自动化专业 学科 概论 工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 作者 韩璞 自动化专业（学科）概论.pptVIP

自动化专业（学科）概论 韩璞 编著;第1章 绪论;1.1 自动化与自动控制; 沙漏 风车 指南针 ; 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地进行操作或运行 相关名词：自动控制 通过人造装置或人类为了约束自己的行为而制定的政策和法规来对人造系统和非人造系统进行控制，从而达到人所期望的目标 ;非人造系统：;自动化 VS 自动控制 人造系统 人造/非人造系统 强调自动操作和运行 强调达到一种目标 自动化源于自动控制！;1.2 名词和术语解释;系统的组成; 信息（Information）是指符号、信号或消息所包含的内容，它是对事物运动状态或存在形式的不确定性的描述 ;数字信息：用数字描述信息，便于计算机处理;3、控制; 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; 科学（Science）是指对各种事实和现象进行观察、分类、归纳、演绎、分析、推理、计算和实验，从而发现规律，并对各种定量规律予以验证和公式化的知识体系 自然科学——研究的是物质世界 社会科学——研究的是人类的精神世界 科学就是发现！ ; 技术（Technology）是指人类根据生产实践经验和自然科学原理改变或控制其环境的手段，是人类活动的一个专门领域 技术的任务是利用和改造自然，以其生产的产品为人类服务 技术是一种手段，是一种方法！ ;7．工程;8、学科与专业;1.3 自动化专业的历史沿革 ;;2.1 自动控制系统的组成结构与性能要求 ;2.1.1　系统的基本组成结构;自动控制系统基本组成原理方框图;2.1.2　控制系统稳定性概念;自动控制系统被控量的动态特性 ;2.1.3　控制系统品质指标的学描述;（1）稳定性 ;（2）快速性 ;（3）准确性 ;2．间接型性能指标 ;2.2　自动控制系统的分类 ;2.2.1　按被控对象特性分类;2.2.2　按自动控制系统是否形成闭合回路分类;2．闭环控制系统;（2）前馈—反馈复合控制系统 ;2.2.3　按系统输入/输出的个数分类 ;（2）双回路反馈控制系统 ;2．多变量控制系统 ;2.2.4　按给定值信号的特点分类 ;2.2.5　按控制系统元件的特性分类 ;2.2.6　按系统中传输信号对时间的关系分类 ;;3.1 经典控制理论;3.1.1　传递函数描述及建立方法;【解】根据牛顿定律，有 ;实验建模——“黑盒”法;3.1.2　经典控制论中的典型控制律PID;PID控制律具有以下优点： ① 原理简单，物理概念清楚，使用方便 ② 适应性强 ③ 鲁棒性强 ;3.1.3 控制系统复频域分析方法;2．频率特性的基本概念;3.1.4　控制系统的设计与综合;3.1.5　线性离散系统的分析与设计;3.1.6　非线性系统分析方法;3.2 现代控制理论 ;3.2.1　状态空间描述及建立方法;3.2.2　控制系统的可控可观性;则;3.2.3　状态反馈与输出反馈;输出反馈;状态观测器;3.2.4　最优控制;3.3 当代控制理论;3.3.1　控制系统的数值解;3.3.2　最优化理论与方法;单纯形法;初始种群;3.3.3　系统辨识;时域法： 阶跃响应法：加入一个阶跃扰动信号 脉冲响应法：加入一个矩形脉冲扰动信号 根据时域响应曲线计算出传递函数 频域法： 给系统人为地加入一个正弦扰动信号（或其他信号），根据时域响应曲线计算出频率响应曲线，然后再转换成传递函数 ;目标函数：;2、“白盒”法（机理建模） 根据能量守恒、质量守恒和动量守恒的原理，通过系统本身的许多细节（由几部分组成？它们之间怎样连接？它们相互之间怎样影响？），建立描述该系统的数学模型 为了验证模型的正确性，把这两种方法相结合作为互为验证，互为补充，提高模型的精度——“灰盒”法 ;3.3.4　自适应控制;2、模型参考自适应控制系统 （Model Reference Adaptive System 简称 MRAS） ;3、自校正调节器 (Self-tuning Regulator，简称STR) ;3.3.5　预测控制;3.3.6　鲁棒控制;3.3.7　随机控制;3.3.