自动化 1绪论
自动化导论
自动化导论自动化是指利用机电一体化技术、计算机技术和控制技术，使生产过程和管理过程实现自动控制的一种技术手段。
它通过感知、决策和执行三个环节实现对系统的控制和管理，旨在提高生产效率、降低成本、提升产品质量。
自动化导论主要介绍了自动化的基本概念、原理和发展趋势。
自动化的基本概念包括自动化系统、自动化程度和自动化层次。
自动化系统是由人、机、料、法、环等要素组成的一个整体，通过信息传感器、数据处理器、执行机构等实现对生产过程的自动控制。
自动化程度是衡量自动化水平的指标，它反映了自动化系统中自动化技术的应用程度。
自动化层次是指自动化系统在整个生产过程中的位置，分为过程自动化、工厂自动化和企业自动化三个层次。
自动化的原理主要包括自动检测、自动判断和自动执行。
自动检测是指通过传感器感知环境信息，收集、处理和传输数据，实现对生产过程的实时监测。
自动判断是指通过计算机技术和控制算法，对数据进行分析和决策，确定控制策略和优化方案。
自动执行是指通过执行机构实现对生产过程的控制和调节，实现自动化生产。
自动化的发展趋势主要包括智能化、柔性化和网络化。
智能化是指将人工智能技术应用于自动化系统中，使其具备自学习、自适应和自优化的能力，实现智能化生产。
柔性化是指将柔性制造技术应用于自动化系统中，实现生产线的快速转换和产品的个性化定制。
网络化是指将信息技术与自动化技术相结合，构建网络化的生产系统，实现信息的共享和协同工作。
自动化在工业生产中具有重要的应用价值。
它可以提高生产效率，降低劳动强度，减少人为因素对生产过程的影响，提高产品质量和一致性。
同时，自动化还可以降低生产成本，节约能源，减少资源浪费。
此外，自动化还可以提高生产安全性，减少事故发生的可能性，保护工人的身体健康和生命安全。
然而，自动化也面临着一些挑战和问题。
首先，自动化技术的成本较高，需要投入大量的资金和人力物力。
其次，自动化系统的维护和管理需要专业的技术人员，对人才的需求较高。
自动化基础知识
自动化基础知识在当今科技飞速发展的时代，自动化技术已经广泛应用于各个领域，从工业生产到日常生活，从交通运输到医疗卫生，自动化的身影无处不在。
那么，什么是自动化？自动化的基本原理和技术又包括哪些呢？接下来，让我们一起走进自动化的世界，了解自动化的基础知识。
一、自动化的定义自动化，简单来说，就是机器设备、系统或过程在没有人或较少人的直接参与下，按照预定的程序或指令自动进行操作或控制，以实现预期的目标。
它的目的是提高生产效率、保证产品质量、降低成本、减轻劳动强度以及改善工作环境。
例如，在工厂的生产线上，自动化设备可以自动完成零部件的加工、组装和检测，无需人工频繁干预；在智能家居系统中，通过预设的程序，灯光、温度、电器等可以根据时间和环境条件自动调整。
二、自动化的发展历程自动化的发展可以追溯到古代。
早在公元前，中国和古希腊就发明了一些简单的自动装置，如指南车、漏壶等。
然而，真正意义上的自动化技术的发展始于工业革命时期。
18 世纪末，瓦特发明的蒸汽机调速器被认为是第一个自动调节装置。
随着电力的广泛应用和电子技术的发展，20 世纪 40 年代，自动化技术进入了一个新的阶段，以控制理论为基础的现代控制技术逐渐形成。
近年来，随着计算机技术、网络技术和人工智能技术的不断进步，自动化技术朝着智能化、网络化和集成化的方向快速发展。
三、自动化系统的组成一个完整的自动化系统通常包括以下几个部分：1、控制对象：即需要被控制的设备、过程或系统，如机器、生产线、物流系统等。
2、传感器：用于检测控制对象的各种物理量，如温度、压力、速度、位置等，并将其转换为电信号或其他便于处理的信号。
3、控制器：对传感器采集到的信号进行处理和分析，根据预定的控制策略生成控制指令。
4、执行器：根据控制器的指令，对控制对象进行操作，如驱动电机、调节阀门等。
5、通信网络：用于在各个组成部分之间传输数据和指令，实现信息的共享和协同工作。
四、自动化的控制方式1、开环控制开环控制是指控制装置与控制对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程。
自动化导论
自动化导论一、自动化技术概述定义：自动化技术是一种利用电子、机械、计算机等技术，实现生产过程和设备的自动控制、监测、优化和管理的技术。
自动化技术的构成：传感器、控制器、执行器等硬件设备，以及相关软件和算法。
二、自动化技术的发展历程工业1.0时代：蒸汽机、纺织机的出现，实现了机械自动化。
工业2.0时代：电力的广泛应用，生产线上的电气自动化。
工业3.0时代：计算机技术的引入，实现了生产过程的自动化和信息化。
工业4.0时代：物联网、人工智能等技术的崛起，开启了智能制造的新篇章。
三、自动化系统的组成控制层：负责接收和发送指令，对设备进行实时控制。
监测层：负责对设备进行实时监测，收集数据。
优化层：负责对收集到的数据进行分析，优化生产过程。
管理层：负责对整个生产过程进行管理，协调各个环节。
