自动化技术概论_自动控制发展-控制技术篇
自动化技术概论
自动化技术概论1、自动化的意义及其历史自动化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。
采用自动化科学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。
自动化技术的发展历史，大致可以划分为自动化技术形成、局部自动化和综合自动化三个时期。
1）自动化技术形成时期(18 世纪末～20 世纪30 年代) 1788 年英国机械师J.瓦特发明离心式调速器(又称飞球调速器)，并把它与蒸汽机的阀门连接起来，构成蒸汽机转速的闭环自动控制系统(见图瓦特离心式调速器对蒸汽机转速的控制)。
瓦特的这项发明开创了近代自动调节装置应用的新纪元，对第一次工业革命及后来控制理论的发展有重要影响。
2）局部自动化时期(20 世纪40～50 年代) 第二次世界大战时期形成的经典控制理论对战后发展局部自动化起了重要的促进作用。
在第二次世界大战期间，德国的空军优势和英国的防御地位，迫使美国、英国和西欧各国科学家集中精力解决了防空火力控制系统和飞机自动导航系统等军事技术问题。
在解决这些问题的过程中形成了经典控制理论，设计出各种精密的自动调节装置，开创了系统和控制这一新的科学领域。
3）综合自动化时期(20 世纪50 年代末起至今) 20 世纪50 年代末空间技术迅速发展，迫切需要解决多变量系统的最优控制问题。
许多学者试图把经典控制理论推广到多变量系统的控制，都遭到了失败。
需要寻求新的理论和方法，于是诞生了现代控制理论。
现代控制理论的形成和发展为综合自动化奠定了理论基础。
在这一时期，微电子技术有了新的突破。
1958 年出现晶体管计算机，1965 年出现集成电路计算机，1971 年出现单片微处理机。
自动化专业概论论文
自动化专业概论论文对于一个高中生来说，“自动化”（Automatization）这样一个专业恐怕有些费解，不过要是向在读的大学生或者毕业生咨询自动化专业时，我想他们会不约而同地伸出大拇指向你推荐这个专业。
为什么呢，一般来说不外乎有这样几个原因：一是属于信息产业。
信息产业被人们誉为“朝阳产业”，发展快、需要人才多、待遇高，是当今科技发展的趋势所在。
因此，作为信息产业中的重要一员，自动化专业同样有着光辉的前途。
二是自动化应用范围广。
目前，几乎所有的工业部门都可以同自动控制挂上钩，现代化的农业、国防也都与自动化息息相关。
三是本专业对于个人发展非常有利。
本专业课程设置的覆盖面广，所学的东西与其他学科交叉甚多。
这也与本专业的来历有关。
那就首先来了解一下自动化技术与人类的发展。
人的一切活动都是为了生存和发展。
古代人靠人力与自然作斗争，那时人好像今天的机器一样，人类的生产和生活模式是：人——自然界。
随着社会和科学技术的发展，人类制造出了自动机器，如我国的指南车、记里鼓、漏壶，以及17世纪欧洲出现的钟表、风车控制装置等。
1784年瓦特在改进的蒸汽机上采用了离心式调速装置，开创了自动化装置应用的新篇章。
应用自动装置把入的体力放大了千万倍，把人的四肢延长了干万倍，使人类的生活和生产模式变成了：人—机器—自然界。
当然，这样的发展结果并不是一帆风顺的。
但是，机械化和初级自动化却促进了生产力的大发展，使无数农民、手工业者变成了工人，出现了机器大工业。
人用自己制造的机器(和技术)把自己从"出力的机器"的地位上解脱了出来。
人和机器、技术和实践交替地发展，推动着技术进步，推动着整个人类的进步。
而社会的进步又促进了自动化技术的发展，社会的需要是自动化技术发展的动力。
发展现代自动化技术，用智能机器代替人的部分脑力劳动，使人的生产和生活模式变成了人——机器／智能机器——自然界。
自动化水平越高；机器就越复杂，这就需要人去提高自己的素质，去创造，去研究，去发展新的设备和技术，这正是人为万物之灵的关键所在!这也是人类自身不断发展的关键所在!自动化的进展能提高人类明。
自动控制发展前沿 论文
自动控制发展前沿姜海龙(1. 河南农业大学机电工程学院郑州450002)摘要：研究自动控制技术有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来从而大大提高控制效率。
自动控制是工程科学的一个分支。
它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。
从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。
150多前过程控制理论体系体制至今，自动控制经历了极大的发展，尤其是与数字技术的结合更是使自动控制产生了质的飞跃，正在向着低成本、高效率、柔性化、智能化的方向发展。
研究自动控制技术的发展前沿，有助于增进我们对现代自动控制的方向有一个更加准确的把握。
