控制科学与工程

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1、2010/2011学年《电子信息技术导论》系列讲座专题控制科学与工程控制科学与工程王国利王国利http://human-robot.sysu.edu.cn信息科学与技术学院自动化系中山大学2010年11月提提要要一、自动控制技术的广泛应用一、自动控制技术的广泛应用二、控制科学与信息技术二、控制科学与信息技术三、控制科学的发展趋势三、控制科学的发展趋势四、自动控制系统的控制方式四、自动控制系统的控制方式五、自动控制系统的分类五、自动控制系统的分类七、智能控制简介七、智能控制简介八、钱学森与控制论八、钱学森与控制论自动控

2、制技术的广泛应用自动控制技术的广泛应用II日常生活中的自动控制技术应用抽水马桶：水量自动调节控制系统空调、冰箱、电热水器：温度调节控制系统自动洗衣机：多种自动控制技术的汇聚彩色电视机：行扫描、场扫描、图像显示控制手机：发射功率依据手机与基站距离进行调控电梯：需要自动控制进行准确定位。无规矩，不成方圆！自动控制无处不在！自动化技术的应用实例浮球液位调节原理自动控制技术的广泛应用自动控制技术的广泛应用((续续))自动控制技术广泛用于工业、国防工业：炼钢、轧钢、化工、石油、电力、造纸、纺织、皮革、食品和医药等交通：航空、航

3、海、汽车和铁路运输军事：飞机、导弹、卫星、火炮、鱼雷、飞船。其中涉及的自动控制技术包括：自动控制理论方法、传感器件、自动控制设备系统、控制软件技术、工业计算机、控制总线、可靠性分析和诊断技术等。自动控制已形成“控制科学”的综合性学科。自动控制技术的广泛应用自动控制技术的广泛应用((续续))控制计算机电机/驱动器光码盘总线机器人手臂全自动柔性喷涂机器人巡航导弹GPS接收系统惯性导航系统数字化地图取景相机自动控制技术的广泛应用自动控制技术的广泛应用((续续))空天战机自动控制技术的广泛应用自动控制技术的广泛应用((续续)

4、)空天飞机X37B自动控制技术的广泛应用自动控制技术的广泛应用((续续))先进控制系统的应用领域12345智能机器人航天航空交通运输系环保与能源社会经济系统控制系统统系统管理系统控制科学与信息技术控制科学与信息技术控制的基础是信息1948年诺伯特·维纳发表论著《控制论（Cybernetics）—关于在动物和机器中控制和通讯的科学》开创了一个新的学科领域—控制科学。控制的定义：为了“改善”某个或某些受控对象的功能或发展过程，依赖特定信息对该对象进行的调节、操纵、管理、指挥、监督的过程和作用。整个控制过程是一个信息流通的

5、过程，控制是通过信息的传输、变换、加工、处理来实现的。结论：控制与信息技术密不可分。控制科学与信息技术控制科学与信息技术((续续))控制系统的通用模型控制系统的通用模型信信信息分折息规则息调节信息信获取决策策略操纵息被管理控信指挥对息信息监督象反馈自动控制系统的通用模型无论自动机器，生物神经系统、动物生命系统，以至经济系统、社会系统，撇开各自的物理形态特征，都可以看作是一个自动控制系统。控制过程=信息传输和处理的过程控制科学与信息技术控制科学与信息技术((续续))反馈通道的作用反馈通道的作用反馈是控制论的核心问题。控

6、制论就是研究如何利用控制器，通过信息的变换和反馈，使系统能自动按照人们预定的程序、参数运行，并最终达到最优目标或行为效果。反馈通道的性能参数，往往关系整个控制系统性能及稳定性。离心调速器控制科学的萌芽控制科学的萌芽自动控制的概念在18世纪瓦特己用于蒸汽机中，但未形成系统的理论。1788年瓦特发明了离心调速器和节气阀蒸汽机控制科学与信息技术控制科学与信息技术((续续))瓦特的离心调速器控制科学与信息技术控制科学与信息技术((续续))控制科学的里程碑1932年奈魁斯特（H.Nyquist）有关反馈放大器稳定性论文，开创了

7、定量分析的闭环控制理论。50年代在空间技术发展的推动下，控制理论获得大发展。60年代随着计算机技术的发展，形成了智能控制理论。现代信息技术与控制理论相结合，形成了大系统理论。目前已形成一门新的学科——控制科学。控制科学：是自动控制、计算机科学、通信技术、数理逻辑、神经生理学、统计力学和行为科学多种科学技术相互渗透形成的一门交叉、综合性学科。控制科学与信息技术控制科学与信息技术((续续))控制科学与工程的主要理论技术传感器与检测技术自动控制原理计算机科学与模糊控制技术相关课程专家系统智能控制人工神经网络模式识别信息与通

8、信工程相关课程测控技术与系统系统辨识过程控制与系统最优控制控制科学与工程相关学科控制科学与信息技术控制科学与信息技术((续续))与工业信息化建设的关系1、产品设计信息化：决策支持系统、计算机辅助设计、专家系统、检验、测试、质量控制系统等。2、生产过程信息化：计算机集成制造系统、计算机辅助制造系统、柔性制造系统、复杂工业过程控制系统等。3、生产管