自动化的起源和发展

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工业自动化行业发展历程

工业自动化行业发展历程

工业自动化行业发展历程随着科技的不断进步和人们对效率的追求,工业自动化行业在过去几十年中取得了巨大的发展。

本文将从自动化的起源开始,分析工业自动化行业的发展历程。

一、自动化的起源工业自动化的起源可以追溯到18世纪末的工业革命。

当时,机械化的生产使得生产效率大幅提高,但仍然需要人力来操作和监控机器。

然而,人力操作存在一定的限制,容易出现疲劳和错误。

因此,人们开始思考如何通过机器来代替人力,实现更高效、更精确的生产。

二、机械自动化阶段在20世纪初,机械自动化开始在工业领域得到应用。

最早的自动化设备包括传送带、自动钻床和自动车床等。

这些设备通过机械的方式取代了人力,大大提高了生产效率和质量。

然而,机械自动化仍然存在一定的局限性,无法适应复杂的生产流程和变化的生产需求。

三、电气自动化阶段随着电气技术的发展,电气自动化开始在工业中得到广泛应用。

电气自动化通过电气控制设备实现对机械设备的自动化控制。

例如,通过电气控制设备可以实现对传送带的启停、速度调节等操作。

电气自动化的优势在于可以实现更复杂的控制逻辑和更灵活的生产流程,同时提高了生产的精度和稳定性。

四、计算机控制阶段随着计算机技术的发展,计算机开始在工业自动化领域得到广泛应用。

计算机控制可以实现更复杂的控制算法和更高级的功能。

例如,利用计算机控制可以实现对整个生产线的集中监控和管理,实时获取生产数据并进行分析和优化。

计算机控制的应用使得工业自动化达到了一个新的阶段,为工业生产带来了巨大的变革和提升。

五、智能化和网络化阶段近年来,随着人工智能和物联网技术的迅猛发展,工业自动化进入了智能化和网络化的阶段。

智能化的工业自动化系统可以通过学习和优化算法实现自主决策和智能控制,进一步提高生产效率和质量。

网络化的工业自动化系统可以实现设备之间的互联互通,实现生产数据的实时共享和远程监控。

智能化和网络化的工业自动化为工业生产带来了更高的灵活性和智能化水平。

六、未来发展趋势展望未来,工业自动化行业仍然具有广阔的发展空间。

电气自动化发展史

电气自动化发展史

电气自动化发展史1. 简介电气自动化是指利用电气技术和自动化技术实现机械、工业过程和设备的自动化控制和运行。

本文将从电气自动化的起源开始,详细介绍其发展历程和重要里程碑。

2. 起源电气自动化的起源可以追溯到18世纪末的工业革命时期。

当时,人们开始使用蒸汽机和水力发电机等新兴技术来推动机械运行。

然而,这些机械的控制和操作仍然依赖人工操作,效率低下且存在安全隐患。

3. 发展历程3.1 第一阶段:电气控制的出现19世纪末,电气技术的快速发展为电气自动化的出现奠定了基础。

1880年,美国工程师约翰·亨利·霍普金斯发明了第一台电动自动化设备,实现了电气控制的初步应用。

这标志着电气自动化的雏形开始出现。

3.2 第二阶段:自动化技术的引入20世纪初,自动化技术的引入进一步推动了电气自动化的发展。

1913年,美国汽车制造商亨利·福特引入了流水线生产,实现了工业生产的高效自动化。

此后,自动化技术在工业领域得到广泛应用,电气自动化也随之迅速发展。

3.3 第三阶段:数字化技术的应用20世纪后半叶,数字化技术的快速发展进一步加速了电气自动化的进程。

