自动化学科概论(1)
《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。
自动化学科概论（第二版）
自动化学科概论（第二版）目录第1章绪论1.1课程的目的与定位1.2课程的性质与特点1.3全书内容简介1.4课程教学安排思考题第2章自动化2.1初识自动化2.2自动化的定义与作用2.3自动化的发展历史2.4自动化在工业化建设中的作用与地位2.5自动化在信息化进程中的作用与地位2.6自动化在现代化建设中的作用与地位思考题第3章自动化基本原理3.1自动化与自动控制3.2自动控制系统的描述与模型构建3.3自动控制的基本原理3.4数字控制与计算机控制系统思考题第4章现代自动化系统4.1现代自动化系统——实例与特点4.2现代自动化系统——设备与部件4.3现代自动化系统——集成与优化4.4大系统思考题第5章自动化（科学技术）学科、专业5.1自动化科学技术的定位5.2自动化科学技术的基本内容与核心概念5.3自动化科学技术的特点5.4自动化科学技术与信息科学技术的关系5.5自动化学科与专业的含义与区分5.6自动化学科5.7自动化专业思考题附录5.1自动化科学技术的发展历史附录5.2自动化学科的分类附录5.3我国自动化学科、专业人才培养的演变历程第6章自动化学科、专业的知识体系与课程体系6.1自动化学科的知识结构与知识体系6.2自动化专业的知识结构与知识体系6.3自动化专业人才的知识、素质与能力要求6.4自动化专业的课程结构与课程体系思考题第7章自动化专业学生的工程与科研训练7.1自动化专业的工科属性7.2层次化的工程与科研训练7.3工程训练7.4科研训练7.5工程与科研能力评价任务思考题附录7.1面向自动化类专业大学生的部分竞赛项目第8章自动化学科（专业）发展8.1中国特色的自动化专业8.2自动化学科（专业）的特点8.3自动化学科（专业）与其他相关学科（专业）的关系8.4自动化学科（专业）的发展前景与发展趋势思考题附录8.1自动化领域著名公司、研究院所、大学与重要学术刊物参考文献。
自动化学科概论-第1章
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自动化学科概论 第１ 章 绪 论 自动化学科概论 第１ 章 绪 论 １．１ 课程的目的 １．２ 课程的性质 １．３ 教与学的方式 １．４ 课程安排 第１ 章 １．１ 绪论 课程的目的——为什么要开设这门课 读一本书——书名 内容提要 前言 目录 感兴趣部分。
做一件事——目的、问题、方法、步骤 学习的方法论 如果把整个科学技术比作茂密的树林，各 个学科（专业）比作树林中的一棵棵不同种类 的参天大树，那么构成自动化学科的知识就是 自动化参天大树的枝和叶。
统揽全局。
不能“只见叶，不见树。
” 不能“只见树，不见林。
” 要了解 “自动化”树全貌及枝、叶、花之间关 系 “自动化”树与其它树之间的关系 课程定位——主要目的： 通过本课程学习，自动化专业学生能较 深入地理解： ⑴自动化的内涵、外延与定位； ⑵自动化科学与技术的基本原理与核心概念； ⑶自动化学科的知识体系， 需要掌握的知识及其相互关系； ⑷自动化专业的课程体系， 需要学习的主要课程及其相互关系； ⑸自动化科学与技术、自动化专业 与相关科学技术、专业之间的联系与区别 并对现代自动化科学与技术有一个大概的了解。
教科书定位——主要目的： 不仅是学生学习“自动化专业”的入门书，而且 可作为“自动化专业”学生４年学习期间的参考书。
每当学习一门新课（尤其是主要课程）时，都能 通过本书对所学课程、该课程与其他课程之间的关系 有一个大概的了解。
更进一步，当学生：①进入专业课学习阶段（三年 级），可以（如果可能）选择选修课时；②进入毕业 设计（四年级）阶段，可以（如果可能）选择毕业设 计课题时；③准备报考研究生（三、四年级），选择 研究方向时，能从书中获得做出自己独立 “决策”的 依据。
１．２ 课程的性质——这是一门什么样的课 高级科普？ 高级科普？ 是：通俗易懂、深入浅出地了解基本原理，学 习 新知识，激发兴趣、爱好。
自动化学科概论(第二版)
自动化学科概论（第二版）一、引言自动化学科是一门研究如何使用机械、电子和计算机技术来实现自动控制的学科。
它涉及到多个领域，包括机械工程、电子工程、计算机科学和控制理论等。
自动化技术的发展和应用广泛应用于各个行业和领域，为现代社会的发展做出了重要贡献。
二、自动化的基本概念1. 自动化的定义自动化是指利用现代科学技术，通过对被控对象的监测、计算、判断和操作，实现对被控对象的控制，从而使其在规定的条件下完成一定的任务。
2. 自动化系统的组成自动化系统通常包括输入、处理和输出三个基本部分。
输入部分负责采集被控对象的信息，处理部分负责对输入的数据进行处理和判断，输出部分负责根据处理结果对被控对象进行控制。
3. 自动化的特点自动化具有以下几个特点：•自动化可以提高生产效率和质量，降低成本。
通过自动化技术，可以实现对生产过程的精确控制，减少人为因素对生产质量的影响，提高产品的合格率和一致性。
•自动化可以提高安全性和稳定性。
自动化系统可以对危险和复杂的工作进行替代，减少人员的伤害风险，提高工作的稳定性和可靠性。
•自动化可以实现对大规模和复杂系统的管理。
自动化系统可以对大量的数据进行监测和处理，实现对系统的全面管理和控制。
•自动化可以提高人的工作环境和工作负担。
通过自动化系统可以对一些重复性和繁琐的工作进行自动化处理，减轻人员的工作压力，提高工作的舒适性和效率。