关键词：自动控制智能化发展前沿Development frontier of automatic controlJIANG Hai Long(1.Henan Agricultural University, College of Mechanical & Electrical Engineering, Zhengzhou 450002)Abstract：automatic control technology is conducive to human freed from the complex, dangerous, tedious labor environment and greatly improve control efficiency. The automatic control is a branch of engineering science. It involves the use of feedback principles of dynamic systems automatically, so that the output value is close to the value we want. From a methodological point of view, it is based on a mathematical system theory. Before more than 150 process control theoretical system system since the automatic control has experienced great development, especially with digital technology combined with the automatic control produced a qualitative leap, is toward low-cost, high-efficiency, flexible, intelligent direction. The forefront of the development of the study of automatic control technology, and help to promote a more accurate grasp of the direction of the modern automatic control.Key words：automatic control intelligent the development frontier0 前言自动化控制（automation control）属于自动化技术的一门，广义来说，通常是指不需借着人力亲自操作机器或机构，能利用动物以外的其他装置元件或能源，来达成人类所期盼执行的工作。
自动化概论-第2章自动控制系统
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精选课件
❖ 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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精选课件
❖ 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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精选课件
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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)。
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。
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精选课件
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
扰
ni
动 量
被控 输出量
对象
xo
自动控制系统基本组成方框图
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精选课件
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。
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精选课件
自动化概论论文
自动化概论论文引言概述：自动化技术是指利用计算机、电子技术、机械技术等手段，实现对生产、工程、管理等过程的自动控制和操作。
自动化技术的应用已经渗透到各个领域，对提高生产效率、降低成本、改善生活质量等方面都起到了重要作用。
本文将从五个方面详细阐述自动化技术的概论。