计算机技术的应用使得电气自动化系统更加智能化和灵活化。

传感器、控制器和执行器等设备的高度集成和智能化,使得电气自动化系统的性能和可靠性大幅提升。

4. 重要里程碑4.1 1926年,美国工程师阿尔伯特·弗莱明发明了电子管,为电气自动化的发展提供了重要的技术基础。

4.2 1958年,美国工程师杰克·基尔比发明了第一个可编程逻辑控制器(PLC),使得电气自动化系统的控制更加灵活和高效。

4.3 1970年代,数字化技术的应用进一步推动了电气自动化的发展。

电子计算机的普及和微处理器的出现,使得电气自动化系统的控制和监测更加精确和可靠。

4.4 1990年代,以太网和工业以太网的应用使得电气自动化系统的通信更加快速和可靠,实现了分布式控制和远程监控。

电气自动化发展史

电气自动化发展史

电气自动化发展史一、引言电气自动化是指利用电气技术和自动控制技术实现工业生产过程的自动化。

本文将从电气自动化的起源开始,介绍其发展历程、关键技术和应用领域。

二、电气自动化的起源电气自动化起源于19世纪末的工业革命时期。

当时,随着蒸汽机和机械工具的广泛应用,工业生产的规模不断扩大,但人工操作已经无法满足生产需求。

于是,人们开始尝试利用电气技术来实现工业生产的自动化。

三、电气自动化的发展历程1. 第一阶段:早期控制系统(20世纪初)在20世纪初,电气自动化的发展主要集中在早期控制系统的研究。

当时,人们开始使用继电器和开关来实现对设备和机器的控制,实现了一定程度的自动化。

2. 第二阶段:逻辑控制系统(20世纪40年代-50年代)20世纪40年代和50年代,电子技术的发展使得逻辑控制系统得以实现。

逻辑控制系统利用电子元件和逻辑电路来实现对设备和机器的控制,大大提高了自动化程度。

3. 第三阶段:数字控制系统(20世纪60年代-70年代)20世纪60年代和70年代,随着计算机技术的发展,数字控制系统开始浮现。

数字控制系统利用计算机来实现对设备和机器的控制,极大地提高了自动化程度和控制精度。

4. 第四阶段:集成控制系统(20世纪80年代-90年代)20世纪80年代和90年代,集成电路技术的快速发展使得集成控制系统得以实现。

集成控制系统将逻辑控制、数字控制和计算机控制集成在一起,实现了更高级别的自动化控制。

5. 第五阶段:网络化控制系统(21世纪至今)21世纪以来,随着互联网技术的飞速发展,网络化控制系统开始浮现。

网络化控制系统利用互联网和通信技术实现设备和机器之间的远程控制和监控,实现了全球范围内的自动化。

四、电气自动化的关键技术1. 传感器技术:传感器是电气自动化系统中的重要组成部份,用于感知环境和设备的状态,并将其转化为电信号。

2. 控制器技术:控制器是电气自动化系统中的核心部份,用于接收传感器信号并根据预设的控制策略进行控制。

自动化学科概论(第二版)

自动化学科概论(第二版)

自动化学科概论(第二版)一、引言自动化学科是一门研究如何使用机械、电子和计算机技术来实现自动控制的学科。

它涉及到多个领域,包括机械工程、电子工程、计算机科学和控制理论等。

自动化技术的发展和应用广泛应用于各个行业和领域,为现代社会的发展做出了重要贡献。

二、自动化的基本概念1. 自动化的定义自动化是指利用现代科学技术,通过对被控对象的监测、计算、判断和操作,实现对被控对象的控制,从而使其在规定的条件下完成一定的任务。

