控制與自動化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域oweroin

5控制與自動化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

15.2機(jī)械制造自動化5.3過程工業(yè)自動化5.4電力系統(tǒng)自動化5.5飛行器控制5.6智能建筑5.7智能交通系統(tǒng)5.8生物控制5.9生態(tài)與環(huán)境控制5.10社會經(jīng)濟(jì)控制5.11大系統(tǒng)控制與系統(tǒng)工程5.1引言 控制與自動化技術(shù)發(fā)展至今，可以說是已從“人類手腳的延伸”擴(kuò)展到“人類大腦的延伸”。 控制與自動化技術(shù)時時在為人類“謀”福利，可謂無所不在、無處沒有。25.2機(jī)械制造自動化機(jī)械制造自動化技術(shù)從20世紀(jì)50年代至今，經(jīng)歷了：單機(jī)自動化、剛性生產(chǎn)線數(shù)控機(jī)床、加工中心柔性生產(chǎn)線、柔性制造正向計算機(jī)集成制造(CIM)發(fā)展。35.2.1數(shù)控技術(shù)和數(shù)控系統(tǒng)45.2.2柔性制造系統(tǒng)(FMS)柔性制造系統(tǒng)由加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、中央管理系統(tǒng)組成。5實際柔性制造生產(chǎn)線65.2.3計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)75.3過程工業(yè)自動化在連續(xù)型工業(yè)中，主要對系統(tǒng)的溫度，壓力、流量、液位（料位）、成分和物性等六大參數(shù)進(jìn)行控制的工業(yè)，稱之為過程工業(yè)。

過程工業(yè)包括電力、石油化工、化工、造紙、冶金、制藥、輕工等國民經(jīng)濟(jì)中舉足輕重的許多工業(yè)。8過程工業(yè)自動化的特點連續(xù)型工業(yè)生產(chǎn)過程的變化機(jī)理十分復(fù)雜，有的還非常不清楚。過程工業(yè)往往處于十分苛刻的生產(chǎn)環(huán)境，例如高溫、高壓、真空，有時甚至是在易燃、易爆、有毒的環(huán)境。過程工業(yè)生產(chǎn)過程一般具有較大的慣性或滯后性，不像機(jī)器人、機(jī)床等控制對象那樣反映迅速，屬于一種較難控制的對象。過程工業(yè)的生產(chǎn)過程是連續(xù)的，因而強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)控制和管理的整體性，應(yīng)把各種裝置和生產(chǎn)車間連接在一起成為一個整體來考慮，實現(xiàn)了個別設(shè)備或裝置的優(yōu)化不一定是整體最優(yōu)的，應(yīng)謀求全廠的最優(yōu)化。9基本過程控制系統(tǒng)10直接接數(shù)數(shù)字字控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)11集散散控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)12現(xiàn)場場總總線線控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)13計算算機(jī)機(jī)集集成成生生產(chǎn)產(chǎn)系系統(tǒng)統(tǒng)的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)模模型型生產(chǎn)產(chǎn)過過程程計計算算機(jī)機(jī)集集成成控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)是一一種種綜綜合合自自動動化化系系統(tǒng)統(tǒng)。。目目的的是是要要使使企企業(yè)業(yè)用用最最短短的的周周期期、、最最低低的的成成本本、、最最優(yōu)優(yōu)的的質(zhì)質(zhì)量量，，生生產(chǎn)產(chǎn)出出適適銷銷對對路路的的產(chǎn)產(chǎn)品品，，以以獲獲取取最最大大的的經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效效益益，，增增強(qiáng)強(qiáng)國國內(nèi)內(nèi)外外市市場場的的競競爭爭能能力力。。其實實質(zhì)質(zhì)就就是是將將過過程程控控制制、、計計劃劃調(diào)調(diào)度度、、經(jīng)經(jīng)營營管管理理和和市市場場銷銷售售等等信信息息進(jìn)進(jìn)行行集集成成，，并并求求得得全全局局優(yōu)優(yōu)化化145.4電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)自自動動化化電力力系系統(tǒng)統(tǒng)自自動動化化的的基基本本目目標(biāo)標(biāo)與與任任務(wù)務(wù)就就是是保保障障電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)安安全全、、可可靠靠及及經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)地地運運行行(2008雪災(zāi)災(zāi)、、地地震震)15電力力系系統(tǒng)統(tǒng)自自動動化化的的遞遞階階結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)16電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的頻頻率率保持持系系統(tǒng)統(tǒng)頻頻率率的的精精度度是是電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)運運行行中中的的主主要要任任務(wù)務(wù)之之一一，，一一般般要要求求系系統(tǒng)統(tǒng)頻頻率率相相對對額額定定頻頻率率的的偏偏差差不不超超過過0.05~0.15Hz離心心式式調(diào)調(diào)速速機(jī)機(jī)工工作作原原理理圖圖17電力力系系統(tǒng)統(tǒng)的的電電壓壓保持持系系統(tǒng)統(tǒng)電電壓壓基基本本不不變變是是電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)另另外外一一個個重重要要的的方方面面，，通通常常要要求求電電壓壓幅幅值值相相對對額額定定幅幅值值變變化化量量不不超超過過+-5~10%。。為了維持持系統(tǒng)的的電壓水水平，需需要對發(fā)發(fā)電機(jī)的的勵磁電電流進(jìn)行行自動調(diào)調(diào)節(jié)。18電力系系統(tǒng)的的調(diào)度度19飛行器器姿態(tài)態(tài)控制制系統(tǒng)統(tǒng)5.5飛飛行行器控控制飛行器器控制制系統(tǒng)統(tǒng)：：姿態(tài)態(tài)控制制、導(dǎo)導(dǎo)航、、制導(dǎo)導(dǎo)20衛(wèi)星導(dǎo)導(dǎo)航21自動尋尋的導(dǎo)導(dǎo)彈制制導(dǎo)系系統(tǒng)22制導(dǎo)方方法圖5.8追蹤法法示意意圖