一、自动化技术的发展历程1.1 工业革命与自动化技术的兴起1.2 自动化技术在生产领域的应用1.3 自动化技术在农业和交通领域的应用二、自动化技术的基本原理2.1 控制系统的基本组成2.2 传感器和执行器的作用2.3 自动化控制的闭环原理三、自动化技术的应用领域3.1 工业自动化3.2 农业自动化3.3 交通运输自动化四、自动化技术的优势和挑战4.1 提高生产效率和质量4.2 降低生产成本和资源消耗4.3 面临的挑战和发展方向五、自动化技术的未来展望5.1 智能制造与工业互联网的融合5.2 人工智能与自动化技术的结合5.3 自动化技术在生活中的应用前景正文内容：一、自动化技术的发展历程1.1 工业革命与自动化技术的兴起自动化技术的起源可以追溯到18世纪的工业革命时期，当时机械化生产的兴起催生了自动化技术的发展。
通过使用机械设备和自动控制系统，生产过程中的人力劳动得到了极大的减轻，生产效率大大提高。
1.2 自动化技术在生产领域的应用自动化技术在制造业中得到了广泛的应用。
通过自动化控制系统，可以实现生产线上的自动运行和自动调节，大大提高了生产效率和产品质量。
自动化技术还可以应用于危险环境下的生产，如化工行业和核能行业。
1.3 自动化技术在农业和交通领域的应用除了工业领域，自动化技术也在农业和交通领域得到了广泛的应用。
在农业领域，自动化技术可以实现农田的自动灌溉、自动播种和自动收割，提高了农业生产的效率和产量。
在交通领域，自动驾驶技术的发展使得无人驾驶汽车成为可能，大大提高了交通的安全性和效率。
二、自动化技术的基本原理2.1 控制系统的基本组成自动化控制系统由传感器、执行器、控制器和人机界面等组成。
自动控制概论课件-第二讲自动控制发展
随着网络化控制的广泛应用，安全性和可靠性成为重要的发展方向， 将采取更多措施确保控制系统的安全稳定运行。
自适应控制的发展趋势
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非线性模型的适应能力
自适应控制将进一步提高对非线性模型的适应能 力，以应对更复杂和不确定的工业过程控制需求。
实时优化和控制能力
自适应控制系统能够根据实时变化的情况进行快 速优化和控制调整，提高系统的响应速度和稳定 性。
导弹制导
自动控制系统用于导弹的精确制导，提高武器的 命中率。
航空电子
自动控制系统用于飞机的导航、控制和通信，保 障飞行的安全和稳定。
空间探测
自动控制系统用于空间探测器的精确控制和数据 处理，推动空间科学的发展。
03 自动控制系统的基本组成 和原理
自动控制系统的基本组成
控制器
根据设定值和实际输出值之间 的偏差，计算出控制信号，以
自动控制概论课件-第二制的重要性和应用领域 • 自动控制系统的基本组成和原理 • 自动控制系统的发展趋势和未来展望
01 自动控制发展历程
早期的自动控制
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机械控制
利用机械原理实现简单的 自动化操作，如水钟、漏 壶等。
气压和液压控制
利用气压和液压原理实现 简单的自动化操作，如气 压阀、液压阀等。
跨学科融合和创新
自动控制系统的发展需要加强跨学科的融合和创新，借鉴 和吸收相关领域的最新成果和技术，推动自动控制技术的 不断进步和应用拓展。
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02 自动控制的重要性和应用 领域
自动控制在生产和生活中的应用
生产自动化
自动控制系统在生产线上实现自 动化操作，提高生产效率，降低
自动化专业概论与职业发展第4章
推理机
数据库
规则库
输入
-+
PID控制器 误差
-
工业过程
输出
图4.16 由智能决策单元（IDU）来修正控制器
4.7 非线性系统及其控制
自动控制系统由各种环节（元件 组成，而环节或元件按其特性，可 分为线性元件和非线性元件。
输出（V）
0Hale Waihona Puke 输入（误差）（mV）图4.17 电子放大器的静特性图
输出（V）
第四章 基本控制方法
4.1 自动控制系统行为描述
uf uf
ur
0
t
图4.1 自动控制系统中被控制量的振荡
从图4.1上可以看出电炉炉膛温度
uf在t=0冷工件进入后，稍后温度开
始下降，接着就开始产生力图校正 误差的控制作用（图上曲线上的向 上箭头，表示电炉受到的新增电能 供应）。
当uf向上升并与ur的横线相交时uf =ur，△u=0，此时放大器输出为0， 电动机降速至停止转动。
⑵ 非线性系统的平衡运动状态 （即稳态，Steady State），除平衡 点外还可能有周期解；
⑶ 线性系统的输入为正弦函数时， 其输出的稳态过程也是同频率的正 弦函数，两者仅在相位和幅值上不 同。但非线性系统的输入为正弦函 数时，其输出为包含有高次谐波的 非正弦周期函数。
⑷ 复杂的非线性系统在一定条件 下还会产生突变、分岔和混沌等现 象。
扰动补偿
扰动测量
给定
输入+ 误差
给定环节
控制器
+
- 反馈信号
放大环节 执行环节
扰
动 输出
被控对象
反馈环节
图4.6 复合自动控制系统框图
4.3 比例积分微分控制
控制系统中的自动化与自动控制技术
控制系统中的自动化与自动控制技术控制系统的自动化和自动控制技术一直是现代工业领域中的重要课题。
它们在提高生产效率、优化资源利用以及确保产品质量等方面发挥着核心作用。
本文将概述控制系统中的自动化与自动控制技术，并探讨它们对工业生产的影响。
