自动化概论PPT课件(38页)

“自动化”的定义：
自动化（Automation）是指机器设备（扩展到 生产、管理过程）
在没有人直接参与的情况下，
经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制 实现预期的目标
自动化的核心是“控制”
自动化主要研究的是工程系统的控制问题，自动控制除了工 程系统研究外，还研究社会、经济、生物、环境等非工程系统 的控制问题。
自动化本科专业
自动化专业与电气工程及其自动化专业、电子信息工 程专业、通信工程专业、计算机科学与技术专业、电子科 学与技术专业、生物医学工程专业同属“工学”学科门类 下的“电气信息类” ，授予的学位为“工学学士”。
到2004年，全国已有239所学校设立了自动化专业。 自动化专业已成为设置学校最多的“工学”专业（工科专 业）之一（仅次于计算机专业），如果再把那些将自动化 作为其专业名称一部分的专业（如“电气工程及其自动 化”、“机械设计制造及其自动化”、“农业机械化及其 自动化”等专业）算在内，“自动化类专业”无疑将是中 国最庞大的专业。
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
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）
“Present Developments in Control Applications”， 德国
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
带 动
促 进
信息化
工业化
提升 依赖
保 证 基 础
自动化
（广义）
自动化技术和自动化专业的发展机遇：我国经济的持续高 速增长，走新型工业化道路，“以信息化带动工业化”， 自动化技术以信息技术作为主要的技术内涵。
对自动化的认识
自动化与工业化的关系 工业化特点：专指工业，尤其是制造业 工业化发展三阶段：
机械化（大规模使用机器系统）
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。
控制理论与控制工程 检测技术与自动化装置 模式识别与智能系统 系统工程 导航、制导与控制
信息化与自动化的关系
自动化往往是指包括检测、控制和 继电保护等常规自动化的概念
广义自动化是指实现经营管理、计 划调度、成本核算、生产监控、故 障诊断、自动控制等更大范围内的 自动化，又称之为综合自动化
信息化与自动化的关系
[3] 东南大学戴先中教授的课件“自动化学科概论”，2005年。 [4] 香港科技大学的报告“自动控制技术与人类进步”，2006年
。 [5] K. J. Åström教授在MIT的报告“Control -the the Hidden
Hidden Technology”，2006年。 [6] K. J. Åström教授在国际自控联合会（IFAC）的报告
知识化
一些术语
(1) 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。
(2) 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。
(3) 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。
因特网阻塞控制 工程自然系统的自动控制
电子放大电路
果蝇的飞行控制
直流反馈 电阻
交流 反馈 电阻
TCP/IP通信协议
➢IP（Internet Protocol）负责传送路径的建立，并将 传输的信息切成小段信息，打包成为数据包（Packet） 后，在网络中传出，各数据包可选择不同的路径，到达 接受端才再重组起来，实现数据通信的低成本化。IP协 议采用了开环控制和非连接式的传送方式，无法将传送 网络产生的异常状况回报，因此，并不能保证正确无误 的数据传送每次都成功。 ➢TCP（Transmission Control Protocol）协议具有流 量控制能力，依照对方回应已收到几个数据包后，再送 出，以保持在传输中的数据包个数不超过一定的数目。 在接收端，若发现数据有误时，也可要求重传。TCP协 议采用了闭环控制和连接式的传输机制，用以实现数据 传输的稳定性和可靠性 ，保证数据包正确送达目的地。
自动化技术的两方面：
①动力方面的自动化技术 ——工业化 ——人的手、脚、各种感觉的延长
②信息处理方面的自动化技术——信息化 ——延伸人的信息获取、 处理和决策控制等功能
自动化学科的内容
自动化是一门涉及多个学科、应用广泛的综 合性科学技术，它主要涉及自动控制和信息处理 两个方面，主要研究内容包括理论、方法、硬件 和软件。在我国，自动化学科的正式名称为“控 制科学与工程” 学科，属工科门类下的一级学科， 共包括五个下属二级学科：
电气化（加入电机、电网络） 自动化（加入自动控制器）
实现自动化，就完成工业化 目前来说：自动化是工业化的最重要标志 （我国总体来说，已机械化、电气化）
信息化特点：不单指工业，包含第一、三产业 仅从工业的角度，信息化发展也可分三阶段： 一定在工业化的基础上
计算机化（大规模使用数字计算机） 网络化（实现Leabharlann Baidu算机网络）
(4) 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。这是自动控制的基本方式 。
自动控制的范例
+V
＋
放大器
－
电动机
测速发电机
直流电机的自动调速系统
执行阀
Qi
控制器
液面给定
浮子——测量元件
H
Qo
液位自动调节系统
不允许水溢出、流干