[工学]自动控制原理概述.ppt

自动化概论 An Introduction to Automation 设置该课程的目的与意义 使自动化及其他专业的学生全面了解自动化的基本概念、自动控制的基本原理和基本思想、自动化的应用状况、应用热点、前沿技术及发展趋势。 自动化系统随处可见，自动化技术具有很强的渗透性和扩展性，自动化的思想和方法可应用于几乎所有领域，包括工程、社会、经济、管理等。 自动化概述 1.1 什么是自动化? 1.2 自动化能做什么? 1.3 自动化的过去、现在和将来 1.4 自动化与信息技术 1.5 自动化与信息化 自动化是利用机器、设备或装置代替人或帮助人自动地完成某个任务或实现某个过程。 自动化系统举例 空调——自动调节房间温度： 以取暖为例，空调通过温度传感器检测房间的温度高低，空调控制器将检测的温度与设定值进行比较，若温度低于设定值的下限，则使压缩机运行，温度上升，温度上升到设定值的上限时则停止运行。 全自动洗衣机： 数控机床和数控加工中心：自动完成零部件的加工和处理 战机对目标的自动化攻击： 计算机辅助设计（简称CAD， Computer Aided Design）： 我国飞机设计过程中的CAD与虚拟装配示意图 1.2 自动化能做什么？ 机器延伸了人的四肢、计算机延伸了人的大脑，传感器及检测技术延伸了人的感官，通信技术延伸了人的神经传导和信息传递功能，而自动化则全面提升、取代和扩展了人的功能； 早期的自动化使人类从体力上获得了解放，现代的自动化则已发展为综合自动化，可以自动完成分析、设计、计算、优化、协调、决策等，从而使人不仅从体力上，也从脑力上获得了很大程度的解放； 自动化广泛应用于工业﹑农业﹑交通、国防﹑商业﹑医疗﹑航空航天、服务和家庭等各个领域。 自动化的常见应用类型 工厂自动化（Factory Automation） 包括生产设备、生产线、生产过程、管理过程等的自动化。 通常由数控机床、数控加工中心、工业机器人、自动传送线、无人运输车、自动化仓库及计算机监控中心等构成自动化生产线或自动化工厂。 管理过程自动化一般包含一个网络化的计算机信息管理系统，可实现全厂生产、财务、人事、技术与设备等的自动化管理。 发展趋势：“管控一体化”或“综合自动化” 生产自动化与管理自动化的有机结合称为“管控一体化”或“综合自动化” ，可以实现从需求分析、产品预订、产品设计、产品生产到产品销售、用户信息反馈及售后服务等全方位的高水平自动化，从而最快速地对市场作出反应，最大限度地满足客户需求、提高生产效率、确保产品质量、减少原材料、能源等各种消耗。 “管控一体化”系统示意图 办公自动化（Office Automation，简称OA ） 利用计算机、扫描仪、复印机、传真机、电话机、网络设备、配套软件等各种现代化办公设备和先进的通信技术，高效率地从事办公业务，广泛、全面、迅速地收集、整理、加工、存储和使用各种信息，为科学管理和决策服务。 办公自动化通常有三个层次： 家庭自动化（Home Automation） 楼宇自动化（Building Automation） 交通自动化（Traffic Automation） 军事自动化（Military Automation） 农业自动化（Agriculture Automation） 各种自动化农业机械 1.3 自动化的过去、现在和将来 18世纪末发明蒸汽机及离心调速器 ? 第一次工业革命 ? 大规模使用机器系统 蒸汽机时代的工厂 19世纪下半叶发明电、发电机及电动机  ? 第二次工业革命（电气化） ? 大量采用电气控制装置 20世纪上半叶的“二战”、工业化及经典控制理论的成熟推动了自动化系统的广泛应用 自动化发展历程中的几个特征 人类总是在寻求把今天的事情交给明天的机器设备去完成，并尽可能地通过机器设备来延伸自己的聪明才智和扩展自身的器官功能。 自动化的发展始终是和社会需求紧密联系在一起的，几次大的发展阶段更是如此，而且都是由重大社会需求驱动的。 新技术、新发明、新创造往往给自动化带来新的机遇、新的挑战和新的发展，并可能从根本上改变自动化的存在形式和实现方式。 自动化涉及多学科的交叉融合，其发展过程充分体现了科学技术的综合作用，既离不开机械、电气、自动控制及其他信息技术，同时也紧密依托于数学、系统科学等理论学科，而且还需要结合相关应用领域的专门知识。 自动化具有很强的渗透性和普遍适用性，其应用从工业领域扩展到了非工业和非工程领域，如办公自动化、楼宇自动化、交通自动化、医疗自动化、农业自动化、家庭自动化、商