自动化专业 学科 概论 韩璞 自动化专业（学科）概论

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1、自动化专业（学科）概论韩璞编著第1章绪论自动化与自动控制1.1一些名词和术语1.2自动化专业的历史沿革1.31.1自动化与自动控制现代家庭:沙漏风车指南针古代自动化：机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行相关名词：自动控制通过人造装置或人类为了约束自己的行为而制定的政策和法规来对人造系统和非人造系统进行控制，从而达到人所期望的目标自动化定义：非人造系统：社会经济生物环境自动化VS自动控制人造系统人造/非人造系统强调自动操作和运行强调达到一种目标自动化源于自动控制！1.2名词和术语

2、解释1、系统系统（System）是指由相互关联、相互制约、相互影响的一些部分组成的具有某种功能的有机整体系统可以由“实物”组成，也可以由“非实物”组成系统的组成信息（Information）是指符号、信号或消息所包含的内容，它是对事物运动状态或存在形式的不确定性的描述2、信息数字信息：用数字描述信息，便于计算机处理世界组成：物质、能量、信息=11010100111010100111011013、控制控制（Control）是指为了改善系统的性能或达到特定的目的，通过信息的采集和加工而施加到系统的作用。可控系统

3、不可控系统用来描述系统中各物理量的变化及相互作用、相互制约关系的数学表达式称为系统的数学模型数学模型种类：状态空间、微分方程、差分方程、脉冲响应、传递函数、频率响应模型等4、数学模型科学（Science）是指对各种事实和现象进行观察、分类、归纳、演绎、分析、推理、计算和实验，从而发现规律，并对各种定量规律予以验证和公式化的知识体系自然科学——研究的是物质世界社会科学——研究的是人类的精神世界科学就是发现！5、科学牛顿发现了万有引力定律！技术（Technology）是指人类根据生产实践经验和自然科学原理改变或

4、控制其环境的手段，是人类活动的一个专门领域技术的任务是利用和改造自然，以其生产的产品为人类服务技术是一种手段，是一种方法！6、技术高新技术的产物——磁悬浮列车7．工程工程（Engineering）是指应用科学知识和人类拥有的技术使自然资源最好地为人类服务的一项活动工程就是实现！科学和技术都存在于工程之中！三峡大坝8、学科与专业学科是指具有某种理论体系的研究及应用的一个领域。在该领域中，研究的对象可能千差万别，但是，他们应用同一种理论体系解决问题。学科可大可小，取决于人对理论体系的理解。专业是学科的一个方向，

5、当把学科分得很细时，学科与专业就成为同义词了。1.3自动化专业的历史沿革1948年维纳教授发表《控制论》——控制理论形成1954年钱学森教授发表《工程控制论》1956年清华、西交大成立工业企业电气化——形成自动化专业1958年清华等建立自动控制系，如航空自动控制系1958年华北电力大学建立热工测量及其自动化专业1998年各院校把原来的与自动化相关的专业更名为——自动化专业1984年33所高校试办研究生院有了自动化学科，招收研究生自动控制系统的组成结构与性能要求2.1自动控制系统的分类2.2第2章自动控制系统

6、组成原理2.1自动控制系统的组成结构与性能要求2.1.1系统的基本组成结构2.1.2控制系统稳定性概念2.1.3控制系统品质指标的学描述2.1.1系统的基本组成结构（1）被控对象（控制对象）系统所要控制的设备或过程，它的输出称为被控量，它的输入称为控制量（2）测量环节（传感器）将被控量检测出来并传送给控制环节的装置（3）控制环节（控制器）它的功能是根据偏差信号，决策如何去操作被控对象，使得被控量达到所希望的目标（4）执行环节（执行器）按控制环节的控制决策，具体实现对被控对象的操作，如阀门、挡板等。自动控制系

7、统基本组成原理方框图自动控制系统基本组成原理简化方框图2.1.2控制系统稳定性概念理想的控制效果被控对象的实际动态过程自动控制系统被控量的动态特性2.1.3控制系统品质指标的学描述1．直接型性能指标稳定系统的动态过程（1）稳定性稳定性是指系统处于平衡状态下，受到扰动作用后，系统恢复原有平衡状态的能力衡量指标：稳定性裕度——衰减率工业要求（2）快速性快速性是指控制过程的持续时间，也就是从干扰发生起至被控量又建立新的平衡状态为止的过渡过程时间系统输出响应第一次到达希望值的时间称为上升时间被控量进入偏离给定值的范

8、围内就算基本稳定了（3）准确性（稳定的系统在过渡过程结束后所处的状态称为稳态）准确性指稳态时系统期望输出量和实际输出量之差（静态偏差）以及在整个控制过程中被控量偏离给定值的最大值（动态偏差—超调量）要求：静态偏差→0动态偏差（超调量）2．间接型性能指标（1）绝对误差的矩的积分（2）绝对误差的二阶矩的积分（3）误差平方的矩的积分（4）误差平方的二阶矩的积分2.2自动控制系统的分类2.2.1按被控对象特性分类2.2.