工業過程為什麼存在時滯

① 什麼時候系統具有大滯後特性

當該比值大於等於0.5時，被控系統為大時滯系統。大時滯系統以其復雜的特點一直是工業控制中的難題。定義在工業生產過程中，被控對象除了具有容積滯後外，往往不同程度地存在。

② 90年代工業化為什麼增長緩慢

一、問題的提出：停滯與結構轉型
現代經濟增長的歷史是工業化不斷演進、深化和升級的歷史，工業化是現代經濟增長的根本動力。本文主要以製造業發展周期為主要路線，試圖分析我國工業化過程中製造業面臨的一些問題和矛盾。隨著人們需求結構的變化，製造業逐漸地從以纖維為中心的輕工業向以重化學為中心的重工業轉變，這種現象被稱為「重化學工業化」。主導產業的變化過程表現為，當輕工業發展到極限時，重化學工業開始加速發展，這非但沒有使製造業整體增長率下降，反而使之上升。主導產業的替換加速了工業化的不斷變遷。在這個經濟結構轉變的重要階段中，製造業始終成為工業化的核心和動力。[1] 它不僅包括了數量方面的發展，也包括了許多質的方面變化，如現代企業制度的普及和不斷的結構轉變。
我國的工業化經歷了20世紀80年代的迅速轉型增長之後，到了90年代中期，在某些領域，特別是製造業部門，增長緩慢，收益率持續下降，[2] 帶動經濟增長的動力逐漸轉向了基礎設施、建築、住房等其他工業及服務部門。進入20世紀90年代末，我國製造業的增長環境更加嚴峻，一些依賴自然資源的地區由於資源耗竭直接導致了整個地區工業衰退。理論界對近20年來我國製造業發展的評價也存在很大爭議。一種觀點認為，我國製造業正在逐步成為世界製造業的中心，他們的依據是目前我國許多工廠已經能夠為一些世界知名公司提供OEM服務； 另一種觀點則表現出對我國製造業發展格局的擔心，他們認為製造業已經出現了不同程度的停滯，結構轉型、企業重組、城鄉矛盾和區域差異仍然是工業化過程不可逾越的障礙。許多製造業部門仍然保留著傳統的粗放型經營模式，能源消耗遠遠高於其他工業化國家同一時期水平；產業的技術層次低下，缺乏持續技術創新的動力；城鄉之間的「二元結構」並沒有得到有效緩解，某些方面甚至還出現了惡化；[3] 區際貿易壁壘，地方保護主義仍然存在。工業化的深化過程仍然面臨著嚴重的挑戰。
改革以來我國製造業到底以什麼增長方式為主導？表現為什麼樣的特點？出現停滯趨勢了嗎？其根本原因和機制是什麼？這一現象是否表明我國工業化中製造業增長的動力逐漸消失？是否意味我國工業化進程進入了一個新的結構性發展階段？如何超越發展瓶頸，化解由於停滯導致的工業化升級進程產生的危機？本文希望對這些問題進行一些初步的研究。
二、文獻綜述
早在20世紀80年代，已有文獻對相關問題進行了研究，但一般被歸類於產業結構的調整與轉換，研究者將當時工業內部結構面臨的主要問題歸結為產業結構的「虛高化」和低水平重復建設。這些研究大多數仍然以政府主導發展為視角，考慮政府主導產業選擇、發展方式以及政策措施，並沒有考慮到是否可以持續增長以及增長方式的微觀機制。從20世紀90年代後期開始，國內外文獻研究方法和導向都發生了一些變化，許多文獻描述了我國製造業出現了利潤率大幅度下降，局部地區出現了增長瓶頸的事實。其中殷醒民以資金利稅率為指標，認為國有企業的資金利稅率從1980年的24.5％下降到1990年的12.4％、1993年的9.7％；產值利稅率從1980年的24.1％下降到1990年的12.0％、1993年的11.1％。