2. 自动化系统的组成自动化系统通常包括输入、处理和输出三个基本部分。

输入部分负责采集被控对象的信息,处理部分负责对输入的数据进行处理和判断,输出部分负责根据处理结果对被控对象进行控制。

3. 自动化的特点自动化具有以下几个特点:•自动化可以提高生产效率和质量,降低成本。

通过自动化技术,可以实现对生产过程的精确控制,减少人为因素对生产质量的影响,提高产品的合格率和一致性。

•自动化可以提高安全性和稳定性。

自动化系统可以对危险和复杂的工作进行替代,减少人员的伤害风险,提高工作的稳定性和可靠性。

•自动化可以实现对大规模和复杂系统的管理。

自动化系统可以对大量的数据进行监测和处理,实现对系统的全面管理和控制。

•自动化可以提高人的工作环境和工作负担。

通过自动化系统可以对一些重复性和繁琐的工作进行自动化处理,减轻人员的工作压力,提高工作的舒适性和效率。

三、自动化学科的发展历程1. 自动化学科的起源自动化学科的起源可以追溯到工业革命时期。

当时,人们开始使用机器来替代人力进行生产,从而提高生产效率。

这标志着自动化技术的开始。

2. 自动化学科的发展阶段自动化学科的发展可以分为以下几个阶段:•机械自动化阶段:在这个阶段,机械设备被广泛应用于工业生产,并实现了一定程度的自动化。

•电气自动化阶段:随着电气技术的发展,人们开始使用电气设备来实现自动化控制,提高了控制的精度和可靠性。

•电子自动化阶段:随着电子技术的发展,人们开始使用电子设备来实现自动化控制,同时引入了数字计算技术,提高了控制系统的灵活性和可编程性。

工厂自动化技术指南

工厂自动化技术指南

工厂自动化技术指南第1章自动化技术概述 (4)1.1 自动化技术的发展历程 (4)1.2 自动化技术的分类与特点 (4)1.3 工厂自动化系统架构 (4)第2章传感器与执行器技术 (5)2.1 传感器原理与选型 (5)2.1.1 传感器原理 (5)2.1.2 传感器选型要点 (5)2.2 执行器原理与分类 (5)2.2.1 执行器原理 (5)2.2.2 执行器分类 (6)2.3 传感器与执行器的接口技术 (6)2.3.1 信号传输接口 (6)2.3.2 电气连接 (6)2.3.3 机械连接 (6)第3章电气控制技术 (6)3.1 常用电气元件及其功能 (6)3.1.1 开关 (7)3.1.2 继电器 (7)3.1.3 接触器 (7)3.1.4 熔断器 (7)3.1.5 传感器 (7)3.1.6 变压器 (7)3.2 电气控制电路设计 (7)3.2.1 确定控制要求 (7)3.2.2 选择电气元件 (7)3.2.3 绘制电气原理图 (7)3.2.4 设计电气接线图 (7)3.2.5 确定电气设备安装位置 (8)3.3 可编程逻辑控制器(PLC) (8)3.3.1 执行逻辑运算 (8)3.3.2 监测与保护 (8)3.3.3 数据处理与通信 (8)3.3.4 系统集成 (8)第4章电机驱动与运动控制 (8)4.1 电机类型与工作原理 (8)4.1.1 交流异步电动机 (8)4.1.2 交流同步电动机 (8)4.1.3 直流电动机 (9)4.1.4 伺服电动机 (9)4.2 电机驱动技术 (9)4.2.2 交流同步电动机驱动技术 (9)4.2.3 直流电动机驱动技术 (9)4.2.4 伺服电动机驱动技术 (9)4.3 运动控制算法与应用 (9)4.3.1 PID控制算法 (9)4.3.2 模糊控制算法 (10)4.3.3 