自动化概论
自动化概论(PPT35页)
哈尔滨电力职业技术学院
3．最大动态偏差ym或超调量
在定值控制系统中，常用最大动态偏差ym这个指标来衡 量被调量偏离给定值的程度。
哈尔滨电力职业技术学院
2. 比例积分(PI)调节器
PI 调节器的阶跃响应曲线
e
e0
0
t
比例调节 + 积分调节 粗调 + 细调
e0
0
Ti
e0
t
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3. 比例微分(PD)调节器
动态方程为
：
Kpe
Kd
de dt
K p (e
Kd Kp
de ) dt
1
(e Td
de ) dt
传递函数为:
例：典型的自动化元件
差压变送器
调节器 气动调节阀
显示操作器
2.1.3 自动调节中的一些常用术语
1．被调量（被控制量） 表征生产过程是否正常运行并需要加以调节的物理量。
2．给定值 按生产要求被调量必须维持的希望值。
3．控制对象（被控对象） 被调节的生产过程或设备称为控制对象。
4．调节机构 可用来改变进入控制对象的物质或能量的装置称为调节机构。
一、按工作原理分类
1．前馈控制系统 2．反馈控制系统 3．前馈 ─ 反馈控制系统（复合控制系统）
二、按给定值特点分类
1. 定值控制系统 2. 随动控制系统 3．程序控制系统
前馈控制系统/反馈控制系统/复合控制系统
λ 扰动通道
自动化概论复习
自动化概论复习一、引言自动化概论是一门介绍自动化技术和原理的课程，旨在使学生了解自动化的基本概念、发展历程、应用领域以及相关理论和技术。
本文将对自动化概论的重要内容进行复习，包括自动化的定义、分类、特点、发展历程以及自动化系统的组成。
二、自动化的定义自动化是指利用计算机、传感器、执行器等技术手段，对生产、制造、运输、管理等工作过程进行控制和管理的一种技术和方法。
其目的是提高生产效率、降低成本、提高产品质量和安全性。
三、自动化的分类根据控制方式和控制对象的不同，自动化可以分为以下几类：1. 过程自动化：用于控制连续或离散过程，如化工生产、电力系统等。
2. 离散自动化：用于控制离散事件的过程，如制造业中的装配线、仓储管理等。
3. 动力自动化：用于控制机械运动，如机床、机器人等。
4. 信息自动化：用于控制和管理信息流动，如计算机网络、信息系统等。
四、自动化的特点自动化具有以下几个主要特点：1. 高度集成：自动化系统由多个硬件和软件组成，能够实现多个功能的集成。
2. 高效性：自动化系统能够以更高的速度和精度完成工作，提高生产效率。
3. 灵活性：自动化系统能够根据需求进行灵活调整和变化。
4. 可靠性：自动化系统具有较高的可靠性和稳定性，能够长时间稳定运行。
5. 可追溯性：自动化系统能够记录和追溯生产过程中的数据和信息。
五、自动化的发展历程自动化技术的发展经历了以下几个阶段：1. 机械自动化阶段：使用机械设备实现简单的自动化操作，如自动纺织机、自动化装配线等。
2. 电气自动化阶段：引入电气控制技术，实现对机械设备的自动控制，如自动化电梯、自动化生产线等。
3. 电子自动化阶段：引入电子技术，实现对电气设备的自动控制，如计算机数控系统、自动化仪表等。
4. 信息自动化阶段：引入计算机和信息技术，实现对整个生产过程的自动化控制和管理，如工业自动化系统、智能制造等。
六、自动化系统的组成自动化系统由以下几个主要组成部分构成：1. 传感器：用于感知和采集生产过程中的各种物理量和信号，如温度、压力、速度等。
自动化概论复习
自动化概论复习概述：自动化概论是一门介绍自动化技术的基础课程，旨在帮助学生全面了解自动化技术的基本原理、应用领域和发展趋势。
本文将对自动化概论的重要内容进行复习，包括自动化的定义、自动化系统的组成、自动化技术的分类和应用等方面。
一、自动化的定义和基本概念：自动化是指利用计算机、传感器、执行器等技术手段，对生产、制造、运输和管理等过程进行自动控制和管理的技术和方法。
自动化的基本概念包括自动化程度、自动化系统、自动化控制等。
二、自动化系统的组成：自动化系统由传感器、执行器、控制器和信息处理单元等组成。
传感器负责感知环境和物体的状态，执行器负责执行控制命令，控制器负责对传感器信号进行处理和决策，信息处理单元负责对数据进行处理和分析。
三、自动化技术的分类：自动化技术可以分为工业自动化、家庭自动化和交通自动化等多个领域。
其中，工业自动化是应用最广泛的领域，包括生产自动化、过程自动化和离散自动化等。
家庭自动化是指利用自动化技术对家庭生活进行智能化管理和控制。
交通自动化是指利用自动化技术对交通流量和交通设施进行控制和管理。
四、自动化技术的应用：自动化技术在各个领域都有广泛的应用。
在工业领域，自动化技术可以提高生产效率、降低生产成本，实现工厂的智能化管理。
在家庭领域，自动化技术可以实现家居设备的远程控制和智能化管理，提高家庭生活的便利性和舒适度。
在交通领域，自动化技术可以提高交通流量的效率，减少交通事故的发生。
五、自动化技术的发展趋势：随着科技的不断进步，自动化技术也在不断发展。
未来的自动化技术将更加智能化和自适应，能够根据环境和任务的变化进行自主决策和控制。
同时，自动化技术还将与人工智能、大数据和互联网等技术相结合，形成更加强大和智能的系统。
六、结语：通过对自动化概论的复习，我们对自动化技术的基本原理和应用有了更深入的了解。
自动化技术的发展将为我们的生活和工作带来更多的便利和效益。
