自动化概论 教学课件 作者 夏洪永 编自动化概论4.ppt

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1、自动化概论第一单元自动化及核心技术第三节自动化技术核心自动化最基本的功能目标或任务——用自动化设备、装置与系统构建代替或帮助人，使生产设备、工艺过程按预定模式、状态运行，自动地完成特定的任务。——用自动化设备及构建的系统来约束、限定生产设备、工艺过程的运行模式、状态参数，或者说实施控制。1.3.1自动化本质——自动控制“控制”——就是掌握住对象不使任意活动或超出范围；或使其在控制者的管理、影响下活动。“自动控制”——是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置及系统构建，使生产机器、设备或工艺过程的运行状态或参数自动地按照预定的规律运

2、行。自动化与自动控制概念——自动化的本质是自动控制1.3.1自动化本质——自动控制自动控制VS手动控制？？？控制器图1-8手动控制与自动控制(a)手动控制(b)自动控制眼睛——变送器大脑——控制器手操作阀门——自动阀门1.3.1自动化本质——自动控制不同的控制形式对应着不同的系统构建模式，产生不同的控制效果。闭环控制反馈控制偏差控制图1-9电机驱动皮带轮转速控制不同的控制策略产生不同的控制效果。——全自动化洗衣机，多种洗衣模式对应于多种控制策略。开环控制1.3.1自动化本质——自动控制《控制论》：“控制”的最基本问题是如何对系统施加控制作用

3、使其表现出预定的行为。自动控制涉及两个基本内容：——采用何种手段（途径）对生产装置、生产过程施加控制作用，——控制者的意愿是如何表达的。这分别对应着控制形式（硬件系统构建）与控制策略（软件系统构建）。1.3.2自动化思想观——系统分析系统（System）是指由相互关联、相互制约、相互影响、具有某种功能的部分组成的有机整体。系统以外的部分称为系统环境，系统环境对系统的作用称为系统的输入，系统对系统环境的作用称为系统的输出。传统的自动化系统即机电一体化系统由机电本体、动力部分、检测传感部分、执行机构、驱动部分、控制及信号处理单元等硬件元素，在软

4、件程序和电路逻辑的目的信息流引导下，相互协调、有机融合和集成，形成物质和能量的有序规则运动，从而组成工业自动化系统。1.3.2自动化思想观——系统分析处于系统构建中的各环节均对系统的性能产生影响系统的性能不仅取决于各子系统间的配合与协调，还依赖于环境与系统的互动。图1-10电加热炉温度控制系统瓦特的离心式调速器的控制效果不仅取决于调速器飞球质量本身，还与整个系统有关。1.3.2自动化思想观——系统分析自动化解决问题的入角也是从系统分析出发，并解决相应的实际问题（蒸汽机调速器实例、电机调速系统、电加热温度系统……）经典控制理论建立在反馈控制系

5、统的基础上，现代控制理论建立在多参数、复杂系统基础上。控制论研究对象是一个系统的各个不同部分（子系统）之间相互作用的定性性质以及整个系统的总的运动状态。1.3.3自动化信息载体——信号控制论：为了“改善”某个或某些受控对象的功能或性能，需要获得并使用信息，以这种信息为基础而选出的、施于该对象上的作用，就叫作控制。控制的基础是信息，一切信息传递都是为了控制，而任何控制又都依赖于信息来实现。图1-10电加热炉温度控制系统1.3.3自动化信息载体——信号构建自动化系统的各组成环节，实现协调动作、必须依靠相互间的信息传递与联络。信息获取与转换、传递

6、、各种操作与控制指令的表达与传递、应用等均依赖于信号；信号是实现系统环节间信息传递与联络的载体。是实现自动化的信息载体。工作台图3-5数控机床工作台闭环进给系统XCΔPXS磁尺ΔX控制器伺服电机1.3自动化技术核心工业自动化技能人才的技术核心是——实施“系统”分析、“信号”关联、“控制”措施，保障、维护“环节”与“系统”的协调运行。其中，“信号”在自动化技术中具有重要的作用。“反馈”是实现自动控制的最典型、最重要的技术手段，也是一种基本结构形式。小结自动化的本质是自动控制：通过某种手段、途径，使对象按人的要求去动作；自动化分析方法是系统分析

7、：系统的性能取决每个环节及环境响应；各环节的信息传递、指令收发：信号作为信息的载体。反馈：是了本的技术手段。系统构建手段。“反馈”是实现自动控制的最典型、最重要的技术手段。