自動化導論

前言

20世紀以來，控制科學與技術(shù)為解決人類面臨的許多挑戰(zhàn)性問題提供了一種科學的思想方法論，為許多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自動化提供了先進的生產(chǎn)技術(shù)和先進的控制儀器及裝備等。特別是以數(shù)字計算機和各類微處理器為基本工具的現(xiàn)代控制技術(shù)正成為諸如家用電器、汽車、運輸系統(tǒng)、航空航天系統(tǒng)、大規(guī)模制造系統(tǒng)、化工系統(tǒng)、民用與環(huán)保系統(tǒng)、生物、經(jīng)濟和醫(yī)藥等領(lǐng)域新的自動化革命的基石。控制與自動化技術(shù)在解決21世紀的社會復雜問題上及跨學科問題方面同樣具有不可替代的重要作用，更是帶動社會新型工業(yè)化乃至信息化的關(guān)鍵技術(shù)之一。了解和掌握控制的基本理論和自動化的基本技術(shù)已成為現(xiàn)代各類人才（特別是工科人才）必備的基本素質(zhì)。按照國家普通高等院校新的本科專業(yè)目錄和人才培養(yǎng)要求，普通高等院校（特別是工科類院校）的大多數(shù)專業(yè)都分別設(shè)置了有關(guān)自動化或（自動）控制方面的通識課、專業(yè)課或?qū)I(yè)選修課等，這些課程是對現(xiàn)代人才進行基本素質(zhì)教育的不可或缺的課程。本書正是為滿足這類人才的培養(yǎng)要求及教學需要而編寫的。編寫本書的指導思想是：①強調(diào)對控制學科和自動化技術(shù)的基本認知；②為自動化專業(yè)學生大學四年的知識學習過程提供一種適當?shù)膶б?；③考慮專業(yè)性教學與通識性教育的相容，為在更廣泛的本科專業(yè)范圍內(nèi)傳授和普及控制理論和自動化技術(shù)提供基本的知識體系。在此指導思想下，本書遵循教學和認知規(guī)律，按控制和自動化的“基礎(chǔ)概念一基本原理一知識與技術(shù)體系一應(yīng)用一挑戰(zhàn)與發(fā)展”的層次結(jié)構(gòu)，由淺入深地作系統(tǒng)的編排；并在對基本概念的引入和所涉及技術(shù)介紹的基礎(chǔ)上，通過常見的來自生活、生產(chǎn)和科技活動過程的案例，在讀者已具備的知識范圍內(nèi)進行通俗易懂的講解。全書共由8章組成，其主要內(nèi)容和作用如下所述。第1章緒論。從廣泛的意義上闡明控制的基本內(nèi)涵和控制學科的基礎(chǔ)概念，并通過對控制理論和自動化技術(shù)發(fā)展簡史的介紹，使讀者對控制學科的形成脈絡(luò)有一個基本的認識和把握。第2章自動控制系統(tǒng)的描述原理。首先從一般系統(tǒng)論的角度對自動控制系統(tǒng)的組成要素（環(huán)節(jié)）、要素間的關(guān)系（模型）及系統(tǒng)的目的（性能要求）進行定義和描述，其次從控制論角度對自動控制理論和方法進行說明，使讀者能明白研究和分析自動控制系統(tǒng)所涉及的基本問題。

內(nèi)容概要

本書遵循教學和認知規(guī)律，通過大量來自生活、生產(chǎn)和科技活動過程的案例，對控制的基礎(chǔ)概念、自動控制的基本原理、自動控制系統(tǒng)中的知識與技術(shù)體系、自動化技術(shù)的應(yīng)用、信息化時代的控制等內(nèi)容，由淺入深地進行了系統(tǒng)的、通俗易懂的介紹。特別地，本書雖然較多地引用了來自工程領(lǐng)域的例子，但由此形成的概念和方法也適用于非工程領(lǐng)域。    本書既可作為普通高等院校自動化專業(yè)大學一年級新生的導論性教材，也可作為電氣信息類其他各專業(yè)、機械類、儀器儀表類、交通運輸類、農(nóng)業(yè)工程類、管理科學與工程類等本科專業(yè)寬口徑教育的通識課或選修課或研討課的教材。對于對控制學科和自動化技術(shù)感興趣的廣大讀者，本書也是一本圖文并茂、內(nèi)容豐富、基礎(chǔ)和啟發(fā)并存的高級讀物。