三、自动化学科的发展历程1. 自动化学科的起源自动化学科的起源可以追溯到工业革命时期。
当时，人们开始使用机器来替代人力进行生产，从而提高生产效率。
这标志着自动化技术的开始。
2. 自动化学科的发展阶段自动化学科的发展可以分为以下几个阶段：•机械自动化阶段：在这个阶段，机械设备被广泛应用于工业生产，并实现了一定程度的自动化。
•电气自动化阶段：随着电气技术的发展，人们开始使用电气设备来实现自动化控制，提高了控制的精度和可靠性。
•电子自动化阶段：随着电子技术的发展，人们开始使用电子设备来实现自动化控制，同时引入了数字计算技术，提高了控制系统的灵活性和可编程性。
自动化学科概论公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件
基础知识层 知识域： 数理基础
机电基础、计算机基础
第16页
知识体系由三层知识构成，包括十个知识领域： 基础知识层：三个知识领域，
数理基础、机电基础、计算机基础
控制知识层：含六个知识领域，分别为 传感与检测（或信息获取）、 网络与通信（或信息传播）、 计算与处理（或信息处理）、 控制与智能（或信息控制）、 执行与驱动（或信息应用）、 对象与建模；
知识域： 控制与智能
知识元： 控制理论 可靠性与容错 人工智能 人机控制等等
+
控制器
-
知识域： 执行与驱动
知识元： 机电汽液驱动 自动化仪表 光机电一体化 电力电子等等
知识域： 对象与建模
知识元： 建模、系统辨识 电机原理与传动 机械原理与结构 机器人原理等等
D/A 执行器 对 象
信号处理 A/D 传感器
① 长远目的：使每一位学生未来都能成为自动 化工程师或科学家；
② 近期目的：通过四年自动化专业教育培养， 使每一位学生都具备自动化工程师或科学 家基本素质、基本能力和基本完整知识结 构。
第32页
总要求
具 体 要求
知识要 工具性知识、人文社会科学基础知识、 求 自然科学基础知识、工程技术基础知
识、自动化专业知识。
物质、能量层
信息应用
物质对象
信息获取
第9页
⑶ 从数字量与模拟量角度 看负反馈闭环控制结构
计算机（控制）
+
控制器
D/A
-
信号处理 A/D
数字量
广义的被控对象
执行器 对 象
传感器
模拟量
第10页
⑷ 从子系统角度 来看基本负反馈闭环控制结构
及其等效图 广义控制器（广义执行器）
自动化专业概论范文
自动化专业概论范文自动化专业是近年来兴起的一门新兴学科，涵盖了机械、电子、计算机、信息等多个领域的知识与技术。
本文将对自动化专业进行概论，包括自动化的定义、自动化系统及其要素、自动化专业的发展和应用前景等方面进行介绍。
自动化可以简单地定义为利用先进的技术手段实现人机交互、机器自主决策和执行任务的一种方式。
它旨在提高生产效率、减少人力资源投入和提高产品质量。
自动化技术广泛应用于工业生产、交通运输、农业、医疗卫生等各个领域，对提高社会生产力和改善人类生活水平具有重要意义。
自动化系统是实现自动化的关键，它由传感器、执行器、控制器和决策器等要素组成。
传感器用于采集环境信息和物体状态，执行器用于实现动作控制，控制器用于对传感器信息进行处理和决策器用于制定行动方案。
这些要素通过信息传递和处理实现了系统的自动化运行。
自动化专业的发展离不开各个学科领域的支持。
机械设计与制造、电气工程、计算机科学和技术等学科为自动化专业提供了强大的基础。
机械设计与制造领域的发展为自动化提供了基础设施，电气工程的进步使得电子传感器和执行器的性能得到了提高，计算机科学的快速发展则为自动化系统提供了高性能的控制和决策能力。
随着自动化技术的不断进步和应用场景的扩大，自动化专业的发展和应用前景变得越来越广阔。
在工业领域，自动化技术可以实现生产线的智能化和自动化控制，提高生产效率和产品质量；在交通运输领域，自动化技术可以实现车辆的自主导航和自动驾驶，提高交通安全和节约能耗；在农业领域，自动化技术可以实现农田的无人化管理和精准农业，提高农产品质量和产量。
当然，自动化技术的广泛应用也带来了一些挑战和问题。
首先，自动化系统的设计和开发需要跨学科的合作，需要工程师们对多个领域的知识和技术进行融合和创新；其次，自动化系统的安全性和可靠性是一个重要的考量因素，特别是在涉及到人身安全和财产安全的场景中；最后，自动化技术的推广和普及需要大量的投入和支持，包括政策支持、人才培养和产业链的完善等。
自动化专业概论(自动化学科领域范畴)单元习题一与答案
一、单选题1、解耦控制对于（）的控制是比较有效的。
A.单变量系统B.开环控制系统C.闭环控制系统D.多变量系统正确答案：D2、目前为止，现场最好用的，应用最广的依然是（）控制算法A.模糊控制B.自适应控制C.预测控制D.PID正确答案：D3、一个控制系统总是由四部分组成（）执行器、被控对象、传感器。
A.给定值B.被调量C.控制器D.期望值正确答案：C4、（）的功能是将各种非电量按一定的规律转化成便于处理和传输的另外一种量。
A.控制器B.被控对象C.传感器D.执行器正确答案：C5、（）简称PLC。
A.现场总线控制系统B.可编程逻辑控制器C.顺序控制系统D.分散控制系统正确答案：B二、判断题1、自适应控制就是能自动地适时地调节系统本身的控制规律和参数以适应外界或内部引起的各种干扰及系统本身参数的变化，使系统运行在最佳状态。
正确答案：√2、控制器发生变化一般是指结构发生变化或者参数发生变化。