四、自动化技术的优势提高生产效率：自动化技术可以减少人工干预，提高生产速度。
提升产品质量：自动化技术可以精确控制生产过程，提高产品质量。
降低成本：自动化技术可以减少人工成本，提高资源利用率。
提高安全性：自动化技术可以替代人工作业，降低安全风险。
五、自动化技术的挑战与未来趋势人工智能与自动化技术的结合：未来的自动化技术将更加依赖于人工智能技术，实现更高级别的自主决策和优化。
物联网与自动化技术的结合：物联网技术将使设备之间的信息交流更加便捷，实现更高效的协同工作。
边缘计算与自动化技术的结合：随着数据处理需求的增长，边缘计算将为自动化系统提供更快速、更高效的数据处理能力。
可持续性与自动化技术的结合：未来的自动化技术将更加注重环保和可持续发展，减少对环境的影响。
网络安全与自动化技术的结合：网络安全问题将更加突出，需要不断加强网络安全技术在自动化系统中的应用。
六、自动化技术的应用案例汽车制造业：自动化技术广泛应用于汽车制造的各个环节，如焊接、涂装、装配等，大大提高了生产效率和产品质量。
物流业：自动化技术应用于仓库管理和配送中心，实现了货物的快速分拣和高效配送。
王划一自动控制原理1-1绪论-文档资料
生的。这使得这种“水位恒定的要求”变得难以实现
了。
所谓控制就是强制性地改变某些物理量（如上例
中的进水量），而使另外某些特定的物理量（如液面
高度h）维持在某种特定的标准上。
这人种工人控为制的例流入子。
地强制性地改
变进水量，而 使液面高度维
水箱
持恒定的过程，
h
即是人工控制
流出
过程。 8
1.2.2 自动控制的定义及基本职能元件
般用r(t)和c(t)表示。
c(t)
r(t)
0
t
0
t
29
2.离散系统
控制系统中只要有一处的信号是脉冲序列或数码 时，该系统即为离散系统。这种系统的状态和性能一 般用差分方程来描述。实际物理系统中，信息的表现 形式为离散信号的并不多见，往往是控制上的需要， 人为地将连续信号离散化，我们称其为采样。
c(t)
人本身就是一个具有高度复杂控制能力的闭环系 统。比如，人可以用手拿到放在桌上的书等物，体现 了闭环控制的原理。
直流电动机转速闭环控制的例子。 19
电动机
负载
电 位 器
功率 放大器
M
给定 位置
F 测速发动机
负载 扰动
电位器 ur +- e
uf
功率 ua 放大器
转速 电动机
测速发动机 20
闭环控制的特点： ① 控制作用不是直接来自给定输入，而是系统的偏 差信号，由偏差产生对系统被控量的控制； ② 系统被控量的反馈信息又反过来影响系统的偏差 信号，即影响控制作用的大小。这种自成循环的控制作用， 使信息的传递路径形成了一个闭合的环路，称为闭环。 ③ 提高了控制精度。 闭环控制系统的典型方框图如图所示。
自动化基础知识
物联网与工业4.0的结合
总结词
深度融合、全面升级
详细描述
物联网技术的不断发展，使得工业4.0的概 念正在逐渐成为现实。通过将物理设备与互 联网相连，实现信息的实时采集和传输，物 联网技术为工业自动化带来了更多的可能性
。工业4.0强调的是整个生产过程的智能化 和自动化，物联网技术的加入使得生产设备
之间的连接和协同工作更加高效。
根据不同的应用领域和功能需求，自动化系统可分为工业自动化、农业自动化 、服务业自动化等。
自动化系统的组成
通常由传感器、执行器、控制器、人机界面等组成，各部分通过通信网络相互 连接，形成一个完整的控制系统。
自动化系统的设计流程
系统需求分析
根据需求分析结果，制定 可行的设计方案，包括硬 件选型、软件编程、控制 算法选择等。
自动化基础知识
2023-11-11
目录
• 自动化概述 • 自动化技术 • 自动化系统设计 • 自动化应用案例 • 自动化未来趋势
01
自动化概述
自动化的定义
自动化是一种将人类从繁重、重复、危险的任务中解放 出来的技术。它通过使用机械、设备和计算机程序来替 代人力，以实现高效率、高质量的生产和操作。
03 自动化控制
通过使用自动化控制系统，可以实现汽车生产过 程的精准控制，提高生产效率和产品质量。
食品包装中的自动化应用
01 自动化包装
食品包装企业使用自动化包装设备，可以快速地 将食品包装起来，提高生产效率和包装质量。
02 自动化检测
通过使用自动化检测设备，可以快速准确地检测 食品的质量和安全性，保证产品的质量。
自动化软件与编程
自动化软件定义
自动化软件是指用于控制机械设备或生产过程的 计算机软件，通常包括控制算法、界面设计、数 据存储等功能。
自动化专业导论
自动化专业导论一、引言自动化技术是现代工业和社会发展的重要支撑，它在各个领域都发挥着重要的作用。
本文将介绍自动化专业的基本概念、发展历程以及相关的学科体系和职业发展前景。
二、自动化专业概述1. 自动化的定义自动化是指通过使用各种控制技术和设备，使系统、过程或者操作在不需要人工干预的情况下自动进行的技术和方法。
2. 自动化的发展历程自动化技术的发展经历了三个阶段：机械化、电气化和计算机化。
从最早的机械传动到电气控制，再到计算机控制，自动化技术不断演进，使得生产和管理更加高效和精确。
