2016级《自动化概论》理论课程教学大纲
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。
自动化专业课程教学大纲
自动化专业课程教学大纲一、课程信息1. 课程名称：自动化专业课程2. 课程编号：AUT1003. 学分：3学分4. 授课对象：自动化专业学生二、课程目标本课程旨在为学生提供自动化专业知识和技能，培养他们在自动控制领域的综合能力，具备研究、设计和应用自动化系统的能力。
三、教学内容1. 自动控制理论1.1 自动控制的基本概念和原理1.2 系统建模与传递函数1.3 时域与频域分析1.4 控制器设计方法2. 传感器与执行器技术2.1 传感器分类及原理2.2 传感器接口电路设计2.3 执行器分类及原理2.4 执行器驱动电路设计3. 控制系统设计与实现3.1 控制系统设计流程3.2 控制系统硬件配置3.3 控制系统软件编程3.4 控制系统实时性与稳定性测试4. 自动化应用4.1 工业自动化概述4.2 工业自动化系统构成与特点4.3 自动化生产线设计与优化4.4 智能控制与机器学习在自动化领域的应用四、课程组织1. 授课方式：理论教学与实践相结合2. 教学方法：讲授、案例分析、实验操作、课堂讨论3. 教学资源：教学课件、实验设备、教材资料五、考核方式1. 平时成绩：40%包括课堂表现、作业完成情况、小组讨论参与度等。
2. 期中考试：30%考查学生对课程理论知识的掌握程度。
3. 期末考试：30%考查学生对课程学习内容的综合理解和应用能力。
六、参考教材1. 《自动控制原理》（第六版），作者：欧冠英、梅立泉、曹润亮2. 《传感器与执行器技术导论》（第三版），作者：冯新亮、周光盛3. 《自动控制系统设计与实现》（第四版），作者：姜启源、张松仙七、课程评价与反馈在课程结束后，学生将填写课程评价问卷，以提供对本课程教学质量和内容的反馈。
以上为自动化专业课程教学大纲，旨在确保学生掌握自动化控制领域的基本理论和应用技能。
教师应根据大纲的指导，结合实际情况，灵活授课，激发学生的学习兴趣和创新思维。
同时，学生应积极参与课堂学习和实践操作，提升自己在自动化领域的综合能力。
自动化概论课程标准
自动化概论课程标准一、课程定位(一)课程性质本课程属于中等职业院校机电类相关专业的专业方向课，时对学习了机电专业基础课程及专业课程后对于机电专业的理解有更深入的拓展和延伸，通过本课程的学习，让学生较深入地理解:(1)自动化的内涵、外延与自动化技术的核心 ;(2) 自动化技术的信息载体信号的传递—信息技术(3)自动控制技术及自动化系统分类与构建 (4) 自动化设备及控制装置;(5)自动控制的策略—控制规律以及自动化技术的应用。
(二)课程理念本课程的学习旨在使学生在毕业上岗之前对自动化相关专业的知识领域加强了解，熟悉自动化的工作对象，工作手段，工作地点及工作岗位，使学生具有自动化核心思想，熟悉工业自动化技术，掌握自动化专业的应用技能，成长为一位具有中等职业资格的专业人材。
(三)课程设计思路教学中对于自动化专业涉及到的知识点更加关注其在应用实践中的职业岗位，职业活动，与职业能力的需求，从基础层面描述自动化技术及自动化专业。
分层次对自动化的职业活动涉及到的四方面内容： 1) 自动化工具使用及维护； 2)自动控制系统的构建； 3)信号的传递； 4) 自动控制方法的调整和优化做出了详细的解析，为自动化专业及相关专业学习者提供了初步的引导。
在本课学习中将前面所学的电工基础、电子路线、维修电工、 PLC、单片机以及机械等相关专业知识以及数理文化知识通过自动化系统的搭建，控制方法的选取等工作流程的讲解得到了有效地结合和知识的巩固积累。
(四)课程结构和学时分配课程开设时间为二年级第二学期，由于本校机电专业学生在二年级第二学期的 6 月份面临顶岗实习，因此本课程课时周期惟独三个月，十二周时间，周课时 3 节，总课时为 36 学时。