[4] 國外的研究也已經注意到中國工業經濟的規模效益下降問題，欣格、拉薩和肖為了支持「競爭侵蝕利潤」的假說，使用了80年代的省級數據對利潤率與非國有部門在工業總產值中所佔比重進行了相關分析。[5—6] 張軍認為我國工業經濟增長到了20世紀90年代中期之後，不僅僅是國有企業，整個產業都出現了整體性的利潤率下降趨勢。這一現象表明，帶動我國工業化增長的製造業的動力正在減弱。[7]
我國製造業所面臨的這些特定困境實際上反映出工業化過程中的一般性規律和特殊條件。錢納里提出在不同的發展結構中，由於受到需求和供給結構的影響，工業化發展面臨著不同階段的轉換。[8] 余暉強調了工業化過程中增長停滯的客觀原因在於收益遞減形成的產業周期變動，他將這一問題歸結為資源耗竭型工業化的停滯。[9] 諾頓使用《中國工業經濟統計年鑒》（1990年卷）提供的38個工業部門的數據，分別計算了1980和1989年利潤率的標准差和變異系數，認為存在著「競爭侵蝕利潤」的事實。[10] 郭克莎也認為利潤率下降正說明了我國工業持續高速擴張的情況下工業結構升級緩慢。他在與標准模式比較之後，認為「1995年以來經濟增長速度的下降很可能反映了某種『長期』因素的制約作用」[11]。此外，殷醒民將我國低集中度與收益率下降結合起來，認為我國低集中度的市場結構影響了我國製造業的效率提高。[2] 張軍則強調了過度的資本形成對製造業升級的障礙，過度的資本形成促使了非國有企業的快速進入並對已有的產業結構產生很大的沖擊，形成了過度投資和過度競爭的局面。[12] 劉志彪認為我國大面積製造業衰退的根本原因在於內在的微觀機制發生了矛盾，這些因素包括了企業的產業選擇和投資機制、進入和退出、行政壟斷和用戶壟斷、價格預期等。[13]
其實，工業化的國家，由於製造業缺乏持續的增長，也出現了所謂產業空洞化現象，如20世紀70年代開始的英國病，80年代美國大量製造業企業的倒閉和90年代日本的產業空洞化導致的經濟衰退等等。這種本地製造業在面臨國際競爭過程中由於競爭力衰退導致的停滯問題，根本上反映了工業化在結構升級過程中，由於收益率遞減規律作用而導致的內在生命周期。因此，工業化過程的深化或者升級需要不斷地尋找新市場或者新技術革命。但如果這兩者受到特定條件的阻礙，就會抑制製造業的持續增長，引起製造業的收益率持續下降。上述的研究表明了工業化關於製造業問題的分析已經逐漸從宏觀視角向微觀視角的轉換趨勢，但這些研究仍然停留在局部現象描述，缺乏進一步從微觀機制出發對這一問題進行系統分析。
三、我國製造業發展的特點和軌跡
我們將40個製造業部門分為六大板塊，分別為資源型（采選業）、輕工業、重加工業、化學品製造業、機械電子製造業和公用事業。根據一般工業化理論，工業化過程中製造業部門的演進表現為從輕型工業或者資源型工業逐漸向重工業和重加工業延伸，也就是中間投入需求的增加導致了製造業「迂迴生產能力」的增加。從資源型和以農產品為原料的輕工業開始，經過初始階段，在以重加工業和公用事業為主導的投資品帶動下，化學品製造業和機械電子製造業的發展為工業化進入中期以致進一步高度化提供了基礎。在發展階段上，前期表現為采選業和輕工業，中期表現為重加工業和公用事業，後期表現為化學品和機械電子部門。