3. 自动化专业的学科体系自动化专业涉及的学科主要包括控制理论与技术、电气工程与自动化、计算机科学与技术、机械工程等。
这些学科相互交叉，共同构成为了自动化专业的学科体系。
三、自动化专业的课程设置1. 基础课程自动化专业的基础课程包括数学、物理学、电路原理、信号与系统等。
这些课程为学生打下坚实的理论基础，为后续的专业课程奠定基础。
2. 专业核心课程自动化专业的专业核心课程包括控制理论、自动控制原理、数字信号处理、工业过程控制、机器人技术等。
这些课程主要培养学生的控制理论和技术应用能力，使其能够设计和实现自动化系统。
3. 实践教学自动化专业注重实践教学，学生需要参预实验、项目和实习等实践活动。
通过实践，学生可以巩固所学知识，培养实际操作能力和解决问题的能力。
四、自动化专业的职业发展前景1. 就业方向自动化专业毕业生可以在各个行业就业，包括创造业、能源与环境保护、交通运输、信息技术等。
他们可以从事自动化系统的设计、开辟、运维和管理等工作。
2. 职业发展路径自动化专业毕业生的职业发展路径多样化。
他们可以选择从事技术研发、工程设计、项目管理、销售与市场等不同方向的工作。
同时，他们也可以通过深造攻读硕士、博士学位，从事科研和教学工作。
3. 薪资待遇自动化专业毕业生的薪资待遇相对较高。
根据不同的行业和职位，薪资水平有所差异，但整体上来说，自动化专业的毕业生薪资普遍较为可观。
自动化专业导论
自动化专业导论引言概述：自动化专业是一门涉及自动控制、机器人技术、人工智能等领域的学科，其应用广泛，对于现代社会的发展起着重要的推动作用。
本文将从五个方面介绍自动化专业的相关内容。
一、自动化专业的定义和发展：1.1 自动化专业的定义：自动化专业是研究如何利用各种技术手段实现自动控制的学科。
1.2 自动化专业的起源：自动化的概念最早可以追溯到工业革命时期，随着科学技术的进步，自动化专业逐渐形成。
1.3 自动化专业的发展：自动化技术在工业、农业、交通、医疗等领域得到广泛应用，自动化专业也随之迅速发展。
二、自动化专业的基础知识：2.1 控制理论：控制理论是自动化专业的基础，包括控制系统的建模与仿真、控制算法的设计与优化等内容。
2.2 传感器与执行器：传感器用于获取环境信息，执行器用于执行控制指令，它们是自动化系统的重要组成部份。
2.3 信号处理与数据分析：自动化专业涉及大量的信号处理和数据分析工作，以提取实用的信息并做出相应的决策。
三、自动化专业的应用领域：3.1 工业自动化：自动化技术在工业生产中的应用广泛，包括生产线自动化、机器人技术、智能创造等。
3.2 交通自动化：自动驾驶技术、智能交通管理系统等在交通领域的应用，提高了交通效率和安全性。
3.3 医疗自动化：医疗设备的自动化控制、医疗机器人等技术的发展，使医疗工作更加精准和高效。
四、自动化专业的发展趋势：4.1 人工智能与自动化的结合：人工智能技术的发展将与自动化技术相结合，实现更智能化的自动化系统。
4.2 大数据与自动化的应用：大数据技术的发展为自动化专业提供了更多的数据支持，促进了自动化技术的进一步发展。
4.3 智能创造与自动化的融合：智能创造的兴起将与自动化技术相融合，实现更高效、灵便的生产方式。
五、自动化专业的就业前景：5.1 工业自动化领域的就业：工业自动化的快速发展为自动化专业的毕业生提供了广阔的就业机会。
5.2 人工智能领域的就业：人工智能技术与自动化的结合，为自动化专业的毕业生创造了更多的就业机会。
电气自动化控制系统设计方案
电气自动化控制系统的设计思想电气自动化控制系统设计方案目录第一章绪论 (3)1.1 电气自动化控制系统的发展趋势 (3)1.2电气自动化控制系统的现状 (3)1.3电气自动化控制系统的目的和意义 (3)第二章电气自动化控制系统的设计思想 (4)2.1 控制系统的监控方式 (4)2.1.1 集中监控方式 (4)2.1.2 远程监控方式 (4)2.1.3 现场总线监控方式 (4)2.2 传感器与传感器的分类 (5)2.2.1 传感器 (5)2.2.2、传感器的组成 (5)2.2.3、传感器的测量 (5)2.2.4 传感器的基本特性 (6)2.2.5 传感器的静态输出-输出特性 (7)第三章电气自动化控制系统的主要内容 (8)3.1电气自动化是高等院校开设的一门工科专业。
(8)3.2自动控制系统的分类方法较多，常见的有以下几种。
(8)3.3.对控制系统性能的要求 (9)第四章电气综合自动化系统的功能 (11)结论 (12)参考文献 (13)电气自动控制系统摘要文章通过介绍电气综合自动化系统的功能，讨论了目前电气自动化控制系统的设计思想（以发电厂为例子），展望了将来电气自动化控制系统的发展趋势。
设各智能化水平的提高使得对现场设备状况的精确掌握成为可能，通讯技术的发展则为大容量的数据传输提供了平台。
在自动化领域，基于Pc的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的采纳。