正确答案：√3、自校正自适应控制就是通过在线检测被控对象的数学模型，根据这个模型不断地整定控制器的参数。
正确答案：√4、模糊控制是一种典型智能控制算法。
正确答案：√5、模糊控制算法也是非线性控制算法。
正确答案：√三、填空题1、数学模型一般有3种形式，微分方程，差分方程和（）。
正确答案：传递函数2、试验建模通常有三种方法，（），最小二乘法，智能辨识方法。
正确答案：飞升曲线法3、衡量控制系统的三个品质指标（）、准确性、快速性。
正确答案：稳定性4、（）和实验建模是建模的两种常用方法。
正确答案：理论建模5、控制系统的（）描述的是系统输入和输出之间的动态关系。
正确答案：数学模型。
自动化专业概论论文
自动化专业概论论文自动化专业概论一、引言自动化技术是现代工业发展的重要支撑，具有广泛的应用前景。
本文旨在对自动化专业进行概论，介绍其基本概念、发展历程、应用领域以及未来发展趋势。
二、自动化的基本概念自动化是指利用各种技术手段，使系统在不需要人工干预的情况下，能够自动完成一系列操作和控制任务的过程。
它涵盖了传感器、执行器、控制系统等多个方面的技术。
三、自动化的发展历程1. 工业革命前的手工生产阶段：人工劳动是主要生产方式，效率低下。
2. 机械化阶段：工业革命推动了机械化的发展，提高了生产效率。
3. 自动化阶段：随着电子技术的发展，自动化技术逐渐应用于工业生产中，实现了生产过程的自动化控制。
4. 信息化阶段：计算机技术的飞速发展使得自动化系统具备了更强的信息处理和决策能力。
四、自动化的应用领域1. 工业制造：自动化技术在工厂生产线上的应用，可以提高生产效率、降低成本。
2. 交通运输：自动驾驶技术的发展，使得汽车、航空器等交通工具能够实现自主导航和智能控制。
3. 医疗卫生：自动化技术在医疗设备、手术机器人等方面的应用，提高了医疗效率和精准度。
4. 家居生活：智能家居系统的出现，使得家庭生活更加便捷和舒适。
五、自动化专业的学科体系自动化专业是一门综合性学科，涵盖了电子技术、控制理论、计算机科学等多个学科的知识。
其主要学科包括：1. 传感器与执行器技术：研究各种传感器和执行器的原理、设计和应用。
2. 控制理论与方法：研究系统的控制原理、控制方法和控制算法。
3. 自动化系统与设备：研究自动化系统的构建、调试和维护。
4. 人工智能与机器学习：研究利用人工智能和机器学习技术实现自动化控制。
六、自动化专业的未来发展趋势1. 智能化发展：随着人工智能技术的不断进步，自动化系统将更加智能化，具备更强的学习和决策能力。
2. 人机协同：自动化系统将更加注重与人的互动，实现人机协同工作，提高工作效率和人机体验。
3. 跨学科融合：自动化专业将与其他学科进行深度融合，如机器人学、生物医学工程等，形成新的交叉学科领域。
自动化学科概论--学生版-东南大学-自动化学院
物理专业
（硕士博士）
控制理论与控制工
理学类 数学专业
程（二级学科）
理科 （理工类）
。。。
自动化专业 （一级学科）
模式识别与智能系 统（二级学科）
检测技术与自动化
仪表（二级学科）
文科
工学类
计算机专业 通信专业
机械专业 电工专业 建筑专业
。。。
导航与制导(二级 学科）
二、自动化专业简介 2、自动化的研究内容
但光有计算机，能改变周围的一切吗？
二、自动化专业简介 4、自动化专业、学科的特点(续)
（II） 研究、应用特点
宽、广，几乎无所不包， 并且，伴随其它技术发展，越来越广。
二、自动化专业简介 4、自动化专业、学科的特点(续)
（III） 学自动化的特点 自动化专业基础面宽，
需要学的知识多，并要求扎实。 因此我们一直说：
二、自动化专业简介 3、自动化的作用与重要性(续)
所以讲：
自动化是当代高科技的集 中体现与应用。
智能机器人是当代高科技的 结晶。
——宋键
二、自动化专业简介 4、自动化专业、学科的特点
（I）学科特点
自动化学科是一门多学科交叉的高技术学科。 自动化学科是当代高技术的集中体现与应用。 —— 目前，离开计算机，自动化一事无成。
(1) 自动化的内涵与外延
日常生活中，较少听到”自动化”这个名词 更多听到的是：
这个设备(器具)是自动的、 自动控制的 或全自动的
二、自动化专业简介 2、自动化的研究内容（续）
日常生活中常见的：
*家庭： 全自动照相机、洗衣机、电饭煲 *银行： 自动取款机ATM
*交通： 自动控制的红绿灯、 火车上的自动烧开水机
自动化专业(学科)概论
动态偏差（超调量）
Mp
ym1 r 100% 20% r
2．间接型性能指标
∞
Q 0 e(t ) dt
（1）绝对误差的矩的积分 （2）绝对误差的二阶矩的积分 （3）误差平方的矩的积分 （4）误差平方的二阶矩的积分
Q tts e(t) dt 0
Q tts 2 e(t) dt 0
专业是学科的一个方向，当把学科分得很 细时，学科与专业就成为同义词了。
1.3 自动化专业的历史沿革
1948年 维纳教授发表《控制论》——控制理论形成 1954年 钱学森教授发表《工程控制论》 1956年 清华、西交大成立工业企业电气化
—— 形成自动化专业 1958年 清华等建立自动控制系，如航空自动控制系 1958年 华北电力大学建立热工测量及其自动化专业 1998年 各院校把原来的与自动化相关的专业更名为
=1101010011101010011101101
3、控制
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。
可控系统
不可控系统
4、数学模型