圖5.9三點法示意圖

圖5.10比例導(dǎo)引法示意圖導(dǎo)彈飛飛行方方向始始終指指向目目標(biāo)，，速度度大于于目標(biāo)標(biāo)臨近目目標(biāo)時時，目目標(biāo)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎會會引起起脫靶靶導(dǎo)彈速速度方方向與與導(dǎo)彈彈和目目標(biāo)的的連線線角速速度成成正比比導(dǎo)彈始始終在在制導(dǎo)導(dǎo)雷達(dá)達(dá)和目目標(biāo)的的連線線上235.6智智能建建筑三大基本要要素：樓宇自動化化系統(tǒng)、通通信自動化化系統(tǒng)和辦辦公自動化化系統(tǒng)。245.7智能交通系系統(tǒng)5.7.1智能交交通系統(tǒng)的的概念（（ITS，intelligenttransportationsystem）智能交通系系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)應(yīng)用于包括括高速公路路、城市道道路、橋梁梁等設(shè)施的的龐大的運運輸網(wǎng)絡(luò)，，也可應(yīng)用用于數(shù)量日日益增多的的各種車輛輛。(1)提提高高公路交通通的安全性性(2)降低能源消消耗，減少少汽車運輸輸對環(huán)境的的影響(3)提提高公路網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的通行行能力(4)提提高汽車運運輸生產(chǎn)率率和經(jīng)濟(jì)效效益255.7.2智智能交通系系統(tǒng)的主要要內(nèi)容1.交交通管理系系統(tǒng)2.旅旅行者信息息系統(tǒng)3.公公共交通運運營系統(tǒng)4.營營運車輛調(diào)調(diào)度管理系系統(tǒng)5.電電子收費系系統(tǒng)6.應(yīng)應(yīng)急管理系系統(tǒng)7.先先進(jìn)的車輛輛控制和安安全系統(tǒng)265.7.2.1交通管理系系統(tǒng)該系統(tǒng)包括括：（1）在途途駕駛員信信息；（2）交通通狀況監(jiān)視視；（3）車流流量管理；；（4）交通通指揮控制制；（5）突發(fā)發(fā)事件管理理系統(tǒng)。27旅旅行者信信息系統(tǒng)該系統(tǒng)包括括：（1）出發(fā)發(fā)前的出行行信息；（2）交通通線路引導(dǎo)導(dǎo)；（3）擁擠擠區(qū)域的規(guī)規(guī)避。該系統(tǒng)包括括：（1）公共共運輸管理理；（2）途中中換乘信息息；（3）滿足足個人需求求的非定線線公共交通通。公公共交通通運營系統(tǒng)統(tǒng)28營營運車輛調(diào)調(diào)度管理系系統(tǒng)該系統(tǒng)包括括：（1）信息息查詢；（2）自動動售票；（3）車輛自動動定位技術(shù)術(shù)；（4）危險品應(yīng)應(yīng)急處理。。電電子收費系系統(tǒng)該系統(tǒng)通過過電子卡或或電子標(biāo)簽簽由計算機(jī)機(jī)實現(xiàn)自動動收費。大大大提高車車輛通行能能力。29應(yīng)應(yīng)急管理系系統(tǒng)該系統(tǒng)包括括：（1）緊急急告警與人人員安全；；（2）應(yīng)急急車輛管理理。先先進(jìn)的車輛輛控制和安安全系統(tǒng)該系統(tǒng)包括括：（1）縱向向避撞；（2）側(cè)向向避撞；（3）交叉叉口避撞；；（4）視覺覺強(qiáng)化避撞撞；（5）事故故安全保護(hù)護(hù)；（6）危險險預(yù)警；（7）自動駕駛駛等；305.8生生物控制制（生命科科學(xué)）“生物控制制論的目的的主要在于于建立能反反映人體和和動物體功功能的模型型和理論，，而且這種種模型和理理論中的邏邏輯原理和和有機(jī)體本本身中起作作用的邏輯輯原理是相相同的。