自动化概论-第2章自动控制系统
自动化概论PPT课件(38页)精选全文
自动控制理论的经典著作
控制系统的一种自然模型
控制器(计算机) 大脑 控制理论 思想、智能 传感器 感觉器官 执行器 肌肉 能量 食物
更好的执行器 提供更好的体能
更好的传感器 提供更好的视觉
更好的控制 使传感器和执行器的组合以更智能的方式提供更灵巧 的作用
自然模型
自动化技术的发展
检测、计算、通信、执行和复杂性技术成本/性能曲线
机械化（应用机器系统） 电气化（加入电机、网络） 自动化（加入自动控制器） 数字化（应用数字计算机） 网络化（实现计算机网络） 先进自动化（系统、管理） 智能化（引入智能） 知识化（处理知识）
工业化 信息化 知识化
社 会 总 发 展
嫦娥一号 中国自主研制、发射的第一个月球探测器
北京现代汽车车身车间焊接机器人
清华大学提出的电力系统的混成控制
离散逻辑控制指令～连续动态
底层（动态电力系统） 电厂、变电站&FACTS设备
电力 系统 混成 控制
中间处理与操作层 Processing & Operating
最高决策与指挥层 Decision–making & Commanding
小结
自动化是一个发展充分、工程概念强、内容丰富、应用领域广泛的技术学科，是人类文明进步和社会现代化的标志。 自动化是信息化的必然，是智能化的基础，是人类体能和智力扩展的关键技术，是从信息社会迈向知识社会的必经之路。 自动化专业培育高素质的控制、管理、决策人才，要求：理论与实践（抽象思维与动手，数学方程与物理概念）、硬件与软件、强电与弱电并重
中间层信息
控制指令 (事件驱动)
Data
底层设备的反馈控制
操作命令
底层信息
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
1.1试述自动化、自动控制及控制论三者间的区别和联系.答：自动控制是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术，是自动化的核心和基础，一般来说子偶动画主要研究的是人造系统的控制问题。
基于自动控制原理和方法，人们对社会、经济、生物等非人造系统的控制问题进行了广泛研究、形成了相关控制分支。
2.1何谓“自动化'答：表示机器或设备在无人干预的情况下，按规定的程序或指令自动化进行造作或控制以达到预定的要求。
3.1自动控制控制系统有哪几个基本环节？答：给定环节、反馈环节、比较环节、控制器(调节器）、执行环节、被控对象、扰动、校正环节。
3.3恒值自动调节系统的功能是什么？答：要克服各种对被调节量的扰动而保持被调节量为恒值3.4程序自动控制系统的特点是什么？答：要按照预定的程序来控制被控制量。
即自动控制系统给定环节给出的给定作用为一个预定的程序。
原则上程序控制是可以开环的，但可以反馈来消除加工的误差，提高被加工工件的精度。
3.5随动系统（伺服系统）的特点？答：按照预先未知的规律来控制被控量，即自动控制系统给定环节给出的作用为一个预先下未知的随时间变化的函数3.8计算机控制的特点是什么？答;系统中在计算机前、后相应有采样器、模/数转换器、数/模转换器和保持器等外围设备一便与实际控制系统衔接，这样，一处或几处的型号具有数字代码，此外还有离散（采集）信号：以计算级程序来实现PID控制规律或更复杂的控制规律。
3.9远距离控制的特点是什么？答;在分离的设备之间设立专门的（通）信道。
（通）信道是传输信息的媒质或通道，如架空明线、同轴电缆、射频波束和光导4.2试描述自动控制系统中所发生的不稳定现象及其原因答;动态过程可能呈现类似正弦曲线状态，系统处于震荡过程中。
这是由于干扰和惯性造成的。
4.3扰动的补偿方法是否形成一个闭环控制/答:不是，是开环控制4.4 试比较反馈控制和扰动补偿两种方法，分析各自的优、缺点。
由反馈控制的基本结构可以看出，控制器由误差引起了动作，因此在反馈控制系统的调节过程中误差的发生不可避免。
自动控制原理第二版
自动控制原理第二版自动控制原理是现代控制工程的基础课程，它涵盖了控制系统的基本概念、原理和方法，对于工程技术人员来说具有重要的理论和实践意义。
本文将从控制系统的基本概念、控制系统的分类、控制系统的性能指标、控制系统的稳定性分析、控制系统的校正和整定等方面进行介绍。
