自动化学科讲演.pptx
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1、1.自动化与自动化学科,专业1.1 自动化概念u家庭全自动照相机、洗衣机、电饭煲;u银行自动取款机ATM;u交通自动控制的红绿灯;u楼宇自动门、自动自来水开关;u日常生活温度控制系统第1页/共26页温度系统原理图 第2页/共26页温度控制系统原理图 第3页/共26页自动化的定义 自动化是指机器设备、系统或过程(生产、管理过程)在没有人或较少人的直接参与下,按照人的要求,经过自动控制、信息处理、分析判断、操纵控制等来实现预期的目标。第4页/共26页1.自动化与自动化学科,专业1.2 自动化内容和应用范围设备、过程或系统的自动化:指设备、过程或系统的自动运行或自动控制。自动化技术或设备:指用于自动
2、运行或自动控制的技术或设备。自动化状态:被自动控制或自动操作的状态。应用范围:自动化涉及的范围极其广泛,几乎无所不包:工业生产和工业自动化;农业自动化;服务自动化(办公,楼宇,商务,交通等)各行各业。第5页/共26页1.自动化与自动化学科,专业1.3 自动化的发展历史我国古代的指南车(公元235年);1788年瓦特的飞球调节器;20世纪20年代40年代:电子反馈放大器(火炮控制系统)(经典控制理论的应用);20世纪5070年代(现代控制理论的应用);人造卫星(1957年);阿波罗飞船登上月球(1957年);物控机床(1952年);工业机器人(1954年).20世纪80年代以来:加工中心和计算机
3、集成制造系统(CIMS)第6页/共26页1.自动化与自动化学科,专业1.4自动化在工业化、信息化、现代化建设中的作用和地位(介绍几个概念)工业化发展的三个阶段:机械化(蒸汽机、动力机)电气化(电机、发电机、供电网络)自动化(电子控制器、自动化生产线)第7页/共26页1.自动化与自动化学科,专业信息化发展阶段:数字化(数字计算机起源1946年,1960年大量应用)网络化(通讯网络起源1969年,1980年大量应用)系统化(系统、管理、集成,起源1975年,1990年大量应用)现代化发展阶段(中国人发明)后工业化(发达国家)第8页/共26页1.自动化与自动化学科,专业1.5自动化学科第9页/共26
4、页1.自动化与自动化学科,专业 1.6自动化专业第10页/共26页2.自动化的基本原理2.2 自动控制系统的研究内容系统建模:机理建模、实验建模(系统辨识).系统分析:稳定性、稳态性能、暂态性能、抗干扰性、鲁棒性等.系统综合:设计控制器(应用自动控制理论).第11页/共26页2.自动化的基本原理2.3 自动控制理论2.3.1 经典控制理论 时域分析法(数学模型:高阶微分方程).根轨迹法(数学模型:传递函数.1948年W.Evans提出并完善.)频率特性法(传递函数.1939年奈奎斯特图、伯德图).相平面法和描述函数法(传递函数.应用于非线性系统).第12页/共26页2.3 自动控制理论2.3.
5、2 现代控制理论 线性系统理论(数学模型:状态空间;能控性,能观性,系统综合或校正:极点配置法)系统辨识(最小二乘法)最优控制(极大值原理,动态规划)自适应控制(自校正控制,模型参考自适应)随机控制(白噪声干扰,概率统计方法)鲁棒控制(被控对象的不确定性)容错控制(系统安全性、可靠性)非线性理论(变结构控制,微分几何法,微分代数等)复杂控制(大型冶炼企业,大电网的调度控制以及社会、管理、经济等)第13页/共26页2.3 自动控制理论2.3.3 智能控制技术 智能控制技术是针对难以建立精确的,有效的数学模型,从而无法应用经典或现代控制理论进行分析,综合的复杂对象模糊控制神经网络控制专家系统遗传算
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