【论文关键词】：电气自动化；控制系统；设计思想；系统功能电气自动化控制系统的设计思想第一章绪论1.1 电气自动化控制系统的发展趋势作为现代先进科学技术方面的核心领域，依靠最先进的科学建立起来的电气自动化工程控制系统在社会经济的快速发展中起着不可替代的作用，它引领着现代化工业的前进方向，在工业生产中，电气自动化控制系统能够在减少劳动力成本和强度上起到很好的效果，并且能够增强传输信息的有效性和实时性、提高检测精确度，同时，电气自动化控制系统能够降低安全事故发生的概率，保证生产的安全。
自动化绪论简介
3、70年代后以来，单元组合Ⅱ型仪表得以应用。 计算机在自动化中发挥越来越重要作用。
4、90 年代～至今，单元组合Ⅲ型仪表广泛应用。现代自 动化技术已不局限于对生产过程中重要参数的自动控制。 现代自动化技术主要有以下特点： 1、现代自动化技术已发展为综合自动化，其应用领域和 规模越来越大，控制与管理一体化的系统得以应用。 2、其社会、经济效益也越来越大；自动化技术显示知识 密集化、高技术集成化的特点。 3、呈信息技术、自动化技术、管理科学等相结合的现代 高技术，自动化技术过程中软设备所起作用日益被重视； 4、自动化过程中的智能化程度日益增加，各种智能仪表 不断出现，控制精度越来越高，控制方式日益多样化。 5、自动化技术已不仅是减轻和代替了人们的体力劳动， 也在很大程度上代替了人们的脑力劳动。
的各个环节。 为石油能源产业中集生产、储存、运输、销售于一体
化的产业物流供应链。 储运特点：①、环节多、方式多。②、储运环节过程： 因应用行业不同、产品不同，供应方式与要求不同。 储运自动化涉及问题： 油气市场销售：计量交接问题。 运输储存：油气易燃易爆，安全问题。 生产过程监控类型：运输方式、设备、、加工类型、 工艺过程不同，生产过程监控类型不同。 运行管理：运输、储存、供应方式不同，管理运行方 式不同。
程的动态自动化管理。 1、检测：工艺参数检测。
计量流量计量、罐液位计量、油气质量检测。 2、安全监控：安全事故监控
工艺系统安全状态监测、消防系统监控 3、工艺过程监测与控制：工艺管理、保证正常 生产。
动力与运行设备及系统监控 4、动态销售管理：销售特性的管理与监控等
储运自动化的目的与作用： 自动化是提高社会生产力的有力工具之一。
二、油气储运工业仪表、自动化及发展现状 储运自动化：涉及油气田及管道自动化、炼油厂储运自 动化、油库自动化等多个方面。 主要为相关工艺流程参数（流量、压力、温度、液位 等）及动力设备工艺参数的测量与在线监测和控制。 1、油气田及管道自动化：采用合适自动化设备对生产过 程进行监测、分析和控制。
自动控制原理 第一章绪论
◆定义：系统的控制输入量不受输出量影响的控制系统
◆特点：系统的输出量与输入量间不存在反馈的通道，
这种控制方式称为开环控制 在开环控制系统中，不需要对输出量进行测量，也不 需要将输出量反馈到系统输入端与输入量进行比较。因此， 开环控制系统又称无反馈控制系统。
参考输入量
放大器
执行元件
干扰 信号
被控变量
被控对象
当蒸汽机、发电机出现之后，人类的“力气”不知 被放大多少亿倍！人类的力臂不知不 觉被延长到几千公里之外！物质丰富 了，一些农民被改造成为工人，进入 了资本主义社会时期。
2
中国矿业大学信电学院
引言：人类社会发展的三个时代
自动控制原理
❖ 自动化时代
在这个时代中，能量变换与信息变换都可由机器来 完成，在人类活动所见的空间里，只要需要用“力”的 地方，都可以给它配上一个小的脑袋－－单片机或微处 理器之类设备，代替人进行某种判断或操作。
19
中国矿业大学信电学院
二、闭环控制系统
自动控制器
温度测 量装置
自动控制原理 热水
控制阀 蒸汽 冷水
热力系统的自动反馈控制
排水
20
中国矿业大学信电学院
二、闭环控制系统
给定装置
－＋
给定电压
放大器
e
电机
M
自动控制原理
减速器
－＋
热电偶 电阻丝
热电偶 输出电压
被控对象？ 被控量？
图1-7电热炉炉的闭环控制方式
如果扰动产生在系统的内部，称为内部扰动； 当扰动产生在系统的外部时，则称之为外部扰动。
11
中国矿业大学信电学院
第二节 自动控制系统的工作原理
自动控制原理
自动化基础知识ppt课件
电商物流行业
物流系统通过自动化仓储、智 能配送等技术，提高了电商物 流的运作效率和准确性。
食品加工行业
自动化生产线在食品加工中的 应用，如自动包装、检测等环 节，确保了食品的安全和卫生 。
医药行业
物流系统在医药流通领域的应 用，通过药品追溯、智能配送 等技术，确保了药品的安全和
有效性。
06
设计原则
根据建筑物的使用功能、设备配置、环境条件等因素，进行 系统设计，确保系统的可靠性、稳定性和扩展性。
实施步骤
包括系统规划、方案设计、设备选型、安装调试、系统测试 等步骤，需要专业的技术团队进行全程跟踪和服务。同时， 在系统实施过程中，还需要注意与建筑物其他系统的协调配 合，确保整体效果最佳。
THANK YOU
感谢聆听
传感器融合
系统融合多种传感器信息 ，如视觉、力觉、触觉等 ，提高机器人的感知能力 和自适应能力。
