防洪效益最大的水利樞紐。同時(shí)，三峽工程也是航運(yùn)效益最顯著的樞紐，是綜合工程規(guī)模最大的工程。三峽工程的金屬結(jié)構(gòu)（無論是金屬制作的總工程量，還是安裝的工程總量）是世界之最 它的混凝土澆筑、截流流量等指標(biāo)亦屬世界之最。三峽水庫淹沒及移民安置難度也是世界之最。垂直升船機(jī)可將3000噸輪船垂直提升113米，屬于世界規(guī)模最大、5

難度最高的升船機(jī)。它是世界泄洪能力最大的泄洪閘，也是世界上級(jí)數(shù)最多、總水頭最高的內(nèi)河船閘。

還記得初中時(shí)候，隨著夏令營隊(duì)伍去宜昌參觀三峽大壩，那轟轟的泄洪聲還在我耳邊回蕩，那宏偉高大的壩堤還在我眼前聳立著，我為我們國家建造了這樣偉大的三峽工程而感到無比的驕傲和自豪。

（六）綠色材料與環(huán)境工程的發(fā)展

綠色材料是指在原料采取，產(chǎn)品制造使用和再循環(huán)利用以及廢物處理等環(huán)節(jié)中與生態(tài)環(huán)境和諧共存并有利于人類健康的材料，它們要具備凈化吸收功能和促進(jìn)健康的功能。綠色材料是在1988年第一屆國際材料會(huì)議上首次提出來的，并被定為下世紀(jì)人類要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)材料之一。綠色材料包括循環(huán)材料凈化材料綠色材料和綠色建材。

綠色材料指潔凈的能源如太陽能，風(fēng)能水能潮汐能及廢熱垃圾發(fā)電等的開發(fā)和利用的新能源材料。綠色建材是指有利于 環(huán)境保護(hù)的建筑材料。建筑材料中的墻體材料和水泥，其原料不源于我們賴以生存的土地，由此每年要破壞大量土地，另一方面建筑垃圾等的堆放也占用大量土地。綠色建材的標(biāo)準(zhǔn)是既要滿足強(qiáng)度要求，又能最大限度地利用廢棄物，并具有節(jié)能，凈化功能及有利人類身心健康。

環(huán)境工程是研究和從事防治環(huán)境污染和提高環(huán)境質(zhì)量的科學(xué)技術(shù)。環(huán)境工程同生物學(xué)中的生態(tài)學(xué)、醫(yī)學(xué)中的環(huán)境衛(wèi)生學(xué)和環(huán)境醫(yī)學(xué)，以及環(huán)境物理學(xué)和環(huán)境化學(xué)有關(guān)。

迄今為止，人們對(duì)環(huán)境工程學(xué)這門學(xué)科還存在著不同的認(rèn)識(shí)。有人認(rèn)為，環(huán)境工程學(xué)是研究環(huán)境污染防治技術(shù)的原理和方法的學(xué)科，主要是研究對(duì)廢氣、廢水、固體廢物、噪聲，以及對(duì)造成污染的放射性物質(zhì)、熱、電磁波等的防治技術(shù)；有人則認(rèn)為環(huán)境工程學(xué)除研究污染防治技術(shù)外還應(yīng)包括環(huán)境系統(tǒng)工程、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境工程經(jīng)濟(jì)和環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)等方面的研究。我認(rèn)為，盡管對(duì)環(huán)境工程學(xué)的研究內(nèi)容有不同的看法，但是從環(huán)境工程學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀來看，其基本內(nèi)容主要有大氣污染防治工程、水污染防治工程、固體廢物的處理和利用、環(huán)境污染綜合防治、環(huán)境系統(tǒng)工程等幾個(gè)方面。隨著地球的資源慢慢枯竭，地球的自然環(huán)境日益惡劣，那么，保護(hù)環(huán)境、探索新型能源是刻不容緩的事情。大自然是我們每個(gè) 6

人生存的必要條件，保護(hù)它就是保護(hù)我們自己。所以，研究綠色材料與環(huán)境工程，是當(dāng)今的熱門課題，更是前所未有的挑戰(zhàn)。

第三部分 大跨度橋梁的發(fā)展趨勢(shì)