一、自动化技术的基础概念自动化技术是指通过电子、计算机、信息技术等手段，对生产和其他系统的过程进行监测和控制的一门综合技术。
它包括自动检测、自动测量、自动判断、自动调节等几个方面。
自动化技术的应用范围十分广泛，从控制工业过程到家庭生活的各个领域都可以看到其存在。
二、控制系统中的自动化技术控制系统是指通过传感器获取被控对象的状态信息，并通过执行器对其进行控制的系统。
在控制系统中，自动化技术起到了至关重要的作用。
自动化技术可以实现对系统的自动控制、自动诊断以及自动调整等功能，提高控制系统的效率和精度，减少人为干预带来的误差。
三、自动控制技术的应用举例1. 工业生产线控制：自动控制技术在工业生产线上得到了广泛应用。
通过传感器实时监测生产过程中的温度、压力、速度等参数，并根据预设的控制算法进行控制，大大提高了生产效率和产品质量。
2. 智能家居系统：自动控制技术在智能家居系统中发挥着重要作用。
通过智能传感器获取家居环境的信息，如温度、湿度等，并通过自动控制系统实现自动调节，提供舒适的居住环境。
3. 交通信号控制：自动控制技术在交通信号控制系统中起到关键作用。
根据交通流量和道路状况，通过自动控制系统智能调整信号灯的时间和频率，以实现交通流畅和安全。
四、自动化与自动控制技术的优势1. 提高生产效率：自动化技术可以实现对生产过程的自动控制和智能调节，减少了无效操作和人为错误，提高了生产效率。
2. 优化资源利用：自动化技术可以通过实时监测和调节，使资源的利用更加高效合理，降低能源消耗和物料浪费。
3. 提高产品质量：自动化技术的实时监测和自动调节功能可以确保产品制造过程的稳定性和一致性，提高产品的质量和可靠性。
自动控制技术的应用与发展
自动控制技术的应用与发展自动控制技术是一种利用电子、计算机及其他现代技术，实现自动化生产，提高生产效率，实现节能减排的新型技术。
近年来，自动控制技术在各行各业得到了广泛应用和发展。
一、自动化生产自动控制技术最主要的应用领域就是生产制造业。
如今，生产流程的各个环节，都可以通过自动控制技术来实现自动化生产。
从原材料的输入、到生产设备的调节，再到成品的输出，全部都可以自动完成。
这不仅提高了生产效率，而且减少了人力资源和成本，还能提高产品的质量和稳定性。
二、智能控制随着科技的发展，自动控制技术变得越来越智能化。
智能控制技术可以将生产信息、工艺知识、设备状态等多方面数据进行汇集、处理和分析，从而实现精准控制。
这样一来，不但能够提高生产质量，还能降低产品的耗能和浪费，提升生产效率。
三、智慧城市随着城市化进程的不断加速和人口的不断增长，智慧城市的概念逐渐被提出，并得到了广泛关注。
在智慧城市建设中，自动控制技术能够实现实时监测和反馈，为城市管理提供更科学、更高效的手段。
利用自动控制技术，我们可以实现一切物联网的连接，实时监测城市交通、能源消耗、环境污染等指标，实现城市的智能化管理。
四、医疗卫生自动控制技术对医疗卫生行业也有很大的帮助。
例如，自动化的药物制剂、智能化的病人监测系统都可以为医疗工作者提供更好的工具和服务，提高医疗效率，保障患者的安全。
特别是在疫情防控期间，一些智能3D打印技术、人工智能等自动控制技术得到广泛运用，为医疗卫生行业提供了更多的应用场景。
总体来说，自动控制技术的应用领域越来越广泛，涉及到生产、环保、医疗、城市管理等多个领域。
随着技术的不断更新和发展，我们相信自动控制技术的应用还会有更加广阔而深入的发展空间。
同时，随着全球环保意识的不断提升，自动控制技术也将在环保防治领域发挥更多的作用，实现资源商业化和循环利用，为可持续发展做出更大的贡献。
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
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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
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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
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自动化概论
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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
自动控制技术(整理)共27页文档
第一章自动控制系统概述自动控制与自动化的概念：自动化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。
自动控制理论是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术。
自动控制的作用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控制理论的发展经典控制理论:20世纪40年～20世纪50年代Nyquist(1932)频域分析技术Bode(1945)图根轨迹分析方法(1948)特点：主要从输出与输入量的关系方面分析与研究问题。
