东北大学自动化专业概论4PPT课件
合集下载
自动化专业概论东北大学自动化研究所高宪文教授
•加速社会的产业结构的变革和社会信息化的进 程
•
自动化专业概论东北大学自动化研究 所高宪文教授
自动化的研究内容
•有自动控制和信号处理两个方面，包括理论
、方法、应用硬件和软件等。从应用观点来看，研 究内容有过程自动化、机械制造自动化、武器及军 事自动化、办公室自动化和家庭自动化等。
•
自动化专业概论东北大学自动化研究 所高宪文教授
•
自动化专业概论东北大学自动化研究 所高宪文教授
• 现代社会和现代生活 离不开对一些物理量的控制，
包括实现对这种控制的自动化。例如公共电网上的电压是 50周、220伏的交流电。为此，在发电厂就要设法控制电 压、频率这两物理量为恒值，这要采用自动调压和自动调 频装置。在工业生产中，如在化肥厂控制反应釜（塔）内 温度和压力为恒值，使化学反应速度加快。在机械加工厂 金属切削机床上，经常是控制工件或刀具的转速为恒值， 使产品的质量、产量能提高。而各种现代火炮的俯仰角和 方位角都是自动控制的。
• 现代生活中，空调器保持室内温度为恒值、卫生洁
具水箱的水位也保持为恒值。其它如冰箱、洗衣机无不进
行一些物理量的控制为恒值，而洗衣机更把洗衣、漂洗和
脱水等操作自动按程序进行。
•
自动化专业概论东北大学自动化研究 所高宪文教授
自动化的作用
•1. 提高社会生产率和工作效率， •2. 节约能源和原材料消耗， •3. 保证产品质量， •4. 改善劳动条件，减轻体力、脑力劳动， •5. 改进生产工艺和管理体制。
以信息化带动工业化 以工业化促进信息化
中国共产党十六次代表大会报告
•
自动化是一个国家或社会现代化水平的重要标志 •
自动化专业概论东北大学自动化研究 所高宪文教授
•
自动化专业概论东北大学自动化研究 所高宪文教授
自动化的研究内容
•有自动控制和信号处理两个方面，包括理论
、方法、应用硬件和软件等。从应用观点来看，研 究内容有过程自动化、机械制造自动化、武器及军 事自动化、办公室自动化和家庭自动化等。
•
自动化专业概论东北大学自动化研究 所高宪文教授
•
自动化专业概论东北大学自动化研究 所高宪文教授
• 现代社会和现代生活 离不开对一些物理量的控制，
包括实现对这种控制的自动化。例如公共电网上的电压是 50周、220伏的交流电。为此，在发电厂就要设法控制电 压、频率这两物理量为恒值，这要采用自动调压和自动调 频装置。在工业生产中，如在化肥厂控制反应釜（塔）内 温度和压力为恒值，使化学反应速度加快。在机械加工厂 金属切削机床上，经常是控制工件或刀具的转速为恒值， 使产品的质量、产量能提高。而各种现代火炮的俯仰角和 方位角都是自动控制的。
• 现代生活中，空调器保持室内温度为恒值、卫生洁
具水箱的水位也保持为恒值。其它如冰箱、洗衣机无不进
行一些物理量的控制为恒值，而洗衣机更把洗衣、漂洗和
脱水等操作自动按程序进行。
•
自动化专业概论东北大学自动化研究 所高宪文教授
自动化的作用
•1. 提高社会生产率和工作效率， •2. 节约能源和原材料消耗， •3. 保证产品质量， •4. 改善劳动条件，减轻体力、脑力劳动， •5. 改进生产工艺和管理体制。
以信息化带动工业化 以工业化促进信息化
中国共产党十六次代表大会报告
•
自动化是一个国家或社会现代化水平的重要标志 •
自动化专业概论东北大学自动化研究 所高宪文教授
东北大学 自动化专业概论PPT课件1
⑤掌握系统仿真、科学计算、软硬件 开发等科学实验方法和技术； ⑥具有哲学、方法论、经济学、历史、 法律、伦理、社会学、文学、艺术等 人文社会科学方面以及军事方面的基 本知识；
⑦具有良好的资料收集、文献检索以 及口头表达和书面写作等技巧和能 力，并形成很强的自主学习能力， 培养终身学习的观念；
⑧具有辩证的、逻辑的、形象的和创 造的科学思维方式和对事物进行统 计、分析、综合、归纳的技能，并 形成较强的发现问题、分析问题和 解决问题的能力；
自动化是一个国家或社会现 代化水平的重要标志。
自动化的由来：在系统总结自动控制 中反馈等思想的基础上，1948年N. 维 纳 (Wiener) 提 出 了 控 制 论 (Cybernetics)，将控制论定义为“研 究动物和机器中控制和通信的科 学”。