書籍目錄

前言第1章　緒論  1.1　常見的控制現(xiàn)象和自動化技術(shù)  1.2　基本概念和術(shù)語  1.3　控制理論與自動化技術(shù)發(fā)展簡史  1.4　本章小結(jié)  思考題第2章　自動控制系統(tǒng)的描述原理  2.1　自動控制系統(tǒng)的組成  2.2  自動控制系統(tǒng)的模型體系  2.3  自動控制系統(tǒng)的性能描述  2.4　自動控制理論  2.5　本章小結(jié)  思考題第3章　自動控制系統(tǒng)的基本控制過程　3.1　人工控制與自動控制　3.2　自動控制系統(tǒng)的基本控制方式　3.3　不同輸入信號作用下的控制　3.4　不同特性信號作用下的控制　3.5  控制系統(tǒng)中的非線性現(xiàn)象　3.6　本章小結(jié)　思考題第4章  自動控制系統(tǒng)的基本控制方法　4.1　PID控制　4.2　非線性控制　4.3　最優(yōu)控制　4.4  自適應(yīng)控制　4.5　智能控制　4.6　本章小結(jié)　思考題第5章  自動控制系統(tǒng)的基本元件與設(shè)備　5.1　信息獲取元件——傳感器　5.2　信息傳輸設(shè)備——信號轉(zhuǎn)換與傳輸網(wǎng)絡(luò)　5.3　信息處理設(shè)備——控制器　5.4　信息應(yīng)用設(shè)備執(zhí)行器　5.5  自動控制系統(tǒng)集成與優(yōu)化　5.6　本章小結(jié)　思考題第6章　控制與自動化技術(shù)的應(yīng)用  6.1　機械制造自動化系統(tǒng)  6.2　過程工業(yè)自動化系統(tǒng)  6.3　電力系統(tǒng)自動化系統(tǒng)  6.4　飛行器控制系統(tǒng)  6.5　自動化倉儲系統(tǒng)  6.6　智能交通系統(tǒng)  6.7　管控一體化系統(tǒng)  6.8　指揮控制系統(tǒng)  6.9　本章小結(jié)  思考題第7章　信息化時代的控制  7.1　網(wǎng)絡(luò)控制  7.2　航空航天和運輸控制  7.3　機器人  7.4　復雜決策系統(tǒng)的控制  7.5　生物和醫(yī)藥中的控制  7.6　材料和加工過程中的控制  7.7　其他控制領(lǐng)域  7.8　本章小結(jié)  思考題第8章  自動化人才的培養(yǎng)-  8.1  自動化人才的綜合素質(zhì)要求  8.2　自動化專業(yè)人才的能力培養(yǎng)  8.3　自動化專業(yè)人才的知識學習  8.4　本章小結(jié)  思考題參考文獻附錄

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 緒論1.1 常見的控制現(xiàn)象和自動化技術(shù)1.1.1 控制的“身影”隨處可見2008年8月8日，作為北京奧運會重頭戲之一的開幕式，將此次奧運會三大理念之一的“科技奧運”展現(xiàn)得淋漓盡致。創(chuàng)新方案和高新技術(shù)的大量結(jié)合，使得北京向世界完美呈現(xiàn)了一場精彩的文化視覺盛宴。北京奧運會開幕式采用了歷屆奧運會最復雜的技術(shù)系統(tǒng)，應(yīng)用了大量世界尖端的新技術(shù)，涉及多個領(lǐng)域，包括地面升降舞臺、焰火、地面LED系統(tǒng)、指揮系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等。此外，航天材料也被運用到了開幕式上。本屆奧運會主火炬直徑3m多、行程11m多，運行控制誤差不到2mm，精確度達到萬分之二。主火炬驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計使用了相關(guān)的航天技術(shù)，根據(jù)反饋信息，控制系統(tǒng)能夠自動調(diào)整設(shè)備運行方向、速度。主火炬塔由航天科工集團下屬企業(yè)南京航天晨光集團負責研制設(shè)計，設(shè)計團隊在控制火焰高度的裝置、點火自動控制方法、新型高能點火器等方面取得了卓有成效的研究成果，并在模擬大雨、大風、雷電環(huán)境下對它進行高強度測試。其中燃燒塔火焰調(diào)節(jié)裝置、長明火燃燒器、高能點火器、回旋式燃燒器等，均獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局實用新型專利。

編輯推薦

《自動化導論》特點：強調(diào)基本認知——是開啟你初次進入控制和自動化領(lǐng)域的一把信息鑰匙，體現(xiàn)專業(yè)特色——是指導你系統(tǒng)學習控制和自動化知識的一本全景教材，注重學習導引——是引導你深入不同控制和自動化分支的一個導航指南，精編應(yīng)用案例——是輔導你基本感知控制和自動化應(yīng)用的一本科普讀物，提供豐富資料——是幫助你全面了解控制和自動化學科的一個參考手冊。

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