适用范围：线性定常的单输入、单输出控制系统。
以传递函数为基础，在频率域对单输入单输出控制系统进行分析与设计。
PID控制规律是古典控制理论最辉煌的成果之一现代控制理论:20世纪60年代获得迅猛发展主要内容：（基础）线性系统理论，最优控制理论，最佳估计理论，系统辨识等。
特点：从输入-状态-输出的关系全面地分析与研究系统。
适用范围：不限于线性定常系统，也适用于线性时变，非线性及离散系统，多输入、多输出的情况。
大系统理论:20世纪70年代始将现代控制理论与系统理论相结合核心思想：系统的分解与协调，多级递阶优化与控制适用范围：高维线性系统控制系统结构及仪表的发展从结构看，经历了4个阶段：（1）基地式：如自力式温度控制器，适用于单回路（2）单元组合式：按功能分成若干单元，依据实际需要进行适当组合，使用方便、灵活。
（3）计算机控制系统：直接数字控制（DDC）,集散控制系统（DCS）（4）二级优化控制:采用上位机和单元组合式相结合在DCS基础上实现先进控制和优化控制自动控制示例术语被控过程（被控对象）：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器。
（气泡）被控变量：被控过程内要求保持设定值的工艺参数(气泡液位) 控制变量：受控制器操纵的用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物理量(水的流量) 扰动：除操纵变量外，作用于被控过程并引起被控变量变化的因素(水压力、蒸汽压力)设定值：工艺参数所要求保持的数值偏差：被控变量设定值与实际值之差负反馈：将被控变量送回输入端并与输入变量相减闭环控制与开环控制闭环控制：在反馈控制系统中，被控变量送回输入端，与设定值进行比较，根据偏差进行控制，控制被控变量，这样，整个系统构成了一个闭环。
自动化概论论文
自动化概论论文概述：自动化是一门研究如何利用机械、电子、计算机等技术来实现自动控制和操作的学科。
它涵盖了自动化系统的设计、开发和应用。
本论文将介绍自动化的基本概念、发展历程、应用领域以及未来发展趋势。
引言：自动化技术的出现和发展，极大地改变了人类社会的生产方式和生活方式。
通过自动化技术，可以实现生产过程的高效率、高质量和高安全性。
自动化系统的广泛应用，不仅提高了生产效率，还为人们创造了更多的便利和舒适。
一、自动化的基本概念和原理1.1 自动化的定义自动化是指利用机械、电子、计算机等技术手段，对生产过程、工业设备和系统进行控制和操作的过程。
1.2 自动化的基本原理自动化系统的基本原理是通过传感器获取实时数据，经过信号处理和分析，然后通过执行器控制设备和系统的运行状态，实现自动化控制和操作。
二、自动化的发展历程2.1 自动化的起源自动化的起源可以追溯到工业革命时期。
人们开始利用机械设备代替人力，提高生产效率和质量。
2.2 自动化的发展阶段自动化的发展经历了三个阶段：机械自动化、电气自动化和计算机自动化。
每个阶段都有其特定的技术和应用。
2.3 自动化的现状和趋势当前，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、医疗卫生、家庭生活等。
未来，随着人工智能和物联网技术的发展，自动化将更加智能化和普及化。
三、自动化的应用领域3.1 工业自动化工业自动化是自动化技术最早和最广泛应用的领域。
通过自动化系统，可以实现工厂生产线的自动化控制和操作，提高生产效率和质量。
3.2 交通运输自动化交通运输自动化是利用自动化技术对交通系统进行控制和操作的领域。
例如，自动驾驶汽车、智能交通信号灯等。
3.3 医疗卫生自动化医疗卫生自动化是将自动化技术应用于医疗卫生领域，例如，医疗设备的自动化控制和操作，医疗信息系统的自动化管理等。
3.4 家庭生活自动化家庭生活自动化是指利用自动化技术对家庭生活进行控制和操作的领域。
例如，智能家居系统、智能家电等。
关于自动化控制的概述
关于自动化控制的概述自动化控制是现代科技的重要领域之一。
它以利用计算机和电子技术来替代人力完成工作为基础，通过各种传感器和执行器实现对工业过程的监测和控制。
自动化控制技术的广泛应用不仅在工业生产中发挥了巨大的作用，也深刻地改变了我们的生活。
一、自动化控制的基本概念和原理在自动化控制中，系统的输入和输出通过传感器和执行器实现。
传感器用于感知实际系统的状态，例如温度、压力、流量等，而执行器则用于执行控制信号，如打开或关闭阀门、调节电机转速等。
在控制过程中，通过编写程序和算法，计算机实时分析传感器采集的数据，并根据预定的控制策略产生控制信号，通过执行器对系统进行调节，以实现良好的控制效果。
自动化控制技术的核心是反馈机制。
传感器采集到的系统输出信号，会被送回到控制器中进行比较和计算，以与预定的目标进行对比。
通过不断调整控制信号，使得系统输出信号与目标保持一致，从而实现稳定控制。
这种反馈机制确保了系统能够自动纠正偏差，保持期望的工作状态。
二、自动化控制的应用领域自动化控制技术在各个领域都有广泛的应用。
