《自动化专业导论》PPT课件
自动化专业导论
自动化专业导论学院：班级：姓名：学号：1.自动化科学与技术的核心是什么？自动化专业的特点是什么？（1）自动化科学与技术的核心：核心是控制与系统。
在现代管理系统中，人、财、物等要素的组合关系是多种多样的，时变化和环境影响很大，内部运行和结构有时变化也很大，加上组织关系错复杂，随机因素很多，处在这样一个十分复杂的系统中，要想实现既定的标，执行为此而拟定的计划，求得组织在竞争中的生存和发展，不进行控工作是不可想象的。
由此可见控制与系统在自动化学科中的重要性和在人们日常生活中的重要性，这也是自动化学科对其他学科的重要贡献所在之处。
自动化科学与技术的核心使信息、控制和系统，其中控制是核心的核心。
也就是说，掌握好控制，也就掌握了自动化最核心的内容，奠定了实现自动化的基础。
（2）自动化专业的特点：（1）具有控管结合，强弱并重，软硬兼施的鲜明特点，是理，工，文，管多学科交叉的宽口径工科专业。
（2）具有多学科交叉、内涵丰富、外延宽广的特点，因而利于培养宽口径、多面手、综合复合型人才；（3）得益于具有方法论性质的科学方法、科学思想的熏陶，思想更开阔、也更有深度，非常利于培养具有创新能力的人才（4）重点突出系统与集成的思想、方法。
2.开环控制和闭环控制的差异是什么？解释闭环PID控制的作用?（1）开环控制和闭环控制的差异：开环控制和闭环控制使按照信号的传递路径来区分的两种不同的控制形式。
闭环控制的被控量要经过测量元件测量出来送回给输入端与给定信号进行比较得出偏差信号，即有反馈环节，通过负反馈使系统的精确度提高，响应时间缩短，适合于对系统的响应时间，稳定性要求高的系统。
而开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高，响应时间相对来说很长，精确度不高，适用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。
（2）闭环PID控制的作用：PID控制器有比例单元，积分单元和微分单元组成。
比例环节：改变反应速度，可以使反应加快，但是过大的比例使得系统的稳定性变差，甚至使系统不稳定。
自动化概论PPT课件(38页)精选全文
自动控制理论的经典著作
控制系统的一种自然模型
控制器(计算机) 大脑 控制理论 思想、智能 传感器 感觉器官 执行器 肌肉 能量 食物
更好的执行器 提供更好的体能
更好的传感器 提供更好的视觉
更好的控制 使传感器和执行器的组合以更智能的方式提供更灵巧 的作用
自然模型
自动化技术的发展
检测、计算、通信、执行和复杂性技术成本/性能曲线
机械化（应用机器系统） 电气化（加入电机、网络） 自动化（加入自动控制器） 数字化（应用数字计算机） 网络化（实现计算机网络） 先进自动化（系统、管理） 智能化（引入智能） 知识化（处理知识）
工业化 信息化 知识化
社 会 总 发 展
嫦娥一号 中国自主研制、发射的第一个月球探测器
北京现代汽车车身车间焊接机器人
清华大学提出的电力系统的混成控制
离散逻辑控制指令～连续动态
底层（动态电力系统） 电厂、变电站&FACTS设备
电力 系统 混成 控制
中间处理与操作层 Processing & Operating
最高决策与指挥层 Decision–making & Commanding
小结
自动化是一个发展充分、工程概念强、内容丰富、应用领域广泛的技术学科，是人类文明进步和社会现代化的标志。 自动化是信息化的必然，是智能化的基础，是人类体能和智力扩展的关键技术，是从信息社会迈向知识社会的必经之路。 自动化专业培育高素质的控制、管理、决策人才，要求：理论与实践（抽象思维与动手，数学方程与物理概念）、硬件与软件、强电与弱电并重
中间层信息
控制指令 (事件驱动)
Data
底层设备的反馈控制