在未来的学习和工作中，我们应该不断学习和掌握自动化技术，以适应社会的发展需求。
自动化概论复习
自动化概论复习自动化概论是一门介绍自动化技术和应用的课程，旨在培养学生对自动化领域的基本理论和实践技能的掌握。
本文将按照任务名称给出自动化概论复习的标准格式文本。
一、引言自动化概论是一门综合性的学科，涉及到机械、电子、计算机、控制等多个领域的知识。
它的发展已经深入到各个行业和领域，对于提高生产效率、降低成本、提升产品质量具有重要意义。
本文将回顾自动化概论的重要概念、原理和应用，以帮助读者复习和巩固相关知识。
二、自动化概论的基本概念1. 自动化的定义和特点：自动化是指利用机械、电子、计算机等技术手段，实现对生产过程、工作任务、设备操作等的自动控制和管理。
它具有高效、精确、可靠、灵活等特点。
2. 自动化系统的组成：自动化系统由传感器、执行器、控制器和人机界面等组成。
传感器用于采集环境信息，执行器用于执行控制指令，控制器用于处理信息和决策，人机界面用于人机交互和监控。
3. 自动化的层次结构：自动化可以分为过程控制、生产控制和管理控制三个层次。
过程控制用于对生产过程进行实时控制，生产控制用于对生产任务进行协调和调度，管理控制用于对整个生产系统进行管理和优化。
三、自动化概论的基本原理1. 控制理论：控制理论是自动化概论的基础，包括反馈控制、前馈控制、PID 控制等。
反馈控制通过对系统输出进行测量和比较，从而调节输入信号以实现期望的控制效果。
前馈控制则通过预测系统未来的状态来进行控制。
2. 传感器与执行器：传感器用于将物理量转换为电信号，执行器则将电信号转换为物理动作。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、光电传感器等，常见的执行器有电机、液压缸、气动阀等。
3. 信号与系统：信号与系统理论是自动化概论中的重要内容，它研究信号的采集、处理和传输，以及系统的建模、分析和控制。
常见的信号处理方法有滤波、采样、调制等，常见的系统建模方法有传递函数、状态空间等。
四、自动化概论的应用领域1. 工业自动化：工业自动化是自动化概论的主要应用领域之一，它包括生产线的自动化、机器人的应用、工艺过程的控制等。
自动化概论复习
自动化概论复习自动化概论是一门涉及自动化技术和原理的学科，旨在介绍自动化的基本概念、原理和应用。
本文将详细回顾自动化概论的相关内容，包括自动化的定义、分类、发展历程、关键技术和应用领域等。
一、自动化的定义和分类自动化是指通过使用机械、电子、计算机和控制系统等技术手段，使某些工作或过程在人的干预下减少或消除，实现自动操作和控制的过程。
根据自动化的程度和应用领域的不同，可以将自动化分为几个不同的分类，如工业自动化、家庭自动化、交通自动化等。
二、自动化的发展历程自动化的发展可以追溯到工业革命时期。
随着科学技术的不断进步和工业生产的需求，自动化技术得到了快速发展。
从最初的机械自动化到电气自动化，再到计算机控制的数字化自动化，自动化技术经历了几个重要的发展阶段。
三、自动化的关键技术自动化的实现离不开一系列关键技术的支持。
其中，传感器技术、控制系统技术、通信技术和人机交互技术是自动化领域的核心技术。
传感器技术用于采集和感知环境中的各种信息，控制系统技术用于对采集的数据进行处理和控制，通信技术用于实现设备之间的信息交流，人机交互技术用于实现人与自动化系统之间的交互操作。
四、自动化的应用领域自动化技术在各个领域都有广泛的应用。
工业自动化是自动化技术最早应用的领域之一，包括生产线自动化、机器人技术、自动化仓储系统等。
家庭自动化则是近年来发展迅猛的领域，通过智能家居系统实现对家庭设备和环境的自动控制。
交通自动化则包括智能交通系统、自动驾驶技术等，旨在提高交通效率和安全性。
五、自动化的未来发展趋势随着科技的不断进步，自动化技术将继续发展壮大。
未来的自动化系统将更加智能化、高效化和可持续发展。
人工智能、大数据和物联网等新兴技术的应用将为自动化技术带来更多的可能性。
同时，自动化技术也面临着一些挑战，如安全性、隐私保护和人机关系等问题，需要进一步研究和解决。
总结起来，自动化概论是一门涉及自动化技术和原理的学科，通过对自动化的定义、分类、发展历程、关键技术和应用领域的回顾，我们可以更加深入地了解自动化的基本概念和原理。
自动化概论复习
自动化概论复习概述：自动化概论是一门介绍自动化技术和理论的课程，旨在帮助学生了解自动化的基本概念、原理和应用。
本文将回顾自动化概论的主要内容，包括自动化的定义、分类、发展历程、应用领域和未来趋势。
一、自动化的定义：自动化是指利用机械、电子、计算机等技术，使系统或过程在人的干预下能够自动运行、控制和管理的一种技术手段。
它的目的是提高生产效率、降低成本、提高产品质量和安全性。
二、自动化的分类：根据控制方式的不同，自动化可以分为开环控制和闭环控制。
开环控制是指根据预先设定的规则和程序，对系统进行控制和操作，但无法对系统反馈信息进行实时调整。
闭环控制则是在开环控制的基础上，通过传感器获取系统反馈信息，并根据反馈信息进行调整和控制。
三、自动化的发展历程：自动化技术的发展经历了三个阶段：机械自动化、电气自动化和信息自动化。
机械自动化是以机械传动为基础的自动化技术，如自动化生产线和机器人。
电气自动化则是以电气传动和控制为核心，如自动化控制系统和PLC。
信息自动化则是在电气自动化的基础上，融合了计算机技术和网络通信技术，实现了信息化和智能化的自动化系统。
