自動控制系統(tǒng)的發(fā)展及技術(shù)現(xiàn)狀

自動控制系統(tǒng)的發(fā)展及技術(shù)現(xiàn)狀第一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三自動控制系統(tǒng)的發(fā)展及技術(shù)現(xiàn)狀1.1.1發(fā)展過程自動控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了機械自動化機械、電氣自動化的過程第二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三古代中國，埃及和巴比倫等自動計時漏壺漢朝張衡渾天儀和地動儀三國公元1090年蘇頌指南車水運儀象臺古埃及希臘自動開啟裝置、自動灑圣水的銅祭司、投幣式圣水箱、青銅小鳥第三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三鐘壺滴漏指南車第四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三17~19世紀1642年法國物理學家帕斯卡加法器1657年荷蘭機械師惠更斯鐘表1745年英國機械師E.李1765年俄國波爾祖諾夫風磨水位調(diào)節(jié)器1788年英國科學家瓦特離心式節(jié)速器1854年俄國康斯坦丁諾夫電磁調(diào)速器1868年法國工程師法爾科反饋調(diào)節(jié)器第五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三惠更斯發(fā)明的鐘表第六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三自動控制理論的早期發(fā)展自動控制裝置的優(yōu)點：改進生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率17~18世紀是自動化技術(shù)的逐漸形成時期18世紀之后是自動化技術(shù)的發(fā)展時期，期間數(shù)學描述和理論分析起到了至關(guān)重要的作用。自動調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性問題、蒸汽機的劇烈振蕩問題、自動操舵機的穩(wěn)定性問題一些數(shù)學家嘗試用微分方程來描述和分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。

1.1.2自動控制理論是自動控制系統(tǒng)工程設(shè)計的基礎(chǔ)第七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三自動控制理論的早期發(fā)展過程英國物理學家麥克斯韋，在1868年發(fā)表了《論調(diào)速器》的文章，總結(jié)了無靜差調(diào)速器的理論，對控制系統(tǒng)進行了最初的數(shù)字描述俄國機械學家И﹒А﹒維什涅格拉茨基1876年發(fā)表《論調(diào)節(jié)器的一般理論》的文章﹐進一步總結(jié)了調(diào)節(jié)器的理論。1877年英國數(shù)學家勞斯（E.J.Routh）提出了著名的勞斯穩(wěn)定判據(jù)1895年德國數(shù)學家A.胡爾維茨提出著名的胡爾維茨穩(wěn)定判據(jù)

第八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三1892年俄國數(shù)學家李雅普諾夫發(fā)表了《論運動穩(wěn)定性的一般問題》的專著。以數(shù)學語言形式給運動穩(wěn)定性的概念下了嚴格的定義﹐給出了判別系統(tǒng)穩(wěn)定的兩種方法李雅普諾夫第一法李雅普諾夫第二法

自動控制理論的早期發(fā)展過程第九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三自動控制理論的早期發(fā)展過程1925年英國電氣工程師O.亥維賽把拉普拉斯變換應(yīng)用到求解電網(wǎng)絡(luò)的問題上﹐提出了運算微積分，求得瞬態(tài)過程利用拉普拉斯變換描述線性定常系統(tǒng)或線性元件的輸入輸出關(guān)系，就得到了傳遞函數(shù)在傳遞函數(shù)基礎(chǔ)上，發(fā)展了頻率響應(yīng)法1927年美國貝爾電話實驗室在解決電子管放大器失真問題時，電氣工程師H.S.布萊克從電信號的角度引入了反饋的概念