在工业制造方面，自动化流水线以及机器人技术的发展，大大提高了生产效率和质量。
无论是汽车制造、物流配送还是电子组装，自动化技术都发挥了重要作用。
除了工业制造，自动化控制技术也应用于能源和资源管理领域。
例如，智能能源管理系统通过实时监测能源使用情况和优化能源分配，实现节能和减排的效果。
在城市规划和交通领域，交通信号灯和智能交通管理系统可以根据实际交通情况自动调整信号配时，提高交通流畅度和道路安全。
在医疗领域，自动化控制技术也得到了广泛应用。
例如，手术机器人可以通过高精度的控制和立体视觉系统实现微创手术，提高手术的精确度和安全性。
同时，智能医疗设备也能够对患者的生命体征和治疗过程进行实时监测和调控。
三、自动化控制的挑战和发展趋势尽管自动化控制技术已经取得了显著的进展，但仍然面临一些挑战。
首先，对于复杂系统的建模和控制仍然存在一定难度。
自动控制技术发展概述
第1章自动控制技术发展概述1.1 自动控制技术1787年瓦特发明了离心式调速器，实现了蒸汽机转速的自动调节，使蒸汽机作为转速稳定、安全可控的动力机，并得到了广泛应用，从而引发了第一次工业革命。
现代生产过程自动控制技术的出现被认为是第二次工业革命的重要标志。
自动控制系统具有以下一些重要特点，一是自动控制系统的应用范围不断扩大，控制精度不断提高，智能化程度日益增加；另一个是自动控制技术不仅仅能代替人无法完成的体力劳动，而且在大量地代替着人的脑力劳动；对于后者，其发展的空间将会更为广阔。
1.2 自动控制技术的发展概况回顾自动控制技术的发展史可以看到，它与生产过程本身的大发展有着密切的联系，从一个从简单形式到复杂形式，从局部自动控制到全局自动控制，从低级智能到高级智能的发展过程。
自动控制技术的发展，大致经历了三个阶段。
第一阶段：20世纪50年代以前可以归结为自动控制技术发展的第一阶段。
在这一时期，自动控制的理论基础是使用传递函数对控制过程进行数学描述，其控制理论以根轨迹法和频率法为基本方法，因而带有明显地依靠人工和经验进行分析和综合的色彩。
第二阶段：20世纪50-60年代，是自动控制技术发展的第二个阶段，为适应空间探索的需要而发展起来的现代控制理论已经产生，并已在某些尖端技术领域取得了惊人的成就。
值得注意的是，现代控制理论在综合和分析系统时，已经从局部控制进入到在一定意义下的全局最优控制，而且在结构上已从单环控制扩展到多环控制，其功能也从单一因素控制向多因素控制的方向发展，可以说现代控制理论是人们对控制技术在认识上的一次质的飞跃，为实现高水平的自动控制奠定了理论基础。
第三阶段：进入20世纪70年代，工业自动化的发展表现出两个明显的特点，这正是工业过程控制进入第三个阶段的标志。
第2章自动控制系统的组成及作用2.1 自动控制系统的作用一般的产品生产都要经过一系列工艺才能最终完成，其中每一个工艺的完成，都必须有一个过程，我们称之为生产过程。
第二讲 自动控制发展(李修改)
实际系统都属于非线性系统，但大部分系 统的非线性不严重，因此可以近似看作线性 系统来处理。 ② 定常系统和时变系统
定常系统指系统的所有参数是固定的，不随 时间而改变；时变系统则正好相反，有随时 间而改变的参数。
实际系统都属于时变系统，但当参数变 化较慢、且变化幅度不大时，我们可以近 似看作定常系统。
P：蒸汽机（控制对象） C：调节器（控制器） 反馈是指将系统的实际输出和期望输出进行比较， 形成误差，为确定下一步的控制行为提供依据
19世纪下半叶发明电、发电机及电动机 第二次工业革命（电气化） 大量采用电气控制装臵
继电器、接触器、电子管的出现
美国科学家约瑟夫· 亨利 在1831至1837年间发明 的继电器
自动控制理论的三个发展阶段
自动控制理论的发展一直受到实际需求的驱动；
20世纪前半叶工业生产对广泛应用各种自动控制装臵的需 求以及“二战”期间对改进武器系统性能的需求（如雷达 跟踪、火炮控制、舰船控制、飞机导航等）推动了第一代 控制理论——经典控制理论的成熟与发展； 20世纪60年代航空航天领域对运载火箭、人造卫星、导 弹、飞机等各类飞行器进行精确控制的需求催生了被称为
生 产 自 动 化 系 统 的 层 次 结 构 示 意 图
现代自动控制理论的发展
几个常用术语：
①线性系统和非线性系统 线性系统可以用线性方程来描述其运动规律， 否则就是非线性系统。线性系统满足“均匀性” 和“叠加性”。
均匀性：当输入信号按一定比例放大或缩小时， 对应的输出也放大或缩小同样比例。
叠加性：多个输入同时作用于系统所产生的输出 等于这些输入分别作用于系统所产生的输出之和。
继电器、接触器、电子管的出现
1885年，30岁的英国电气工程师弗莱明 研制出一种能够充当交流电整流和无线电 检波的特殊灯泡——“热离子阀”，从而 催生了世界上第一只电子管，也就是人们 所说的真空二极管。
自动化技术概论
自动化装置的发展
经典控制理论时代——机械装置为主，包括 气动、液压装置，逐渐由电子装置取代（电 子管、晶体管等模拟电路）
现代控制理论时代——计算机技术快速发 展，模拟电路逐步由数字电路取代，功能越 来越强，体积越来越小，性能也越来越可靠