③ 模型預測控制的企業應用

鋼鐵冶金行業是一個復雜的加工過程，把鐵礦石、煤等原材料加工成鋼板要經過焦爐、燒結、高爐、煉鋼、連鑄、熱軋、冷軋等多個工藝環節，這些環節中主要包括了高溫處理過程(各種加熱爐)和高速軋制等其他一些過程，其中的控制系統非常復雜，普通存在動態時變時滯的復雜特性。隨著競爭的日趨加劇，對產品質量控制的要求越來越高，基於模型的傳統控制方法難以收到令人滿意的控制效果。因此，必須結合鋼鐵冶金的特點，將先進的控制方法以及人工智慧技術引入鋼鐵冶金的各個工藝過程的控制之中，研究適用的控制方法。
鋼鐵企業的生產流程如下圖所示。下面將結合鋼鐵企業生產工藝講述模型預測控制在鋼鐵企業的應用情況：
焦爐是具有大時滯、大慣性、強非線性、多變數耦合、變參數的復雜對象，其生產過程是既受連續時間信號的驅動，又受離散事件驅動的一類混雜系統，高軍偉等舊。提出了一個綜合智能控制演算法，採用多模型切換系統的方式對焦爐的溫度進行控制。該控制演算法以多變數模糊控制為核心，採用神經網路構造蓄頂溫度/直行溫度轉換模型，增加了專家控制和預測控制，模糊控制用來控制系統的連續推焦狀態．模糊控制和預測控制結合用來控制焦爐檢修期間溫度上升和下降趨勢狀態，採用專家控制的方法，通過調節吸力來控制機側和焦側溫度不平衡的情況。該系統在北京煉焦化學廠投入生產運行後，取得良好控制效果，對提高焦炭質量、降低能耗和延長爐體使用壽命都有重要的意義。
燒結終點控制是影響燒結礦產量和質量的關鍵環節，但由於這個環節的動態長時間滯後，與終點調節的相關因素多，成為燒結廠自動控制的難點。針對冶金工業過程普遍存在的動態時變時滯和模糊特性，李桃等將自適應技術、預測控制與模糊控制相融合，提出一種集成型智能控制方法——自適應預測模糊控制。可以提前預測燒結過程的動態時滯和被控變數的狀態。該控制方法應用於冶金原料准備階段的燒結過程終點的控制，結果表明，控制系統能夠自適應地辨識時滯的變化和預報燒結終點的波動，適當調節機速，防患於未然，以保持燒結終點穩定在設定值附近。這一控制方法同樣也適用於其它存在時變時滯的復雜工業過程的控制。
在結晶器振動系統中，吳曉明[]等人採用了雙值DMC控制演算法，理論和實驗研究表明能很好地跟蹤參考軌跡，減小了非正弦波形的畸變，提高了系統的控制精度。雙值動態矩陣控制演算法採用了非最小化描述的離散卷積模型和滾動優化策略，使模型失配、畸變、干擾等引起的不確定性及時得到彌補，從而得到較好的動態控制性能。在連鑄結晶器液位控制系統中，王朝利等人[]利用預測控制演算法之一——增量型模型演算法(IMAC)設計寶鋼一連鑄結晶器液位控制系統。模型演算法控制分為單步模型演算法控制、多步模型演算法控制、增量型模型演算法控制等多種。由於單步模型演算法控制包含的控制信息量少，因而控制效果和魯棒性都較多步模型演算法控制和增量型模型演算法控制差，而且單步模型演算法和多步模型演算法控制都無法消除擾動造成的穩態偏差，不能無偏差跟蹤參考輸入軌跡；而增量型模型演算法控制(IMAC)恰好能解決這些問題。IMAC的引入使結晶器液位控制獨具特色。模擬和對比研究表明，引入IMAC後系統的控制效果優於原先的PID控制。結晶器液位控制精度明顯提高，液位波動較小且沒有穩態誤差，能實現無穩態偏差調節和跟蹤。
熱軋工藝中的步進梁加熱爐溫度控制對象是一復雜的多輸入多輸出、非線性、強耦合的分布參數系統。傳統的步進梁加熱爐控制採用經典PID控制器，在流量的平穩性、溫度的快速跟蹤等方面受到控制器本身的限制，而且不能達到好的解耦效果。汪開紅等人使用基於預測控制的多變數約束控制演算法，將加熱爐和底層控制迴路作為廣義對象進行控制，所以控制器本身已經將各部段溫度的耦合考慮了進去，不需要額外的解耦方案設計，較通常的PID控制具有明顯的優越性。而且。這種控制的外延性好，不會因對象模型的變化使控制效果發生較大變化，這也正是先進控制的特點。在控制器設計時，由於將流量和流量的變化量加入優化目標函數，可以在保證溫度跟蹤精度的同時，對流量進行控制。模擬結果表明了這種先進控制演算法在解耦、節能指標、跟蹤平穩性等方面表現出了良好性能，表現了多變數控制的優點，使預測控制在加熱爐對象上的成功應用有了理論上的證實。
熱軋帶鋼卷取溫度是影響成品帶鋼性能的重要工藝參數之一。層流冷卻控制系統的控制目標是根據實測的帶鋼終軋出口溫度、速度及厚度確定相應的噴水區長度，使卷取溫度盡可能接近目標值，以期獲得優異的成品鋼卷。彭力等人運用預測控制思想，得到了一套適用性較強的控制演算法，結構形式簡單、可調性強、適用面廣的數學模型加上分段優化、局部反饋的演算法，使得控制效果有明顯提高。在設計控制系統時，以溫度預測模型為基礎，根據帶鋼終軋出口溫度、速度及厚度，計算出為使卷取溫度達到目標值所需的噴水區長度改變數，這實際上是一種前饋控制，它往往無法保證實際的卷取溫度等於目標值，為了提高控制精度，還設計了反饋控制，以彌補前饋控制的不足。建立利用帶鋼實測人口條件如：終軋溫度、速度和厚度預測帶鋼經過冷卻區冷卻後的卷取溫度，將帶鋼分段，把帶鋼每一段作為一個計算點，結合分段最優前饋控制計算，采樣一段、計算一段、優化一段，體現了滾動優化的特點。