神经网络控制算法 (10)4.3.4 运动控制应用实例 (10)第5章工业通信技术 (10)5.1 现场总线技术 (10)5.1.1 Profibus (10)5.1.2 CAN (10)5.1.3 DeviceNet (10)5.1.4 Modbus (11)5.2 工业以太网技术 (11)5.2.1 EtherCAT (11)5.2.2 Profinet (11)5.2.3 Ethernet/IP (11)5.3 通信协议与接口标准 (11)5.3.1 OPC UA (11)5.3.2 MQTT (11)5.3.3 通信接口标准 (12)第6章视觉检测与技术 (12)6.1 视觉检测系统组成与原理 (12)6.1.1 系统组成 (12)6.1.2 工作原理 (12)6.2 类型及其应用场景 (12)6.2.1 工业 (12)6.2.2 服务 (12)6.2.3 特种 (13)6.3 编程与控制技术 (13)6.3.1 编程技术 (13)6.3.2 控制技术 (13)6.3.3 传感器与执行机构 (13)第7章数据采集与处理技术 (13)7.1 数据采集方法与设备 (13)7.1.1 数据采集方法 (13)7.1.2 数据采集设备 (14)7.2 数据预处理与滤波算法 (14)7.2.1 数据预处理 (14)7.2.2 滤波算法 (14)7.3 数据分析与处理技术 (14)7.3.1 数据分析方法 (15)第8章智能制造与系统集成 (15)8.1 智能制造系统架构与关键技术 (15)8.1.1 智能制造系统架构 (15)8.1.2 关键技术 (15)8.2 制造执行系统(MES)与企业管理系统(ERP)集成 (16)8.2.1 集成方法 (16)8.2.2 集成优势 (16)8.3 工厂自动化系统集成方法与实践 (16)8.3.1 集成方法 (16)8.3.2 实践案例 (17)第9章安全生产与设备维护 (17)9.1 工厂自动化系统安全措施 (17)9.1.1 安全生产概述 (17)9.1.2 安全管理体系 (17)9.1.3 安全防护技术 (17)9.1.4 安全监测与应急预案 (17)9.2 设备故障诊断与预测维护 (17)9.2.1 设备故障诊断 (17)9.2.2 预测维护技术 (18)9.2.3 故障诊断与预测维护在实际应用 (18)9.3 生产过程优化与节能降耗 (18)9.3.1 生产过程优化 (18)9.3.2 节能降耗技术 (18)9.3.3 生产过程优化与节能降耗的实际应用 (18)第10章自动化技术在典型行业应用 (18)10.1 汽车制造行业自动化应用 (18)10.1.1 冲压自动化 (18)10.1.2 焊接自动化 (18)10.1.3 涂装自动化 (18)10.1.4 总装自动化 (19)10.2 电子制造行业自动化应用 (19)10.2.1 SMT贴片自动化 (19)10.2.2 波峰焊接自动化 (19)10.2.3 焊接后处理自动化 (19)10.3 食品饮料行业自动化应用 (19)10.3.1 生产线自动化 (19)10.3.2 检验检测自动化 (19)10.3.3 仓储物流自动化 (19)10.4 医药制造行业自动化应用 (20)10.4.1 制剂自动化 (20)10.4.2 检验自动化 (20)10.4.3 仓储物流自动化 (20)第1章自动化技术概述1.1 自动化技术的发展历程自动化技术起源于20世纪40年代,电子技术和计算机技术的飞速发展,自动化技术经历了多个阶段。