綜觀大跨徑橋梁的發(fā)展趨勢(shì)，可以看到世界橋梁建設(shè)必將迎來更大規(guī)模的建設(shè)高潮。就中國來說，國道主干線同江至三亞就有5個(gè)跨海工程、杭州灣跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程，以及瓊州海峽工程。其中難度最大的有渤海灣跨海工程，海峽寬57公里，建成后將成為世界上最長的橋梁；瓊州海峽跨海工程，海峽寬20公里，水深40米，海床以下130米深未見基巖，常年受到臺(tái)風(fēng)、海浪頻繁襲擊。此外，還有舟山大陸連島工程、青島至黃島、以及長江、珠江、黃河等眾多的橋梁工程。在世界上，正在建設(shè)的著名大橋有土耳其伊茲米特海灣大橋（懸索橋，主跨1668米）、希臘里海安蒂雷翁橋（多跨斜拉橋，主跨286+3×560+286米）；已獲批準(zhǔn)修建的意大利與西西里島之間墨西拿海峽大橋，主跨3300米懸索橋，其使用壽命均按200年標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，主塔高376米，橋面寬60米，主纜直徑1.24米，估計(jì)造價(jià)45億美元。在西班牙與摩洛哥之間，跨直布羅陀海峽也提出了一個(gè)修建大跨度懸索橋的方案，其中包含2個(gè)5000米的連續(xù)中跨及2個(gè)2000米的邊跨，基礎(chǔ)深度約300米。另一個(gè)方案是修建三跨3100米+8400米+4700米的巨型斜拉橋，其基礎(chǔ)深度約300米，較高的一個(gè)塔高達(dá)1250米，較低的一個(gè)塔高達(dá)850米。這個(gè)方案需要高級(jí)復(fù)合材料才能修建，而不是當(dāng)今橋梁用的鋼和混凝土。未來，大跨度橋梁的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)：

1、大跨度橋梁向更長、更大、更柔的方向發(fā)展

研究大跨度橋梁在氣動(dòng)、地震和行車動(dòng)力作用下其結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定性，擬將截面做成適應(yīng)氣動(dòng)要求的各種流線型加勁梁，以增大特大跨度橋梁的剛度；采用以斜纜為主的空間網(wǎng)狀承重體系；采用懸索加斜拉的混合體系；采用輕型而剛度大的復(fù)合材料做加勁梁，采用自重輕、強(qiáng)度高的碳纖維材料做主纜。

2、新材料的開發(fā)和應(yīng)用

新材料應(yīng)具有高強(qiáng)、高彈模、輕質(zhì)的特點(diǎn)，研究超高強(qiáng)硅粉和聚合物混凝土、高強(qiáng)雙相鋼絲纖維增強(qiáng)混凝土、纖維塑料等一系列材料取代目前橋梁用的鋼和混凝土。

3、在設(shè)計(jì)階段采用高度發(fā)展的計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)作為輔助手段，進(jìn)行有效的快速優(yōu)化和仿真分析，運(yùn)用智能化制造系統(tǒng)在工廠生產(chǎn)部件，利用GPS和遙控技術(shù)控制橋梁施工。

4、大型深水基礎(chǔ)工程

目前世界橋梁基礎(chǔ)尚未超過100米深?；A(chǔ)工程，下一步須進(jìn)行100—300米深?；A(chǔ)的實(shí)踐。

5、橋梁建成交付費(fèi)用

使用后將通過自動(dòng)監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)保證橋梁的安全和正常運(yùn)行，一旦發(fā)生故障或損傷，將自動(dòng)報(bào)告損傷部位和養(yǎng)護(hù)對(duì)策。

6、重視橋梁美學(xué)及環(huán)境保護(hù)

橋梁是人類最杰出的建筑之一，聞名遐爾的美國舊金山金門大橋、澳大利亞悉尼港橋、英國倫敦橋、日本明石海峽大橋、中國上海楊浦大橋、南京長江二橋、香港青馬大橋等這些著名大橋都是一件件寶貴的空間藝術(shù)品，成為陸地、江河、海洋和天空的景觀，成為城市標(biāo)志性建筑。宏偉壯觀的澳大利亞悉尼港橋與現(xiàn)代化別具一格的悉尼歌劇院融為一體，成為今日悉尼的象征。因此，21世紀(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)必將更加重視建筑藝術(shù)造型，重視橋梁美學(xué)和景觀設(shè)計(jì)，重視環(huán)境保護(hù)，達(dá)到人文景觀同環(huán)境景觀的完美結(jié)合。在20世紀(jì)橋梁工程大發(fā)展的基礎(chǔ)上，描繪21世紀(jì)的宏偉藍(lán)圖，橋梁建設(shè)技術(shù)將有更大、更新的發(fā)展。綜觀大跨徑橋梁的發(fā)展趨勢(shì)，可以看到世界橋梁建設(shè)必將迎來更大規(guī)模的建設(shè)高潮。就中國來說，國道主干線同江至三亞就有5個(gè)跨海工程、杭州灣跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程，以及瓊州海峽工程。其中難度最大的有渤海灣跨海工程，海峽寬57公里，建成后將成為世界上最長的橋梁；瓊州海峽跨海工程，海峽寬20公里，水深40米，海床以下130米深未見基巖，常年受到臺(tái)風(fēng)、海浪頻繁襲擊。此外，還有舟山大陸連島工程、青島至黃島、以及長江、珠江、黃河等眾多的橋梁工程。在世界上，正在建設(shè)的著名大橋有土耳其伊茲米特海灣大橋（懸索橋，主跨1668米）、希臘里海安蒂雷翁橋（多跨斜拉橋，主跨286+3×560+286米）；已獲批準(zhǔn)修建的意大利與西西里島之間墨西拿海峽大橋主跨3300米懸索橋，其使用壽命均按200年標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，主塔高376米，橋面寬60米，主纜直徑1.24米，估計(jì)造價(jià)45億美元。在西班牙與摩洛哥之間，跨直布羅陀海峽也提出了一個(gè)修建大跨度懸索橋的方案，其中包含2個(gè)5000米的連續(xù)中跨及2個(gè)2000米的邊跨，基礎(chǔ)深度約300米。另 8

