自动化概论讲座.ppt.Convertor

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1、自动化概论主讲人：孙洁单位：山东大学威海分校自动化系一、学生关心的问题？进入“自动化”各类专业的每个莘莘学子，都渴望了解自己所学的专业：（1）自动化专业的性质，它在我国社会主义建设中的作用和地位，自动化技术的当前概貌和它的未来发展；（2）学校将通过哪些途径把自己培养成有什么样素质的自动化技术人才？（3）自己在学校环境里将学到哪些知识，获得哪些技能，培养哪些能力？（4）在大学接受高等教育和在中学接受中等教育有何区别，怎样适应大学的学习生活，怎样最大限度地调动自己的学习潜力，发挥自己学习上的主动性，发展自己的特长和才华，创造性地进行学习？二、自动化的研究内容有自动控制和信号处理两个方面

2、，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。三、自动化概念和发展简史1、什么是自动化？ (a)手动控制漫画(b)自动控制图1.1水温的手动控制和自动控制的示意图图中水温的操作员要用手（通过感觉）来测试水的温度，并将此温度与他要求的值（给定值）相比较（通过大脑）。同时他要决定（通过大脑）：他的手应该朝哪个方向旋转加温用的蒸汽阀门和旋转多大的角度。采用自动控制时上述功能都有各种的元件和仪表来代替。例如，温度测量元件、控制记录仪表和调节阀等。2、控制和自动化的概念自动化，是指机器或装置在无人干预的

3、情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。自动控制是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术。两者既有联系，但也有一定的区别。自动化主要研究的是人造系统的控制问题，自动控制则除了上述研究外，还研究社会、经济、生物、环境等非人造系统的控制问题。例如生物控制、经济控制、社会控制及人口控制等，显然这些都不能归入自动化的研究领域的。不过人们提到自动控制，通常是指工程系统的控制，在这个意义上自动化和自动控制是相近的。3、我国古代自动装置中国古代能工巧匠发明许多原始的自动装置，以满足生产、生活和作战的需要。其中比较著名有下述的几种：(1)指南车(2)铜壶滴漏(3)浮子式阀门(4)饮酒速度

4、的自动调节(5)计里鼓车(6)漏水转浑天仪(7)候风地动仪(8)水运仪象台(1)指南车复原模型(2)铜壶滴漏中国古代的自动计时（测量时间）装置，又称刻漏或漏刻。（3）饮酒速度自动调节，（4）计里鼓车（5）候风地动仪图图1.5候风地动仪图(复原模型)及剖面图（6）水运仪象台公元1088年，中国苏颂等人把浑仪（天文观测仪器）、浑象（天文表演仪器）和自动计时装置结合在一起建成了水运仪象台。4、控制和自动化发展简史（1）自动装置的出现和应用（18世纪以前）（2）自动化技术形成时期（18世纪末至20世纪30年代）（3）局部自动化时期(20世纪40-50年代)（4）综合自动化时期（20世纪50

5、年代末起至今)（1）自动装置的出现和应用（18世纪以前）古代自动装置中国和巴比伦出现了自动计时装置—刻漏、指南车、水运仪象台等。公元1世纪古埃及和希腊的发明家也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。中国天文学家张衡（公元78-139）曾经发明了对天体运行情况自动仿真的漏水转浑天仪和自动检测地震的候风地动仪。公元1088年，中国苏颂等人把浑仪（天文观测仪器）、浑象（天文表现仪器）和自动计时装置结合在一起建成了水运仪象台。近代自动装置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（Pascal）

6、在公元1642年发明的加法器；荷兰机械师C.惠更斯（Huygens）于公元1657年发明钟表；英国机械师E.李（Lee）在公元1745年发明带有风向控制的风磨；俄国机械师И.И.波尔祖诺夫（Ползунов）于公元1765年发明为蒸汽锅炉水位保持恒定用的浮子式阀门水位调节器。（2）自动化技术形成时期（18世纪末至20世纪30年代）公元1788年J.瓦特将离心式调速器与蒸汽机的阀门连接起来，构成蒸汽机转速的闭环自动调速系统（图2.16）对象和调节器形成调节系统自动调节的广泛应用由于第一次工业革命的需要，人们开始采用自动调节器（Regulator）或装置，使一些物理量保持在给定值附近。

7、公元1868年法国工程师J.法尔科（Farcot）发明反馈调节器，并把它与蒸汽阀连接起来，操作蒸汽船的舵，他称之为伺服机构（Servo-mechanism）。20世纪20-30年代，美国开始采用PID模拟式调节器。现在还在许多工厂中采用。自动调节系统的稳定性问题自调自动调节器和被控制对象（蒸汽机或船舵）组成自动调节系统。当时人们发现蒸汽机转速会忽高忽低，即系统会发生振荡（不稳定）。稳定性是自动控制中极重要的概念。反馈控制和频率法进入20世纪以后，工业生产中广泛应用各种