④ 什麼叫做時滯它包括哪些組成部分

時滯效應貨幣時滯效應的特點和意義 時滯是時間滯後的簡稱.貨幣時滯是指貨幣行動與其效果之間的時間距離,即從貨幣供應量增加到物價普遍提高有一個較長時間的傳導過程,弗里德曼認為：因個人經過相當時間才擴散其調整,其資產負債表的調整是非常緩慢的.初期貨幣行動所產生的影響因而須經相當長久的時間才會達到全部資產.支出的影響也將需要相當長的時間才會擴散.正因為調整、傳導、涉及都需要一定的時間,故採取貨幣行動後必然要經過一段時間才能發生真實效果,這就是時滯效應. 時滯效應的特點不僅表現為行動與效果之間存在時間差距,而且表現為傳導過程中初始效果與最終真實效果之間存在差異.弗里德曼經過大量的實證研究認為,貨幣增長率的變化平均需要6－9年月後才能引起名義收入增長率的變化,再過6－9個月價格才會受到影響,因此,從貨幣增長率變化到物價變化一般有12－18個月的時滯. 弗里德曼認為,時滯效應對於貨幣理論與政策有重要意義.對於預期理論來說,由於時滯的存在,使人們以現有知識為基礎的預測產生相當大的誤差.因此,人們的預期只能是適應性的,隨著不斷變化的情況調整自己的預期和行為.對於貨幣政策來說,由於時滯的存在,它經常導致對貨幣政策效果的錯誤解說,也往往導致貨幣政策的錯誤決定.因為貨幣變動的作用並沒有同時發生,貨幣政策就被認為是無效的. 弗里德曼認為,由於沒有認識到貨幣政策的時滯效應而產生了種種誤解. 弗里德曼以時滯效應為武器,堅決反對凱恩斯學派「逆經濟風向行事」的反循環政策,他認為,貨幣當局沒有認清其行動對經濟活動發生影響的時間差距,便根據今天的情勢去決定他們的行動,而他們的行動卻是影響6個月、9個月、12個月或15個月以後的社會經濟行為.例如,當前的衰退是為制止前一個通貨膨脹而採取緊縮性貨幣行動後,正在傳導的中間過程或初始效果,如果針對當前的衰退而採取擴張性政策,必然迴避了通貨膨脹.因此,由於存在政策效果的時滯,其結果常使為反循環目的而採取的行動轉變為額外的、不必要的紛擾.認識並正確理解時滯效應的政策性,就應該制定一個長期穩定的、連續一致的貨幣政策.