首先，控制系统是由控制器、被控对象和控制对象组成的。
控制系统的目标是使被控对象的输出与期望的参考输入信号相匹配，实现对被控对象的控制。
控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统两种类型。
开环控制系统是指控制器的输出不受被控对象的影响，而闭环控制系统是指控制器的输出受到被控对象的反馈影响。
其次，控制系统的性能指标包括稳定性、动态性能和静态精度。
稳定性是指控制系统在受到干扰或参数变化时，能够保持稳定的特性。
动态性能是指控制系统对于输入信号的响应速度和振荡情况。
静态精度是指控制系统在稳态下对于输入信号的精确度。
控制系统的稳定性分析是控制系统设计的重要内容。
稳定性分析包括了判据、判据的稳定性判定、稳定性判据的应用等内容。
控制系统的稳定性分析是控制系统设计的重要内容。
稳定性分析包括了判据、判据的稳定性判定、稳定性判据的应用等内容。
控制系统的校正和整定是控制系统设计的重要内容。
控制系统的校正和整定包括了控制器参数的校正和整定方法、控制系统性能的优化方法等内容。
总结而言，自动控制原理是现代控制工程的基础课程，它涵盖了控制系统的基本概念、原理和方法。
掌握自动控制原理对于工程技术人员来说具有重要的理论和实践意义。
希望本文所介绍的内容能够为读者对自动控制原理有一个清晰的认识，并能够在实际工程中得到应用。
《自动化学科概论》课件
自动化学科起源于工业革命，经历了机械自动化、电气自动化、计算机控制和智能化的发展 阶段。
Hale Waihona Puke 关键里程碑关键里程碑包括第一台可编程数字计算机、第一个工业机器人等。
自动化学科的主要内容
控制理论
研究控制系统的设计、分析 和优化方法。
传感器与执行器
研究感知和执行装置的设计 和应用。
自动化系统
研究自动化系统的建模、仿 真和调控。
3 认识自动化学科的
重要性和应用范围
探索自动化学科的未来 发展趋势和挑战
课程概述
本课程旨在介绍自动化学科的基本概念和理论，并深入探讨其在工业、交通、医疗等领域中的应用。通 过学习本课程，您将获得对自动化技术与系统的全面了解。
自动化学科的定义和发展
定义
自动化学科是研究如何使用机械、电子和计算机等技术，实现工业和日常生活中的智能化、 自动化过程的学科。
3
未来发展
自动化学科将继续与其他领域交叉，推动技术的进一步创新和应用。
结论和总结
通过学习《自动化学科概论》，您将拥有对自动化学科原理和应用的全面认 识，为未来的学习和研究打下坚实的基础。
自动化学科的应用领域
工业自动化 交通自动化 医疗自动化 家庭自动化
汽车生产、电子制造等 交通信号控制、智能交通系统等 手术机器人、医疗设备等 智能家居、智能家电等
自动化学科的前景和挑战
1
前景
自动化技术的不断发展将推动工业生产效率的提升，改善生活质量。
2
挑战
面临的挑战包括人工智能、数据安全和人机协作等方面的问题。
《自动化学科概论》PPT 课件
欢迎来到《自动化学科概论》PPT课件。在这个课程中，我们将介绍自动化 学科的基本概念、发展历程，以及它在各个应用领域中的重要性和前景。
自动化学科概论(第二版)
自动化学科概论（第二版）一、引言自动化学科是一门研究如何使用机械、电子和计算机技术来实现自动控制的学科。
它涉及到多个领域，包括机械工程、电子工程、计算机科学和控制理论等。
自动化技术的发展和应用广泛应用于各个行业和领域，为现代社会的发展做出了重要贡献。
二、自动化的基本概念1. 自动化的定义自动化是指利用现代科学技术，通过对被控对象的监测、计算、判断和操作，实现对被控对象的控制，从而使其在规定的条件下完成一定的任务。
2. 自动化系统的组成自动化系统通常包括输入、处理和输出三个基本部分。
输入部分负责采集被控对象的信息，处理部分负责对输入的数据进行处理和判断，输出部分负责根据处理结果对被控对象进行控制。
3. 自动化的特点自动化具有以下几个特点：•自动化可以提高生产效率和质量，降低成本。
通过自动化技术，可以实现对生产过程的精确控制，减少人为因素对生产质量的影响，提高产品的合格率和一致性。
•自动化可以提高安全性和稳定性。