路径规划
根据任务需求，系统自动 规划机器人的运动路径， 确保机器人能够高效、准 确地完成任务。
05
自动化生产线与物流系统
自动化生产线的组成与特点
组成
自动化生产线由传送系统、控制 系统、执行系统、检测系统等组 成。
稳定性
系统受到扰动后，能够恢复到原来平衡状态的能 力。稳的误差大小。准确性高 的系统能够减小误差，提高控制精度。
快速性
系统对输入信号响应的快慢程度。快速性好的系 统能够迅速响应输入信号的变化。
鲁棒性
系统对参数摄动和外部扰动的敏感程度。鲁棒性 强的系统能够在一定程度上抵抗参数摄动和外部 扰动的影响。
控制系统的分析与设计
01
控制系统分析
通过建立控制系统的数学模型，分析系统的稳定性、快速性、准确性和
自动化基础知识幻灯片课件
04
自动化技术的发展趋 势
人工智能与自动化
人工智能技术为自动化系统提供更高效、智能的决策支持，实现更精准的控制和优 化。
人工智能算法应用于自动化系统，可提高数据处理速度和准确性，降低人工干预需 求。
人工智能技术有助于自动化系统更好地适应复杂环境和不确定性因素，提高系统的 鲁棒性和自适应性。
机器学习与自动化
根据系统设计，使用合适的编程语言和工具 进行编码实现。
单元测试
对每个模块进行单元测试，确保每个模块的 功能正常。
集成测试
将所有模块集成在一起进行测试，确保模块 之间的协调工作正常。
系统测试
模拟实际运行环境，对整个系统进行全面测 试，确保满足需求。
06
自动化系统的应用实 例
工业自动化生产线
自动化生产线概述
执行机构可以是电动机、气动或液压系统等，根据控制装置 的输出信号，驱动设备或机器进行工作。
检测装置
检测装置用于检测被控对象的各种参 数，如温度、压力、流量等，并将检 测结果转换为电信号或数字信号传送 给控制装置。
检测装置包括各种传感器、变送器和 测量仪表等。
控制系统
控制系统是自动化系统的组成部分，它由控制装置、执行 机构、检测装置等组成，通过信号传输和数据处理实现自 动化控制。
机器学习技术为自动化系统提 供强大的数据处理和分析能力 ，实现数据驱动的决策和控制 。
通过机器学习算法，自动化系 统能够自我学习和优化，不断 提高自身的性能和效率。
机器学习技术有助于自动化系 统更好地应对各种复杂和动态 的任务需求，提高系统的灵活 性和适应性。
物联网与自动化
物联网技术为自动化系统提供更 广泛的信息感知和交互能力，实 现设备间的互联互通和协同工作
自动控制原理第一章绪论控制系统的一般概念
模糊控制 神经网络
智能控制理论
遗传算法
温度计
炉子 电热丝
调压器 220
自动控制
炉子 热电偶 _ 电热丝 +
给定信号 _+
u
ub
ur
电压 放大器
电动机
功率 +
放大器 _E
减速器 调压器
220
二.自动控制要解决的基本问题
自动控制是使一个或一些被控制 的物理量按照另一个物理量即控制量 的变化而变化或保持恒定，一般地说 如何使控制量按照给定量的变化规律 变化，就是一个控制系统要解决的基 本问题。
缺点：被控量可能出现振荡，甚至发散。
适用场合：系统元件参数变化和扰动无法预计的场合。
§3 反馈控制系统的组成
校正元件：基于偏差信号按一定函数规律产生供执行元件执行的 控制命令对系统进行校正以改善系统的动态和静态性能
如：由放大器、电阻、电容组成的具有预定传递函数的电路。 执行元件：也称执行器。用来执行校正元件产生的控制命令，以便
• 闭环控制(closed-loop control)
闭环控制工作原理： 外部作用：
给定量：使 c跟踪r 干扰量：使 c偏离r
控制目的：排除干扰因素、影响、使被控量随给定量变化。
1)、有反馈，能够成闭回路 是按偏差控制的、
2)、偏差信号起控制作用
具有负反馈的闭环系统
优点：具有自动修正被控制量出现偏离的能力，可以修 正元件参数变化以及外界扰动引起的误差，控制精 度高。
• 被控变量：简称被控量，指被控对象输出需按控制要 求变化的物理量，在单输出系统中，也就是系统得输 出量。
• 控制通道：控制变量通过被控对象（被控过程）到控 制系统输出的通道。
39831马修水《过程仪表及自动化》第1章
《过程仪表及自动化》
6
Qi
1.1.2 自动控制系统的组成及框图 1.控制系统举例 例1-1 图1-1所示为液位人工控制系统。从
维持生产平稳考虑，工艺上希望罐内的液位h能维
持在所希望的位置hsp上。液位h是需要控制的工
艺变量，称为被控变量；hsp为被控变量的控制目 标，称为给定值或设定值。显然，当进水量Qi或 出水量Q0波动时，都会使罐内的液位发生变化。 现假定控制出水量Q0维持液位的恒定，则称Q0为
《过程仪表及自动化》 11
行比较。控制器根据偏差的正负、大小及变化情 况，发出标准的控制信号，如4~20mA直流信号。 此外，需要采用自动执行机构代替人手，来实施 对出口流量的控制，这里为控制阀。控制阀根据 控制信号变化来增大或减小出口阀门的开度以调 节出水流量，并最终使液位测量值接近或等于给 定值。这样，就构成了一个典型的液位自动控制 系统，其中测量变送器、控制器和执行器分别具 有眼、脑、手的功能。通常将控制器、变送器用