根据校内机电专业实际情况对课程内容及学时分配如下表所示：序号项目名称课时1 自动化及技术核心 62 信息与信号 83 自动控制基本形式与系统构建84 自动化设备及控制装置65 自动控制策略 46 自动化技术应用 4总课时 36二、课程目标(学习目标)通过本课程学习，使学生具备本专业高素质劳动者和高技能应用人才所必需的自动化相关领域的理论基础知识，熟悉构建工业自动化技术应用轮廓，熟悉自动化系统的构建，及各关键技术的应用层面，熟悉相关岗位的职业能力需求，较全面地认识、体味自动化技术，拓展认知领域、思维空间，同时培养学生正确的职业观念，健康的价值观以及爱岗敬业、团结协作的职业精神。
《自动化专业导论》课程教学大纲
专业导论课程教学大纲（IntroductionToAutomationTechno1ogy）学时数：16学时其中：实验学时：课外学时：学分数：1适用专业：电气工程与自动化一、课程的性质、目的和任务本课程是全面介绍电气工程与自动化专业的培养方向、课程设置、教学计划以及培养方法等内容的一门导论课，是学科基础课程。
本课程开设的主要目的，是使学生了解本专业在国民经济中的地位、本专业学习内容和专业现状和发展前景，使本专业学生能尽快适应大学生活，掌握正确的学习方法，树立明确的奋斗目标，增强专业学习兴趣，以及对课程设置和相互间联系有一个清晰的概念。
介绍各级学位和报考研究生的情况等。
二、课程教学的基本要求（一）通过本课程的学习，使学生明确本专业的专业培养目标，明确大学学习特点和规律；掌握大学工科的学习方法，通过对本专业人才计划的了解，明确本专业课和设置及各门课之间的关系；（二）了解自动化技术的发展现状与前景，培养专业学习兴趣，提高学习积极性和主动性；（三）有志于进一步深造的同学从入学开始就要有明确目标并搞好高等数学、外语等课程的学习，为将来报考研究生作好准备。
三、课程的教学内容、重点和难点第一章专业培养目标和人才素质要求（2学时）基本内容1、自动化和自动化类专业；2、我国高等院校自动化类专业的培养目标；3、基本术语；4、当前自动化类专业对所培养人才的素质要求。
第二章自动化的概念和发展简史（2学时）基本内容1、控制和自动化的概念；2、我国古代自动装置；3、控制和自动化技术发展简史；4、我国的自动化教育和科研机构。
第三章自动控制系统的类型和组成（2学时）基本内容1、恒值自动调节系统；2、程序自动控制系统；3、随动系统（伺服系统）；4、自动控制系统的组成；5、自动化仪表；6、控制器控制和计算机控制；7、自动控制和远距离控制。
第四章基本的控制方法（2学时）基本内容1、自动控制系统的行为描述2、反馈控制和扰动补偿3、比例积分微分控制4、最优控制5、自适应控制6、智能控制7、非线性系统及其控制重点：基本控制方法难点：控制系统的动态描述第五章控制与自动化技术的应用范畴（2学时）基本内容1、引言；2、机械制造自动化；3、过程工业自动化；4、电力系统自动化；5、飞行器控制；6、智能建筑；7、智能交通系统；8、生物控制;9、生态与环境控制；10、社会经济控制；11、大系统控制与系统工程。
自动化概论(第一讲)
部分采用自动装置，部分由人工操作的称“半自动化”。
在一台独立设备上实现自动化的称“单机自动化”。
011
整个生产过程中从进料、加工、传送、检查以至完成 产品，能自动按人们预定的程序和要求进行，而启动、 调整、停车以及排除故障等仍由人工操作的称“综合自 动化”。
如调整、停车与排除故障及其后的重新启动等操作也
战斗机发射导弹
战机的武器系统
023
计算机辅助设计（简称CAD， Computer Aided Design）：
综合运用计算机软、硬件及网络来实现产品设 计过程的自动化。
设计者只要输入相关数据（如产品的规格、功 能、要求等），计算机就能完全自动地进行分析、 计算和设计，并自动输出设计的结果。
CAD广泛应用于服装、纺织、建筑、汽车、机械、 造船、电子、航空航天等。
广义的CAD还包括虚拟装配、计算机辅助制造、 产品数据管理等内容。
024
我国飞机设计过程中的CAD与虚拟装配示意图
603所和西飞公司 CIMS系统
结构 装配,样机 系统 电器 装 配 仿 真 工装
C A T I A
共享
研制循环
VPM/PM
服务器 603
603所三维设计 和虚拟装配， 西飞加工制造
分布式PDM
空调——自动调节房间温度：
以取暖为例，空调通过温度传
感器检测房间的温度高低，空调控