自动化系统可以对危险和复杂的工作进行替代，减少人员的伤害风险，提高工作的稳定性和可靠性。
•自动化可以实现对大规模和复杂系统的管理。
自动化系统可以对大量的数据进行监测和处理，实现对系统的全面管理和控制。
•自动化可以提高人的工作环境和工作负担。
通过自动化系统可以对一些重复性和繁琐的工作进行自动化处理，减轻人员的工作压力，提高工作的舒适性和效率。
三、自动化学科的发展历程1. 自动化学科的起源自动化学科的起源可以追溯到工业革命时期。
当时，人们开始使用机器来替代人力进行生产，从而提高生产效率。
这标志着自动化技术的开始。
2. 自动化学科的发展阶段自动化学科的发展可以分为以下几个阶段：•机械自动化阶段：在这个阶段，机械设备被广泛应用于工业生产，并实现了一定程度的自动化。
•电气自动化阶段：随着电气技术的发展，人们开始使用电气设备来实现自动化控制，提高了控制的精度和可靠性。
•电子自动化阶段：随着电子技术的发展，人们开始使用电子设备来实现自动化控制，同时引入了数字计算技术，提高了控制系统的灵活性和可编程性。
自动控制系统概述
自动控制原理：经典控制理论，即研究反馈控制。 自动化 自动控制（视频资料） 在没有人参与的情况下，通过控制器或控制装置来控制机器或者设备等物理装置，使
得机器设备的受控物理量按照希望的规律变化，达到控制目的。 是研究控制系统的一般规律，不是讲具体的控制对象、系统、元件。 对象：如炼钢、化工反应，航空航天，机械汽车加工。 系统：运动过程，力学、电学、光学、生物等 元件：控制器、执行（电机），传感器
2021/3/27
2
CHENLI
第一章 自动控制系统概述
自动化的发展过程回顾： ①设备自动化 本世纪50年代开始发展起来，由最初的机器、设备的控制问题，引出了机床、轧钢机等设备 的自动化。主要特点：自动调节系统的出现及其大量应用。 ②生产过程自动化 生产过程自动化需要考虑生产过程的协调、优化、计划与调度等问题。它是生产车间级的自动 化。 离散型生产过程的自动化 机械制造自动化，电子制造自动化，…… 连续型生产过程的自动化 化工自动化，冶金自动化，…… ③工厂自动化 工厂是由若干个生产车间组成的、能够完成一定的产品生产任务的实体，工厂自动化实现了产 品加工生产的自动化，工厂自动化=生产过程自动化+管理自动化。 ④企业自动化 企业自动化包括企业的生产加工、企业管理、产品（设计/开发）、市场、销售、计划等方面 的综合自动化，企业自动化的支撑技术包括：制造资源管理MRP-II，企业资源计划ERP，计 算机辅助设计/制造CAD/CAM，计算机集成制造CIM，并行工程CE，产品数据管理PDM，… 计算机集成制造CIM将制造视为一个信息处理、信息转换的过程，将制造过程视为一个集成的 过程，多种计算机技术与工具的综合应用。
自动化 概论
所谓自动化(Automation)，是指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地进行操作或运行。
广义地讲，自动化还包括模拟或再现人的智能活动。
自动化技术广泛用于工业、农业、国防、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务以及家庭等各方面。
采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展、放大人的功能和创造新的功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。
因此，自动化是一个国家或社会现代化水平的重要标志。
与自动化密切相关的一个术语是自动控制(Automatic Contr01)，两者既有联系，但也有一定的区别。
自动控制是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术。
一般地说，自动化主要研究的是人造系统的控制问题，自动控制则除了上述研究外，还研究社会、经济、生物、环境等非人造系统的控制问题。
例如生物控制、经济控制、社会控制及人口控制等，显然这些都不能归人自动化的研究领域。
不过人们提到自动控制，通常是指工程系统的控制，在这个意义上自动化和自动控制是相近的。