用来描述系统中各物理量的变化及相互作用、相 互制约关系的数学表达式称为系统的数学模型
数学模型种类：
状态空间、微分方程、差分方程、脉冲响应、传 递函数、频率响应模型等
2.1.1 系统的基本组成结构
（1）被控对象（控制对象） 系 统所要控制的设备或过程，它的 输出称为被控量，它的输入称为 控制量 （2）测量环节（传感器） 将被 控量检测出来并传送给控制环节 的装置 （3）控制环节（控制器） 它的 功能是根据偏差信号，决策如何 去操作被控对象，使得被控量达 到所希望的目标 （4）执行环节（执行器） 按控 制环节的控制决策，具体实现对 被控对象的操作，如阀门、挡板 等。
自动化专业概论论文
自动化专业概论论文一、引言自动化技术是现代科技发展的重要组成部分，它在各个领域都发挥着重要的作用。
本文旨在介绍自动化专业的概况，包括自动化的定义、发展历程、应用领域和未来发展趋势等方面。
二、自动化的定义自动化是指通过计算机技术和控制系统，实现对工业生产、交通运输、农业生产、家庭生活等各个领域的自动化控制和管理。
它通过自动化设备和系统，取代人力劳动，提高生产效率和质量，并降低成本。
三、自动化的发展历程自动化技术的发展可以追溯到19世纪末的工业革命时期。
随着机械工业的发展，人们开始尝试用机械设备代替人力劳动，从而实现生产过程的自动化。
20世纪50年代，随着计算机技术的发展，自动化技术得到了进一步的推广和应用。
现代自动化技术已经涵盖了工业自动化、交通自动化、农业自动化、家居自动化等多个领域。
四、自动化的应用领域4.1 工业自动化工业自动化是自动化技术最早应用的领域之一。
它包括生产线自动化、机器人技术、自动化控制系统等。
通过工业自动化，可以实现生产过程的高效、精确和稳定，提高产品质量和生产效率。
4.2 交通自动化交通自动化是指利用自动化技术对交通运输系统进行控制和管理。
例如，自动驾驶汽车、智能交通信号灯等都属于交通自动化的应用。
交通自动化可以提高交通系统的安全性、效率和舒适性。
4.3 农业自动化农业自动化是指利用自动化技术对农业生产过程进行控制和管理。
例如，自动化灌溉系统、智能化农机等都属于农业自动化的应用。
农业自动化可以提高农业生产的效率和产量，减少对环境的影响。
4.4 家居自动化家居自动化是指利用自动化技术对家庭生活进行控制和管理。
例如，智能家居系统可以实现对照明、空调、安防等设备的远程控制和管理。
家居自动化可以提高家庭生活的便利性和舒适性。
五、自动化的未来发展趋势5.1 智能化随着人工智能和大数据技术的发展，自动化技术将越来越智能化。
未来的自动化设备和系统将具备更强的学习、判断和决策能力，能够更好地适应复杂多变的环境。
自动化专业概论论文
自动化专业概论论文一、引言自动化技术是现代工程技术的重要组成部份，它涉及到控制系统、信息处理和传感技术等多个领域。
本文将对自动化专业进行概论，介绍其发展历程、学科内容、就业前景等方面的内容。
二、发展历程自动化技术的起源可以追溯到工业革命时期，随着机械工业的发展，人们开始探索如何利用机械设备来代替人力完成生产任务。
20世纪初，电气技术的发展为自动化技术的应用提供了基础，自动化开始在工业生产中得到推广。
随后，计算机技术的进步为自动化技术的发展带来了巨大的推动力，使得自动化系统的控制和管理更加精确和高效。
三、学科内容自动化专业涵盖了多个学科领域，主要包括控制理论与技术、信息处理与传输、传感器与执行器、人机交互等方面。
控制理论与技术是自动化专业的核心内容，它研究如何设计和实现能够自主运行的控制系统，以达到预定的目标。
信息处理与传输则关注如何对传感器获取的数据进行处理和传输，以实现对系统的监控和控制。
传感器与执行器是自动化系统中的重要组成部份，它们负责将物理量转化为电信号或者执行相应的操作。
人机交互则关注如何设计用户友好的界面，使得人们能够方便地与自动化系统进行交互。
四、就业前景自动化专业的毕业生在各个行业都有广泛的就业机会。
首先，自动化技术在创造业中得到了广泛应用，毕业生可以在工厂、生产线等地方从事自动化设备的设计、安装和维护工作。
其次，随着智能家居和智能城市的兴起，自动化专业的毕业生也可以在智能家居、物联网等领域从事相关工作。
此外，自动化技术在交通运输、能源管理、医疗设备等领域也有广阔的应用前景，毕业生可以选择在这些领域发展。
总之，自动化专业的毕业生具备较强的技术能力和创新能力，他们在各个行业中都能够找到稳定的就业机会。
五、结论自动化专业是一个综合性强、应用广泛的学科，它涉及到多个领域的知识和技术。
随着科技的不断进步，自动化技术将在各个行业中发挥越来越重要的作用。
因此，选择自动化专业是一个明智的选择，它将为学生提供广阔的就业前景和发展空间。
自动化学科概论作业
1）根据你目前的理解, 自动化科学与技术的核心是什么？自动化专业的特点是什么？答：自动化科学与技术的核心是控制，也是精髓所在，我认为要想学好控制要打好信息处理的能力和对操作控制系统的学习，像学习操作系统时stm32中的UCOS，ARM中的Linux系统，这样才学好控制。
自动化专业的特点：自动化专业主要研究的是自动控制的原理和方法，动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。
它以自动控制理论为基础，以电子技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具，面向工业生产过程自动控制及各行业、各部门的自动化。
