自动化专业导论

自动化专业导论认知

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摘要：

随着21世纪经济的快速发展，科学技术的革新也日新月异，自动化技术也日趋成熟，应用领域也更加广泛，应用前景大好。人们也力求使生产发展变得更加快捷准确，处理过程更加自动一体化，减少人力劳动。本文主要介绍进行了自动化专业导论学习后对本专业的认识和感悟和发展。

关键字：快捷准确、自动、认知、发展

自动化介绍：

自动化(Automation)，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的进行操作或运行。广义地讲，自动化还包括模拟或再现人的智能活动。

机器或装备在无人干预的情况下按照规定的程序或指令制动进行操作或控制的过程。自动化技术广泛运用于工业、农业、军事、科学研究、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以让人从繁重的体力、部分脑力劳动和恶劣、危险的工作环境中解放出来，还可以提高工作的准确性与连贯性，更能提高工作效率，提高生产力。自动化技术的覆盖程度也是衡量一个企业发展能力的一项重要指标。

自动化发展简介：

自动化技术的发展历史，大致可以划分为自动化的形成、局部自动化和综合

自动化三个时期。

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。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。

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，每一项新科技的产生都将最先服务于军事，在敌我双方的科技较量中，不断促进科技的发展。即使是现如今，越来越多得国家都希望军队更加自动化，如无人机的发展，按照预设指令进行目标打击，本方还不存在伤亡问题。

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。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。微处理机的出现对控制技术产生了重大影响﹐控制工程师可以很方便地利用微处理机来实现各种复杂的控制﹐使综合自动化成为现实。

自动化和自动控制：

“设计者只要输入相关数据（如产品的规格、功能、要求等），计算机就能完全自动地进行分析、计算和设计，并自动输出设计的结果。”准确的说，自动化是指机器、装置或过程在无人直接参与的情况下，按照要求，经过自动检测、信息

处理、分析判断、自动地进行操作实现预期目的的过程。也就是说自动化能够使机器自动完成某些事情而不需要人直接参与。

自动控制是指关于系统的分析、设计和运行的理论和技术。也就是说，自动控制是自动化的理论和技术。

各种自动控制系统:

自动控制系统是在没有人直接参与下可以使生产过程或其他过程按照期望规律或预定程序运行的系统。自动控制系统是实现自动化的主要手段，主要由控制器、被控对象、执行机构和变送器四个部分构成。

分类：

1、根据控制原理，自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。

开环控制系统：在开环控制系统中，系统的输出只受输入的控制，控制精度和抑制干扰的特性都比较差。简单的说，除了输入的控制量外，在整个系统运行过程中，再无人为的外加控制量，而系统对外界造成的干扰抑制能力弱，导致输出结果精度较低。

闭环控制系统：闭环控制系统以反馈原理为基础，利用输出量的期望值的偏差对系统进行控制，有较好的控制性能，又叫反馈控制系统。

2.根据给定信号，自动控制系统又分为恒值控制系统、随动系统和程序控制系统。

恒值控制系统：给定值不变，要求系统输出量以一定精度接近给定希望值得系统。

随动控制系统：给定值按未知时间函数变化，要求输出跟随给定值的变化。

程序控制系统：给定值按一定时间函数变化。

应用：

1、汽车工业的工厂自动化控制，采用自动一体化作业的生产方式，借着整条生产线的分工装配，每几分钟即可生产一部汽车。电子工业的工厂自动化控制，亦采用自动一体化作业的生产方式，产出各式各样的消费电子产品，如电视机、照相机等。还有纺织工业、芯片制造工业、电机等工业的自动化控制；

2、在农业生产面，通过对机械进行程序设定，使机械自动按照预设程序进行工作，如自动收割机，自动除杂烘干，温室大棚的温湿度管理；

3、在交通方面，交通灯也运用了自动控制，通过预期程序设定通行时间，以及各个干道的通行次序，人通行时间的设定等，使程序准确按照设定运行，减少了警力的使用，也使得通行有了秩序性。

4、在军事方面，由于技术的发展，飞行器的速度已远远不能靠人类的大脑来反应控制。这就需要自动控制系统。通过导航系统、制导系统、姿态控制系统等实现对其控制。例如拦截导弹中先要对被拦截的导弹进行轨迹预算，然后在拦截的过程中，拦截导弹要随时通过反馈调整飞行姿态和轨迹矫正。这一系列过程都是自动控制的体现。

各种控制系统举例说明

1、开环控制系统：

由开环控制系统中输出量主要受输入量的控制，且输出量不会对输入量产生影响，所以应用较为典型的就是汽车的生产流水线。当汽车任意一个配件上流水线后，就将按照预设的程序，与其他的零部件进行组合焊接，直到一辆车的制造完成，这个流程为单方向，输入量可以影响输出，但输出不会

对输入造成影响。

2、闭环控制系统：

恒温控制系统就是闭环控制系统的一个典型应用。当给定一个预设温度之后，温度传感器就会将所采集到的温度样本数据与给定值进行比较，若实际温度低于给定值，则有控制中心输出控制信号

，控制升温装置，使得温度达到预设值；若高于，则控制制冷装置实现恒温。

在整个过程中，温度可以引起控制信号的变化，同时控制信号的变化又可以引起温度的变化，并且在整个过程中，除了给定温度值外，其他过程均由系统自行调控完成。

3、恒值系统

同样恒温系统也属于恒值系统的应用。同时恒值系统也可以用于水池水位的控制，通过检测水位值与预设值对比，通过调节进水口和出水口的开闭来使得水池的水位接近于预设值。

4、随动系统

四旋翼飞行器和平衡车都是随动系统的一个很好的体现。就拿四旋翼飞行器的悬停和平衡车平衡来说。四旋翼飞行器通过控制桨叶的旋转产生升力使机身上升，当升力与自身重力相等时，就可以是四旋翼飞机悬停。但是在悬停的过程中，机身会不断受到气流的影响而产生倾斜，因为发生的情况是不可预知的，所以控制系统会根据陀螺仪反馈过来的信息，通过输出不同控制信号，对各个机翼进行控制，使得飞行器保持稳定悬停。同样的道理，平衡车在发生车身倾斜时，有陀螺仪反馈信息，经过处理器按照一定算法处理后，输出不同的控制信号对舵机进行控制，从而保持车身平衡。