目前，在我国的高等院校中，有的设置的是自动化系，有的设置的是自动控制系，它们都是同样属性的系别。
为了强调信息(1nfor mation)在自动化或自动控制中的重要作用，有的高等院校将该类专业系名取为信息与控制工程系。
在系统总结自动控制中反馈等思想的基础上，i948年M维纳(Wiener)提出r控制论(Cybernetics)，将控制论定义为“研究动物和机器中控制和通信的科学”。
但随着电子计算机技术的高速发展和应用，控制论已经成为研究各类系统中共同的控制规律的科学。
由于自动化或自动控制具有明显的工程特点，一般又将本学科称为控制科学与工程(Control Science and Technology)，以此作为本类专业较有包容性的统称。
控制科学与工程的核心问题是信息，包括信息提取、信息传播、信息处理、信息存储和信息利用等。
自动化概论课程报告
1．自动化的基本概念1.1什么是自动化自动化是指由一个或多个制动控制系统或装置所构成的，没有人直接干预的生产过程。
自动化系统包括人造系统和自然系统。
本专业培养的学生要具备电工技术、电子技术、控制理论、自动检测与仪表、信息处理、系统工程、计算机技术与应用和网络技术等较宽广领域的工程技术基础和一定的专业知识，能在运动控制、工业过程控制、电力电子技术、检测与自动化仪表、电子与计算机技术、信息处理、管理与决策等领域从事系统分析、系统设计、系统运行、科技开发及研究等方面工作的高级工程技术人。
1.2自动化研究的主要内容自动控制装置理论、自动控制处理、现场总线及工程实现技术、控制软件、控制装置、信号处理、现场总线和以太网等。
其中自动控制理论与方法是实现自动化的理论支柱，计算机技术、电动机、PLC、电力电子、微电子技术和自动化和仪表技术等是实现自动化的硬件基础。
从应用观点来看，研究内容有生产过程自动化、机械制造自动化、武器季军是自动化、办公室自动化和家庭自动化、控制软件、控制装置、信号处理、现场总线等。
其中，计算机技术、电动机、PLC、电力电子、微电子技术和自动化仪表技术等是实现自动化的硬件基础。
2．自动控制系统的组成2.1自动控制装置系统由那几部分组成自动控制系统主要由四个基本部分组成：被控对象、检测装置或传感器、控制器、执行器。
如图：①被控对象：被控对象是指系统的工作对象施加一种控制作用，以达到人们所期望的目标。
②检测装置：检测装置能将一种物理量检测处理并转换成另一种容易处理和使用物理量的装置。
③控制器：控制器接受传感器来的检测信号，并与被控制量的设定值进行比较，以到实际检测值与设定值得偏差，然后根据偏差信号的大小和被控对象的动态特性，经过思维和推理，决定采用什么样的控制规律，以使被控制量快速、平稳、准确的达到所预定的给定值。
④执行器：也称执行机构。
其直接作用于控制对象，使被空置量达到所要求的数其作用为自动化系统的手和脚。
自动化技术概论_自动控制发展-控制技术篇
常用的数字化控制装置包括单片机、工业控制计算 机、可编程逻辑控制器、数字信号处理器等。
单片机
单片机是在一块芯片上集成了微处理器、存储器 及接口电路等，在计算机家族里体积最小、价格最 便宜、应用非常普遍，一辆普通轿车里常常有几十 个单片机在工作。
工业控制计算机
工控机类似普通微机，但提高了 工作的可靠性，配备了用于工业控 制的输入输出接口，并特别加强了 针对工业环境的抗干扰措施。
可编程逻辑控制器
数字信号处理器
（ Digital Signal Processor，简称“DSP” ）
DSP的计算和处理功能相当强大，早期主要用 于信号处理领域，价格也较昂贵，但随着计算机技 术的发展，价格不断降低，因而近年来在控制领域 的应用也越来越多
计算机控制方式的演变
第一阶段：集中控制
用一台计算机同时控制多台机器或设备，轮流采集反馈 信息，计算出所需要的控制量后轮流输出给每台机器或设 备，属于“分时控制”，主要缺点是可靠性差。
反馈信号
计算机
反馈信号
控制信号
受控设备1
受控设备2控制信号…受控设备N第二阶段：单机控制
一台计算机只控制一台 机器或设备，主要优点是 控制风险小。这种方式在 今天也很常见，如冰箱、 空调 、电饭煲的控制等。
计算机
反馈信号 控制信号
受控设备
第三阶段：分散控制
