自动化概论PPT课件(38页)

“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
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。
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 会来自机械化（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）
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”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。
[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。
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
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）
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（实现计算机网络）
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：
(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