操作命令
底层信息
电气工程及其自动化专业导论PPT第2章
2.4 电器的分类和主要类型
高压电器 低压电器
控制电器 主令电器
保护电器 哈尔滨理工大学
执行电器
手动电器 自动电器
…… …… 配电电器
第2章 电机电器及其系统
2.4 电器的分类和主要类型
2.4.1 电器的主要分类
电器（electric apparatus）泛指所有用电的器具，但是在电气工程领域中，主要指用于对 电路进行接通、分断，对电路参数进行变换，以实现对电路或用电设备的控制、调节、切换、检 测和保护等作用的电工装置、设备和元件。
（四）特种电机 1.永磁无刷电动机 无刷电动机是一种典型的机电一体化产品，主要由电动
机本体、位置传感器、控制器及相关线路组成。转子采用永 磁材料的无刷电动机，称做永磁无刷电动机，其转子结构既 有传统的内转子结构，又有盘式结构、外转子结构和直线结 构等新型结构形式。
哈尔滨理工大学
无刷电机
第2章 电机电器及其系统
主要作用概括为以下三个方面： 1、用于电能的产生、传输、和分配。 2、用于驱动各种生产机械或装备。 3、用以作为各种控制系统或自动化、智能化装置的重要元件。
哈尔滨理工大学
第2章 电机电器及其系统
2.1.1 电机的主要作用
哈尔滨理工大学
第2章 电机电器及其系统
2.1 电机的作用和发展历程
2.1.2 电机的发展历程
高压开关设备的器件主要有断路器、隔离开关、重合器、分段器、接触器、熔断器负荷开 关和接地开关等，以及由上述产品与其他电器产品组合的系统。
哈尔滨理工大学
第2章 电机电器及其系统
主要分类： 1.按工作电压等级分类 （1）高压电器 （2）低压电器
哈尔滨理工大学
第2章 电机电器及其系统
自动化专业介绍PPT课件(18页)
近年来，各地相继利用外资建设了一批城 市污水处理厂，将先进的工艺及设备引进 国内，在提高工艺设备技术水平的同时， 控制系统和管理水平也有了很大的提高。 结束了以往污水处理全部用人工或简单的 电器控制的落后局面。 发达国家在二级 处理普及以后投入大量资金和科研力量加 强污水处理设施的监测、运行和管理，实 现了计算机控制、报警、计算和瞬时记录 。
（5） 20世纪50年代末起至今是综合自动化时期， 这一时期空间技术迅速发展﹐迫切需要解决多变量 系统的最优控制问题。于是诞生了现代控制理论。 现代控制理论的形成和发展为综合自动化奠定了理 论基础。
（6） 今天，自动化已远远突破了上述传统的概 念，具有更加宽广和深刻的内涵。 自动化的
广义内涵至少包括以下几点：在形式方面，制造自 动化有三个方面的含义：代替人的体力劳动，代替 或辅助人的脑力劳动，制造系统中人机及整个系统 的协调、管理、控制和优化。在功能方面，自动化 代替人的体力劳动或脑力劳动仅仅是自动化功能目 标体系的一部分。自动化的功能目标是多方面的， 已形成一个有机体系。在范围方面，制造自动化不 仅涉及到具体生产制造过程，而是涉及产品生命周 期所有过程。
自动化发展概况
（1）1946年，美国福特公司的机械工程 师D.S.哈德最先提出“自动化”一词，并 用来描述发动机汽缸的自动传送和加工 的过程。50年代，自动调节器和经典控 制理论的发展，使自动化进入以单变量 自动调节系统为主的局部自动化阶段。 自动化
60年代，随现代控制理论的出现和电子 计算机的推广应用，自动控制与信息处 理结合起来，使自动化进入到生产过程Biblioteka 的最优控制与管理的综合自动化阶段。
自动化的效益
本厂所采用的污水处理自动化控制系统 借鉴了国内外先进的计算机软、硬件技 术，控制理论及算法，实现了污水处理 全过程自动智能控制，节省了人力资源， 能够及时、准确地反映工艺过程中各个 工艺参数的变化情况，并通过声光报警， 数据溢出时自动暂停设备等方式提醒工 作人员根据参数变化及时做出调整对策， 保证整套处理过程长期稳定、高效地运 行。