它它也試圖建建立和生物物系統(tǒng)有同同樣物理與與生物化學(xué)學(xué)成分的模模型。”31體溫調(diào)節(jié)系系統(tǒng)32心血管系統(tǒng)統(tǒng)生物反饋饋治療33仿仿生技術(shù)34生生物物控制與中中醫(yī)學(xué)中醫(yī)學(xué)是我國人民民經(jīng)過幾千千年實踐總總結(jié)出來的的一門關(guān)于于人的科學(xué)學(xué)，它和生生物控制研研究方法的的共同點是是注重整體體性和系統(tǒng)統(tǒng)性。其中記載的的經(jīng)絡(luò)學(xué)說（（人體整個個生命活動動的功能控控制系統(tǒng)））實質(zhì)上是世世界上最早早的古典生物控制理論。355.9生生態(tài)與環(huán)環(huán)境控制5.9.1生態(tài)控控制生態(tài)控制的基本任務(wù)務(wù)之一是用用系統(tǒng)和信信息觀點和和方法分析析、設(shè)計、、規(guī)劃和控控制人工生生態(tài)系統(tǒng)、、資源的合合理利用和和再循環(huán)、、環(huán)境的綜綜合治理和和優(yōu)化以及及在新的生生態(tài)平衡格格局下人類類怎樣適應(yīng)應(yīng)和協(xié)調(diào)。。5.9.2環(huán)境控控制將環(huán)境當(dāng)作受控的的開放系統(tǒng)統(tǒng)，研究、、實施有效效的控制行行為，使人人們的生存存環(huán)境質(zhì)量量維持在一一個良好的的水平。環(huán)環(huán)境控制中中的控制行行為主要有有三個方面面：局部污污染處理、、綜合環(huán)境境治理和環(huán)環(huán)境系統(tǒng)管管理。365.10社社會會經(jīng)濟(jì)控制制將社會經(jīng)濟(jì)系系統(tǒng)（SocioeconomicSystem））看成是一個個具有反饋饋調(diào)節(jié)，特特別是信息息反饋的控控制系統(tǒng)；；對社會經(jīng)濟(jì)系系統(tǒng)進(jìn)行定量的的描述與處處理，以求求達(dá)到最優(yōu)優(yōu)控制，作作出有效、、合理的經(jīng)經(jīng)濟(jì)決策;社會經(jīng)濟(jì)控控制的主要任務(wù)務(wù)是：給出出最優(yōu)的經(jīng)經(jīng)濟(jì)決策，，通過最優(yōu)優(yōu)的經(jīng)濟(jì)管管理，實現(xiàn)現(xiàn)預(yù)期的經(jīng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。。375.11大大系系統(tǒng)控制與與系統(tǒng)工程程什么是大系統(tǒng)？三三種常見的的結(jié)構(gòu)形式式是什么？？規(guī)模宏大、、結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜的系統(tǒng)遞階控制、、多層控制制和多段控控制5.11.1大系系統(tǒng)控制38第一層第二層協(xié)調(diào)控制遞階控制遞階控制局部控制局部控制局部控制局部控制被控對象或過程總?cè)蝿?wù)…………第三層(1)大大系統(tǒng)多多級（遞階階）控制39(2)大大系統(tǒng)多多層控制自組織層自適應(yīng)層最優(yōu)化層直接控制層測量顯示被控對象或過程總目標(biāo)第四層第三層第二層第一層慢擾動較慢擾動較快擾動快擾動40(3)大大系統(tǒng)多多段控制結(jié)結(jié)構(gòu)（按照照被控過程程的時間分分段）第一段第二段第n段協(xié)調(diào)模塊被控對象或過程……