它具有“控（制）管（理）结合，强（电）弱（电）并重，软（件）硬（件）兼施”鲜明的特点。
2.开环控制和闭环控制的差异是什么？解释闭环PID控制的作用?答：开环系统制在一个控制系统中系统的输入信号不受输出信号影响的控制系统。
也就是，不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统闭环系统就比较复杂，输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环参与控制的系统称为闭环控制系统。
也叫反馈控制系统。
为了实现闭环控制，必须对输出量进行测量，并将测量的结果反馈到输入端与输入量进行相减得到偏差，再由偏差产生直接控制作用去消除偏差。
整个系统形成一个闭环。
对于自动控制系统而言闭环系统，任何一个环节的输入都可以受到输出的反馈作用。
控制装置的输入受到输出的反馈作用时，该系统就称为全闭环系统，或简称为闭环系统PID控制的作用：PID是比例，积分，微分的缩写比例调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现偏差；比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。
比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，是系统的稳定是下降，甚至造成系统的不稳定。
积分调节作用：实时系统小车稳态误差，提高无差度。
因为有误，差，积分调节就进行，只制无差，积分调节停止，积分调节输出一常值，积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti，Ti越小，积分作用越强。
自动化学科概论
自动化学科概论自动化，这个听起来充满科技感和未来感的词汇，其实已经在我们的生活中无处不在。
从工业生产中的机器人操作，到智能家居里的便捷控制，再到交通运输领域的智能调度，自动化的身影几乎渗透到了社会的每一个角落。
那么，究竟什么是自动化呢？简单来说，自动化就是让机器或系统在没有人直接干预的情况下，按照预定的程序或规则，自动地进行操作和运行。
它的目标是提高效率、降低成本、提高质量和可靠性，以及减轻人类的劳动强度。
自动化的发展历程可以追溯到很久以前。
在工业革命时期，蒸汽机的发明和应用标志着机械化生产的开始，这也为自动化的发展奠定了基础。
随着时间的推移，电气技术、电子技术、计算机技术等的不断进步，自动化的水平也在逐步提高。
从最初的简单机械控制，到后来的电气控制、数字控制，再到如今的智能控制，自动化技术经历了多次重大的变革和突破。
在自动化的发展过程中，控制理论起到了至关重要的作用。
控制理论是研究如何对系统进行有效的控制，使其达到预期的性能指标。
它包括经典控制理论和现代控制理论。
经典控制理论主要适用于线性、定常的系统，采用传递函数等方法进行分析和设计。
而现代控制理论则可以处理更复杂的非线性、时变系统，采用状态空间等方法进行描述和控制。
自动化系统通常由控制对象、控制器、传感器和执行器等部分组成。
控制对象就是需要被控制的设备或过程，比如工厂里的生产线、飞机的飞行姿态等。
传感器用于检测控制对象的状态信息，如温度、压力、位置等，并将这些信息传递给控制器。
控制器根据传感器传来的信息，按照预定的算法进行计算和决策，然后输出控制信号给执行器。
执行器则根据控制信号对控制对象进行操作，比如调节阀门的开度、改变电机的转速等。
在工业领域，自动化技术的应用带来了巨大的变革。
自动化生产线的出现大大提高了生产效率和产品质量，降低了生产成本。
例如，汽车制造工厂中的自动化焊接、涂装和装配生产线，能够在短时间内生产出大量高质量的汽车。
在化工、电力、冶金等行业，自动化控制系统能够实现对生产过程的精确控制，保证生产的安全稳定运行。
自动化概论(1)
(2) 现代控制理论的发展与应用
① 建模和系统辨识 建模( Modelling )是指建立系统数学模型，使其能 正确反映系统输入、输出之间的基本关系。 从一类给定的模型中，确定一个被研究系统本质特 征等价的模型，若模型的结构和参数需要同时确定，即 是系统辨识(System Identification)。
（2）局部自动化的广泛应用
20世纪20年代，电子管反馈放大器正式诞生
40年代，二次世界大战 经典控制理论
各种电子式控制 器大量应用
形成自动化生产线（1926，美，第一条 汽车底盘自动生产线）
电子式控制器的应用可算是自动化应用 的第二个里程碑！
（3）电子数字计算机的发明
1943～1946年美国宾夕法尼亚大学电气工程师J.P.埃克 脱和物理学家J.W.莫奇利为美国陆军成功研制世界上第一台 基于电子管的电子数字计算机──电子数字积分和自动计算 器(ENIAC)。
自动化概论
自动化工程学院 孙灵芳
(1) 什么是自动化？它在人类社会中的地位和作用如何？
(2) 什么是自动化科学？什么是自动化技术？二者有什 么区别？
(3) 自动化学科的分类、结构和体系如何？
(4) 自动化专业有哪些特点？自动化专业的学生应该学 什么？能干什么？
本课就是对上述问题进行说明，以便于学生对后续 课程学习的安排和选择。
1950年宾夕法尼亚大学莫尔小组研制成功第二台存储程序 式电子数字计算机──离散变量电子自动计算机 (EDVAC)。
电子数字计算机的发明，不但为现代控制理论的发展提 供了强有利的工具，而且为复杂控制系统实现先进的控制和 算法奠定了基础。