电气工程及其自动化专业导论PPT课件
电气工程及其自动化
专业导论
前言：专业导读
一、专业简介 二、培养目标 三、主要课程 四、就业前景及方向 五、个人要求
一、专业简介
电气工程及其自动化专业是 电气信息领域的一门新兴学科， 但由于和人们的日常生活以及工 业生产密切相关，发展非常迅速， 现在也相对比较成熟。已经成为 高新技术产业的重要组成部分， 广泛应用于工业、农业、国防等 领域，在国民经济中发挥着越来 越重要的作用。
四、就业前景及方向
电气工程的重要作用
电气工程是现代社会的重要支柱
不论是电气时代还是信息时代，都是建 立在对电能的利用与控制上。
电是能量转换的枢纽和信息的载体。
电能普遍应用在人民生活和社会生产中， 为提高现代社会的生活水平及文明程度 奠定了物质基础。
四、就业前景及方向
发展前景：“自动化”
五、个人要求
知识要求 ：
具有较扎实的自然科学基础理论知识，掌握高等数 学、线性代数、大学物理、计算机应用技术等基础 知识 ； 系统掌握本专业领域必需的较宽的技术理论知识， 主要包括电路理论、电子技术、电机拖动、控制理 论、计算机软硬件基本原理与应用等 ； 掌握电气制图与机械工程制图的基本知识 ； 掌握自动化仪表、工业过程控制、计算机控制与仿 真等方面的知识 。 了解本学科的理论前沿和发展动态，熟悉电气安 全标准。
工程技术型专业方向课程
自动化专业导论
自动化专业导论自动化专业是一门涉及自动控制和自动化技术的学科，主要研究如何利用控制理论、计算机技术和传感器等设备，实现对各种工业过程、生产系统和机械设备的自动化控制和运行。
本文将对自动化专业的定义、研究内容、就业前景和学习路径进行详细介绍。
一、自动化专业的定义自动化专业是一门综合性学科，它涉及到控制理论、电子技术、计算机技术、机械工程、仪器仪表等多个领域的知识。
其核心目标是通过自动化技术和装置，实现对生产过程的自动化控制，提高生产效率和质量。
二、自动化专业的研究内容1. 控制理论：自动化专业的核心基础是控制理论，包括控制系统的建模与分析、控制策略的设计与优化、系统的稳定性和鲁棒性等方面的研究。
2. 传感器与执行器：自动化系统需要通过传感器获取各种物理量的信息，并通过执行器对系统进行控制。
自动化专业研究传感器与执行器的原理、设计和应用。
3. 自动化设备与系统：自动化专业研究各种自动化设备和系统的设计、开辟和应用，如PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分散控制系统）等。
4. 工业过程控制：自动化专业研究工业生产过程的自动化控制，包括工艺过程控制、仪表与仪表系统、工业网络等方面的内容。
5. 机器人技术：自动化专业研究机器人的设计、控制和应用，包括机器人的感知、运动控制、路径规划等方面的内容。
三、自动化专业的就业前景自动化专业毕业生在工业自动化、智能创造、机器人技术、物联网等领域具有广阔的就业前景。
毕业生可从事自动化系统的设计与开辟、工艺控制与优化、机器人技术的研究与应用等工作。
随着工业4.0的发展，自动化专业的需求将会越来越大。
四、自动化专业的学习路径自动化专业的学习路径包括基础课程和专业课程两个阶段。
基础课程主要包括数学、物理、电子技术、计算机编程等方面的内容，为后续专业课程的学习打下基础。
专业课程包括控制理论、传感器与执行器、自动化设备与系统、工业过程控制、机器人技术等方面的内容。
在学习过程中，学生可以参加实验课程和实习实训，通过实践来巩固所学知识。
自动化专业导论
1.专业的特点根据你目前的理解, 自动化科学与技术的核心是什么？自动化专业的特点是什么？答：自动化科学与技术的核心是信息、控制与系统。