四、自动化的应用领域：自动化技术广泛应用于工业生产、交通运输、能源管理、环境保护、医疗卫生等领域。
在工业生产中，自动化可以实现生产线的自动化操作和控制，提高生产效率和产品质量。
在交通运输领域，自动化可以实现交通信号灯的自动调节和车辆导航系统的自动控制。
在能源管理方面，自动化可以实现电力系统的自动监测和调度，提高能源利用效率。
在环境保护方面，自动化可以实现污水处理和废气排放的自动控制和监测。
在医疗卫生领域，自动化可以实现医疗设备的自动化操作和患者信息的自动化管理。
五、自动化的未来趋势：随着科技的不断发展，自动化技术将迎来更广阔的应用前景。
未来的自动化系统将更加智能化、灵活化和网络化。
智能化是指自动化系统具备学习、判断和决策的能力，可以根据环境变化和需求变化进行自主调整和优化。
自动化概论论文[5篇范文]
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自动化概论论文[5篇范文]第一篇：自动化概论论文自动化概论论文步入大学，既然选择了自动化专业，那么对于它有一定的认识是必要的，而自动化概论这门课便是帮助我们去进一步的了解和学习这门课程。
首先，什么是自动化？自动化，即通过传感器对被控对象各状态信息的获取并由处理器对这些信息进行分析与计算，使机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或运行。
自动化的广义内涵至少包括以下几点：在形式方面，制造自动化有三个方面的含义：代替人的体力劳动，代替或辅助人的脑力劳动，制造系统中人机及整个系统的协调、管理、控制和优化。
在功能方面，自动化代替人的体力劳动或脑力劳动仅仅是自动化功能目标体系的一部分。
自动化的功能目标是多方面的，已形成一个有机体系。
在范围方面，制造自动化不仅涉及到具体生产制造过程，而是涉及产品生命周期所有过程。
在18世纪以前，古代的人们在长期的生产和生活中，为了减轻自己的劳动，逐渐利用自然界的动力代替人力、畜力，以及用自动装置代替人的部分繁杂的脑力劳动和对自然界的控制，这也就是早期自动装置的出现和应用。
到了18世纪末至20世纪初，伴随着英国的工业革命，促成了控制理论逐步发展，自动调节得到了广泛的应用，同时也产生了大量的应用于自动控制的算法和规则。
在第二次世界大战期间，为了防空火力控制系统和飞机自动导轨系统等军事技术的问题，各国科学家设计出各种精密的自动调节装置，开创了防空火力系统和控制这一新的学科，将控制理论推向了一个局部自动化的时期，经典控制理论有了新的发展。
自动化专业教育是伴随着自动化技术在社会生产、生活中的广泛应用而兴起的。
它主要研究自动控制的原理和方法，自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。
现代控制理论的迅速发展，形成了多个重要分支，如，系统辨识、建模与仿真；自适应控制和自校正控制器；遥测、遥控和遥感；综合自动化；模式识别和人工智能；智能控制等。
当然除此之外自动化技术在机械加工、采矿冶炼、化学工业、电力系统、交通运输、农业、生产、环境保护、医药卫生、军事技术、航空航天、科学研究、办公服务等与生活紧密相关的领域都得到了广泛的应用。
自动化专业(学科)概论
动态偏差（超调量）
Mp
ym1 r 100% 20% r
2．间接型性能指标
∞
Q 0 e(t ) dt
（1）绝对误差的矩的积分 （2）绝对误差的二阶矩的积分 （3）误差平方的矩的积分 （4）误差平方的二阶矩的积分
Q tts e(t) dt 0
Q tts 2 e(t) dt 0
专业是学科的一个方向，当把学科分得很 细时，学科与专业就成为同义词了。
1.3 自动化专业的历史沿革
1948年 维纳教授发表《控制论》——控制理论形成 1954年 钱学森教授发表《工程控制论》 1956年 清华、西交大成立工业企业电气化
—— 形成自动化专业 1958年 清华等建立自动控制系，如航空自动控制系 1958年 华北电力大学建立热工测量及其自动化专业 1998年 各院校把原来的与自动化相关的专业更名为
=1101010011101010011101101
3、控制
控制（Control）是指为了改善系统的性能或达 到特定的目的，通过信息的采集和加工而施加到 系统的作用。
可控系统
不可控系统
4、数学模型
用来描述系统中各物理量的变化及相互作用、相 互制约关系的数学表达式称为系统的数学模型
数学模型种类：
状态空间、微分方程、差分方程、脉冲响应、传 递函数、频率响应模型等
2.1.1 系统的基本组成结构
（1）被控对象（控制对象） 系 统所要控制的设备或过程，它的 输出称为被控量，它的输入称为 控制量 （2）测量环节（传感器） 将被 控量检测出来并传送给控制环节 的装置 （3）控制环节（控制器） 它的 功能是根据偏差信号，决策如何 去操作被控对象，使得被控量达 到所希望的目标 （4）执行环节（执行器） 按控 制环节的控制决策，具体实现对 被控对象的操作，如阀门、挡板 等。
自动化概论复习
自动化概论复习引言概述：自动化是指利用各种自动装置和控制设备，对生产过程和各种机械、电子设备进行自动控制和操作的技术。
自动化技术在现代工业生产中起着至关重要的作用，广泛应用于创造业、交通运输、医疗保健等领域。
本文将从自动化的基本概念、分类、应用领域、发展趋势和未来展望等方面进行复习总结。