电气自动化发展史

电气自动化发展史

电气自动化发展史一、引言电气自动化是指利用电气技术和自动化技术实现工业生产过程的自动化控制。

自从电力技术的发展以及自动化理论的提出,电气自动化得到了快速发展。

本文将详细介绍电气自动化的发展史,包括其起源、发展阶段和应用领域等内容。

二、起源电气自动化的起源可以追溯到19世纪末的工业革命时期。

当时,人们开始利用电力来驱动机械设备,实现生产过程的自动化。

最早的电气自动化设备是由电动机和继电器组成的,通过电路控制来实现设备的自动化运行。

三、发展阶段1. 第一阶段:机械控制时代(20世纪初)在20世纪初,电气自动化的发展进入了机械控制时代。

这一阶段的关键技术是继电器和开关电路。

继电器可以实现电路的开关控制,从而实现对设备的自动化控制。

这一阶段的代表性应用是自动化生产线的浮现,大大提高了生产效率。

2. 第二阶段:电子控制时代(20世纪40年代)20世纪40年代,电子技术的发展推动了电气自动化的进一步发展。

在这一阶段,电子元器件开始广泛应用于自动化设备中,如电子管、晶体管和集成电路等。

这些元器件的浮现使得电气自动化设备更加稳定可靠,并且具备了更强的处理能力。

3. 第三阶段:计算机控制时代(20世纪70年代)20世纪70年代,计算机技术的快速发展引领了电气自动化的新一轮革命。

计算机的浮现使得自动化控制系统具备了更高的智能化水平。

计算机可以对生产过程进行实时监控和控制,并且可以进行复杂的数据处理和分析。

这一阶段的代表性应用是工业控制系统的全面升级,实现了更高效、更精确的生产控制。

4. 第四阶段:网络控制时代(21世纪)进入21世纪,网络技术的快速发展为电气自动化带来了新的机遇和挑战。

通过互联网和物联网技术,不同设备之间可以实现实时的数据交换和通信。

这使得电气自动化系统可以更加灵便、智能地进行控制和管理。

例如,智能家居系统、智能工厂和智能交通系统等都是网络控制时代的典型应用。

四、应用领域电气自动化广泛应用于各个领域,以下是其中几个典型的应用领域:1. 工业自动化:包括生产线自动化、机械加工自动化、仓储物流自动化等。

自动化专业介绍

自动化专业介绍自动化专业是一门涉及机械、电子、计算机等多个学科的综合性学科,旨在培养具备自动控制系统设计、开辟和应用能力的高级工程技术人材。

本文将详细介绍自动化专业的相关内容,包括专业背景、培养目标、课程设置、就业前景等方面。

1. 专业背景自动化专业起源于20世纪50年代,随着科学技术的发展和工业自动化的迅速推进,自动化专业逐渐成为重要的学科领域。

自动化专业涉及的知识包括自动控制理论、传感器与执行器、控制系统设计与实现、工业机器人、人工智能等。

2. 培养目标自动化专业的培养目标是培养具备自动化技术应用与开辟能力的高级工程技术人材。

毕业生应具备以下能力:- 掌握自动控制理论与方法,能够设计、分析和调试自动控制系统;- 熟悉传感器与执行器的原理与应用,能够选择合适的传感器与执行器,并进行系统集成;- 具备工业机器人的基础知识与技能,能够进行机器人系统的设计与编程;- 熟悉人工智能技术,能够应用人工智能算法解决实际问题;- 具备良好的团队合作能力和创新能力。

3. 课程设置自动化专业的课程设置主要包括以下几个方面:- 基础课程:数学、物理、电路与电子技术等;- 专业核心课程:自动控制原理、传感器与执行器、控制系统设计、工业机器人原理与应用、人工智能基础等;- 专业选修课程:工业自动化、过程控制、智能控制、自动化仪表与检测、自动化系统仿真等;- 实践环节:包括实验课程、实习和毕业设计等,旨在培养学生动手能力和实际应用能力。