自动化研究的核心问题：是信息，包 括信息提取、信息传播、信息处理、 信息存储和信息利用等。
有志成为自动化领域专门人才的青 年学生，可以思索今天应该追求的 个人素质和品质。它们应该包括：
⑴ 认知和技能方面
① 掌握数理等基础理论的原理和方法；
② 了解机械、力学、电器、化工等相 关学科的一般原理和方法；
③掌握计算机、通信、电子等关联学 科的基本原理、方法以及相应的实 验仪器和设备的使用技能； ④掌握控制系统分析和综合（设计） 等专业知识和方法；
控制科学与工程 （一级学科）
控制理论与 控制工程 (二级学科)
检测技术与 自动化装置 (二级学科)
系统工程
(二级学科)
模式识别与 智能系统 (二级学科)
飞行器导航、 制导与控制 (二级学科)
图1.1学科组成示意图 Nhomakorabea1.2 我国高等院校自动化类专业 的培养目标
自动化行业概述PPT(共 41张)
2.自动化行业概述
自动化行业的概况： ▲我国古代就有好几个自动化应用的典型代表作： 1.指南车
指南车是中国古代用来指示方向的一种具有能自动离合齿轮系装置的车辆。指南 车是一种马拉的双轮独辕车，车箱上立一个伸臂的木人。《宋史·舆服志》中对指 南车的构造和各齿轮大小和齿轮数都有详细的记载。 2.铜壶滴漏 即漏壶，中国古代的自动计时装置，又称刻漏或漏刻。漏壶的最早记载见于《周 记》。这种计时装置最初只有两个壶，由壶上滴水到下面的受水壶，液面使浮箭 升起以示刻度（时间）。 3. 漏水转浑天仪 公元2世纪，中国东汉的天文学家张衡创制的一种天文表演仪器。它是一种用漏水 推动的水运浑象，和现在的天球仪相似，可以用来实现天体运行的自动仿真。 ▲公元一世纪古埃及和希腊的发明家页创造了教堂庙门自动开启、铜祭司自动洒圣水、 投币式圣水箱等自动装置。 ▲17世纪以来，随着生产的发展，在欧洲的一些国家相继出现了多种自动装置，其 中比较典型的有：法国物理学家B.帕斯卡在公元1642年发明的加法器;荷兰机械 师C.惠更斯于公元1657年发明的钟表；英国机械师E.李在公元1745年发明带 有风向控制的风磨；俄国机械师H.波尔祖诺夫于公元1765年发明了蒸气锅炉水 位保持恒定用的浮子式阀门水位调节器。 以上只是一些国内外，古代和近现代的一些自动化仪器，设备的例子，说明我们人 类一直在孜孜不倦的研究可以用来解放双手的仪器，设备。
20世纪60年代末至70年代初，美、英等国的科学家们注意到人 工智能的所有技术和机器人结合起来，研制出只能机器人。智能 机器人会在工业生产、核电站设备检查及维修、海洋调查、水下 石油开采、宇宙探测等方面大显身手。
从古到今，自动化技术有了很大的发展。自动化是新的技术革命 的一个重要方面。自动化技术的研究、应用和推广，对人类的生 产、生活的方式产生了很深远的影响。
自动化专业介绍24页PPT
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
自动化专业介绍
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
自动化专业介绍
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
自动化专业概论开篇课件-PPT
➢ 随动(Servo,伺服） 给定信号是预先未知、随时间变化 火炮打飞机、天文望远镜
➢ 程序控制 按照预定的程序（时间顺序）来控制 可编程控制器（Program Logic Controller，PLC）
➢ 控制系统的组成 被控对象、执行机构、控制器、 给定、反馈、比较、
自动化仪表 ➢ 改善劳动条件，减轻体力、脑力劳动
➢ 自适应控制（Adaptive Control） 自适应控制能在对象数学模型变动和系统外界信息 不完备的情况下改变反馈控制器的特性，以保持良 好的工作品质。 解决控制对象未知、变化的问题 系统辨识＋在线控制器设计
返回
➢遥测、遥控和遥感
遥测就是对被测对象的某些参数进行远距离测量。遥控就 是对被控对象进行远距离控制。遥感就是利用装载在飞机或人 造卫星等运载工具上的传感器，收集由地面目标物反射或发射 出来的电磁波，再根据这些数据来获得关于目标物（如矿藏、 森林、作物产量等）的信息。