对于多台相互关联的机器或设备，每台机器或 设备都单独用一个数控装置来控制（单机控制方 式），但与上层的协调和管理计算机有信息交互， 属于网络化的控制系统。
自动化概论PPT课件(38页)
课程基本情况
学时：27 作业：（无） 成绩评定：
平时（考勤）30% 期末考查（开卷笔试）70%
专业的前身
工业企业电气化及自动化专业 （简称工企专业 ）
工业电气自动化专业 工业自动化专业
生产过程自动化 仪表自动化
自动化概论
本课程的主要内容
1.自动化的概念和发展简史 2.自动控制系统的类型和组成 3.基本的控制方法 4.控制和自动化的应用范畴 5.控制和自动化的展望 6.自动化专业概览
教材与参考书
[1] 西安交大万百五主编《自动化（专业）概论》（第二版），武 汉理工大学出版社，2005年。
[2] 电子书《信息爆炸时代的控制》——关于控制、动力学和系统 未来方向的专家小组报告，2003年。
自动化技术的发展
检测、计算、通信、执行和复杂性技术成本/性能曲线
自动化与工业化、信息化、知识化的关系社 会来自机械化（应用机器系统）
电气化（加入电机、网络）
工业化
自动化（加入自动控制器）
总
数字化（应用数字计算机） 网络化（实现计算机网络）
信息化
发 先进自动化（系统、管理）
展 智能化（引入智能） 知识化（处理知识）
先进自动化（综合集成了系统、管理）
实现先进自动化，就完成（工业）信息化 先进自动化是信息化的最重要标志
（国内总体，数字化、网络化已有一定规模）
（基础）自动化（核心是控制） 是工业化完成与否的标志
自动化技术是工业化的核心技术
先进自动化（核心是信息、控制、系统） 是信息化完成与否的标志
先进自动化技术是信息化的核心技术
自动化专业概论(自动控制系统结构介绍及设计)单元习题与答案
一、单选题1、仿真的()很关键，不能太大也不能太小，太大会丢信息，太小会增加计算机仿真的复杂程度.A.采样周期B.时间C.仿真步数D.计算步距正确答案：D2、仿真时间要求涵盖被仿真对象的全部（）过程。
A.扰动B.稳定C.动态D.静态正确答案：C3、衡量控制系统的三个品质指标（）、准确性、快速性。
A.动态性能B.稳态性能C.快速性能D.稳定性正确答案：D4、目标函数的设计过程中除了体现控制品质的要求还需要考虑（）的输出。
A.控制器B.被控对象C.检测变送器D.执行机构正确答案：A5、目标函数中对控制品质的要求一般是通过（）的平方来体现的。
A.测量值B.期望值C.被调量D.偏差正确答案：D6、（）随着搜索维数的增加，其计算量呈指数增加，因此适合于低维空间。
A.遗传算法B.粒子群C.穷举法D.最小二乘法正确答案：C7、（）属于群体智能，思想来源于蚂蚁找食物的过程。
A.粒子群算法B.模糊算法C.蚁群算法D.遗传算法正确答案：C8、遗传算法的第一步是（），种群规模和种群中个体的多样性尤其重要。
A.确定遗传因子B.确定遗传规则C.确定种群个数D.选择初始种群正确答案：D9、()是指给输入扰动加载单位阶跃输入，得到的输出曲线的形式。
A.脉冲曲线B.飞升曲线C.斜波曲线D.加速度曲线正确答案：B10、最小二乘方法适用于对()系统进行辨识。
A.单入单出B.多输入多输出C.单入多输出D.多输入单出正确答案：A11、（）的设计目的在于克服单一的扰动。
A.前馈B.回路C.反馈D.前向通道正确答案：A12、史密斯预估控制特别适合于具有（）特性的被控对象。
A.慢速B.大纯迟延C.稳定D.快速正确答案：B13、大纯迟延特性的被控对象的传递函数中τ表达的是（）。
A.积分时间B.比例系数C.纯迟延时间D.微分时间正确答案：C14、（）是当被控对象的输入发生变化时被控对象的输出要经过τ时间段内才能产生变化。
A.调节时间B.峰值时间C.微分时间D.纯迟延时间正确答案：D15、盲人爬山的路径优化需要解决两个问题。
石油化工自动化及仪表概论2自动控制系统的性能指标及要求
(2-8)
（4）时间乘以偏差绝对值的积分（ITAE）
f (e,t) e t, J 0 etdt
(2-9)