4. 就业前景自动化专业毕业生在工业自动化、机器人技术、智能创造、自动化仪表与检测等领域具有广泛的就业前景。

毕业生可从事自动化系统设计与开辟、控制工程师、机器人工程师、智能创造工程师、自动化仪表与检测工程师等职业。

随着工业4.0时代的到来,自动化专业的就业前景更加广阔。

5. 实践与创新自动化专业注重实践与创新能力的培养。

学生在校期间将参预各类实践项目,如自动控制系统设计、机器人竞赛、智能创造实验等。

自动化专业介绍

自动化专业介绍引言概述:自动化专业是现代工程技术领域中的重要学科之一。

随着科技的不断发展,自动化技术在各个领域的应用越来越广泛。

本文将详细介绍自动化专业的定义、学科内容、就业前景以及专业发展方向。

一、自动化专业的定义与背景1.1 自动化专业的定义自动化专业是研究如何利用先进的计算机技术、电子技术和控制理论,设计、开辟和应用各种自动化系统和设备的学科。

其目的是实现对各种工业过程、生产线以及其他系统的自动控制和优化。

1.2 自动化专业的起源与发展自动化专业起源于20世纪50年代的美国。

随着工业化进程的加速,人们对于提高生产效率和质量的需求也越来越迫切。

自动化技术的发展应运而生,并逐渐成为一个独立的学科。

二、自动化专业的学科内容2.1 控制理论与方法控制理论与方法是自动化专业的核心内容之一。

它研究如何通过设计合理的控制系统,对各种工业过程和设备进行自动化控制。

其中包括PID控制、含糊控制、神经网络控制等不同的控制方法。

2.2 自动化设备与系统自动化设备与系统是自动化专业的重要组成部份。

它涉及到各种自动化设备的设计、开辟和应用,例如PLC(可编程逻辑控制器)、DCS(分布式控制系统)以及各种传感器和执行器等。

2.3 人机交互与人工智能随着人工智能技术的快速发展,人机交互与人工智能成为自动化专业的新兴方向。

它研究如何通过智能化的界面设计和人工智能算法,实现人与机器之间的高效交互和智能决策。

三、自动化专业的就业前景3.1 工业自动化领域工业自动化领域是自动化专业毕业生就业的主要方向之一。

在创造业的快速发展和转型升级的背景下,对于掌握自动化技术的人材需求日益增加。

毕业生可以从事自动化设备的研发与维护、工业过程的优化与控制等工作。

3.2 智能创造与物联网领域随着智能创造和物联网技术的兴起,自动化专业的就业前景也越来越广阔。

毕业生可以从事智能创造系统的设计与开辟、物联网设备的集成与管理等工作,为企业提供智能化的解决方案。

电气自动化发展史

电气自动化发展史一、简介电气自动化是指利用电气技术和自动控制技术实现生产过程的自动化的一种方式。

本文将详细介绍电气自动化的发展史,包括起源、发展阶段和应用领域等方面的内容。

二、起源电气自动化的起源可以追溯到19世纪末的工业革命时期。

当时,人们开始使用电力来驱动机器,以取代传统的人力和蒸汽动力。

电力的应用为自动化提供了可能性,使得生产过程更加高效和可控。

三、发展阶段1. 早期阶段电气自动化的早期阶段主要集中在机械和电气技术的结合上。

例如,发明家托马斯·爱迪生在1879年成功发明了第一款商业化的电灯泡,这标志着电力的普及和应用。

随后,人们开始将电力应用于工业生产中的各个环节,如输送带、机械臂等。

2. 控制系统的浮现20世纪初,电气自动化进入了控制系统的阶段。

人们开始研究和开辟自动控制系统,以实现对生产过程的精确控制。

在这个阶段,自动化仪表、传感器和执行器等关键设备得到了广泛应用。

例如,自动调节阀、温度传感器等设备的浮现,使得生产过程的控制更加准确和稳定。

3. 数字化与网络化20世纪后半叶,随着计算机技术和通信技术的快速发展,电气自动化进入了数字化与网络化的阶段。

人们开始利用计算机和网络技术来实现对生产过程的远程监控和控制。

例如,PLC(可编程逻辑控制器)的应用使得生产线的自动化程度大大提高,工业以太网的浮现使得设备之间的信息交流更加便捷。

四、应用领域电气自动化的应用领域非常广泛,涵盖了工业生产、能源、交通、医疗等多个领域。

以下是一些典型的应用案例:1. 工业生产:电气自动化在工业生产中的应用非常广泛,如汽车创造、电子产品创造、化工生产等。

通过自动化技术,可以提高生产效率、降低成本和提升产品质量。

2. 能源:电气自动化在能源领域的应用主要包括电力系统的自动化和智能电网的建设。

通过自动化技术,可以实现对电力系统的远程监控和控制,提高能源利用效率。

3. 交通:电气自动化在交通领域的应用主要包括交通信号控制、智能交通管理系统等。

电力自动化发展史

电力自动化发展史一、引言电力自动化是指利用先进的计算机、通信和控制技术,对电力系统进行监测、控制和管理的一种技术手段。

本文将详细介绍电力自动化的发展历程,包括其起源、发展阶段、关键技术和应用领域等方面的内容。

二、起源与发展阶段1. 起源电力自动化的起源可以追溯到20世纪初,当时电力系统的监测和控制主要依靠人工操作,效率低下且存在一定的安全隐患。

随着计算机技术的发展,人们开始尝试将计算机应用于电力系统的监测和控制中,从而推动了电力自动化的起步。

2. 第一阶段:远动技术的引入20世纪50年代至70年代,远动技术逐渐应用于电力系统中。

远动技术通过利用通信技术,实现电力设备之间的远程监测和控制,提高了电力系统的运行效率和可靠性。

同时,计算机控制系统的浮现,使得电力系统的自动化程度得到了进一步提升。

3. 第二阶段:SCADA系统的发展20世纪70年代至90年代,SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统的浮现,极大地推动了电力自动化的发展。