一個(gè)方案是修建三跨3100米+8400米+4700米的巨型斜拉橋，其基礎(chǔ)深度約300米，較高的一個(gè)塔高達(dá)1250米，較低的一個(gè)塔高達(dá)850米。這個(gè)方案需要高級(jí)復(fù)合材料才能修建，而不是當(dāng)今橋梁用的鋼和混凝土。在20世紀(jì)橋梁工程大發(fā)展的基礎(chǔ)上，描繪21世紀(jì)的宏偉藍(lán)圖，橋梁建設(shè)技術(shù)將有更大、更新的發(fā)展。

第四部分 結(jié)語

在當(dāng)今的土木工程這個(gè)行業(yè)里，設(shè)計(jì)方法正在精確化、設(shè)計(jì)工作正在自動(dòng)化。在19世紀(jì)與20世紀(jì)，力學(xué)分析的基本原理和有關(guān)微分方程已經(jīng)建立，用之指導(dǎo)土木工程設(shè)計(jì)也取得了巨大成功。但是由于土木工程結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和人類計(jì)算能力的局限性，人們對(duì)工程的設(shè)計(jì)計(jì)算還比較粗糙，有一些還主要依靠經(jīng)驗(yàn)。數(shù)值計(jì)算機(jī)的進(jìn)步使過去不能計(jì)算的帶有盲目性的估計(jì)可以變?yōu)檩^精確的分析。例如，土木工程中的由各個(gè)桿件分析到整體分析；工程結(jié)構(gòu)的定型分析到按施工階段的全過程仿真分析；工程結(jié)構(gòu)中在災(zāi)害載荷作用下的全過程非線性分析；與時(shí)間有關(guān)的長時(shí)間徐變分析和瞬間的沖擊分析等。

同時(shí)，信息和智能化技術(shù)正在全面引入土木工程。信息、計(jì)算機(jī)、智能化技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸業(yè)和軍事工業(yè)等各行各業(yè)中得到了愈來愈廣泛的應(yīng)用，土木工程也不例外，將這些高新技術(shù)應(yīng)用于土木工程將是今后相當(dāng)長時(shí)間的重要發(fā)展方向。例如，土木工程的可持續(xù)發(fā)展。面臨人口的增長、生態(tài)失衡、環(huán)境污染、人類生存環(huán)境惡化，一些學(xué)者呼吁：“我們只有一個(gè)地球”，并提出“凍結(jié)繁榮，停止發(fā)展”的口號(hào)。這一口號(hào)不僅受到發(fā)達(dá)國家人士的批評(píng)，更是受到發(fā)展中國家的一致反對(duì)。如果“停止發(fā)展”，則發(fā)展中國家永遠(yuǎn)停留在落后狀態(tài)，這是不能接受的。

土木工程任然有著遠(yuǎn)大的發(fā)展前途的。在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展如此迅速，土木工程在社會(huì)的需求程度任是很大的。對(duì)于我們這些土木學(xué)子，只有很好把自己的專業(yè)知識(shí)學(xué)好并將之展現(xiàn)給社會(huì)，才能為祖國的建設(shè)貢獻(xiàn)一份自己的力量！

[參考文獻(xiàn)] [1]陳肇元，譚維組等.高等鋼筋混凝土與高性能混凝土.中國科學(xué)技術(shù)前沿.高等教育出版社.2000 年

[2]趙西安編著.高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).中國建筑科學(xué)研究院.1995 年 [3]項(xiàng)海帆，2003，中國橋梁科技發(fā)展戰(zhàn)略思考

[4]王長慶等譯綠色建筑技術(shù)手冊(cè)：設(shè)計(jì)。建造。運(yùn)行[M]北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999

第三篇：土木工程發(fā)展前沿海報(bào)-方國興

報(bào)告題目：A painless approach to reliability-based design 報(bào)告人: Phoon Kok-Kwang(方國光)