例2-1 某化学反应器工艺规定操作温度为900±7℃。考虑 安全因素，生产过程中温度偏离给定值最大不得超过 45℃。现在设计的温度控制系统在最大阶跃干扰作用下 的过渡过程曲线如图2-6所示。试求系统的过渡过程品质 指标：最大偏差，余差，衰减比和过渡时间。根据这些 指标确定该控制系统能否满足题中所给的工艺要求，请 说明理由。
动态指标。它是阶跃响应曲线上前后相邻的两个同向波的
幅值之比，用符号n表示，即
n B B'
式中 B——第一个波的幅值
(2-1)
B——第二个波的幅值
B和B的幅值均以新稳态值为准进行计算。
2. 最大偏差和超调量
最大偏差是指过渡过程中，被控变量偏离给定值的最 大值。在衰减振荡过程中，最大偏差就是第一个波的峰值 ，如图2-5中以A表示。
差系统。没有余差的控制过程称为无差调节，相应的系统
称为无差系统。
4．调节时间 调节时间是从过渡过程开始到结束所需的时间，又称为
过渡时间。 过渡过程要绝对地达到新的稳态，理论上需要无限长的
时间。但一般认为当被控变量进入新稳态值 5%或 2%范内, 并保持在该范围内时，过渡过程结束，此时所需要的时间称 为调节时间。调节时间是反映控制系统快速性的一个指标。
稳定性和快速性反映了系统在控制过程中的性能。系 统在跟踪过程中，被控量偏离给定值越小，偏离的时间越 短，说明系统的动态精度偏高，如图2-2中的曲线②所示 。
3. 准确性 是指系统在动态过程结束后，其被控变量（或反馈量
）对给定值的偏差而言，这一偏差即为稳态误差，它是衡 量系统稳态精度的指标，反映了动态过程后期的性能。
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
1 2 3 4
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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谢谢观看
汇报人：文俊杰
01
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03
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
自动化概论复习概述：自动化概论是一门介绍自动化技术及其应用的课程，旨在帮助学生全面了解自动化的基本概念、原理和发展历程。
本文将对自动化概论的重要内容进行复习，并提供详细的解释和例子，以便读者更好地理解和掌握相关知识。
一、自动化概念及分类：1. 自动化的定义：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、工业设备或其他系统进行监测、控制和优化的一种技术和方法。
2. 自动化的分类：按照控制方式可以分为开环控制和闭环控制；按照控制对象可以分为连续控制和离散控制；按照控制层次可以分为过程控制和制造执行系统等。
二、自动化系统的基本组成：1. 传感器：用于将被控制对象的信息转换为电信号或其他形式的信号，如温度传感器、压力传感器等。
2. 执行器：用于接收控制信号并对被控制对象进行操作，如电动阀门、电机等。
3. 控制器：用于接收传感器的信号，并根据预定的控制算法生成控制信号，如PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）等。
4. 人机界面：用于人与自动化系统之间的交互，如触摸屏、监控系统等。
三、自动化系统的控制方式：1. 开环控制：控制器输出信号不受被控制对象的反馈信号影响，只根据预先设定的控制策略进行控制。
例如，定时控制灯光的开关。
2. 闭环控制：控制器输出信号受被控制对象的反馈信号影响，通过比较反馈信号与设定值之间的差异，调整控制策略以实现控制目标。
例如，恒温控制系统。
四、自动化系统的应用领域：1. 工业自动化：包括生产线自动化、机器人技术、过程控制等。
例如，汽车制造中的焊接机器人、石油化工中的生产过程控制系统。
2. 建筑自动化：包括智能楼宇、智能家居等。
例如，楼宇自动化系统中的空调控制、照明控制等。
3. 农业自动化：包括温室控制、智能灌溉等。
例如，温室中的温度、湿度自动控制系统。
4. 交通自动化：包括交通信号控制、智能交通系统等。
例如，城市交通中的红绿灯控制系统、高速公路的智能收费系统。