《过程仪表及自动化》 18
通常，用文字叙述的方法来描述控制系统的 组成和工作原理较为复杂，而在过程控制实践中 常采用直观的框图来表示。如图1-5为液位控制系 统框图。一般的单回路控制系统框图可用如图1-6 所示的框图来表示。框图中每一条线代表系统中 的一个信号，线上的箭头表示信号传递的方向， 每个方框代表系统中的一个环节，它表示了其输 入对其输出的影响。框图可以把一个控制系统变 量间的关系完整地表达出来。
《过程仪表及自动化》 14
一序号，序号位数可依据装置的复杂程度而有所 不同。
图1-2中，LT-201表示第2工段第1号液位变送 器，LC-201表示第2工段第1号液位控制器。该控 制回路的目标是保持液位恒定。当进料流量变化 导致液位发生变化时，通过液位变送器LT-201将 液位转化为电信号，并送至液位控制器LC-201与 其给定值进行比较，该控制器根据其偏差信号进 行运算后将控制命令送至控制阀，以改变出口流
自动化专业导论
自动化专业导论引言概述：自动化是一门涵盖多学科知识的综合性学科，它研究如何利用计算机、仪器和控制系统来实现自动控制和自动操作。
随着科技的不断发展，自动化在各个领域都得到了广泛应用，成为现代工业和社会发展的重要支撑。
本文将从五个方面介绍自动化专业的基本概念、应用领域、学科内容、就业前景和发展趋势。
一、自动化专业的基本概念1.1 自动化的定义自动化是指利用计算机、仪器和控制系统来实现对生产过程、工业设备和社会系统的自动控制和自动操作的技术和方法。
1.2 自动化的特点自动化具有高效性、精确性、可靠性和灵便性等特点，能够提高生产效率、降低生产成本、改善产品质量和工作环境。
1.3 自动化的发展历程自动化起源于工业革命，经历了机械自动化、电气自动化和计算机自动化三个阶段的发展，并逐渐向智能化、网络化和集成化方向发展。
二、自动化专业的应用领域2.1 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，它包括生产线自动化、机器人技术、工艺控制和过程优化等方面，广泛应用于创造业、能源行业和交通运输等领域。
2.2 智能家居与智能城市随着物联网和人工智能的发展，智能家居和智能城市成为自动化技术的新应用领域，通过智能传感器和自动控制系统，实现家居设备和城市基础设施的智能化管理和优化。
2.3 医疗与健康自动化技术在医疗领域的应用越来越广泛，如医疗设备的自动化控制、医疗信息系统的建设和医疗机器人的应用等，为医疗服务和健康管理提供了新的手段和方法。
三、自动化专业的学科内容3.1 控制理论与方法控制理论是自动化专业的核心学科，包括传统的控制理论、现代控制理论和智能控制理论等，研究如何设计和实现自动控制系统。
3.2 传感器与测量技术传感器与测量技术是自动化系统的重要组成部份，研究如何利用传感器获取被控对象的信息，并通过测量技术对其进行准确的测量和监测。
3.3 人工智能与机器学习人工智能和机器学习是自动化专业的新兴学科，研究如何利用计算机和算法摹拟人类的智能行为和学习能力，实现自动化系统的智能化和自适应。
自动化专业导论
自动化专业导论自动化专业导论是一门介绍自动化技术和应用的课程，旨在帮助学生了解自动化的基本概念、原理和应用领域。
本课程将涵盖以下几个方面的内容：自动化的定义和发展历程、自动化系统的基本组成和工作原理、自动化技术的分类和应用、自动化与人工智能的关系等。
本文将以标准格式的文本形式，详细介绍自动化专业导论的相关内容。
一、自动化的定义和发展历程自动化是指利用电子、计算机和控制技术来实现对生产过程或系统的自动控制和管理。
自动化的发展历程可以追溯到18世纪末的工业革命时期，但直到20世纪才取得了显著的进展。
自动化技术的应用领域包括工业制造、交通运输、能源管理、环境监测等。
二、自动化系统的基本组成和工作原理自动化系统由传感器、执行器、控制器和人机界面等组成。
传感器用于采集物理量或信号，执行器用于执行控制命令，控制器用于处理和分析数据，人机界面用于与系统进行交互。
自动化系统的工作原理是通过传感器采集数据，经过控制器处理后，通过执行器执行相应的控制命令，从而实现对生产过程或系统的自动控制。
三、自动化技术的分类和应用自动化技术可以分为工业自动化、家庭自动化和农业自动化等多个领域。
工业自动化是指利用自动化技术来实现工业生产过程的自动化控制和管理。
家庭自动化是指利用自动化技术来实现家庭生活的智能化和便捷化。
农业自动化是指利用自动化技术来实现农业生产过程的自动化控制和管理。
自动化技术的应用还包括交通运输、能源管理、环境监测等领域。
四、自动化与人工智能的关系自动化与人工智能是密切相关的领域。
自动化技术利用电子、计算机和控制技术来实现对生产过程或系统的自动控制和管理，而人工智能则是研究和开发能够模拟人类智能的计算机系统。
自动化技术可以借助人工智能的技术手段来提高自动化系统的智能化水平，实现更高效、更智能的自动化控制和管理。