一、自动化的基本概念1.1 自动化的定义：自动化是指利用各种自动装置和控制设备，对生产过程和各种机械、电子设备进行自动控制和操作的技术。
1.2 自动化的特点：自动化技术具有高效率、高精度、高可靠性、高稳定性等特点，能够提高生产效率和质量。
1.3 自动化的目的：自动化的目的是实现生产过程的自动化控制和操作，减少人力劳动，提高生产效率和质量。
二、自动化的分类2.1 按控制方式分类：自动化可以分为开环控制和闭环控制两种方式。
2.2 按应用领域分类：自动化可以分为工业自动化、家庭自动化、农业自动化等不同领域。
2.3 按控制对象分类：自动化可以分为过程控制、离散控制、连续控制等不同类型。
三、自动化的应用领域3.1 工业自动化：工业自动化广泛应用于创造业、汽车工业、航空航天等领域，提高生产效率和质量。
3.2 家庭自动化：家庭自动化包括智能家居、智能家电等，方便人们的生活和提高生活质量。
3.3 农业自动化：农业自动化应用于农业生产，包括农业机械化、农业无人机等，提高农业生产效率和降低成本。
四、自动化的发展趋势4.1 智能化：自动化技术将向智能化方向发展，实现设备的智能控制和自主学习。
4.2 互联网化：自动化设备将实现互联网连接，实现远程监控和数据共享。
4.3 网络化：自动化系统将实现网络化管理，提高生产系统的整体效率和稳定性。
五、自动化的未来展望5.1 人机协作：未来自动化技术将实现人机协作，实现人机共存共赢。
5.2 自动化智能化：未来自动化技术将实现智能化控制和管理，提高生产效率和质量。
5.3 自动化网络化：未来自动化系统将实现网络化管理和协同工作，实现生产系统的整体优化和协调。
自动化概论
03
医疗保健
医疗保健领域中的 自动化技术应用也 越来越广泛，包括 医疗设备控制、诊 断辅助、治疗辅助 等领域。自动化技 术可以帮助医疗保 健领域提高诊断和 治疗效率、提高患
者满意度等
04
智能家居
智能家居是近年来 逐渐兴起的一个领 域，包括智能门锁、 智能灯光、智能家 电等领域。自动化 技术可以帮助智能 家居实现更加智能 化、便捷化的管理 和控制，提高居住 的舒适度和安全性
现在，随着人工智能、物联 网、云计算等新技术的不断 发展，自动化技术正在向更 加智能化、网络化、协同化 的方向发展。未来的自动化 技术将更加注重系统的智能 化、自适应性和可持续性， 为人类的生产和生活带来更 加广泛和深远的影响
3
自动化的应用领 域
自动化的应用领域
自动化技术的应领 域非常广泛，包括但
2023
自动化概论
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1
自动化定义
自动化定义
自动化是一门关于系统控制和管理的科学技术， 其目的是实现生产、生活等各个领域的自动化
操作和控制
简单来说，自动化就是通过各种技术和方法， 使系统能够自主地感知、决策、执行和优化，
从而减少人工干预，提高效率和降低成本
2
自动化的历史和 发展
自动化的历史和发展
更加协同化
未来的自动化系统将更加注重不同系统之间的协 同和合作，实现更加高效和可靠的协同化操作和 控制。同时，未来的自动化系统也将更加注重与 人类的协同和合作，实现更加高效和可靠的人类 与机器之间的协同工作
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汇报人：文俊杰
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自动化技术可以追溯到古代 的水车、风车等简单机械自 动控制系统。然而，真正意 义上的自动化技术发展是在 20世纪初，随着工业生产的 发展和电气技术的广泛应用， 人们开始尝试使用更加复杂 的自动化设备和技术来提高 生产效率和质量
自动化概论复习
自动化概论复习引言概述：自动化概论是现代工程领域中的重要学科，涵盖了自动控制、机械、电子、计算机等多个学科的知识。
本文将从五个方面对自动化概论进行复习，包括自动化概念与发展、自动化系统的基本组成、自动化控制系统的分类、自动化过程中的传感器与执行器、以及自动化系统的应用领域。
一、自动化概念与发展1.1 自动化的定义：介绍自动化的概念，即通过使用机械、电子、计算机等技术手段，使系统在无人干预的情况下能够完成工作。
1.2 自动化的发展历程：概述自动化技术的发展历史，从工业革命开始，到现代信息时代的自动化技术应用。
1.3 自动化的优势与挑战：探讨自动化技术的优势，如提高生产效率和质量等，同时也讨论了自动化面临的挑战，如技术更新换代和人机协作等问题。
二、自动化系统的基本组成2.1 传感器与信号处理：介绍传感器的作用和种类，以及信号的获取和处理方法。
2.2 控制器与执行器：阐述控制器的功能和种类，以及执行器的作用和分类。
2.3 信息处理与通信：讨论自动化系统中的信息处理和通信技术，如数据采集、处理和传输等。
三、自动化控制系统的分类3.1 开环控制系统：解释开环控制系统的原理和特点，以及其在实际应用中的限制。
3.2 闭环控制系统：介绍闭环控制系统的原理和特点，以及反馈控制的作用和优势。
3.3 模糊控制系统：概述模糊控制系统的基本原理和应用领域，以及与传统控制系统的对比。
四、自动化过程中的传感器与执行器4.1 传感器的种类与原理：详细介绍常见的传感器类型，如光电传感器、温度传感器等，以及其工作原理。