SCADA系统通过集成计算机、通信和控制技术,实现了对电力系统的全面监测和控制。

此阶段的关键技术包括远程通信技术、数据采集技术和分布式控制技术等。

4. 第三阶段:智能电网的崛起21世纪以来,随着智能电网概念的提出,电力自动化进入了一个新的发展阶段。

智能电网通过利用先进的信息技术和通信技术,实现了电力系统的高效、可靠和可持续发展。

此阶段的关键技术包括物联网技术、云计算技术和大数据分析技术等。

三、关键技术1. 远程通信技术远程通信技术是电力自动化的基础,它通过利用各种通信手段(如有线通信、无线通信和光纤通信等),实现电力设备之间的远程监测和控制。

常见的远程通信技术包括电力载波通信、无线传感器网络和卫星通信等。

2. 数据采集技术数据采集技术是指对电力系统中的各种数据进行采集和处理的技术。

它通过利用传感器和数据采集设备,实时获取电力系统的运行数据,并将其传输到监控中心进行处理和分析。

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模糊控制作为智能领域中最具有实际意义的一种控制方法,已 经在工业控制领域,家用电器自动化领域和其他很多行业中解决了 传统控制方法无法或者是难以解决的问题,取得了令人瞩目的成效 。
最优控制
最优控制问题研究的主要内容是:怎样选择控制规律才能使控 制系统的性能和品质在某种意义下为最优,求解最优控制问题的方 法,目前主要的就是上述的两种方法,另外可能还会用到一些数值 解法。用这些方法已经成功的解决了许多动态控制问题,如最小时 间控制,最少燃料控制和最佳调节器等。最优控制已经在航天,航 海,导弹,电力系统,控制装置,生产设备和生产过程中得到了比 较成功的应用,而且在经济系统和社会系统中也得到了广泛的应用。
如果说军事设备是自动化之父,那么工业生产就是自动化之 母。自动化生产是人们梦寐以求的事情。
福特发明的汽车生产线是最成功的早期生产线,1913年福特 创建了由专用机床组成的“运动中的组装线”在这种生产线上,要 组装的部件由传送带运到一个个工人面前,每一个工人只完成一 种操作。
自动化技术为生产力的发展起了巨大作用,实现了人们摆脱 繁重的劳动的愿望。同时自动化技术也在应用中得到不断发展和 完善。
任何一个实际系统都具有不同程度的不确定性,这些不确定性 有时表现在系统内部,有时表现在系统的外部。从系统内部来讲, 描述被控对象的数学模型的结构和参数,设计者事先并不一定能准 确知道。作为外部环境对系统的影响,可以等效地用许多扰动来表 示。这些扰动通常是不可预测的。此外,还有一些测量时产生的不 确定因素进入系统。面对这些客观存在的各式各样的不确定性,如 何设计适当的控制作用,使得某一指定的性能指标达到并保持最优 或者近似最优,这就是自适应控制所要研究解决的问题。
最优控制问题有四个关键点:(1)受控对象为动态系统。(2) 初始与终端条件(时间和状态)。(3)性能指标。(4)容许控制 。而最优控制问题的实质就是要找出容许的控制作用或控制规律, 使动态系统(受控对象)从初始状态转移到某种要求的终端状态, 并且保证某种要求的性能指标达到最小值或者是最大值。
时至今日,最优控制理论的研究,无论在深度或是广度上,都 有了较大的进展。然而,随着人们对客观世界认识的不断深化,又 提出了一系列有待解决的新问题。可以毫不夸张地说,最优控制理 论依旧是极其活跃的科学领域之一。
自动化的诞生
人类自开始进行劳动以来,就一直梦想着制造出能够无 需人的参与就可以自己完成任务的劳动工具。