制器将检测的温度与设定值进行比
较，若温度低于设定值的下限，则
使压缩机运行，温度上升，温度上
升到设定值的上限时则停止运行。
空调运行基于反馈信息（温度测量值），属于 “反馈控制”，最为常见。
020
全自动洗衣机：
按照设定的程序自动完成洗 衣任务。这是另一种典型的自动 化工作方式——程序控制。
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
《自动化专业概论》课程教学大纲
《自动化专业概论》课程教学大纲课程代码：ABJD0401课程中文名称:自动化专业概论课程英文名称：IntrodUCtiOntoAutomation课程性质：必修课程学分数：0.5学分课程学时数：8学时授课对象：自动化专业本课程的前导课程：《高中物理》等一、课程简介本课程是一门必修的学科基础课。
开设这门课程目的是让学生尽早了解自动化专业知识研究的范畴、历史起源和应用领域，增强学习的针对性，提高学习兴趣。
通过学习该课程后,让学生熟悉自动控制系统的类型和组成、基本控制方法、控制与自动化技术应用范畴，从而初步达到了解自动化专业开设的目的和意义。
二、教学基本内容和要求1 .自动化的概念和发展简史课程教学内容：控制和自动化的概念，我国古代自动装置和自动化水平以及控制和自动化技术发展简史。
课程的重点、难点：控制和自动化定义，我国古代自动装置的工作原理。
课程教学要求：了解控制和自动化技术发展简史。
理解我国古代自动装置的工作原理。
熟悉控制和自动化的定义。
2 .自动控制系统的类型和组成课程教学内容：恒值自动调节系统，程序自动控制系统，随动系统，自动控制系统的组成，自动化仪表，计算机控制，自动控制等。
课程的重点、难点：恒值自动调节系统、程序自动控制系统和随动系统的特征和定义，自动控制系统的组成，自动控制的概念。
课程教学要求：了解恒值自动调节系统、程序自动控制系统和随动系统的特征和定义。
理解恒值自动调节系统、程序自动控制系统和随动系统的工作原理、计算机控制和自动控制的概念。
掌握自动控制系统的组成结构知识。
3 .基本的控制方法课程教学内容：自动控制系统的行为描述，PID控制，最优控制，自适应控制，智能控制，系统辨识，网络化控制系统。
课程的重点、难点：PID控制、最优控制、自适应控制、智能控制和系统辨识概念和定义。
课程教学要求：了解PID控制、最优控制、自适应控制、智能控制和系统辨识概念。
理解PID控制、最优控制、自适应控制、智能控制和系统辨识的实质。
自动化专业课程大纲
自动化专业课程大纲1. 课程背景与目的1.1 课程背景自动化技术在现代工业生产中扮演着重要的角色，其应用涉及到生产流程的控制与管理、机器人技术、仪器仪表及传感器等领域。
为了满足市场对自动化专业人才的需求，本课程旨在培养学生在自动化领域的基本理论与实践能力。
1.2 课程目的本课程旨在使学生掌握自动化专业的基本概念、原理与技术，培养学生的自动化系统设计与开发能力，提高学生的创新思维和问题解决能力。
2. 课程内容2.1 自动控制原理- 掌握自动化系统的基本原理与结构- 理解闭环控制、开环控制和自适应控制的概念与特点- 学习传感器、执行器和控制器的选型与应用2.2 电气工程与电子技术基础- 学习电路基本理论和运算放大器原理- 掌握模拟与数字电路的设计与分析方法- 理解电子元件的特性与参数2.3 计算机控制技术- 学习计算机硬件的组成与工作原理- 掌握C语言和汇编语言的基本语法与程序设计方法- 理解嵌入式系统的概念与应用2.4 机器人技术- 了解机器人的基本结构与分类- 学习机器人运动学与动力学的基本原理- 掌握机器人路径规划与动作控制的方法2.5 自动化工程实践- 进行自动化系统的设计与调试- 学习自动化设备的维护与故障排除- 参与自动化项目的实际操作与实施3. 课程评估与考核方式3.1 平时成绩：50%平时成绩主要包括课堂表现、实验报告、课后作业等方面的评估，旨在考察学生对课程内容的理解与掌握程度。
3.2 期末考试：50%期末考试将覆盖整个课程的内容，主要考察学生对于理论知识的掌握和应用能力。