综上所述，自动化专业导论是一门介绍自动化技术和应用的课程。
通过学习该课程，学生可以了解自动化的基本概念、原理和应用领域，掌握自动化系统的基本组成和工作原理，了解自动化技术的分类和应用，以及了解自动化与人工智能的关系。
自动化(1)
自动化(1)自动化是当今社会中越来越重要的一个话题，它的应用范围涵盖了各个领域，从工业生产到家庭生活，自动化技术的发展正在改变我们的生活方式。
本文将从自动化的定义、发展历程、优势、应用领域和未来发展趋势等方面进行详细阐述。
一、自动化的定义1.1 自动化是指利用计算机、机器人和控制系统等技术，实现对生产、制造、管理等过程的自动化控制和管理。
1.2 自动化技术的核心是自动控制系统，通过传感器、执行器和控制器等设备实现对生产过程的监控和调控。
1.3 自动化的目的是提高生产效率、降低生产成本、提升产品质量，实现生产过程的智能化和自动化。
二、自动化的发展历程2.1 自动化技术起源于工业革命时期，随着科学技术的进步和计算机技术的发展，自动化技术不断得到完善。
2.2 20世纪50年代开始出现了数字控制系统和自动化生产线，推动了工业自动化的发展。
2.3 21世纪以来，人工智能、物联网和大数据等新技术的应用，使自动化技术进入了一个全新的发展阶段。
三、自动化的优势3.1 提高生产效率：自动化技术能够实现24小时不间断生产，提高生产效率。
3.2 降低生产成本：自动化技术可以减少人力成本和能源消耗，降低生产成本。
3.3 提升产品质量：自动化技术能够减少人为因素的干扰，提高产品质量和一致性。
四、自动化的应用领域4.1 工业制造：自动化生产线在汽车制造、电子制造等领域得到广泛应用。
4.2 服务行业：自动化技术在金融、医疗、酒店等服务行业的应用也日益普及。
4.3 家庭生活：智能家居系统、智能家电等产品正在改变人们的生活方式。
五、自动化的未来发展趋势5.1 人工智能与自动化的深度融合：人工智能技术将进一步提升自动化系统的智能化水平。
5.2 机器人和无人系统的发展：机器人和无人系统将在更多领域得到应用，实现更多的自动化功能。
5.3 自动化技术的普及和推广：随着自动化技术的不断发展和成熟，其在各个领域的应用将更加广泛。
综上所述，自动化技术的发展对于提高生产效率、降低生产成本、提升产品质量具有重要意义，未来自动化技术将在更多领域得到应用，推动社会的进步和发展。
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第一章 自动化制造系统概论
各种用途的机器人：
水下机器人、空间机器人、空中机器人、地面机器人、微小
型机器人等
无人驾驶振动式压路机
相扑机器人
新的机器人名称：
德国排爆机器人
“软件机器人”、“网络机器人” 、机器人化机器
第一章 自动化制造系统概论
机 器 鱼
机器鱼“自由泳” “过龙门” 在水中“戏球 ”自主地避开障碍物
第一章 自动化制造系统概论
第一章 自动化制造系统概论
4. 自动化制造系统的关键支撑技术
• 数控(计算机控制)技术
• 工业机器人技术
• 柔性制造技术
• 系统集成制造技术
• 智能制造技术
• 虚拟制造技术
第一章 自动化制造系统概论 工业机器人技术
1. 工业机器人的起源
机器人一词首先由捷克剧作家、小说家卡列尔· 卡佩 克使用并推荐给全世界－1920年发表舞台剧《罗森 的全能机器人》
加工设备必须是自动化的设备，包括各类数控机床、加工中心、
第一章 自动化制造系统概论
(2) 物流系统 物流系统是对毛坯、工件、夹具、刀具等物料实施运送和装卸
工作的物料流动系统。它的结构可以是：传送带、有轨小车、无 轨小车、搬运机器人、上下料托盘、交换工作站等。 (3) 计算机控制系统
计算机控制系统是由一台中央计算机与各设备的控制装置组成
质 量 控 制 自 动 化 子 系 统
系 统 控 制 自 动 化 子 系 统
第一章 自动化制造系统概论
2. 自动化制造系统的组成 自动化制造系统是由数控加工设备、物料储运装置和计算机控
制系统组成的，它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生 产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。 (1) 加工系统 加工系统由一系列的自动化加工设备及辅助设备组成； 车削中心、柔性组合机床等等； 辅助设备有清洗设备、光整设备、切屑和冷却液处理设备等。
2009年10月29日 中国首次使用水下机器人 发现海底巨大黑烟囱
第一章 自动化制造系统概论
日本和美国在20世纪60年代就已经开始进行机器人 的研究，与他们相比较，我国还存在较大的差距，因此 需要更多的人加入到发展机器人的事业中来。
第一章 自动化制造系统概论
为什么要发展机器人?
理由之一：提高生产效率降低人的劳动强度。
按工艺（连续型/离散型）
按系统柔性（刚性/柔性）
按自动化程度（手动/半自动/自动）
按智能程度（常规/智能）
…….