➢ 控制（Control）
指为了改善系统的性能或达到特定的目的，通过信息的采集和加工而施加到 系统的作用。 宏观：经济发展，人口控制。微观：日常生活中。
➢ 自动化与控制的区别 自动化：指设备、过程或系统等具体物理对象的“自动”运行。 控制：指为达到目标而采用的方法与手段，应用范围比自动化广，自动化 的核心是信息、控制和系统。 属性：自动化属技术科学，控制属基础科学
➢智能控制（Intelligent Control)
对于许多复杂的被控对象和它的外界环境，难以建立 有效的数学模型和采用常规的经典或现代控制理论去 进行定量计算和分析、设计。智能控制具有人工智能、 控制论和运筹学等形成交叉学科的特点和定量与定性 相结合的分析方法特点。按照这些思路已经研究出一 些智能控制的理论和技术：
东北大学 自动化专业概论PPT课件 2
1945年，美国数学家、控制理 论专家N.维纳把反馈的概念推广到 生物等一些控制系统。 1948年他出版了名著《控制论》一 书，为控制理论的发展奠定了基础。
1954年，中国科学家钱学森全面地 总结和提高了经典控制理论，在美 国出版了用英语撰写的、在世界上 很有影响的《工程控制论》 (Engineering Cybernetics)一书。
2.2 我国古代自动装置
⑴ 指南车
齿轮系
车辆 转弯 车身 木人 方向
图2.3
指南车方向自动装置框图
⑵ 铜壶滴漏 ⑶ 饮酒速度的自动调节 ⑷ 计里鼓车 ⑸ 漏水转浑天仪 ⑹ 候风地动仪
⑺ 水运仪象台
2.3 控制和自动化技术发展简史
控制和自动化技术的发展经历 了四个历史时期。
2.3.1 自动装置的出现和应用(18世 纪以前)
进汽 蒸汽源
+
转速 蒸汽 负荷 测 量
-
离心式 调速器
图2.4
对象和调节器形成调节系统
⑶ 反馈控制和频率法
输入变量 + 误差 调节器 控制量 输出变量 （控制器） 前向通道 被控对象 （给定规律） 反馈通道
图2.5
反馈调节（控制）系统
2.3.3 局部自动化时期(20世纪40～50年代) 在第二次世界大战期间，为了 防空火力控制系统和飞机自动导航 系统等军事技术问题，各国科学家 设计出各种精密的自动调节装置， 开创了防空火力系统和控制这一新 的科学领域。
⑹ 模式识别和人工知能 使用 电子数字计算机并使它能直接接受 和处理各种自然的模式 消息，如语 言、文字、图像、景物等，称为 “模式识别”，如对汽车牌照的识 别以控制和管理交通，对指印的识 别以甄别罪犯，对汉字的识别以实 现办公自动化等。
自动化基础知识幻灯片课件
04
自动化技术的发展趋 势
人工智能与自动化
人工智能技术为自动化系统提供更高效、智能的决策支持，实现更精准的控制和优 化。
人工智能算法应用于自动化系统，可提高数据处理速度和准确性，降低人工干预需 求。
人工智能技术有助于自动化系统更好地适应复杂环境和不确定性因素，提高系统的 鲁棒性和自适应性。
机器学习与自动化
根据系统设计，使用合适的编程语言和工具 进行编码实现。
单元测试
对每个模块进行单元测试，确保每个模块的 功能正常。
集成测试
将所有模块集成在一起进行测试，确保模块 之间的协调工作正常。
系统测试
模拟实际运行环境，对整个系统进行全面测 试，确保满足需求。
06
自动化系统的应用实 例
工业自动化生产线
自动化生产线概述
执行机构可以是电动机、气动或液压系统等，根据控制装置 的输出信号，驱动设备或机器进行工作。
检测装置
检测装置用于检测被控对象的各种参 数，如温度、压力、流量等，并将检 测结果转换为电信号或数字信号传送 给控制装置。
检测装置包括各种传感器、变送器和 测量仪表等。
控制系统
控制系统是自动化系统的组成部分，它由控制装置、执行 机构、检测装置等组成，通过信号传输和数据处理实现自 动化控制。
机器学习技术为自动化系统提 供强大的数据处理和分析能力 ，实现数据驱动的决策和控制 。
通过机器学习算法，自动化系 统能够自我学习和优化，不断 提高自身的性能和效率。
机器学习技术有助于自动化系 统更好地应对各种复杂和动态 的任务需求，提高系统的灵活 性和适应性。
物联网与自动化
物联网技术为自动化系统提供更 广泛的信息感知和交互能力，实 现设备间的互联互通和协同工作