時(shí) 間：2011年9月6日（周二）下午3:00

地 點(diǎn)：建工新學(xué)科樓（東區(qū)）一層?xùn)|側(cè)報(bào)告廳

報(bào)告簡要: Structural reliability theory has a significant impact on the development of modern design codes.Much of its success could be attributed to the advent of the first-order reliability method(FORM)– which provides a practical scheme of computing small probabilities of failure at high dimensional space spanned by the random variables in the problem.It has been noted that this simple first-order theory fulfills most practical needs.Its numerical accuracy is usually more than sufficient.While the theoretical background underlying FORM has been developed about three decades ago, application of this useful technique to design remains limited in the general geotechnical engineering community.One main concern is that geotechnical engineers are not sufficiently well-versed in probability theory to model uncertainties realistically and to perform seemingly complex reliability computations correctly.The objective of this talk is to show that practical first-order reliability computations could be performed using a relatively painless spreadsheet approach.Using a reliability-based approach, a foundation could be designed more rationally to achieve a constant reliability level, under different scenarios involving different degree of parametric uncertainties and model uncertainties, correlation between soil parameters, and possibly non-normal probability distribution models.It is believed that our profession would benefit from this approach because the geotechnical engineer can devote more attention to ground and construction evaluation, without having to agonize over how to choose the elusive factor of safety in a rational and defensible manner.專家介紹：方國光, 男，新加坡國立大學(xué)土木與環(huán)境工程系教授，巖土工程專家。新加坡國立大學(xué)軟土工程中心主任、新加坡巖土工程協(xié)會(huì)主席。擔(dān)任國際期刊Georisk主編及10個(gè)巖土工程領(lǐng)域國際主流學(xué)術(shù)期刊編委。在國際主流學(xué)術(shù)期刊及國際學(xué)術(shù)會(huì)議等發(fā)表了論文150 余篇，他的“Multiple Resistance Factor Design(MRFD)for Spread Foundations”獲得了2005ASCE最高獎(jiǎng)?wù)翹orman Medal殊榮，2006獲得了ASTM最高技術(shù)獎(jiǎng)項(xiàng)Hogentogler Award，2008年獲得國際巖土力學(xué)計(jì)算方法與進(jìn)展協(xié)會(huì)IACMAG杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，同年獲得新加坡交通部頒發(fā)的研發(fā)創(chuàng)新獎(jiǎng)。主辦單位：建筑工程學(xué)院

第四篇：前沿講座

計(jì)算機(jī)視覺學(xué)科前沿知識(shí)

計(jì)算機(jī)視覺就是用計(jì)算機(jī)來模擬人的視覺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人的視覺功能，通常是指用攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)代替人眼對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別、跟蹤和測(cè)量等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)客觀的三維世界的識(shí)別。人與其他動(dòng)物一樣，視覺、聽覺、觸覺等感官功能的產(chǎn)生，首先在于進(jìn)化過程中生存的需要。根據(jù)美國心理學(xué)家Gibson的理論，人的視覺不管有多少用處，但主要功能可概括為適應(yīng)外界環(huán)境和控制自身的運(yùn)動(dòng)?？吹狡嚊_過來，你會(huì)趕快回避；看到前面有激流，你不會(huì)冒然趟過去。“適應(yīng)外界環(huán)境和控制自身的運(yùn)動(dòng)”還是比較抽象的概念。事實(shí)上，為了適應(yīng)外界環(huán)境和控制自身的運(yùn)動(dòng)，視覺系統(tǒng)需要能識(shí)別物體（可想而知，一個(gè)人連親戚、同事、朋友都不認(rèn)識(shí)，會(huì)怎樣生活），能判斷物體的運(yùn)動(dòng)以及確定物體的形狀和方位（否則，無法抓取物體）。所以，物體識(shí)別、物體定位、物體三維形狀恢復(fù)和運(yùn)動(dòng)分析，就構(gòu)成了計(jì)算機(jī)視覺的主要研究內(nèi)容。

隨著自動(dòng)化水平不斷的提高，機(jī)器視覺在自動(dòng)化行業(yè)中應(yīng)用也是越來越多，而機(jī)器視覺在我國可以說處于剛起步發(fā)展階段，機(jī)器人視覺是一門新興的發(fā)展迅速的學(xué)科，八十年代以來, 機(jī)器人視覺的研究已經(jīng)歷了從實(shí)險(xiǎn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用的發(fā)展階段。從簡單的二值圖象處理到高分辨率多灰度的圖象處理,從一般的二維信息處理到三維視覺機(jī)理以及模型和算法的研究都取得了很大的進(jìn)展。而計(jì)算機(jī)工業(yè)水平的飛速提高以及人工智能、并行處理和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等學(xué)科的發(fā)展,更促進(jìn)了機(jī)器人視覺系統(tǒng)的實(shí)用化和涉足許多復(fù)雜視覺過程的研究。