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2020/5/18
基本特征：
控制系统中各个组成部件之间存在着控制和信息联系， 控制的目的是使被控对象的输出能自动地按预定的规律运 行，达到预期目标。
2020/5/18
给定
信号
输入量 给定 +
e 串联 +
xi
环节 r －
校正
-
放大 元件
执行 机构
并联 校正
xb
测量 元件
2020/5/18
自动控制系统基本组成方框图
扰
ni
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• ⑵执行机构
• 执行机构(Actuator)根据控制信号的大小和方向对被控 对象进行直接操作，使其被控量按要求发生变化。
• 常用执行机构 • 气动调节阀 • 电动调节阀 • 电动机及液压马达 • 变频器
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• 交流电动机与变频器
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• ⑶测量元件
• 国防上的火炮跟踪系统、雷达导引系统和天文望远镜的 跟踪系统等都属于随动系统。
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• 3. 程序控制系统 ：程序控制系统(Programed Control System)的给定值不是常量，但事先是可以确定的随时 间有规律变化的量。 要求系统的被控量能快速、准确 地跟随给定值的变化。
• 电压传感器
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• 电流互感器
• ⑷校正装置（Correcting Device）
• 也称为控制器(Controller)或补偿装置。 • 它根据误差信号并按照某种控制规律产生控制信号，通
过执行机构对被控对象施加影响，使被控对象按照预定 要求进行工作。目前控制器大多采用计算机。
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动 量
被控 输出量
对象
xo
• 1.自动控制装置
由被控对象、执行机构、元件测量、控制器、放大元件 等组成。
过程控制系统 实验装置
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• ⑴被控对象
• 被控对象(Plants)是控制系统所控制和操纵的对象，一 般指所需控制的设备或生产过程。
• 常见的控制对象有： • 锅炉 • 加热炉 • 反应釜 • 压缩机 • 旋转窑等生产设备
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2.2.1 按控制系统输入信号变化规律分类 • 1. 恒值控制系统 ：恒值控制系统的给定值为
常量，控制系统的任务是尽量排除各种扰动的 影响，以一定精度维持系统被控量在期望的数 值上。
T 45℃
0 t
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• 2. 随动控制系统 ：随动控制系统又称为伺服控制系统 (Servo-contrlled System)或跟踪控制系统(Follow-up control System)，这类控制系统的给定值不是一个常 量，而是一个事先难于确定的随时间任意变化的量。要 求系统的被控量能以一定的精度迅速平稳地跟踪给定值 的变化。
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2.2.2 按控制方式分类
• 1. 开环控制系统 ：开环控制(Open-loop Control)是一 种最简单的控制方式，它是指控制装置与被控对象之间 只有顺向作用而没有反向联系的控制过程，按这种方式 组成的控制系统称为开环控制系统(Open-loop Control System)。
经变换处理后的信号，送回到系统输入端的比较元件中
去，则称该信号为反馈信号(Feedback Signal)。若反
