自動(dòng)化(專業(yè))概論解讀

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控制與自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域15.3過程工業(yè)自動(dòng)化5.5飛行器控制5.7智能交通系統(tǒng)5.9生態(tài)與環(huán)境控制25.2機(jī)械制造自動(dòng)化5.4電力系統(tǒng)自動(dòng)化5.6智能建筑5.8生物控制5.10社會(huì)經(jīng)濟(jì)控制5.11大系統(tǒng)控制與系統(tǒng)工程5.1

引言控制與自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展至今，可以說是已從“人類手腳的延伸”擴(kuò)展到“人類大腦的延伸”?？刂婆c自動(dòng)化技術(shù)時(shí)時(shí)在為人類“謀”福利，可謂無所不在、無處沒有。5.2

機(jī)械制造自動(dòng)化3機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)從20世紀(jì)50年代至今，經(jīng)歷了：單機(jī)自動(dòng)化、剛性生產(chǎn)線數(shù)控機(jī)床、加工中心柔性生產(chǎn)線、柔性制造正向計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)發(fā)展。5.2.1數(shù)控技術(shù)和數(shù)控系統(tǒng)45.2.2柔性制造系統(tǒng)(FMS)柔性制造系統(tǒng)由加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、中央管理系統(tǒng)組成。5實(shí)際柔性制造生產(chǎn)線65.2.3計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)75.3

過程工業(yè)自動(dòng)化8在連續(xù)型工業(yè)中，主要對(duì)系統(tǒng)的溫度，壓力、流量、液位（料位）、成分和物性等六大參數(shù)進(jìn)行控制的工業(yè)，稱之為過程工業(yè)。過程工業(yè)包括電力、石油化工、化工、造紙、冶金、制藥、輕工等國民經(jīng)濟(jì)中舉足輕重的許多工業(yè)。過程工業(yè)自動(dòng)化的特點(diǎn)9連續(xù)型工業(yè)生產(chǎn)過程的變化機(jī)理十分復(fù)雜，有的還非常不清楚。過程工業(yè)往往處于十分苛刻的生產(chǎn)環(huán)境，例如高溫、高壓、真空，有時(shí)甚至是在易燃、易爆、有毒的環(huán)境。過程工業(yè)生產(chǎn)過程一般具有較大的慣性或滯后性，不像機(jī)器人、機(jī)床等控制對(duì)象那樣反映迅速，屬于一種較難控制的對(duì)象。過程工業(yè)的生產(chǎn)過程是連續(xù)的，因而強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)控制和管理的整體性，應(yīng)把各種裝置和生產(chǎn)車間連接在一起成為一個(gè)整體來考慮，實(shí)現(xiàn)了個(gè)別設(shè)備或裝置的優(yōu)化不一定是整體最優(yōu)的，應(yīng)謀求全廠的最優(yōu)化?；具^程控制系統(tǒng)10直接數(shù)字控制系統(tǒng)11集散控制系統(tǒng)12現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)13計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型生產(chǎn)過程計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)是一種綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。目的是要使企業(yè)用最短的周期、最低的成本、最優(yōu)的質(zhì)量，生產(chǎn)出適銷對(duì)路的產(chǎn)品，以獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)國內(nèi)外市場的競爭能力。其實(shí)質(zhì)就是將過程控制、計(jì)劃調(diào)度、經(jīng)營管理和市場銷售等信息進(jìn)行集成，并求得全局優(yōu)化145.4

電力系統(tǒng)自動(dòng)化15電力系統(tǒng)自動(dòng)化的基本目標(biāo)與任務(wù)就是保障電力系統(tǒng)安全、可靠及經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行(2008雪災(zāi)、地震)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的遞階結(jié)構(gòu)16電力系統(tǒng)的頻率17保持系統(tǒng)頻率的精度是電力系統(tǒng)運(yùn)行中的主要任務(wù)之一，一般要求系統(tǒng)頻率相對(duì)額定頻率的偏差不超過0.05~0.15Hz離心式調(diào)速機(jī)工作原理圖電力系統(tǒng)的電壓18保持系統(tǒng)電壓基本不變是電力系統(tǒng)另外一個(gè)重要的方面，通常要求電壓幅值相對(duì)額定幅值變化量不超過+-5~10%。為了維持系統(tǒng)的電壓水平，需要對(duì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。電力系統(tǒng)的調(diào)度19飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)205.5

飛行器控制飛行器控制系統(tǒng)：姿態(tài)控制、導(dǎo)航、制導(dǎo)衛(wèi)星導(dǎo)航21自動(dòng)尋的導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)22制導(dǎo)方法圖5.8追蹤法示意圖圖5.9 三點(diǎn)法示意圖圖5.10比例導(dǎo)引法示意圖導(dǎo)彈飛行方向始終指向目標(biāo)，速度大于目標(biāo)臨近目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)轉(zhuǎn)彎會(huì)引起脫靶23導(dǎo)彈速度方向與導(dǎo)彈和目標(biāo)的連線角速度成正比導(dǎo)彈始終在制導(dǎo)雷達(dá)和目標(biāo)的連線上5.6

智能建筑三大基本要素：樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、通信自動(dòng)化系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。245.7