1.2.4 综合自动化时期(20世纪50年代末起至今)
自动化专业概论（合集5篇）
自动化专业概论（合集5篇）第一篇：自动化专业概论自动化专业概论自动化专业属于电气信息类的一个专业，它是以自动控制理论为基础，以计算机技术、微电子技术、电力电子技术、传感器技术等现代科学技术为主要控制手段，组成各种自动化控制装置和系统，实现工业生产和社会生活自动化，是国民经济建设和人民生活急需的专业。
培养目标：本专业培养学生具备电工技术、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才。
主要课程：电路原理、电子技术基础、计算机原理及应用、计算机软件技术基础、过程工程基础、电机与电力拖动基础、电力电子技术、自动控制理论、信号与系统分析、过程检测及仪表、运筹学、计算机仿真、计算机网络、过程控制、运动控制、系统辨识基础、计算机控制系统、系统工程导论、人工智能导论等从目前的形势来看，自动化技术和电子计算机技术关系十分密切，相互渗透的趋势日益明显。
然而，从发展过程来看，自动化技术要早于计算机技术。
计算机技术大量出现之前，工业自动化技术已经大量应用在工业生产和电力系统控制等方面，实现了电力代替人力完成工业生产和电力系统的自动控制。
随着电子计算机技术突飞猛进的发展，自动化技术从根本上发生了深刻变化，并大量应用于人类生产和生活的各个角落，真正使人类进入了信息社会。
因此，自动化专业作为信息类学科的重要组成部分，二十年来是非常走俏的，尤其是最近几年，自动化和计算机、电子等信息类专业已成为高等院校工科专业中不争的龙头老大。
按照教育部划分标准，自动化专业主要涵盖以下５个学科方向：控制理论与控制工程、模式识别与智能系统、系统工程、检测技术与自动化装置、导航制导与控制。
1、控制理论与控制工程控制理论与控制工程是控制科学与工程一级学科的基础和核心。
自动化学科概论学生版东南大学自动化学院
分享应对挑战的实践经验，包括技术研发、市场 推广、团队协作等方面，为其他从业者提供参考 和借鉴。
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01
人工智能与自动化技术的融合
随着人工智能技术的不断发展，自动化领域将更加注重智能化、自主化
的研究和应用，实现更高效、精准的控制和管理。
02
物联网与工业互联网的推进
随着物联网和工业互联网的普及，自动化将进一步拓展其在智能制造、
智能交通、智能家居等领域的应用，实现更广泛的互联互通和智能化。
03
绿色环保与可持续发展
培养目标与就业方向
培养目标
自动化学科旨在培养具备自动化技术、控制理论、系统工程等方面的基础知识 和实践技能，具有创新精神和实践能力的复合型人才。
就业方向
毕业生可在自动化、控制、计算机、通信等领域从事研发、设计、制造、管理 等方面的工作，也可在教育、科研机构等领域从事教学和科研工作。
02
基础知识体系
05
学术前沿与热点问题探讨
学术前沿动态跟踪与报告分享
要点一
学术前沿动态
要点二
报告分享
定期跟踪国际、国内自动化领域的最新研究进展，包括人 工智能、机器学习、控制理论、自动化系统等方面的最新 成果。
邀请国内外知名专家、学者进行学术报告，分享他们的研 究成果和经验，帮助学生了解学术前沿动态。
热点问题探讨与案例分析
实验课程与实践项目
实验课程
东南大学自动化学院为学生提供了一系 列实验课程，旨在帮助学生通过实践掌 握理论知识，提高动手能力。
VS
实践项目
学生可以通过参与实践项目，将所学知识 应用于实际场景，培养解决实际问题的能 力。
科研训练与创新能力培养
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零阶保持器的信号保持过程
自动化学科概论(1了计算机与自动控制系统其它部分 联系的桥梁，一个采用计算机控制的典型自动控制系统 可以表示成下图。
自动化学科概论(1)
数字计算机的工作需要硬件和软件两 大支撑条件，一个计算机控制系统也必须 包括硬件和软件两部分。 1. 硬件组成
对自动控制系统的研究(包括分析、综合)就 是从动态、静态两方面围绕上面三个特性进行 的。
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3.3.2 开环控制与闭环控制
开环控制和闭环控制是按信号的传递路 径来区分的两种不同的控制形式。 1. 开环控制
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扰动补偿控制，也称为“前馈控制”
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2. 闭环系统
自动化学科概论(1)
2020/12/17
自动化学科概论(1)
自动化学科概论
3第 章 自动化的基本原理
3.1 自动化、自动控制系统与自动控制理论
3.2 被控对象及其数学模型的建立
3.3 自动控制基本原理
3.4 数字控制及计算机控制系统
3.5 自动化基本设备
3.6 小结
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第3章 自动化的基本原理
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3.3.3 单回路控制与多回路控制
单回路控制——具有一个闭合环路的控制
多回路控制——具有多个控制器、多个反馈闭 合环路