目前计算机技术已经非常普及，自动化装置 也充满人类生产生活的几乎所有方面——嵌 入式控制系统
¾ 材料和加工—在电子学、化学、材料生物学的纳米技术，薄膜加 工和微集成系统的设计，供应链管理和企业资源配置等方面的控 制，特别是颗粒系统和生物过程控制方面的挑战
¾ ……
由Computer Motion Inc. 开发的机器人外科手术系统 ZEUSTM，能完成远程的创口最小的显微手术
北美的UUNET网络中枢
自动控制的分类
9 运动控制：机械装置、机器人、电机控制 9 过程控制：物质流动、交换过程的控制 9 其它控制：楼宇、办公自动化；金融、医疗自
动化
自动化技术
“自动化”的积累与发展，已成为一门应用性的 技术科学。从信息、能量与物质的角度来说， “自动化”研究的是物质世界的信息运动规律和 信息处理方法，以及能量与物质的有效利用 等。
“自动化”技术已广泛应用于工业、农业、军事、科学研 究、交通运输、商业、医疗、经济、建筑、教育、服务 业及家庭等方面。
人类社会的进步和生产力的发展，促进了人类劳动和生 活方式的不断改进，由人力劳动发展到机械化、工业 化，然后又出现自动化。不同时期的“自动化”概念及其 功能，均有可能发生变化（定义的修正、功能的扩充或 概念的延伸）。
浙江大学本科生通识课程
自动化技术概论
控制科学与工程学系 宋执环
课程安排
理论课：第一周---第四周
[原创]控制理论及自动化技术概述
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控制理论及自动化技术概述（姓名略）2010年9月17日信息科学与工程学院控制理论及自动化技术概述1 引言作为大学二年级的学生，本应该对所学专业有所了解，但是由于学校采用大类招生的培养方案，在大学一年级并不分配具体专业，只有到大学二年级才分配具体专业，所以说起来我也只能算作是刚刚步入自动化专业。
同时，正因为刚刚进入这个专业的学习，所以在专业课的学习开始之前有必要了解一下本专业的发展历程及研究方向，这正是本文的初衷，另一方面也借此文电子稿的编辑过程来检验并锻炼自己的文档编辑技能。
2 控制理论与自动化技术的发展简史2.1 自动控制与自动化的异同对于自动控制与自动化这两个词，有时它们是共用的，有时稍微有一些区别。
在学术上，一般的讲，自动化是指机器或装置在无人干预的情况下，按照规定的程序或指令自动地进行预定的操作或运行，其主要研究人造系统的控制问题；而自动控制除了包括上述研究外，还研究社会、经济、环境等非人造系统的控制问题。
显然，自动控制的内容比自动化广泛得多。
但就工程系统的自动控制而言，自动化和自动控制是非常接近的。
2.2 控制论与自动控制理论的异同这是两个很容易混淆的概念。
但必须说明的是，“控制论”不等于“控制理论”或“自动控制理论”。
控制论是研究动物、机器、自然和社会等系统中控制、反馈和通信的共同规律的科学。
自动控制理论是作为自动控制这门工程技术的理论指导而存在的，它是控制论出现之前将通信、控制和反馈应用到工程和物理系统，所形成的对自动控制系统一整套分析、设计的数学理论和方法，又称为“伺服机构理论”。
但是一般认为“控制论”的一个分支“工程控制论”就是“控制理论”。
2.3 控制理论和自动化技术的发展经历的四个历史时期2.3.1 18世纪以前——自动装置的出现及应用人类很早就进行了简陋自动化装置的探索，并留下了很多传说。
古代人类在长期的生活与生产实践中，为了减轻自己的劳动，逐渐利用自然界的动力(风力、水力等)部分代替人力、畜力，以及用自动装置代替人的部分繁重的体力和脑力活动。
关于自动化控制的概述
关于自动化控制的概述关于自动化控制的概述摘要：近年来自动控制技术开展迅猛，特别是计算机技术、网络和通信技术开展的突飞猛进，使人们籍助于许多使能技术的进步和一些开发工具的扩大，将人们构思的自动操作得以付诸实现。
如网络控制技术、可编程控制器等均属于自动化控制技术中的使能技术。
自动控制技术正向着网络化、集成化、分布化、节点节能化的方向开展。
本论文主要表达了自动化控制的原理、应用以及自动化控制系统、特点等方面，以便大家更加深入地了解自动化控制。
关键词：自动化控制原理应用特点中图分类号：TL372 文献标识码：A引言自动控制学科是近几十年来了开展起来的一门很重要的学科。
它的开展很迅速，特别是计算机的快速开展，更加快了它的开展，尤其是工业自动化技术近年来的开展。
自动化学科研究的范围也是很广泛的，对实现我国工业、农业、国防和科学技术现代化、对迅速提升我国综合国力具有重要和积极作用。
自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。
自动控制是相对人工控制概念而言的。
指的是在没人参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。
自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。
自动控制是工程科学的一个分支。
它涉及利用反应原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。
从方法的角度看，它以数学的系统理论为根底。