自动化专业的特点：（1）以严密的理论和复杂的系统作为基础，对人们生活的各方面可以产生翻天覆地的影响；（2）多学科交叉的特点——适合于通才教育；（3）突出的方法论特点——利于培养创新人才；（4）系统的集成特点——利于培养将才、帅才；（5）发展迅速，知识更新快，需要不断学习；（6）学习自动化需要拥有创新能力，不局限于已有的传统知识；2.开环控制和闭环控制的差异是什么？解释闭环PID控制的作用?答：开环控制和闭环控制是按信号的传递路径来区分的两种不同的控制形式。
开环控制系统被控制量不反馈至输入端，信号有输入端至输出端单方向传递。
既没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,它完全按照事先设置的给定信号控制系统，控制精确度难以得到保证。
该系统结构简单，成本低廉，适用于对系统稳定性精确度要求不高的简单系统。
图（1）、开环控制系统结构图闭环控制的被控量要经测量变送元件测量出来送回给输入端与给定信号进行比较得出偏差信号，即有反馈环节，通过反馈（负反馈）使系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求高的系统。
该系统相对来说比较复杂。
图（2）闭环控制系统结构图PID 控制器有比例单元、积分单元和微分单元组成。
比例单元：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用，用以减少偏差。
比例作用大，可以加快调节，减少误差。
积分单元：使系统消除稳态误差，提高误差度。
加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。
积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI 调节器或PID 调节器。
微分单元：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预测性，能预见偏差变化的趋势，因此具有超前的作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。
因此，可以改善系统的动态性能。
机械工程及自动化专业导论课件PPT
➢ 在商品经济高度发展的今天，科学与技术的界限开 始变得模糊，纯粹的科学研究不断萎缩,原因是得不到 足够的经费支持，许多科学研究从一开始就有明确的 应用前景（例如:超导技术、克隆技术等）。
与
机
机械工程名词
器
机械
从广义角度讲，凡是用来变换或传递能量、 物料与信息装置都是机械。
机械是现代社会进行生产和服务的五大要 素(即人、资金、能量、材料和机械）之 一， 并且材料的能量的生产必须有机械 的参与。
制造技术
➢ 在产品生产中，使原材料转化为产品过程所施行的 各种手段的总和，称为制造技术。
在做课程设计的时候也是这样，把用到的前面学过的课本放在手头，随时查阅。 电子设备IC成本：军舰22%，战车24%，飞机33%，
社会的外部世界。 指每个专业有二个以上可供学生选择的专业方向，使学生学有专长，人人都有“看家本领”
电工学 电子学 计算机 自动控制 6）研究机械产品的人机工程学
▪ “求知”则是一个只有起点而无终点、在 耻，切切实实的觉悟。
（3）在一个以市场需求为主要导向的经济 中，一个人多次变动工作或劳动场所将是 常事。掌握胜任某项具体工作的“本事”， 毋宁说是在“求知”过程中养成的科学素 质的基础上，培养适应未来职业（工作） 变动的应变能力，在工作中的革新能力， 以及在具体的市场环境中创造新就业机会 的能力。从广义上说，学会做事就是要学 会以首创精神能动地参与社会的发展过程。
机械工程及自动化专业导论
机械工程及自动化 专业导论
主要内容
▪ 为什么上大学？ ▪ 机械工程的地位、性质和发展 ▪ 机械工程及自动化专业介绍 ▪ 机械工程及自动化专业培养计划和主要课程简介 ▪ 几点建议