目前，機(jī)器人視覺系統(tǒng)正在廣泛地應(yīng)用于視覺檢測(cè)、機(jī)器人的視覺引導(dǎo)和自動(dòng)化裝配領(lǐng)域中。在現(xiàn)代化的大生產(chǎn)之中，視覺檢測(cè)往往是不可缺少的環(huán)節(jié)。比如，汽車零件的外觀，藥品包裝的正誤，IC字符印刷的質(zhì)量，電路板焊接的好壞等等，都需要眾多的檢測(cè)工人，通過肉眼或結(jié)合顯微鏡進(jìn)行觀測(cè)檢驗(yàn)。大量的人工檢測(cè)不僅影響工廠效率，而且?guī)聿豢煽康囊蛩?，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量與成本。另外，許多檢測(cè)的工序不僅僅要求外觀的檢測(cè)，同時(shí)需要準(zhǔn)確獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)，比如零件的寬度，圓孔的直徑，以及基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)等等，這些工作則是很難靠人眼快速完成。近年來發(fā)展迅猛的機(jī)器視覺技術(shù)解決了這一問題。機(jī)器視覺系統(tǒng)一般采用CCD照相機(jī)攝取檢測(cè)圖象并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)硬件與軟件技術(shù)對(duì)圖象數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，從而得到所需要的各種目標(biāo)圖象特征值，并由此實(shí)現(xiàn)模式識(shí)別，坐標(biāo)計(jì)算，灰度分布圖等多種功能。然后再根據(jù)其結(jié)果顯示圖象，輸出數(shù)據(jù)，發(fā)出指令，配合執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成位置調(diào)整，好壞篩選，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等自動(dòng)化流程。與人工視覺相比較，機(jī)器視覺具有精確，快速，可靠，和易數(shù)字化等優(yōu)點(diǎn)。

機(jī)器視覺系統(tǒng)的輸入裝置可以是攝像機(jī)、轉(zhuǎn)鼓等，它們都把三維的影像作為輸入源，即輸入計(jì)算機(jī)的就是三維管觀世界的二維投影。如果把三維客觀世界到二維投影像看作是一種正變換的話，則機(jī)器視覺系統(tǒng)所要做的是從這種二維投影圖像到三維客觀世界的逆變換，也就是根據(jù)這種二維投影圖像去重建三維的客觀世界。機(jī)器視覺系統(tǒng)主要由三部分組成：圖像的獲取、圖像的處理和分析、輸出或顯示。將近80%的工業(yè)視覺系統(tǒng)主要用在檢測(cè)方面，包括用于提高生產(chǎn)效率、控制生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品質(zhì)量、采集產(chǎn)品數(shù)據(jù)等。產(chǎn)品的分類和選擇也集成于檢測(cè)功能中。例如生產(chǎn)線上的單攝像機(jī)視覺系統(tǒng)，它的視覺系統(tǒng)用來檢測(cè)生產(chǎn)線上的產(chǎn)品，決定產(chǎn)品是否符合質(zhì)量要求，并根據(jù)結(jié)果，產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)輸入上位機(jī)。圖像獲取設(shè)備包括光源、攝像機(jī)等；圖像處理設(shè)備包括相應(yīng)的軟件和硬件系統(tǒng)；輸出設(shè)備是與制造過程相連的有關(guān)系統(tǒng)，包括過程控制器和報(bào)警裝置等。數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，進(jìn)行分析和產(chǎn)品控制，若發(fā)現(xiàn)不合格品，則報(bào)警器告警，并將其排除出生產(chǎn)線。機(jī)器視覺的結(jié)果是CAQ系統(tǒng)的質(zhì)量信息來源，也可以和CIMS其它系統(tǒng)集成。

由于沒有通用的機(jī)器視覺照明設(shè)備，所以針對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例，要選擇相應(yīng)的照明裝置，以達(dá)到最佳效果。過去，許多工業(yè)用的機(jī)器視覺系統(tǒng)用可見光作為光源，這主要是因?yàn)榭梢姽馊菀撰@得，價(jià)格低，并且便于操作。常用的幾種可見光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈。但是，這些光源的一個(gè)最大缺點(diǎn)是光能不能保持穩(wěn)定。以日光燈為例，在使用的第一個(gè)100小時(shí)內(nèi)，光能將下降15%，隨著使用時(shí)間的增加，光能將不斷下降。因此，如何使光能在一定的程度上保持穩(wěn)定，是實(shí)用化過程中急需要解決的問題。另一個(gè)方面，環(huán)境光將改變這些光源照射到物體上的總光能，使輸出的圖像數(shù)據(jù)存在噪聲，一般采用加防護(hù)屏的方法，減少環(huán)境光的影響。由于存在上述問題，在現(xiàn)今的工業(yè)應(yīng)用中，對(duì)于某些要求高的檢測(cè)任務(wù)，常采用X射線、超聲波等不可見光作為光源。但是不可見光不利于檢測(cè)系統(tǒng)的操作，且價(jià)格較高，所以，目前在實(shí)際應(yīng)用中，仍多用可見光作為光源。