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用简单的一个闭合环路控制往往不能得到 好的控制系统特性，必须采用具有多个控制器、 多个反馈闭合环路的多回路控制。
电动机的控制是多回路控制的典型例子。
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3.5.3 信息处理——控制器
控制器
外部信息 内部信息
被控制对象的控制信号
控制器类型 传统的模拟控制器 现代的控制器为计算机
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3.5.4 信息应用——执行器
执行器——信息处理的落足点，实现对信息的 应用
执行器是信息流对能量流、物质流的转换 装置，执行器将控制信号变换为导致被控量按 要求变化所需要的能量或物质。
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(1)计算机主机 由中央处理器(CPU)、存储器和接口组 成的主机是控制系统的核心，它根据输入设备送来 的反映设备或过程工作状态的信息，以及既定的控 制规则(算法)，进行运算处理，并将处理结果通过输 出设备向设备或过程发送控制命令。另外，主机还 要接受来自操作台的操作命令。
(2)输入输出设备 A/D、D/A是模拟量输入输出设备。 除此之外，还有开关量输入输出设备，负责将设备 或过程的开关、触点等开关量信号送入主机，将主 机关于通/断的控制命令传至设备或过程。
(1)精确性
传感器的输出信号必须精确地反映被测
量的变化，它们之间应该是严格的单值函数
关系，最好是线性关系。
(2)稳定性
传感器输出与被测量之间的单值函数关系
不应受时间及工作环境的影响，有好的重复
性。
(3)灵敏性
传感器的输出信号能反映被测量较小的
变化。
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3.5.2 信息传输—信号转换与传输网络
1. 计算机集散控制系统DCS
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2. 现场总线控制系统(FCS)
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现场总线控制系统具有
系统的高度分散性 系统的开放性 使用的经济性
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3. 可编程序控制器系统PLC
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OMRON公司开发的PLC网络
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第3章 自动化的基本原理
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自动控制理论从三个方面对自动控制系统 进行研究和阐述：
⑴ 系统的模型 ⑵ 系统的分析 ⑶ 控制系统的综合
不同特色的理论和技术体系 (1)经典控制理论 (2)现代控制理论 (3)大系统理论和智能控制技术
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第3章 自动化的基本原理
3.2 被控对象及其数学模型的建立
⑵ 对于非线性系统而言，发生并维持一定频率和振 幅的稳定的周期运动完全是可能的，通常把这种运动称 为自激振荡，并在信号发生器等场合得以有效应用。
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非线性控制系统的分析方面 相平面法 描述函数法
在非线性系统的综合方面 基于几何方法的反馈线性化方法 基于微分代数的代数方法
各种智能控制方法
3.3.6 非线性系统控制及其困难
非线性系统是指含有非线性元件的系统， 需用非线性微分方程或状态方程描述。
典型非线性特性
饱和特性
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死区特性
带滞环的继电特性
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非线性控制系统与线性系统相比的特点：
⑴线性系统的稳定性完全取决于系统的结构及其参 数，与系统的初始条件以及外加输入无关。
(3)人机接口设备 除了通用的CRT显示器、键盘和打印 机外，还包括专用的操作显示面板或操作显示台， 主要用于操作员发操作命令、设置控制系统参数、 显示工作状态等。
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二、软件组成
软件是计算机控制系统的神经中枢，负责 指挥计算机控制系统的活动。软件主要有系统 软件和应用软件两部分。
系统软件 指为用户使用、管理、维护计算机所 提供的计算机程序，一般包括操作系统、算法 语言、数据库、诊断程序等。 应用软件 指为完成具体对象自动控制任务而编 制的专用软件，通常包括数据采集及处理程序、 控制程序、过程监视程序、打印制表程序等。
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3.4.3 基于网络技术的计算机控制