第一章 自动化制造系统概论
二. 自动化制造系统(AMS)
1. 自动化制造系统的定义
由一定范围的被加工对象、一定自动化水平的各种设备和高素
质的人组成的一个有机整体。在人和计算机控制系统的共同作用 下，接受外部信息、能源、和原材料等，实现一定程度的自动化 制造过程，完成产品的生产。 自动化制造系统由计算机控制系统和物流系统将加工系统连接
音乐供参观者欣赏。
19世纪中叶出现了科学幻想派和机械制作派 。1886年《未来
的夏娃》问世。在机械实物制造方面，1893 年摩尔制造了“蒸汽 人”，“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。 1927年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电
报箱”。可以回答一些问题。
第一章 自动化制造系统概论 ② 现代机器人
推出的“VERSATRAN” 是机器人产
品最早的实用机型（示教再现）。
VERSATRAN
UNIMATE
第一章 自动化制造系统概论
进入 80年代 ，随着传感技术，包括视觉传感器、非视觉传感器
（力觉、触觉、接近觉等）以及信息处理技术的发展，出现了第 二代机器人—有感觉的机器人。它能够获得作业环境和作业对象 的部分有关信息，进行一定的实时处理，引导机器人进行作业。 第二代机器人已进入了使用化，在工业生产中得到广泛应用。 第三代机器人是目前正在研究的“智能机器人”。不仅具有比 第二代机器人更加完善的环境感知能力，而且还具有逻辑思维、 判断和决策能力，可根据作业要求与环境信息自主地进行工作。
不可分割的整体。 性质：目的性、整体性、集成性、层次性、相关性、环境适
应性
乐队 系统是一个概念，更是 一种思想，一种处理问 题的手段和方法！！！ 房间温 度？？
第一章 自动化制造系统概论
(3) 制造系统 为了达到预定的制造目的，将制造过程所涉及的硬件、软件
和人员组成一个具有特定功能的有机整体；其功能是将制造资源
起来，其加工对象、工艺过程、工序内容和生产节拍等都可按需 要迅速进行调整和改变。
第一章 自动化制造系统概论
第一章 自动化制造系统概论
制造自动化系统的典型组成： a) 具有一定技术水平和决策能力的人 是人-机一体化的系统，对人的要求不是降低了，而是提高了； b) 一定范围的被加工对象 能在一定范围内适应被加工对象的变化； c) 信息流及其控制系统 信息流控制着物流，进而控制产品的制造质量 d) 能量流及其控制系统 能量流为物流过程提供能量，以维持系统的运行 e) 物料流及物料处理系统 物料流是系统的主要运作方式，是制造自动化系统规划的重要 内容
比如焊机器人提高生产效率，提高汽车焊接
的质量，降低工人的劳动强度 理由之二：机器人做人不愿意做或做不好的 事。比如有毒的、高温的或危险的环境，汽
机器人汽车焊接生产线
车生产线上的焊接工作
理由之三：机器人做人做不了的事情。比如 人们对太空的认识，对原子分子进行搬迁的
机器人
汽车装配机器人
第一章 自动化制造系统概论
第一章 自动化制造系统概论
自 动 化 制 造 系 统
良好的 组织管理
高素质的人
毛 坯 制 备 自 动 化 子 系 统
机 械 加 工 自 动 化 子 系 统
储 运 自 动 化 子 系 统
装 配 过 程 自 动 化 子 系 统
辅 助 过 程 自 动 化 子 系 统
热 处 理 过 程 自 动 化 子 系 统
3. 工业机器人的定义
上世纪 60年代，可实用机械的机器人被称为工业机器人 上世纪 80年代到现在，正越来越向智能化方向发展
机器人学是一门不断发展的科学，对机器人的定义也随其
发展而变化。 因此，至今为止也没有一个统一的机器人的定义。
第一章 自动化制造系统概论 国际上，关于机器人的定义主要有以下几种：
分级控制网络；一般采用三级递阶控制系统：设备级控制器，工
作站控制器，单元控制器。
第一章 自动化制造系统概论
3. 自动化制造系统的发展历程
第一阶段(1870-1950) 纯机械控制随着电液控制的刚性自动化加工单机和系统 得到长足发展。 1946年，苏联学者米特洛万诺夫提出成组生产工艺的思 想，其成为制造自动化系统赖以生存和发展的重要技术之一。 第二阶段(1952-1965) 数控技术，特别是单机数控得到飞速发展。对多品种、 小批量生产自动化意义重大。 第三阶段(1967-1985) 数控机床核工业机器人组成的柔性制造系统发展迅速。 因忽略“人”的核心作用而不尽如人意。 第四阶段(1985-) CIMS
a) 机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸； b) 机器人应执行人们所下达的指令，除非这些指令与 第一定律相矛盾； c) 机器人应能保护自己的生存，只要这种防护行为不 与第一或第二定律相矛盾。
第一章 自动化制造系统概论
2.
工业机器人的发展
① 古代机器人
西周时期，出现了能歌善舞的伶人，
这是我国最早记载的机器人。
狭ห้องสมุดไป่ตู้制造：
外部信息 反馈信息
人机功能合理分配的信息流控制系统 原材料 成品和 文档资料 储存 配套件 搬送 冷加工 热处理 辅助过程 零部 件检 验 装配 产品 检验 废料
资金 能量流控制系统
环境污染
能源
自动化
狭义制造自 动化
第一章 自动化制造系统概论
(2) 系统 具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的
《自动化制造系统》
第一章 自动化制造系统概论
第一章 自动化制造系统概论
一. 基本概念
(1) 制造
制造是人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借助
于手工或利用客观物质工具，采用有效的方法，将原材料转化为 所需物质产品并投放市场的全过程。
制造
≠
加工和装配
第一章 自动化制造系统概论
广义制造：
第一章 自动化制造系统概论
第一章 自动化制造系统概论
(5) 制造规模 大规模制造（年产量 ≥ 5000件）
大批量制造（500件 ≤年产量≤ 5000件）
多品种小批量制造 （年产量≤ 500件 ）
第一章 自动化制造系统概论
(6) 制造系统分类 按人在系统中的作用（人机一体化/无人化）
按品种和批量（多品种、小批量/少品种、大批量）
有效地转变成有用的产品。 黑匣子
第一章 自动化制造系统概论
(4) 制造自动化 最初“自动化(Automation)”是美国人D.S.Harder于1936年提
出的。当时他在通用汽车公司工作，他认为在一个生产过程中， 机器之间的零件转移不用人去搬运就是"自动化"。这是早期制造
自动化的概念。 随着计算机的出现和广泛应用，自动化的概念已扩展为用机器 (包括计算机)不仅代替人的体力劳动而且还代替或辅助脑力劳动， 以自动地完成特定的作业。今天，制造自动化已远远突破了上述 传统的概念，具有更加宽广和深刻的内涵。
总结：三个发展阶段
第一代
第二代
第三代
第一代机器人 ，属于示教再 现型，即人手 把着机械手或 遥控，把应当 完成的任务做 一遍
第二代机器人 则具备了感觉 能力，能对周 围环境进行感 知
第三代是智能 机器人，不仅 具有感觉能力 ，还具有独立 判断和行动的 能力，并具有 记忆、推理和 决策的能力