機(jī)器視覺系統(tǒng)中，視覺信息的處理技術(shù)主要依賴于圖像處理方法，它包括圖像增強(qiáng)、數(shù)據(jù)編碼和傳輸、平滑、邊緣銳化、分割、特征抽取、圖像識(shí)別與理解等內(nèi)容。經(jīng)過這些處理后，輸出圖像的質(zhì)量得到相當(dāng)程度的改善，既改善了圖像的視覺效果，又便于計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析、處理和識(shí)別。圖像的增強(qiáng)用于調(diào)整圖像的對(duì)比度，突出圖像中的重要細(xì)節(jié)，改善視覺質(zhì)量。通常采用灰度直方圖修改技術(shù)進(jìn)行圖像增強(qiáng)。圖像的灰度直方圖是表示一幅圖像灰度分布情況的統(tǒng)計(jì)特性圖表，與對(duì)比度緊密相連。圖像的數(shù)據(jù)編碼和傳輸，數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量是相當(dāng)龐大的，一幅512*512個(gè)像素的數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量為256 K字節(jié)，若假設(shè)每秒傳輸25幀圖像，則傳輸?shù)男诺浪俾蕿?2.4M比特/秒。高信道速率意味著高投資，也意味著普及難度的增加。因此，傳輸過程中，對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮顯得非常重要，數(shù)據(jù)的壓縮主要通過圖像數(shù)據(jù)的編碼和變換壓縮完成。圖像邊緣銳化處理主要是加強(qiáng)圖像中的輪廓邊緣和細(xì)節(jié)，形成完整的物體邊界，達(dá)到將物體從圖像中分離出來或?qū)⒈硎就晃矬w表面的區(qū)域檢測(cè)出來的目的。圖像分割是將圖像分成若干部分，每一部分對(duì)應(yīng)于某一物體表面，在進(jìn)行分割時(shí)，每一部分的灰度或紋理符合某一種均勻測(cè)度度量。圖像的識(shí)別過程實(shí)際上可以看作是一個(gè)標(biāo)記過程，即利用識(shí)別算法來辨別景物中已分割好的各個(gè)物體，給這些物體賦予特定的標(biāo)記，它是機(jī)器視覺系統(tǒng)必須完成的一個(gè)任務(wù)。

在本世紀(jì)四、五十年代發(fā)展起來的線性濾波器以其完善的理論基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)處理方便，易于采用FFT和硬件實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，一直在圖像濾波領(lǐng)域占有重要地位，其中以WIENER濾波器理論和卡爾曼濾波理論為代表。但是線性濾波器存在著計(jì)算復(fù)雜度高，不便于實(shí)時(shí)處理等缺點(diǎn)。雖然它對(duì)高斯噪聲有良好的平滑作用，但對(duì)脈沖信號(hào)干擾和其它形式的噪聲干擾抑制效果差，信號(hào)邊緣模糊。為此，1971年，著名學(xué)者TUKEY提出非線笥濾波器——中值濾波器，即把局部區(qū)域中灰度的中值作為輸出灰度，并將其與統(tǒng)計(jì)學(xué)理論結(jié)合起來，使用迭代方法，比較理想地將圖像從噪聲中恢復(fù)出來，并且能保護(hù)圖像的輪廓邊界，不使其變模糊。近年來，非線性濾波理論在機(jī)器視覺、醫(yī)學(xué)成像、語音處理等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)，也反過來促使該理論的研究向縱深方向發(fā)展。

第五篇：前沿講座

智能控制及其應(yīng)用

院 － 系： 信息工程與自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè)： 模式識(shí)別與智能系統(tǒng) 年 級(jí)： 2011 級(jí) 學(xué)生姓名： 朱 丹 學(xué) 號(hào)： 2011204082 任課教師： 楊承志、馮麗輝、萬舟

2011年11月

摘要

智能控制是自動(dòng)控制發(fā)展的高級(jí)階段，是人工智能、控制論、信息論、系統(tǒng)論、仿生學(xué)、進(jìn)化計(jì)算和計(jì)算機(jī)等多種學(xué)科的高度綜合與集成，是一門新興的邊緣交叉學(xué)科。智能控制的主要方法有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制與專家系統(tǒng)，為解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題提供了有效的理論和方法。目前，智能控制已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、軍事航空等眾多領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞： 智能控制 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 模糊控制 專家系統(tǒng)

ABSTRACT

Intelligent automatic control is the advanced stage of development of automatic control．It is comprehensive and integrated subject of artificial intelligence, cybernetics, information theory, system theory, bionics, evolutionary computation, computer and so on.It is a new edge of the overlapping subject.The main method of intelligent control are following：artificial neural network , fuzzy control and expert system.In order to solve the complex control problem which is difficult to solve by the traditional methods.It provides effective theory and method.At present, the intelligent control has been widely used in industry, agriculture, services, military aviation, etc, and has a broad development prospects.Keywords: intelligent automatic control artificial neural network fuzzy control expert system

引言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，許多新方法和技術(shù)進(jìn)入工程化、產(chǎn)品化階段，這對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)，促進(jìn)了智能控制理論在控制技術(shù)中的應(yīng)用，以解決用傳統(tǒng)的方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。智能控制不僅包含了自動(dòng)控制、人工智能、系統(tǒng)理論和計(jì)算機(jī)科學(xué)的內(nèi)容，而且還從生物學(xué)等學(xué)科汲取豐富的營養(yǎng)，正在成為自動(dòng)化領(lǐng)域中最興旺和發(fā)展最迅速的一個(gè)分支學(xué)科。

