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自动化学科讲演第1页，共27页，星期日，2025年，2月5日目录1.自动化与自动化学科，专业2.自动化的基本原理3.自动化学科的发展趋势4.控制理论在冶金工程中的应用第2页，共27页，星期日，2025年，2月5日1.自动化与自动化学科，专业1.1自动化概念家庭——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；楼宇——自动门、自动自来水开关；日常生活——温度控制系统．第3页，共27页，星期日，2025年，2月5日温度系统原理图第4页，共27页，星期日，2025年，2月5日温度控制系统原理图第5页，共27页，星期日，2025年，2月5日自动化的定义自动化是指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动控制、信息处理、分析判断、操纵控制等来实现预期的目标。第6页，共27页，星期日，2025年，2月5日1.自动化与自动化学科，专业1.2自动化内容和应用范围设备、过程或系统的自动化：指设备、过程或系统的自动运行或自动控制。自动化技术或设备：指用于自动运行或自动控制的技术或设备。自动化状态：被自动控制或自动操作的状态。应用范围：自动化涉及的范围极其广泛，几乎无所不包：工业生产和工业自动化；农业自动化；服务自动化（办公，楼宇，商务，交通等）各行各业。第7页，共27页，星期日，2025年，2月5日1.自动化与自动化学科，专业1.3自动化的发展历史我国古代的指南车（公元235年）；1788年瓦特的飞球调节器；20世纪20年代－40年代：电子反馈放大器（火炮控制系统）（经典控制理论的应用）；20世纪50—70年代（现代控制理论的应用）；人造卫星(1957年)；阿波罗飞船登上月球(1957年)；物控机床(1952年)；工业机器人(1954年).20世纪80年代以来:加工中心和计算机集成制造系统（CIMS）．第8页，共27页，星期日，2025年，2月5日1.自动化与自动化学科，专业1.4自动化在工业化、信息化、现代化建设中的作用和地位（介绍几个概念）工业化发展的三个阶段：机械化（蒸汽机、动力机）电气化（电机、发电机、供电网络）自动化（电子控制器、自动化生产线）第9页，共27页，星期日，2025年，2月5日1.自动化与自动化学科，专业信息化发展阶段：数字化（数字计算机起源1946年，1960年大量应用）网络化（通讯网络起源1969年，1980年大量应用）系统化（系统、管理、集成，起源1975年，1990年大量应用）现代化发展阶段（中国人发明）后工业化（发达国家）第10页，共27页，星期日，2025年，2月5日1.自动化与自动化学科，专业

1.5自动化学科第11页，共27页，星期日，2025年，2月5日1.自动化与自动化学科，专业

1.6自动化专业第12页，共27页，星期日，2025年，2月5日2.自动化的基本原理2.2自动控制系统的研究内容系统建模：机理建模、实验建模（系统辨识）.系统分析：稳定性、稳态性能、暂态性能、抗干扰性、鲁棒性等.系统综合：设计控制器（应用自动控制理论）.第13页，共27页，星期日，2025年，2月5日2.自动化的基本原理

2.3自动控制理论2.3.1经典控制理论时域分析法（数学模型:高阶微分方程）.根轨迹法（数学模型:传递函数.1948年W.Evans提出并完善.）频率特性法（传递函数.1939年奈奎斯特图、伯德图）.相平面法和描述函数法（传递函数.应用于非线性系统）.第14页，共27页，星期日，2025年，2月5日2.3自动控制理论

2.3.2现代控制理论线性系统理论（数学模型：状态空间；能控性，能观性，系统综合或校正：极点配置法）系统辨识（最小二乘法）最优控制（极大值原理，动态规划）自适应控制（自校正控制，模型参考自适应）随机控制（白噪声干扰，概率统计方法）鲁棒控制（被控对象的不确定性）容错控制（系统安全性、可靠性）非线性理论（变结构控制，微分几何法，微分代数等）复杂控制（大型冶炼企业，大电网的调度控制以及社会、管理、经济等）第15页，共27页，星期日，2025年，2月5日2.3自动控制理论

2.3.3智能控制技术智能控制技术是针对难以建立精确的，有效的数学模型，从而无法应用经典或现代控制理论进行分析，综合的复杂对象．模糊控制神经网络控制专家系统遗传算法（智能优化）免疫算法（智能优化）蚁群算法（智能优化