3.5 自动化基本设备
3.5.1 信息获取——传感器 3.5.2 信息传输——信号转换与传输网络 3.5.3 信息处理——控制器 3.5.4 信息应用——执行器 3.5.5 系统集成、优化的重要性
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3.5.1 信息获取——传感器
传感器的任务 检测系统内部或外部的物理参数，以获取
相应的信息
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1. 速度闭环控制调速系统 2. 双闭环控制调速系统
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3. 位置随动系统
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3.3.4 基本控制规则
控制规则的确定是控制器设计的核心
⑴ 比例控制 ⑵ 比例+积分控制 ⑶ 比例+微分控制
在实际的自动控制系统中，为保持系统具 有良好的动态特性和静态特性，往往使控制 器同时具有比例、微分、积分控制作用，构 成比例+积分+微分控制，或称为P（比例）I （积分）D（微分）控制。
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第3章 自动化的基本原理
3.4 数字控制及计算机控制系统
3.4.1 从模拟量到数字量 3.4.2 计算机控制 3.4.3 基于网络技术的计算机控制
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3.4.1 从模拟量到数字量
绝大多控制系统的被控量是连续时间信号 计算机等数字运算装置只能处理数字信号
连续信号变换为离散信号的采样过程
不能进行线性近似，必须用精确非线性的数字表达
式去描述。
⑵ 对于变量多的系统，其数学模型将是高阶微
分方程或大维数的状态方程。
⑶ 实际系统的参数经常不是固定不变的，系统
的模型应为变参数微分方程。
⑷ 实际系统的参数往往是分布的，这时要用偏
微分方程描述。
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第3章 自动化的基本原理
3.3 自动控制基本原理
3.2.1 被控对象的类型
3.2.2 建立被控对象数学模型的基本方法
3.2.3 复杂系统建模的困难
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3.2.1 被控对象的类型
工程技术领域的被控对象不同的分类法
（1）按被控对象的特性可分为线性和非线性 （2）按被控对象结构参数可分为定常和时变 （3）按系统传输信号的性质可分为连续系统和 离散系统 （4）按系统期望输出信号的变化规律还可分为 恒值控制系统和随动控制系统
自动控制系统动态过程常见形式：
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⑴单调收敛过程
⑵单调发散过程
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⑶衰减振荡过程
⑷等幅振荡过程
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⑸发散振荡过程
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自动控制系统的基本性能
⑴ 稳定性 与稳定性相关，还可以用平稳性来衡量一个
控制系统过渡过程的好坏。 ⑵ 快速性 ⑶ 准确性
待测量的物理量
电压、电流等电量
温度、流量、物位、成分等非电量
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传感器种类繁多
按被测参量 温度传感器、流量传感器、位移传感器、 速度传感器、荷重传感器等
按信号转换机理 电阻式、电容式、电感式、压电式、霍 尔式
按输出信号形式 模拟式传感器、数字式传感器
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传感器的要求
3.3.1 自动控制系统的基本性能要求 3.3.2 开环控制与闭环控制 3.3.3 单回路控制与多回路控制 3.3.4 基本控制规则 3.3.5 单变量控制与多变量控制 3.3.6 非线性系统控制及其困自动化难学科概论(1)
3.3.1 自动控制系统的基本性能要求
一个自动控制系统从原来的平衡状态过渡到 一个新的平衡状态，两个平衡状态之间的过渡过 程称为动态，处于平衡状态时称为静态。
自动控制最基本的形式，将被控量测量出 来，反馈至控制系统的输入端与给定信号进行 比较得出偏差信号，然后根据偏差对被控对象 实施有效控制，达到消除或减少偏差的目的。
按负反馈原理组成的闭环控制系统才是真 正意义上的自动控制系统，反馈控制是自动控 制最基本的形式，自动控制理论主要就是围绕 反馈控制来研究自动控制系统的。
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液位自动控制系统
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即为液位偏差信号，假设
H(s)=1,则系统输出y为
最后可得：