一、智能控制的基本概念和特點(diǎn)

傳統(tǒng)的控制方法是建立在被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型之上的，而智能控制是針對(duì)系統(tǒng)的復(fù)雜性、非線性、不確定性等提出來的。IEEE控制系統(tǒng)協(xié)會(huì)把智能控制歸納為：智能控制系統(tǒng)必須具有模擬人類學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的能力。一個(gè)智能控制系統(tǒng)一般應(yīng)具有以下一些特點(diǎn)：

1.智能控制具有混合控制特點(diǎn)，系統(tǒng)能以知識(shí)表示非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)表示的混合控制過程，采用開閉環(huán)控制和定性決策及定量控制相結(jié)合的多模態(tài)控制方式；

2.智能控制系統(tǒng)具有足夠的關(guān)于人的控制策略、被控對(duì)象及環(huán)境的有關(guān)知識(shí)以及運(yùn)用這些知識(shí)的能力；

3.智能控制系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織能力，能從系統(tǒng)的功能和整體優(yōu)化的角度來分析和綜合系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制目標(biāo)； 4.智能控制系統(tǒng)有補(bǔ)償及自修復(fù)能力；

5.智能控制系統(tǒng)能對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)(如非線性、多變量、時(shí)變、環(huán)境擾動(dòng)等)進(jìn)行有效的全局控制，并具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力。

二、智能控制的主要方法 2.1 模糊控制

模糊控制是基于模糊推理和模仿人的思維方法，對(duì)難以建立精確數(shù)學(xué)模型的對(duì)象實(shí)施的一種控制，其成功應(yīng)用的根源在于模糊邏輯本身提供了由專家構(gòu)造語言信息并將其轉(zhuǎn)化為控制策略的一種系統(tǒng)的推理方法，以模糊集合、模糊語言變量與模糊邏輯推理為基礎(chǔ)，以先驗(yàn)知識(shí)和專家經(jīng)驗(yàn)為控制規(guī)則。其基本思想是用機(jī)器模擬人對(duì)系統(tǒng)的控制,就是在被控對(duì)象的模糊模型的基礎(chǔ)上運(yùn)用模糊控制器近似推理等手段,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。在實(shí)現(xiàn)模糊控制時(shí)主要考慮模糊變量的隸屬度函數(shù)的確定,以及控制規(guī)則的制定二者缺一不可。

2.2 專家控制

專家控制是智能控制的一個(gè)重要部分，它在將人工智能中專家系統(tǒng)的理論和技術(shù)同自動(dòng)控制的理論和方法有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上，在未知環(huán)境下模仿專家的智能，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的有效控制。專家系統(tǒng)一般由知識(shí)庫、推理機(jī)、解釋機(jī)制和知識(shí)獲取系統(tǒng)等組成。知識(shí)庫用于存儲(chǔ)某一領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)性知識(shí)、原理性知識(shí)、可行操作與規(guī)則等，可通過知識(shí)獲取系統(tǒng)對(duì)原有知識(shí)進(jìn)行修改和擴(kuò)充。推理機(jī)根據(jù)系統(tǒng)信息并利用知識(shí)庫中知識(shí)按一定的推理策略來解決當(dāng)前的問題。解釋機(jī)制對(duì)找到的知識(shí)進(jìn)行解釋，為用戶提供了一個(gè)人機(jī)界面。通過對(duì)知識(shí)的獲取與組織,按某種策略適時(shí)選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)則進(jìn)行推理,以實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的控制。專家控制可以靈活地選取控制率,靈活性高;可通過調(diào)整控制器的參數(shù),適應(yīng)對(duì)象特性及環(huán)境的變化,適應(yīng)性好;通過專家規(guī)則,系統(tǒng)可以在非線性、大偏差的情況下可靠地工作,魯棒性強(qiáng)。

2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模擬人腦神經(jīng)元的活動(dòng),利用神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)與權(quán)值的分布來表示特定的信息,通過不斷修正連接的權(quán)值進(jìn)行自我學(xué)習(xí),以逼近理論為依據(jù)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模,并以直接自校正控制、間接自校正控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制等方式實(shí)現(xiàn)智能控制。隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究的不斷深入，新的模型不斷推出，在智能控制領(lǐng)域中，應(yīng)用最多的是BP網(wǎng)絡(luò)Hopfield網(wǎng)絡(luò)等。與傳統(tǒng)控制相比，它具有以下重要特性：○1非線性神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在理論上可以充分逼近任意非線性函數(shù)；○2自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力；○3并行式分布處理機(jī)制；○4數(shù)據(jù)融合能力。目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在信號(hào)處理、系統(tǒng)辨識(shí)和優(yōu)化、模式識(shí)別、故障診斷、機(jī)器人等多個(gè)領(lǐng)域取得成功應(yīng)用，它對(duì)智能控制的發(fā)展應(yīng)用將具有重大而深遠(yuǎn)的意義。

