控制科学与发展讲解

一些术语——工程，系统
(3) 工程 工程（Engineering）是指应用科学知识使自然资源最好
地为人类服务的专门技术。
(4) 系统 系统（System）是指由相互关联、相互制约、相互影响的 一些部分组成的具有某种功能的有机整体。
一些术语——信息，控制
(5) 信息 信息（Information）是指符号、信号或消息所包含的内容， 用来消除对客观事物认识的不确定性。
课程名称和考试方式
课程名称: • 先进——Advanced !
先进控制理论与控制工程 Advanced Baidu Nhomakorabeaontrol Theory and Control Engineering • 控制科学发展专题 Special Topics on Control Science
考试方式: • 考试的目的 • 笔试？开卷？课程报告？
一些术语——管理，决策
(9) 管理 管理（Management）是指为了充分利用各种资源来达到 一定的目标而对社会或其组成部分施加的一种控制。
(10) 决策 决策（Decision Making）是指为最优地达到目标，对若干 准备行动的方案进行选择。
自动化与自动控制的定义
• 自动化（Automation） ，是指机器或装置在无人干预的
一些术语——科学，技术
(1) 科学
科学（Science）是指对各种事实和现象进行观察、分类、 归纳、演绎、分析、推理、计算和实验，从而发现规律，并 对各种定量规律予以验证和公式化的知识体系。科学的任务 是揭示事物发展的客观规律，探求真理，作为人们改造世界 的指南。
(2) 技术
技术（Technology）是指人类根据生产实践经验和自然 科学原理改变或控制其环境的手段和活动，是人类活动的一 个专门领域。技术的任务是利用和改造自然，以其生产的产 品为人类服务。
(6) 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。
一些术语——反馈，调节
(7) 反馈 反馈（Feedback）是指将系统的实际输出和期望输出进行 比较，形成误差，从而为确定下一步的控制行为提供依据。
(8) 调节 调节（Regulation）是指通过系统的反馈信息自动校正系统 的误差，使诸如温度、速度、压力或位置等参量保持恒定或 在给定范围之内的过程。
人才的培养目标
培养适合社会主义现代化建设需要，德智体全面发展， 在控制理论、控制系统、生产过程自动化、人工智能 与机器人控制等领域具有宽广理论基础和相关专门知 识，具有创新和开拓精神的高级工程技术人才。
毕业生能在国民经济及国防各部门和行业从事信息及 控制系统的研究、设计、集成、开发、制造和应用等 工作。
课程的主要内容
分为十讲：
第一讲——控制科学的发展回顾 第二讲——基本的控制方法 第三讲——控制系统与自动化技术 第四讲——控制与自动化的应用领域 第五讲——冶金过程控制技术专题 第六讲——智能机器人系统技术专题 第七讲——网络控制技术专题 第八讲——先进优化技术专题 第九讲——控制科学发展展望 第十讲——控制领域的国内外学术组织和学术会议
第一讲： 控制科学的发展回顾
自动控制的概念
(a) 手动控制漫画
(b) 自动控制
水温的手动控制和自动控制的示意图
防空导弹制导控制
1-目标跟踪雷达 2-导弹导引雷达 3-计算机雷达 4-导弹发射架
社会和生活中的控制问题
现代社会和现代生活离不开对一些物理量的控制，包 括实现对这种控制的自动化。例如公共电网上的电压是50 周、220伏的交流电。为此，在发电厂就要设法控制电压、 频率这两物理量为恒值，这要采用自动调压和自动调频装 置。在工业生产中，如在化肥厂控制反应釜（塔）内温度 和压力为恒值，使化学反应速度加快。在机械加工厂金属 切削机床上，经常是控制工件或刀具的转速为恒值，使产 品的质量、产量能提高。而各种现代火炮的俯仰角和方位 角都是自动控制的。现代生活中，空调器保持室内温度为 恒值，冰箱、洗衣机无不进行一些物理量的控制，而洗衣 机更把洗衣、漂洗和脱水等操作自动按程序进行。
情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。
• 自动控制（Automatic Control）是关于受控系统的分析、
设计和运行的理论和技术。
• 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，显然这些都不能归入自动 化的研究领域的。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。
我国古代自动装置
• 指南车 • 铜壶滴漏及浮子式阀门 • 饮酒速度的自动调节 • 计里鼓车 • 漏水转浑天仪 • 候风地动仪 • 水运仪象台
指南车
• 中国古代(公元78~139年)用来指示方向的一种具有自动
控制与自动化的作用
1. 提高社会生产率和工作效率； 2. 节约能源和原材料消耗； 3. 保证产品质量； 4. 改善劳动条件，减轻体力、脑力劳动； 5. 改进生产工艺和管理体制。
加速社会产业结构的变革和社会信息化的进程
控制科学与工程学科
自动化 自动控制 控制理论 电气工程与自动化 工业自动化 机械制造自动化 电力系统自动化
涉及课程
涉及课程:
• 线性系统理论 (Linear System Theory) • 自适应控制 (Adaptive Control) • 最优控制 (Optimal Control) • 鲁棒控制 (Robust Control) • 智能控制 (Intelligent Control) • 非线性控制 (Nonlinear Control)
控制科学与发展
课程的目标
解决下述问题：
• 了解国内外控制科学的现状，从总体上把握发展的脉搏；
• 分析控制理论发展各个阶段的主要特征，了解目前国内外 研究的主要方向；
• 针对控制理论的发展趋势，讨论控制理论研究前沿的若干 问题；
• 从控制系统设计的角度出发，研究控制理论及技术的工程 应用；
• 基于信息科学的迅速发展对控制科学的巨大影响，探讨信 息与控制的融合。