智能交通系統(tǒng)25智能交通系統(tǒng)的概念（ITS，intelligent

transportation

system）智能交通系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于包括高速公路、城市道路、橋梁等設(shè)施的龐大的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，也可應(yīng)用于數(shù)量日益增多的各種車輛。提高公路交通的安全性降低能源消耗，減少汽車運(yùn)輸對(duì)環(huán)境的影響提高公路網(wǎng)絡(luò)的通行能力提高汽車運(yùn)輸生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益5.7.2智能交通系統(tǒng)的主要內(nèi)容26交通管理系統(tǒng)旅行者信息系統(tǒng)公共交通運(yùn)營系統(tǒng)營運(yùn)車輛調(diào)度管理系統(tǒng)電子收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)急管理系統(tǒng)先進(jìn)的車輛控制和安全系統(tǒng)5.7.2.1

交通管理系統(tǒng)27該系統(tǒng)包括：在途駕駛員信息；交通狀況監(jiān)視；車流量管理；交通指揮控制；突發(fā)事件管理系統(tǒng)。5.7.2.2

旅行者信息系統(tǒng)28該系統(tǒng)包括：出發(fā)前的出行信息；交通線路引導(dǎo)；擁擠區(qū)域的規(guī)避。公共交通運(yùn)營系統(tǒng)該系統(tǒng)包括：公共運(yùn)輸管理；途中換乘信息；滿足個(gè)人需求的非定線公共交通。5.7.2.4

營運(yùn)車輛調(diào)度管理系統(tǒng)29該系統(tǒng)包括：信息查詢；自動(dòng)售票；車輛自動(dòng)定位技術(shù)；危險(xiǎn)品應(yīng)急處理。5.7.2.5

電子收費(fèi)系統(tǒng)該系統(tǒng)通過電子卡或電子標(biāo)簽由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收費(fèi)。大大提高車輛通行能力。5.7.2.6

應(yīng)急管理系統(tǒng)30該系統(tǒng)包括：緊急告警與人員安全；應(yīng)急車輛管理。5.7.2.7

先進(jìn)的車輛控制和安全系統(tǒng)該系統(tǒng)包括：縱向避撞；側(cè)向避撞；交叉口避撞；視覺強(qiáng)化避撞；事故安全保護(hù)；危險(xiǎn)預(yù)警；自動(dòng)駕駛等；5.8

生物控制（生命科學(xué)）31“生物控制論的目的主要在于建立能反映人體和動(dòng)物體功能的模型和理論，而且這種模型和理論中的邏輯原理和有機(jī)體本身中起作用的邏輯原理是相同的。它也試圖建立和生物系統(tǒng)有同樣物理與生物化學(xué)成分的模型?！斌w溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)32心血管系統(tǒng)生物反饋治療335.8.3

仿生技術(shù)345.8.4

生物控制與中醫(yī)學(xué)35中醫(yī)學(xué)是我國人民經(jīng)過幾千年實(shí)踐總結(jié)出來的一門關(guān)于人的科學(xué)，它和生物控制研究方法的共同點(diǎn)是注重整體性和系統(tǒng)性。其中記載的經(jīng)絡(luò)學(xué)說（人體整個(gè)生命活動(dòng)的功能控制系統(tǒng)）實(shí)質(zhì)上是世界上最早的古典生物控制理論。5.9

生態(tài)與環(huán)境控制36生態(tài)控制生態(tài)控制的基本任務(wù)之一是用系統(tǒng)和信息觀點(diǎn)和方法分析、設(shè)計(jì)、規(guī)劃和控制人工生態(tài)系統(tǒng)、資源的合理利用和再循環(huán)、環(huán)境的綜合治理和優(yōu)化以及在新的生態(tài)平衡格局下人類怎樣適應(yīng)和協(xié)調(diào)。環(huán)境控制將環(huán)境當(dāng)作受控的開放系統(tǒng)，研究、實(shí)施有效的控制行為，使人們的生存環(huán)境質(zhì)量維持在一個(gè)良好的水平。環(huán)境控制中的控制行為主要有三個(gè)方面：局部污染處理、綜合環(huán)境治理和環(huán)境系統(tǒng)管理。5.10

社會(huì)經(jīng)濟(jì)控制37將社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)（SocioeconomicSystem）看成是一個(gè)具有反饋調(diào)節(jié)，特別是信息反饋的控制系統(tǒng)；對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行定量的描述與處理，以求達(dá)到最優(yōu)控制，作出有效、合理的經(jīng)濟(jì)決策;社會(huì)經(jīng)濟(jì)控制的主要任務(wù)是：給出最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)決策，通過最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)管理，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。5.11

大系統(tǒng)控制與系統(tǒng)工程385.11.1

大系統(tǒng)控制什么是大系統(tǒng)？三種常見的結(jié)構(gòu)形式是什么？規(guī)模宏大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)遞階控制、多層控制和多段控制第二層協(xié)調(diào)控制遞階控制遞階控制被控對(duì)象或過程總?cè)蝿?wù)……局部控制…局部控制局部控制…局部控制第一層第三層39(1)大系統(tǒng)多級(jí)（遞階）控制(2)大系統(tǒng)多層控制自組織層自適應(yīng)層最優(yōu)化層直接控制層測(cè)量顯示被控對(duì)象或過程總目標(biāo)第四層第三層第二層第一層慢擾動(dòng)較慢擾動(dòng)較快擾動(dòng)快擾動(dòng)40(3) 大系統(tǒng)多段控制結(jié)構(gòu)（按照被控過程的時(shí)間分段）第一段第二段第n段被控對(duì)象或過程……全段任務(wù)協(xié)調(diào)模塊4