三、智能控制的應(yīng)用

目前，智能控制已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、軍事航空等眾多領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1機(jī)械制造

在現(xiàn)代先進(jìn)制造系統(tǒng)中,需要依賴那些不夠完備和不夠精確的數(shù)據(jù)來解決難以或無法預(yù)測(cè)的情況,人工智能技術(shù)為解決這一難題提供了有效的解決方案。智能控制隨之也被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè),它利用模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對(duì)制造過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)環(huán)境建模,利用傳感器融合技術(shù)來進(jìn)行信息的預(yù)處理和綜合。利用模糊集合和模糊關(guān)系的魯棒性,將模糊信息集成到閉環(huán)控制的外環(huán)決策選取機(jī)構(gòu)來選擇控制動(dòng)作。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)功能和并行處理信息的能力,進(jìn)行在線的模式識(shí)別,處理那些可能是殘缺不全的信息。

3.2 智能儀器

隨著微電子技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，自動(dòng)化儀器正朝著智能化、系統(tǒng)化、模塊化和機(jī)電一體的方向發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)在儀器中得到廣泛應(yīng)用，已成為儀器的核心組成部件之一。它能夠?qū)崿F(xiàn)信息的記憶、判斷、處理、執(zhí)行以及測(cè)控過程的操作、監(jiān)視和診斷，因而這類儀器被稱為”智能儀器”。

3.3 智能機(jī)器人

智能機(jī)器人是一種能夠代替人類在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下從事危險(xiǎn)、復(fù)雜勞動(dòng)的自動(dòng)化機(jī)器，是集機(jī)械學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、控制論、計(jì)算機(jī)、人工智能和系統(tǒng)工程等多學(xué)科知識(shí)于一身的高新技術(shù)綜合體。機(jī)器人研究者們所關(guān)心的主要研究方向之一是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的規(guī)劃與控制。一個(gè)規(guī)定的任務(wù)出臺(tái)之后，設(shè)計(jì)人員首先必須作出滿足該任務(wù)要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃；然后，規(guī)劃再由控制來執(zhí)行，該控制足以使機(jī)器人適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生所期望的運(yùn)動(dòng)。

3.4 智能監(jiān)控

在許多的工業(yè)連續(xù)生產(chǎn)線，其生產(chǎn)過程需要監(jiān)視和控制，以保證高性能和高可靠性。為保持物理參數(shù)具有一定的精度確保產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，我們已在一些連續(xù)生產(chǎn)線或工業(yè)裝置上采用了有效的智能控制模式。例如，旋轉(zhuǎn)水泥窯的模糊控制、汽車工業(yè)的高級(jí)模糊邏輯控制、軋鋼機(jī)的神經(jīng)控制、工業(yè)鍋爐的遞階智能控制以及核反器的知識(shí)基控制等。

3.5 醫(yī)療過程智能控制

從70年代中葉起，專家系統(tǒng)技術(shù)就被成功的應(yīng)用于各種醫(yī)療領(lǐng)域。醫(yī)用智能過程控制的新例子之一就是一個(gè)用于控制手術(shù)過程中麻醉深度的病人平均動(dòng)脈血壓(MAP)的模糊邏輯控制系統(tǒng)。MAP是衡量麻醉深度的重要參數(shù)。在該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)時(shí)，我們采用模糊關(guān)系函數(shù)和語言規(guī)則。本系統(tǒng)已在許多不同的外科手術(shù)中得到成功應(yīng)用。

四、智能控制的發(fā)展前景

智能控制廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、軍事航空等多個(gè)領(lǐng)域，解決了傳統(tǒng)控制無法解決的實(shí)際控制問題。但是智能控制仍然只處于開創(chuàng)性階段。就目前智能控制系統(tǒng)的研究和發(fā)展來看，智能控制還有許多問題有待解決，主要有以下幾點(diǎn)： ○1加強(qiáng)理論研究，給出智能控制的穩(wěn)定性、可測(cè)性、可控性、魯棒性定義及準(zhǔn)則；○2解決知識(shí)獲取和優(yōu)化的瓶頸問題，特別是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的知識(shí)獲取和分類； ○3加強(qiáng)各種智能控制方法結(jié)合的耦合度； ○4加強(qiáng)學(xué)習(xí)問題的研究，進(jìn)而加快收斂速度，提高實(shí)時(shí)控制能力； ○5融入更多領(lǐng)域知識(shí)，拓寬智能控制的范圍。

智能控制是一門跨學(xué)科、需要多學(xué)科提供基礎(chǔ)支持的科學(xué)，智能控制很難存在普遍、統(tǒng)一的理論體系，因此，建立具有開放性、形式非唯一的集成化智能控制框架是現(xiàn)實(shí)的，也是必要的。

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