4.2 执行器的分类与特点：阐述执行器的分类，如电动执行器、液压执行器等，以及其特点和应用。
4.3 传感器与执行器的配合：探讨传感器与执行器在自动化系统中的配合关系，以及如何实现信息的反馈与控制。
五、自动化系统的应用领域5.1 工业自动化：介绍工业自动化的应用领域，如制造业、能源领域等，以及自动化在提高生产效率和质量方面的作用。
自动化概论复习
自动化概论复习自动化概论是一门介绍自动化技术和应用的基础课程，旨在匡助学生全面了解自动化领域的基本概念、原理和应用。
本文将按照任务要求，回顾自动化概论的相关内容，包括自动化定义、自动化系统的组成、自动化技术的分类和应用领域等。
一、自动化定义自动化是指利用计算机、仪器仪表和控制设备等技术手段，对生产过程、工程设施或者社会生活中的各种活动进行监测、控制和调节，以实现自动操作和管理的过程。
自动化的目标是提高生产效率、降低成本、提高产品质量和提升工作环境的安全性。
二、自动化系统的组成自动化系统普通由以下几个基本组成部份构成：1. 传感器：用于感知和采集被控对象的各种参数和状态信息，如温度、压力、湿度等。
2. 执行器：根据控制信号，执行相应的操作，如电动阀门、机电等。
3. 控制器：负责处理传感器采集到的数据，并根据预设的控制策略生成相应的控制信号，如PLC（可编程逻辑控制器）、单片机等。
4. 人机界面：提供与自动化系统进行交互的方式，如触摸屏、键盘、显示器等。
5. 通信网络：用于传输数据和控制信号，实现不同设备之间的信息交换，如以太网、无线通信等。
三、自动化技术的分类根据自动化系统的控制方式和控制对象的不同，自动化技术可以分为以下几类：1. 过程控制：主要应用于连续生产过程，如化工、石油、电力等行业。
通过对物理过程的监测和调节，实现对生产过程的控制。
2. 离散控制：主要应用于离散生产过程，如机械创造、电子装配等行业。
通过对离散事件的监测和控制，实现对生产过程的控制。
3. 信息控制：主要应用于数据采集、处理和传输领域，如工业自动化、智能交通等。
通过对信息的采集、处理和传输，实现对系统的控制和管理。
4. 智能控制：主要应用于复杂系统和智能设备，如机器人、智能家居等。
通过引入人工智能和含糊控制等技术，实现对系统的智能化控制。
四、自动化应用领域自动化技术已广泛应用于各个领域，包括工业生产、交通运输、能源管理、环境保护、医疗卫生等。
自动化概论复习
自动化概论复习自动化概论是一门介绍自动化技术原理和应用的课程，旨在帮助学生全面了解自动化领域的基本概念、原理和方法。
通过本课程的学习，学生将能够掌握自动化系统的基本组成、工作原理和应用领域，以及相关的数学模型和控制方法。
一、自动化概论的基本概念和原理1. 自动化的定义和发展历程：介绍自动化的概念、特点和发展历程，从人工控制到自动控制的演变过程。
2. 自动化系统的基本组成和功能：详细介绍自动化系统的基本组成部分，包括传感器、执行器、控制器和通信网络等，以及系统的功能和作用。
3. 自动化系统的分类和层次：根据系统的规模、功能和控制方式等进行分类，包括开环控制和闭环控制系统等。
4. 自动化系统的数学模型：介绍自动化系统的数学描述方法，包括微分方程、差分方程和状态空间模型等，以及相关的数学工具和技巧。
5. 自动化系统的控制方法：讲解自动化系统的控制方法，包括比例控制、积分控制、微分控制和PID控制等，以及现代控制理论的基本原理和方法。
二、自动化概论的应用领域和案例分析1. 工业自动化：介绍工业自动化的基本概念和应用领域，包括生产线自动化、机器人技术和智能制造等，以及相关的案例分析。
2. 建筑自动化：讲解建筑自动化的基本原理和应用，包括智能楼宇系统、智能家居和智能安防等，以及相关的案例分析。
3. 交通运输自动化：介绍交通运输自动化的基本概念和技术，包括智能交通系统、自动驾驶技术和智能交通管理等，以及相关的案例分析。
4. 农业自动化：讲解农业自动化的基本原理和应用，包括智能农机、农业物联网和精准农业等，以及相关的案例分析。
三、自动化概论的发展趋势和挑战1. 自动化技术的发展趋势：介绍自动化技术的发展趋势，包括智能化、网络化和集成化等，以及相关的新兴技术和应用。
2. 自动化技术的挑战和问题：讲解自动化技术面临的挑战和问题，包括安全性、可靠性和人机协同等，以及相关的解决方案和研究方向。
3. 自动化概论的学习方法和建议：提供自动化概论的学习方法和建议，包括理论与实践相结合、多维度学习和积极参与讨论等，以及相关的学习资源和参考书目。
自动化概论复习
自动化概论复习自动化概论是一门介绍自动化技术的基础课程，旨在让学生了解自动化的基本概念、原理和应用。
本文将按照任务要求，详细介绍自动化概论的相关内容。
一、自动化概论的定义和基本概念自动化是指利用计算机、仪器仪表和控制设备等技术手段，对生产、工程、管理和服务等过程进行智能化控制和操作的一种技术和方法。
自动化概论主要研究自动化技术的基本概念、原理和应用，包括自动化系统的组成、自动控制的基本原理、传感器和执行器的工作原理等。
二、自动化系统的组成自动化系统由五个基本部分组成：输入设备、输出设备、控制器、执行器和反馈装置。
输入设备用于采集系统的输入信号，输出设备用于产生系统的输出信号，控制器用于处理输入信号并生成控制信号，执行器用于执行控制信号，反馈装置用于采集执行器的反馈信号。
三、自动控制的基本原理自动控制是自动化系统的核心，主要通过比较控制信号和反馈信号的差异来调节执行器的工作状态，使系统达到预期的控制目标。