第十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三自動控制理論的早期發(fā)展過程1932年美國電信工程師奈奎斯特提出著名的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)﹐可以直接根據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)來畫出奈奎斯特圖，判定反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性1938年蘇聯(lián)電氣工程師A.B.米哈伊洛夫應(yīng)用頻率法來研究自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性﹐提出著名的米哈伊洛夫穩(wěn)定判據(jù)第十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三自動控制理論的早期發(fā)展帶動了其它領(lǐng)域的發(fā)展程序控制、邏輯控制和自動機的思想同時得到了發(fā)展1833年英國數(shù)學家C.巴貝奇在設(shè)計分析機時首先提出程序控制的概念1936年英國數(shù)學家圖靈提出著名的圖靈機﹐成為現(xiàn)代數(shù)字電子計算機的雛形。圖靈機定義可計算函數(shù)類﹐建立了算法理論和自動機理論。1938年美國電氣工程師香農(nóng)和日本數(shù)學家中島﹐以及1941年蘇聯(lián)科學家В﹒И﹒舍斯塔科夫﹐分別獨立地建立了邏輯自動機理論﹐用僅有兩種工作狀態(tài)的繼電器組成了邏輯自動機﹐實現(xiàn)了邏輯控制第十二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三控制理論的形成自動化技術(shù)的實際應(yīng)用劃分為自動化技術(shù)形成、局部自動化和綜合自動化三個階段自動化技術(shù)形成時期為18世紀末~20世紀30年代局部自動化時期是在20世紀40~50年代，期間形成了經(jīng)典控制理論20世紀50年代之后，是綜合自動化階段，出現(xiàn)了各種復雜的控制系統(tǒng)，如：多環(huán)控制、多變量控制、分級控制、集散控制系統(tǒng)等。1.1.3第十三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三自動控制系統(tǒng)設(shè)計的基本知識1.21.2.1設(shè)計的主要任務(wù)和解決的問題方案設(shè)計：具有符合要求的靜態(tài)和動態(tài)特性

工程設(shè)計：在方案設(shè)計正確的基礎(chǔ)上進行，進行實際系統(tǒng)的選型參數(shù)整定：P、I、D參數(shù)整定主要

任務(wù)第十四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三解決的問題安全性穩(wěn)定性經(jīng)濟性安全性是指在生產(chǎn)過程中，要保證人員的安全、設(shè)備的安全、以及生態(tài)平衡和環(huán)境衛(wèi)生的安全。越限報警、聯(lián)鎖保護、視頻監(jiān)視、遠程監(jiān)控、安全柵等

穩(wěn)定性主要指系統(tǒng)的抗干擾能力，在出現(xiàn)各種可預見的干擾的情況下，系統(tǒng)都要保留一定的穩(wěn)定裕度經(jīng)濟性是指節(jié)省投資、提高產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量、節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟效益和社會效益等控制精度和響應(yīng)速度第十五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三自動控制系統(tǒng)的工程設(shè)計流程設(shè)計任務(wù)書初步設(shè)計詳細設(shè)計現(xiàn)場調(diào)試資料歸檔1.2.2第十六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三設(shè)計任務(wù)書①工藝流程或?qū)ο筇卣鳍谥匾に噮?shù)及指標要求③系統(tǒng)運行環(huán)境④特殊工藝要求⑤系統(tǒng)設(shè)計目標初步設(shè)計①系統(tǒng)方案選擇②系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定③主要設(shè)備和裝置的選擇④性能價格比評價詳細設(shè)計①系統(tǒng)功能塊劃分②硬件設(shè)計③各功能塊軟件設(shè)計④輔助系統(tǒng)設(shè)計⑤系統(tǒng)離線調(diào)試與評價現(xiàn)場安裝調(diào)試①系統(tǒng)現(xiàn)場安裝②現(xiàn)場調(diào)試③在線測試④系統(tǒng)最終評價資料歸檔①設(shè)計圖紙整理②評價結(jié)果整理③編寫使用說明書④設(shè)計完成確認書系統(tǒng)設(shè)計流程圖第十七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三設(shè)計任務(wù)書設(shè)計任務(wù)書是控制系統(tǒng)設(shè)計、評價的主要依據(jù)，在設(shè)計任務(wù)書中要明確：①工藝流程或被控對象特征②主要工藝參數(shù)及指標要求③系統(tǒng)運行環(huán)境④特殊工藝要求⑤系統(tǒng)設(shè)計目標第十八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三初步設(shè)計①系統(tǒng)方案選擇②系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定③主要設(shè)備和裝置的選擇④性能價格比評價根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)書，以及市場可入手的設(shè)備、裝置以及設(shè)計者自身所掌握的技術(shù)，對可能滿足設(shè)計任務(wù)書的各類系統(tǒng)及其特征進行分析后，選擇有限條件下的最合理方案，并進行有限實驗評價，以便于確定系統(tǒng)的最終結(jié)構(gòu)第十九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期三詳細設(shè)計根據(jù)初步設(shè)計所確定的系統(tǒng)方案和系統(tǒng)構(gòu)，系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)進行具體詳細的設(shè)計。①系統(tǒng)功能塊劃分②硬件設(shè)計③各功能塊軟件設(shè)計④輔助系統(tǒng)設(shè)計⑤系統(tǒng)離線調(diào)