4. 参考教材- 自动控制原理（作者：某某，出版社：某某社）- 电气工程基础（作者：某某，出版社：某某社）- 计算机控制技术（作者：某某，出版社：某某社）- 机器人工程导论（作者：某某，出版社：某某社）- 自动化工程实践指南（作者：某某，出版社：某某社）5. 教学方法与学习要求5.1 教学方法本课程将采用理论授课、实践操作、案例分析等多种教学方法相结合，提供实际案例让学生进行实践操作，引导学生运用所学知识解决实际问题。
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《自动化概论》教学大纲
一、课程基本信息
1、课程代码：20A1K801
2、英文名称：Introduction to Automation
3、学时学分：28学时；学分2.0
4、课程性质：专业必修课
5、先修课程：电工电子基础 09ACK024（4）
6、授课对象：自动化专业
二、教学方法
课堂坚持“案例式教学、翻转课堂、小组讨论法、移动课堂”相结合；通过教师阅读主要参考书目、网上查询、资料整理和专题讨论，通过学生小组讨论法与移动课堂相结合的方式让学生加深并掌握该学科的基本知识及发展动态。
三、考核方式
1、考核方式：以平时考核（考勤、课堂组织纪律、课堂讨论发言）、平时作业和期末考试(论文、PPT 课件、调查报告等)相结合的方式进行，综合评价学生的学习成绩
2、成绩评定：平时成绩（20%）+作业成绩（30%）+期末成绩（50%）
第一章自动化概述
【教学目的】：通过教学，使学生了解自动化的作用和应用概括，自动化的有关定义，特点，应用技术以及自动化的历史、现状和发展趋势。
【教学时数】：2学时
【教学重难点】：
重点：
1、自动化的概念；
2、自动化的作用与应用概况。
难点：
1、自动化的应用概括
2、自动化、信息技术与信息化
【教学内容】：
1、自动化的基本概念；
2、自动化的作用与应用概况；
3、自动化的历史、现状和发展趋势；
4、自动化与信息技术；
5、自动化与信息化。
第二章自动化的核心——自动控制
【教学目的】：通过教学，使学生掌握自动控制系统的基本形式的结构与特点；理解PID控制的结构、特点以及优缺点；了解各种智能控制的基本概念、特点以及智能控制的发展趋势。
【教学时数】：10学时
【教学重难点】：
重点：
1、自动控制系统的基本形式；
2、PID控制的结构。
难点：
1、PID控制的结构；
2、智能控制。
【教学内容】：
1、自动控制系统的基本形式；
2、最基本和最常用的控制方法——PID控制；
3、最热门的控制方法——智能控制；
4、自动控制的发展概况。
第三章自动化的核心——自动控制
【教学目的】：通过教学，使学生掌握自动化的典型应用有哪些主要方面；理解自动化的典型应用的基本内容及重要性；了解自动化的典型应用的发展趋势。
【教学时数】：14学时
【教学重难点】：
重点：
1、自动化的典型应用的主要内容；
2、自动化的典型应用的基本内容；
3、自动化的典型应用的发展趋势。
难点：
1、自动化的典型应用的主要内容；
2、自动化的典型应用的发展趋势。
【教学内容】：
1、家庭自动化；
2、汽车中的自动化系统；
3、智能交通；
4、智能建筑与楼宇自动化；
5、电力系统自动化；
6、形形色色的机器人；
7、先进制造技术与自动化；
8、军事与国防的现代化；
9、宇宙飞行与自动化；
10、自动化应用面临的挑战与展望。
第四章自动化教育的内涵与体系
【教学目的】：通过教学，使学生掌握自动化教育概念，自动化教育的培养目标与定位；理解国内外自动化教育的情况；了解自动化专业的知识结构与课程体系。
【教学时数】：2学时
【教学重难点】：
重点：
1、国外自动化教育的现状及发展；
2、自动化专业的知识结构与课程体系。
难点：
1、自动化教育的培养目标与定位；
2、自动化专业的知识结构与课程体系。
【教学内容】：
1、国外自动化教育的现状及发展；
2、我国自动化教育的发展历程和发展趋势；
3、自动化教育的培养目标与定位；
4、自动化专业的知识结构与课程体系。
六、教材及参考书目
1、使用教材：赵曜．《自动化概论》．机械工业出版社．2014年
2、参考教材：韩璞，王建国.《自动化概论》第二版．中国电力出版社．2011年。