自动控制可以分为开环控制和闭环控制两种方式。
开环控制是指控制器根据预先设定的控制信号来直接控制执行器的工作，而闭环控制是在开环控制的基础上，通过反馈装置采集执行器的反馈信号，与控制信号进行比较后再进行调节。
四、传感器和执行器的工作原理传感器是自动化系统中用于采集物理量的装置，常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
传感器的工作原理根据不同的物理量有所不同，例如温度传感器可以通过测量物体的热量来获得温度信息。
执行器是自动化系统中用于执行控制信号的装置，常见的执行器包括电动机、执行阀等。
执行器的工作原理也根据不同的装置有所不同，例如电动机可以通过电能转化为机械能来实现工作。
五、自动化技术的应用领域自动化技术广泛应用于工业生产、交通运输、农业、医疗卫生等领域。
在工业生产中，自动化技术可以提高生产效率、降低劳动强度，提高产品质量；在交通运输中，自动化技术可以实现智能交通管理、自动驾驶等；在农业中，自动化技术可以实现农业机械化、精准农业等；在医疗卫生领域，自动化技术可以应用于医疗设备的控制和监测等。
自动化概论复习
自动化概论复习一、概述自动化概论是一门介绍自动化技术和原理的课程，旨在帮助学生了解自动化的基本概念、原理和应用。
通过学习本课程，学生能够掌握自动化系统的基本组成部分、工作原理以及相关的数学和控制理论知识。
二、自动化的基本概念1. 自动化的定义自动化是指利用电子技术、计算机技术和控制技术等手段，对生产过程或系统进行监测、控制和优化，以提高生产效率、质量和安全性的一种技术手段。
2. 自动化系统的组成自动化系统由传感器、执行器、控制器和人机界面等组成。
传感器用于采集实时数据，执行器用于执行控制命令，控制器用于处理数据和生成控制命令，人机界面用于与系统进行交互。
3. 自动化的分类自动化可以分为工业自动化、家庭自动化和交通运输自动化等不同领域。
工业自动化主要应用于工厂生产线、机器人等领域；家庭自动化主要应用于智能家居系统；交通运输自动化主要应用于交通信号控制、自动驾驶等领域。
三、自动控制系统1. 自动控制系统的基本原理自动控制系统由传感器、控制器和执行器组成。
传感器采集被控对象的信息，控制器根据采集到的信息生成控制命令，执行器执行控制命令对被控对象进行控制。
2. 自动控制系统的闭环控制闭环控制是指控制系统通过反馈信号对输出进行调节，以使输出接近或达到期望值的控制方式。
闭环控制可以提高系统的稳定性和鲁棒性。
3. 自动控制系统的开环控制开环控制是指控制系统在没有反馈信号的情况下，根据预先设定的控制命令对输出进行控制的方式。
开环控制简单，但对系统的扰动和参数变化敏感。
四、自动化的应用1. 工业自动化的应用工业自动化广泛应用于制造业领域，如汽车制造、电子制造、化工制造等。
通过自动化技术，可以提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量。
2. 家庭自动化的应用家庭自动化主要应用于智能家居系统，如智能灯光控制、智能安防系统、智能家电控制等。
通过家庭自动化技术，可以提高家居的舒适性和安全性。
3. 交通运输自动化的应用交通运输自动化主要应用于交通信号控制、智能交通系统、自动驾驶等领域。
自动化概论第1章
❖ ⒊自动化科学 自动化科学或控制科学是以控制论为理论基 础，并与系统论、信息论密切相关的一门技术 科学，是一门应用基础科学。
自动化技术或控制技术是实现自动化科学与自 动化工程（包括非工程）之间的桥梁。
❖ 自动化技术将自动化科学原理与方法转换为工 ❖ 程实用技术（包括工具和手段），使之应用于 ❖ 工程实际，将自动化科学的研究成果迅速转化 ❖ 为生产力。并将工程实际中遇到的问题提炼、 ❖ 抽象成为科学问题，为自动化科学研究提供新 ❖ 的研究对象。
装配机器人
绕线机 注塑机
弯管机
龙门式五轴联动混联机床
高速五轴龙门铣床
全弹自动装配生产线 汽车自动焊接生产线
自动立体仓库
自动搬运车
1.1.2 自动化的一些相关术语
1.系统
系统是指由若干个称为子系统相互依存和相互作用的 部分为达到某些特定目的所组成的完整综合体。
给定
控制器
执行器
控制对象
输出
传感器
1913年美国建成最早的汽车装配流水线 1926年美国建成第一条汽车自动生产线
长春汽车焊接生产线
1.2.3 局部自动化时期
❖ 20世纪40～50年代 ❖ ⒈经典控制理论的形成和发展 ❖ ⒉局部自动化的广泛应用 ❖ ⒊电子数字计算机的发明
1952年美国MIT 研制出第一台 数控机床
1954年第一台工业机器人
1.2.1自动装置的出现和应用
公元前我国的自动计时漏壶
公元132年张衡研制出自动测量地震的候风地动仪
公元235年马钧研制出能自动指示方向的指南车
1.2.2自动化技术形成时期
18世纪末到20世纪30年代
⒈自动调节的广泛应用 ⒉自动调节系统的稳定性问题 ⒊反ห้องสมุดไป่ตู้控制理论和奈奎斯特频率法
自动化概论复习
自动化概论复习概述：自动化概论是一门介绍自动化技术和应用的课程。
它涵盖了自动化的基本概念、原理、方法和工具，以及自动化在各个领域的应用。
本文将对自动化概论的核心内容进行复习，并提供相关数据和案例以加深理解。
一、自动化概念和原理1. 自动化的定义：自动化是指利用各种技术手段和设备，使系统在不需要人工干预的情况下，能够完成特定任务或过程的控制和操作。