我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。
根底的结论是由诺伯特・维纳，鲁道夫・卡尔曼提出的.自动控制技术是能够在没有人直接参与的情况下，利用附加装置使生产过程或生产机械自动地按照某种规律运行，使被控对象的一个或几个物理量或加工工艺按照预定要求变化的技术。
它包含了自动控制系统中所有元器件的构造原理和性能，以及控制对象或被控过程的特性等方面的知识；自动控制系统的分析与综合；控制用计算机的构造原理和实现方法。
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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。
第二讲 自动控制技术
想法（目标）要有办法来实现。
自动控制的两个组成部分
自动控制
自动控制理论 自动控制技术
自动控制理论是分析和设计自动控制 系统的工具和基础，相当于“软件”； 自动控制技术则着重在控制系统的硬件 实现方面
2.1 基本控制方案
一、开环控制系统（最简单的控制方式） 控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系。 •特点： 1）系统输出量对系统的控制作用没有影响；
现代计算机控制系统：管控一体化
一个生产企业往往可能同时采用了好几种网络 化的控制系统，并与管理系统连为一体，实现 无缝衔接。
典型例子有：
计算机集成制造系统 CIMS （Computer Integrated Manufacturing System） 集散控制系统 DCS （Distributed Control System） 现场总线控制系统 FCS （Fieldbus Control System）
一种网络化的现场总线控制系统
（1）30年代末40年代初，出现气动仪表，价格便宜， 结构简单，特别对石油化工等易燃易爆的生产现场， 具有本质性的安全防爆性能。尤其是统一了压力信号， 有远程发送仪器可以远传，如此能在控制室读数，可 以实现在控制室进行检测、记录和控制。
（2）50年代出现了电动式组合仪表。传输速度快。
上述器件所构成的控制装置只能实现模拟控制，改 变控制方法或控制参数就得更换相应的硬件，而且 很多复杂一点的控制方法还无法实现或实现起来很 困难；
3、单元组合式仪表
根据控制系统各组成环节的不同功能和不同使用要 求，将仪表做成能实现一定功能的独立仪表（称为单 元），各个仪表之间用统一的标准信号进行联系。
单元组合仪表克服了基地式仪表结构不够灵活的缺 点。将各种单元进行不同的组合，可以灵活第构成多 种多样、适用于各种不同场合需要的自动检测或控制 系统。
用去消除偏差；
三、扰动补偿控制，也称为“前馈控制” 在扰动影响被控量之前补偿其作用。
四、复合控制 复合控制系统中的补偿控制(前馈控制)能及时地抵消
可测扰动量对被控量的不利影响，而反馈控制能保证系 统的高精度。这是一种得到广泛应用的控制形式。
2.2 自动控制技术
自动控制技术的发展取决于每个阶段应用技术所 能达到的水平；
早期的自动控制只能依靠简单的机械装置、气动 机构、液压传动装置等；
随着电的发明，很多电气、电子元器件及设备相 继问世，继电器、接触器、电阻、电容、电感、 电位器、放大器等陆续应用于自动控制系统，使 控制性能得到提升；
1、机械控制装置：瓦特发明的飞球调速器；希腊人 发明的庙门自动开启装置，等。
2、作为自动化仪表的控制装置，最早出现与20世纪 30年代，主要用于化工、石油、热能动力和冶金， 当时称为热工仪表，工作方式为机械式或液动式，体 积比较大，只能实现就地显示、记录和简单的控制。 又被称为基地式仪表，功能限于单回路控制。
（ Programmable Logic Controller，简称“PLC”）
PLC包含了逻辑运算、顺序控制、算术运算及定时和计 数等功能，是专为工业环境下的应用而设计的，早期主要 用于逻辑及顺序控制，以取代传统的继电器控制，后来又 增加了连续的反馈调节功能，并具有联网和通信功能，应 用范围越来越广。
2）每一个参考输入对应于相应的固定工作状态。 •缺点：若系统存在较大干扰，则很难完成既定的控制任务 •适用范围： 1）输入输出关系已知；2）控制精度要求不高； 3）干扰影响不大。
二、闭环控制系统（反馈控制系统，单回路控制系统） （最基本的控制方式，应用最广泛的控制方式）
控制装置与被控对象之间不仅存在顺向（正向）作用， 还存在反馈作用。 •特点： 系统输出量对系统的控制作用有直接影响； •优点：不管什么扰动引起被控参数变化，都会产生控制作
气动单元组合仪表（QDZ），电动单元组合仪表 （DDZ），都经历了I型，II型，和III型三个发展阶段。
变送单元：将各种物理量变换成标准统一信号； 转换单元：电-气转换，气-电转换，等； 控制单元：测量信号与给定信号比较，产生控制信号； 运算单元：将几个标准信号进行算术运算； 显示单元：指示、记录、报警、累计； 给定单元：产生给定值； 执行单元：按控制器输出的控制信号去改变控制量大小； 辅助单元：增设的功能，如手动-自动切换。