自动化控制的认识

大圆肌自动控制原理的认识
自动化的发展
自动化技术的发展历史,大致可以划分为自动化技术形成、局部自动化和综合自动化三个时期。
  社会的需要是自动化技术发展的动力。自动化技术是紧密围绕着生产、军事设备的控制以及航空航天工业的需要而形成和发展起来的。1788年,J.瓦特为了解决工业生产中提出的蒸汽机的速度控制问题,把离心式调速器蒸汽机的阀门连接起来,构成蒸汽机转速调节系统,使蒸汽机变为既安全又实用的动力装置。瓦特的这项发明开创了自动调节装置的研究和应用。在解决随之出现的自动调节装置的稳定性的过程中,数学家提出了判定系统稳定性的判据,积累了设计和使用自动调节器的经验。
  20世纪40年代是自动化技术和理论形成的关键时期,一批科学家为了解决军事上提出的火炮控制、导航、飞机导航等技术问题,逐步形成了以分析和设计单变量控制系统为主要内容的经典控制理论与方法。机械、电气和电子技术的发展为生产自动化提供了技术手段。1946年,美国福特公司的机械工程师球极投影D.S.哈德首先提出用自动化一词来描述生产过程的自动
操作。1947年建立第一个生产自动化研究部门。1952J.迪博尔德第一本以自动化命名的《自动化》一书出版,他认为自动化是分析、组织和控制生产过程的手段。实际上,自动化是将自动控制用于生产过程的结果。50年代以后,自动控制作为提高生产率的一种重要手段开始推广应用。它在机械制造中的应用形成了机械制造自动化;在石油、化工、冶金等连续生产过程中应用,对大规模的生产设备进行控制和管理,形成了过程自动化。电子计算机的推广和应用,使自动控制信息处理相结合,出现了业务管理自动化。
  50年代末到60年代初,大量的工程实践,尤其是航天技术的发展,涉及大量的多输入多输出系统的最优控制问题,用经典的控制理论已难于解决,于是产生了以极大值原理、动态规划和状态空间法等为核心的现代控制理论现代控制理论提供了满足发射第一颗人造卫星的控制手段,保证了其后的若干空间计划(如导弹的制导、航天器的控制)的实施。控制工作者从过去那种只依据传递函数来考虑控制系统的输入输出关系,过渡到用状态空间法来考虑系统内部结构,是控制工作者对控制系统规律认识的一个飞跃。
  60年代中期以后,现代控制理论在自动化中的应用,特别是在航空航天领域的应用。产生一些新的控制方法和结构,自适应和随机控制、系统辨识、微分对策、分布参数系统等。与此同时,模式识别人工智能也发展起来,出现了智能机器人专家系统。现代控
制理论和电子计算机在工业生产中的应用,使生产过程控制和管理向综合最优化发展。
  70年代中期,自动化的应用开始面向大规模、复杂的系统,如大型电力系统、交通运输系统、钢铁联合企业、国民经济系统等,它不仅要求对现有系统进行最优控制和管理,而且还要对未来系统进行最优筹划和设计,运用现代控制理论方法已不能取得应有的成效,于是出现了大系统理论与方法。80年代初,随着计算机网络的迅速发展,管理自动化取得较大进步,出现了管理信息系统办公自动化决策支持系统。与此同时,人类开始综合利用传感技术、通信技术、计算机、系统控制和人工智能等新技术和新方法来解决所面临的工厂自动化、办公自动化、医疗自动化、农业自动化以及各种复杂的社会经济问题。研制出柔性制造系统决策支持系统智能机器人专家系统等高级自动化系统。
  自动化技术的发展历史是一部人类以自己的聪明才智延伸和扩展器官功能的历史,自动化是现代科学技术和现代工业的结晶,它的发展充分体现了科学技术的综合作用。
自动控制原理的由来:
    自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期,是以反馈理论为基础的自动调节原理,主要用于工业控制,二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪,
火炮定位系统,雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备,进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后,已形成完整的自动控制理论体系,这就是以传递函数为基础的经典控制理论,它主要研究单输入-单输出,线形定常数系统的分析和设计问题。
20世纪60年代初期,随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用,为适应宇航技术的发展,自动控制理论跨入了一个新阶段——现代控制理论。他主要研究具有高性能,高精度的多变量变参数的最优控制问题,主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前,自动控制理论还在继续发展,正向以控制论信息论仿生学为基础的智能控制理论深入。
自动控制原理研究的对象,性质,内容和任务:
在现代科学技术的众多领域中,自动控制技术起着越来越重要的作用。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(称控制装置或控制器),使机器,设备或生产过程(统称被控对象)的某个工作状态或参数(即被控制量)自动地按照预定的规律运行。
  自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期,是以反馈理论为基础