2. 自动化的优势：提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量、减少人力劳动、提高工作环境安全性等。
3. 自动化系统的组成：传感器、执行器、控制器、通信网络等。
4. 自动化的分类：工业自动化、家庭自动化、农业自动化、交通运输自动化等。
二、自动化方法和工具1. 控制系统：开环控制、闭环控制、PID控制等。
2. 传感器和执行器：温度传感器、压力传感器、电机、阀门等。
3. 控制器：PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分散控制系统）、SCADA（监控与数据采集系统）等。
4. 通信网络：以太网、现场总线、无线通信等。
三、自动化在各个领域的应用1. 工业自动化：汽车制造、电子制造、化工制造等。
案例：某汽车制造厂引入自动化生产线，生产效率提高了50%，产品质量稳定性提高了30%。
2. 家庭自动化：智能家居、智能家电等。
案例：某智能家居系统可以通过手机远程控制家中的灯光、温度、安防等设备。
3. 农业自动化：智能温室、自动喂养系统等。
案例：某智能温室通过传感器和控制器实现自动调节温度、湿度和光照，提高了作物产量和质量。
4. 交通运输自动化：自动驾驶汽车、智能交通系统等。
案例：某城市引入智能交通系统后，交通拥堵减少了30%，事故率降低了20%。
四、自动化的发展趋势1. 人工智能与自动化的结合：机器学习、深度学习等技术将进一步提升自动化系统的智能化水平。
2. 无人化生产：自动化系统将取代更多的人力工作，实现无人化生产。
3. 网络化与互联互通：自动化系统将更加依赖通信网络，实现设备之间的互联互通。
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2. 比例积分(PI)调节器
KI K K edt K ( e 动态方程为 ： p I 0 p Kp
t
1 edt ) ( e 0 Ti
t
1
edt )
0
t
传递函数为: WPI (s)
s
E s
1
(1
1 ) Ti s
KI : 调节器的积分速度, 即当偏差改变100% 时,调节机构 的移动速度 Ti : 积分时间
4. 比例积分微分(PID)调节器
理想PID调节器 动 态 方 程 实际PID调节器
1 (e Ti
1
de edt T ) d 0 dt
t
d 1 1 TD (e dt Ti
de 0 edt Td dt )
t
传 s 1 1 1 s 1 1 递 W ( s ) (1 Td s) PID W ( s ) (1 T s ) T PID d E s Ti s 函 d E s Ti s s 1 KD 数
制系统克服外来干扰能力的大小。
◆ 常把对阶跃干扰的反映作为判别系统抗干 扰能力好坏的标准。 ◆ 一个控制系统的调节品质，可用控制系统 在受到单位阶跃输入作用后，被调量在控制过程
中的变化曲线来分析。
2.3.1控制过程的基本形式
2.3.2控制系统的性能品质指标 静态偏差y()或e() 最大动态偏差ym或 超调量 衰减率衰减比n 控制过程时间ts
积分速度
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3. 微分作用(D作用)
de 动态方程式： K d dt
传递函数为：Wd (s) 特点为：
（1）微分作用具有超前调节的特点 （2）能提高控制过程的稳定性 （3）不能单独使用
s
E s
Kd s
微分作用的比例系数
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总结:
比例作用能单独地执行调节任务,并能使控
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4. 比例积分微分(PID)调节器
理想PID调节器 实际PID调节器
e
阶 跃 响 应 曲 线
e
e0
PID D
e0
0
t
KD 1
e0
0
e0
t
PID
I
P
D
0
I
e0
P
t
0
t
惯性环节
s
TD : PD调节器的微分惯性时间常数
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3. 比例微分(PD)调节器
实际PD调节器的阶跃响应曲线： 理想PD调节器的阶跃响应曲线：
e
0
e
e0
t
0
e0
t
KD 1 e0
0
0.632( K P 1)
e0
Td
t
0
e0
t
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若 ＝ 1 ，则调节过程是不振荡的衰减过程 ( 非周期过程 ) ，这
种系统稳定。 在0＜≤1的范围内，的数值还可表明系统稳定裕量 (富裕量 或贮备量)的大小 ，一般振荡过程的第一个波的振幅 y1与第三个 波的振幅y3之比， 即 n＝y1/y3
它也是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指 标，反映了振荡的衰减程度。 n<1表示系统不稳定的，振幅愈来愈大； n＝1表示为等幅振荡； n>1表示系统稳定； n=4表示系统为4:1的衰减振荡。
传递函数为:
s 1 WPd (s) (1 Td s) E s
微分时间越长 , 表示微分作用越强;比例带 δ不但影响比例作用的强弱而且也影响微分作用 的强弱 .