馈信号与控制输入信号相减，则称为负反馈，反之，若
相加，则称为正反馈。
• 误差信号（误差）e 误差信号(Error Signal)是控制输
入信号与反馈信号之差 e r xb
•
扰动量 n
扰动(Disturbances)是指那些对系统输出量不
控制输入信号r 也称给定信号，它是给定环节的输出
信号，并直接作用于比较部件上的输入信号。其与反 馈信号具有同一种能量形式的信号。
系统输出量 x 也o 称被控量(Controlled Variable)，它是
由控制系统加以控制的被控对象的运动参数或状态的 物理量。
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• 反馈信号 x b 利用测量变送元件把系统输出量检测出来并
• 测量元件(Measurement Element)用来测量被控量（ 系统输出量）的实际值，并经过信号处理转换为与被 控量有一定函数关系，且与控制输入信号具有同一种 能量形式的信号。测量元件是一种典型的反馈部件。
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• 温度传感器
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• 压力传感器
• 变送器
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i
利的信号，它使被控量向偏离给定值方向变化。如果扰
动产生在系统的内部，称为内部扰动；反之，当扰动产
生在系统的外部时，则称之为外部扰动。
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2.2 自动控制系统分类
自动控制系统由于其结构性能和完成的控制任务不同， 分类方法较多，可按控制系统的输入信号特征、控制方 式、控制元件的特性分类。
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2.1 自动控制系统的组成 2.2 自动控制系统分类 2.3 计算机控制系统
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2.1 自动控制系统的组成
自动控制系统 (Automatic Control System)：
由被控对象（简称为对象）和自动控制装置按一定方式联 结起来的、能自动地完成一定控制任务的总体。
• ⑺比较部件
• 比较部件用于对控制输入信号进行比较，得出偏差信号 。
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简单的水箱液位控制
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水箱液位自动控制系统
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• 2.控制系统中常用的名词术语
系统输入量 x 也i 称给定值(Set Value)，它是ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ对系统
输出量的预定要求（期望值）。其数值大小与生产工 艺有关。
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可编程控制器（PLC）
• 单片机系统
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• 数字化仪表
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• 工业控制计算机（IPC）
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• ⑸放大元件
• 将控制器输出信号放大并进行能量形式变换，使其在 • 形式、幅值及功率上能满足执行机构要求。
• ⑹给定环节
• 给定环节是根据工艺要求给出被控量的期望值 来产生 控制输入信号的装置