的自动调节原理,主要用于工业控制,二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪,火炮定位系统,雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备,进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后,以形成完整的自动控制理论体系,这就是以传递函数为基础的经典控制理论,它主要研究单输入-单输出,线形定常数系统的分析和设计问题。
  20世纪60年代初期,随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用,为适应宇航技术的发展,自动控制理论跨入了一个新阶段——现代控制理论。他主要研究具有高性能,高精度的多变量变参数的最优控制问题,主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前,自动控制理论还在继续发展,正向以控制论信息论仿生学为基础的智能控制理论深入。
电容式压力传感器  为了实现各种复杂的控制任务,首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来,组成一个有机的总体,这就是自动控制系统。在自动控制系统中,被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量,它可以要求保持为某一恒定值,例如温度,压力或飞行航迹等;而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体,它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制,但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。
  在反馈控制系统中,控制装置对被控装置施加的控制作用,是取自被控量的反馈信息,用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务,这就是反馈控制的原理。
  同时自动控制原理也是现在高校自动化专业的一门主干课程,是学习后续专业课的重要基础,也是自动化专业硕士研究生入学必考的专业课。
  该课不仅是自动控制专业的基础理论课,也是其他专业的基础理论课,目前信息科学与工程学院开设本课程的专业有计算机、电子信息、检测技术。
  该课程不仅跟踪国际一流大学有关课程内容与体系,而且根据科研与学术的发展不断更新课程内容,从而提高自动化及相关专业的整体学术水平。
  该课程是自动控制理论的基础,其主要内容包括:自动控制系统的基本组成和结构、自动控制系统的性能指标,自动控制系统的类型(连续、离散、线性、非线性等)及特点、自动控制系统的分析(时域法、频域法等)和设计方法等。通过本课程的学习,学生可以了解有关自动控制系统的运行机理、控制器参数对系统性能的影响以及自动控制系统的各种分析和设计方法等。
  13vlib本课程覆盖的基本概念:
  系统、反馈、方框图(方块图)、信号流图、传递函数;稳定性、稳定裕量,基本环节、时间常数、阻尼系数,脉冲响应、阶跃响应、动态性能指标、稳态误差,根轨迹,主导极点,频率特性,校正和综合,典型的非线性特性、描述函数、相平面、自持振荡,采样控制、Z变换、脉冲传递函数。
  本课程涵盖的基本知识点:
  1.简单物理系统的微分方程和传递函数的列写和计算;
  2跨国采购网挂机平台.方框图和信号流图的变换和化简;
  3.开环传递函数与闭环传递函数的推导和计算;
  4.线性连续系统的动态过程分析;
  5.代数稳定判据及其在线性系统中的应用;
  6.根轨迹的基本特性及典型系统根轨迹的绘制;
  7.用根轨迹分析系统的动态性能和稳定性;
  8.波德图和奈奎斯特图的绘制;
  9.奈奎斯特稳定判据及应用;
  10.用开环频率特性分析系统的主要动态和静态特性;
  11.校正的基本原理及设计方法;
  12.简单非线性控制系统分析手机乐讯网的描述函数分析方法及相平面方法;
  13.采样系统的分析及校正的基本方法。
自动控制原理的学习要求:
    一些基础概念和基础公式要理清,比如开环和闭环、二阶系统的传函标准式、稳定裕度之类的,一些问题要先想,不懂再问!学习时能预习最好,课后再花点小时间回顾,整理一个大的框架,着重掌握就基本上可以了。
    大的分现代控制理论和经典控制理论。
    现代控制理论控主要掌握状态空间表达式(三种控制系统的描述方式之一,其他两种是经典控制理论里面的微分方程和传递函数也是重点)和结构图、状态方程的解(主要研究求解矩阵指数或者状态转移矩阵)、系统的能控性与能观性的判断方式、如何用李雅普洛方法(主要是第二方法)判断系统的稳定性、状态反馈的应用(包括极点配置、实现解耦和为了能够实现状态反馈而建立的状态观测器),后面的最优控制和状态估计了解就行。
    经典控制理论中,主要掌握线性系统的三种不同分析法——时域法(以二阶为主)、根
轨迹法(8个性质)和频域分析法(侧重点不同,目的都是研究系统的性能指标)、以及这三种方法对应判断系统稳定的方法(劳斯判据、直接读图位于左半平面、和奈氏判据)、离散系统的信号采样和稳定性判据(类比劳斯判据)、非线性系统的两种分析法、至于线性系统的校正,了解就行。
   

本文发布于:2024-09-22 03:31:38,感谢您对本站的认可!

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