从刀耕火种的年代起,人们就梦想着省时省力地生产出更 多的东西,来满足人们生活的需要。人们在几千年的生产过程 中,发明了很多节省力气的工具,如在河流上建造的水车。可 以通过水的冲击带动轮子转动,实现灌溉、淘米等工作。
自适应控制
在日常生活中,所谓自适应是指生物能改变自己的习性以适应 新的环境的一种特征。因此,直观地讲,自适应控制器应当是这样 一种控制器,它能修正自己的特性以适应对象和扰动的动态特性的 变化。
自适应控制的研究对象是具有一定程度不确定性的系统,这里 所谓的“不确定性”是指描述被控对象及其环境的数学模型不是完全 确定的,其中包含一些未知因素和随机因素明自动化的原理。
自动化设备和机器的关键就在于反馈的存在,正是有了他的存 在,才使自动化成为可能。反馈就是自动化的奥妙所在。所以 自动控自原理也叫反馈控制原理。 一个自动化系统无论结构多么复杂都是由下面几部分组成: 第一,检测比较装置。 第二,控制器。 第三,执行机构。 第四,控制量。
控制器——系统的大脑 传感器——系统的耳目 执行器——系统的手脚 受控对象——温柔的羔羊 稳定性——不可或缺 鲁棒性——健康的系统 极点——控制系统的精灵
自动化的前沿技术
模糊控制——其实我很清楚 最优控制---“没有更好只有最好” 自适应控制——以变制变 鲁棒控制——以静制动 线性控制理论纵横 非线性控制理论的发展 PID控制——简而优秀 预测控制——未卜先知 故障诊断——神医妙手 人工智能——智慧之巅 专家系统——身边的专家 推理控制——经验的作用 集散控制系统(DCS)
自动化在炮火中发展
自动化技术从产生到现在,它的发展始终没有离开武器装备 的需要。
在第二次世界大战中,同盟国军队的主要作战武器是火炮。 当时的火炮威力大、射程远,但是命中精度比较差。如果没有二 战这个巨大的实验场,自动化技术也不会有如此大的发展。可以 这样说“军事装备是自动化之父,二战是自动化诞生的产房”。
工业革命的到来(1788年),为自动化的发展带来了巨大 的动力。此后的一百多年中,人们一直在探索,特别是,经过 从1934年到1947年的十几年研究(二战期间),最终提出了自动化 的理论基础著作——控制论。标志着自动化技术的正式诞生。
从诞生到现在,自动化技术在各个领域大显身手,飞机 导航、交通运输、导弹控制中到处都是自动化技术的应用。
鲁棒控制
鲁棒控制(Robust Control)方面的研究始于20世纪50年代。 在过去的50年中,鲁棒控制一直是国际自控界的研究热点。所谓 “鲁棒性”,是指控制系统在一定(结构,大小)的参数摄动下, 维持某些性能的特性。根据对性能的不同定义,可分为稳定鲁棒 性和性能鲁棒性。以闭环系统的鲁棒性作为目标设计得到的固定 控制器称为鲁棒控制器。
模糊控制
模糊控制是以模糊集合理论为基础的一种新兴的控制手段,它 是模糊系统理论和模糊技术与自动控制技术相结合的产物。自从这 门科学诞生以来,它产生了许多探索性甚至是突破性的研究与应用 成果,同时,这一方法也逐步成为了人们思考问题的重要方法论。
1965年美国的控制论专家L. A. Zadeh教授创立了模糊集合论, 从而为描述,研究和处理模糊性现象提供了一种新的工具。一种利 用模糊集合的理论来建立系统模型,设计控制器的新型方法——模 糊控制也随之问世了。模糊控制的核心就是利用模糊集合理论,把 人的控制策略的自然语言转化为计算机能够接受的算法语言所描述 的控制算法,这种方法不仅能实现控制,而且能模拟人的思维方式 对一些无法构造数学模型的被控对象进行有效的控制。
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