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3. 比例微分(PD)调节器
阶跃响应曲线: 斜坡响应曲线:
e
0
Td
e0
e0
e
de dt
1. 比例(P)调节器
传递函数为:
s 1 Wp (s) Kp E s
Kp ：调节器的比例系数,即偏差改变一 个单位时，调节机构的位移变化量，它 是调节器的参数 ; δ ：比例系数Kp的倒数,即当调节机关 的位置改变100% 时，偏差应有的改变量, 称为比例带，δ 越大比例作用越弱 。
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2. 积分作用(I作用) 动态方程式： K I 0 edt 传递函数为：WI ( s) 特点为：
（1）控制过程结束时,被调量与其给定值之间没有稳态偏差 (无差调节)； （2）积分作用在控制系统中是使控制过程振荡的因素,很少单 独使用
t
s
KI E s s
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3．最大动态偏差ym或超调量
在定值控制系统中，常用最大动态偏差ym这个指标来 衡量被调量偏离给定值的程度。 ym＝y1＋y(≦) 随动控制系统常用超调量这个指标来衡量被控制量偏 离给定值的程度。超调量σ可定义为：
y1 100% y
4.衰减率衰减比n
衰减率是指每经过一个波动周期，被调量波 动幅值减少的百分数。
2.2
自动控制系统分类
一、按工作原理分类
1．前馈控制系统 2．反馈控制系统 3．前馈 ─ 反馈控制系统（复合控制系统）
二、按给定值特点分类
1. 定值控制系统 2. 随动控制系统 3．程序控制系统
前馈控制系统/反馈控制系统/复合控制系统
λ 扰动通道
y
前馈调节器
调节通道
• “扰动调节”或“扰动补 偿” • 开环控制系统 • 优点 • 缺点
制过程趋于稳定,但使被调量产生静态偏差。 积分作用只有极少的情况(对象自平衡能力 大,惯性和迟延很小等)才能单独应用,会使控 制过程变成振荡甚至不稳定 , 但能使被调量 元静态偏差。 微分作用不能单独使用,但能提高控制系统 的稳定性,有效地减少被调量的动态偏差.
哈尔滨电力职业技术学院 2.2.2调节器的控制规律
前馈控制系统/反馈控制系统/复合控制系统
λ 扰动通道
y
调节机构 调节通道 测量变送 -
调节器
r
• • • •
“按偏差调节” 闭环控制系统 优点 缺点
前馈控制系统/反馈控制系统/复合控制系统
λ
调节通道
前馈调节器
扰动通道
r 调节器 调节机构 调节通道
y
测量变送
2.3 控制系统的性能指标
◆ 自动控制系统调节品质的优劣，表示了控
哈尔滨电力职业技术学院 2.2.1基本调节作用
1. 比例作用 (P作用) 动态方程式： K p e 传递函数为： Wp (s) 特点为：
（1）无惯性、无迟延、动作快,而且调节动作的方向正确, 在控 制系统中是促使控制过程稳定的因素； （2）有差作用
s
E s
Kp
比例作用的比例系数
2、自动控制系统 及典型控制方法
2.1自动控制系统的组成
2.1.1 人工调节
给水调节阀
省煤器 W 给水 h 汽包 过热器 D 蒸汽
水 位 计
水 冷 壁
人工/自动
汽包锅炉给水人工调节示意图
2.1.2
自动调节
给水 w
h
蒸汽 D
测量单元
执行单元
调节单元
给定单元
汽包锅炉给水自动调节示意图
人工/自动
例：典型的自动化元件
在定值控制系统中，突出的要求是克服 扰动的性能。 在随动控制系统中突出的要求是跟踪性 能。 衡量控制系统调节品质的优劣可以归纳 为三个方面即稳定性，准确性、快速性。
哈尔滨电力职业技术学院 2.2 调节器的控制规律
调节器的控制规律中最基本的作用是:
比例(P)、积分(I)和微分(D)作用
常用的调节器按其控制规律可 分为： 比例调节器（P）、 比例积分调节器（PI）、 比例微分调节（PD）、 比例积分微分调节器（PID）
t
t
0
Td
2
Td
a
t
Td
0
(a)
1
0
导前时间
Td
t
(b)
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3. 比例微分(PD)调节器
实际比例微分调节器的动态方程式为:
d 1 de TD (e Td ) dt dt
传递函数为:
1 1 WPD (s) (1 Td s) E s T D s 1
时域指标
单项性能指标
综合性能指标
频域指标
其它指标
最大动态偏差ym或超调量 衰减率衰减比n
静态偏差
y()或e()
调节时间 tS
1．静态偏差y()或e() 静态偏差是指被调量的稳态值与给定值
的长期偏差。e()= r()—y()
静态偏差是衡量控制系统准确性的重要 指标之一，它反映了控制系统的调节精度 。
y1 y3 y3 1 y1 y1
式中 它常被工程上用来描述过渡过程为衰减振荡时 的衰减速度。 y1—偏离稳态值的第一个波峰幅值； y3—偏离稳态值的第三个波峰幅值。
若＜0，则调节过程是发散振荡，这种系统是不稳定的。
若＝0，则调节过程是等幅振荡，这种系统处于边界稳定。
若0＜＜1，则调节过程是衰减振荡，这种系统是稳定的。可 以应用。
差压变送器
调节器
气动调节 阀
显示操作器
2.1.3 自动调节中的一些常用术语
1．被调量（被控制量） 表征生产过程是否正常运行并需要加以调节的物理量。 2．给定值 按生产要求被调量必须维持的希望值。 3．控制对象（被控对象） 被调节的生产过程或设备称为控制对象。 4．调节机构 可用来改变进入控制对象的物质或能量的装置称为调节机构。 5．控制量（调节量） 由调节机构 (阀门、挡板等)改变的流量 (或能量 )，用以控制 被调量的变化。