自動(dòng)化

前言

本教科書(shū)《自動(dòng)化（專(zhuān)業(yè)）概論》是為自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)計(jì)劃中“自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)概論”課程所編寫(xiě)的教材。它是普通高等學(xué)校自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)新編系列教材之一，由普通高等學(xué)校自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)新編系列教材編審委員會(huì)組織撰稿。每年新學(xué)年伊始，跨人高等學(xué)校的大門(mén)、滿(mǎn)懷壯志和憧憬、進(jìn)入“自動(dòng)化”各類(lèi)專(zhuān)業(yè)的莘莘學(xué)子，都渴望了解自己所學(xué)的專(zhuān)業(yè)：（1）自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的性質(zhì)，它在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展中的作用和地位，自動(dòng)化技術(shù)的當(dāng)前概貌和它的未來(lái)發(fā)展；（2）學(xué)校將通過(guò)哪些途徑把自己培養(yǎng)成有什么樣素質(zhì)的自動(dòng)化技術(shù)人才？（3）自己在學(xué)校環(huán)境里將學(xué)到哪些知識(shí)，獲得哪些技能，培養(yǎng)哪些能力？（4）在大學(xué)接受高等教育和在中學(xué)接受中等教育有何區(qū)別，怎樣適應(yīng)大學(xué)的學(xué)習(xí)生活，怎樣最大限度地調(diào)動(dòng)自己的學(xué)習(xí)潛力，發(fā)揮自己學(xué)習(xí)上的主動(dòng)性，發(fā)展自己的特長(zhǎng)和才華，創(chuàng)造性地進(jìn)行學(xué)習(xí)？（5）自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生將就業(yè)于哪些廠、礦和事業(yè)單位，就業(yè)前景怎樣？“自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)概論”課程就是在入學(xué)之初，為引導(dǎo)自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)新生正確認(rèn)識(shí)和理解上述四方面問(wèn)題而設(shè)置的一門(mén)課程。其目的是，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生認(rèn)識(shí)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的性質(zhì)、特點(diǎn)以及自動(dòng)化技術(shù)的作用和地位，了解自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，樹(shù)立正確的專(zhuān)業(yè)思想和學(xué)習(xí)觀，為今后在校學(xué)習(xí)，激發(fā)自己的學(xué)習(xí)潛力，打下良好的思想和方法基礎(chǔ)。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)是為高等院校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科生編寫(xiě)的教科書(shū)。闡述自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的性質(zhì)、特點(diǎn)、作用和地位，自動(dòng)化原理和基本技術(shù)以及培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容。具體內(nèi)容為自動(dòng)化的概念和發(fā)展簡(jiǎn)史、自動(dòng)控制系統(tǒng)的類(lèi)型和組成、基本的控制方法、應(yīng)用范疇和發(fā)展展望，以及專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和專(zhuān)業(yè)人才的素質(zhì)要求、專(zhuān)業(yè)的教學(xué)安排和學(xué)習(xí)原理和方法等等。
　　興趣是最好的老師，如果本書(shū)能激發(fā)大學(xué)生學(xué)習(xí)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)知識(shí)的興趣，這將是作者的愿望，也是各校開(kāi)設(shè)此類(lèi)概論課的初衷。
　　本書(shū)內(nèi)容新穎、廣泛，敘述淺顯，也適合作為對(duì)自動(dòng)化感興趣的一切人員的高級(jí)、科學(xué)普及性讀物。

書(shū)籍目錄

1　專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和人才素質(zhì)要求
　1.1　自動(dòng)化和自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)
　1.2　自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)
　1.3　一些術(shù)語(yǔ)
　1.4　自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才的素質(zhì)要求
　思考題
2　自動(dòng)化的概念和發(fā)展簡(jiǎn)史
　2.1　控制和自動(dòng)化的概念
　2.2　我國(guó)古代自動(dòng)裝置
　2.3　控制和自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史
　2.4　中國(guó)的自動(dòng)化教育、科研機(jī)構(gòu)和學(xué)術(shù)團(tuán)體
　思考?
3　自動(dòng)控制系統(tǒng)的類(lèi)型和組成
　3.1　恒值自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)
　3.2　程序自動(dòng)控制系統(tǒng)
　3.3　隨動(dòng)系統(tǒng)(伺服系統(tǒng))
　3.4　自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成
　3.5　自動(dòng)化儀表
　3.6　控制器控制和計(jì)算機(jī)控制
　3.7　自動(dòng)控制和遠(yuǎn)距離控制
　3.8　線性和非線性控制系統(tǒng)
　3.9　多變量自動(dòng)控制系統(tǒng)
　思考題
4　控制方法和相關(guān)技術(shù)
　4.1　自動(dòng)控制系統(tǒng)的行為描述
　4.2　反饋控制和擾動(dòng)補(bǔ)償
　4.3　比例積分微分控制
　4.4　最優(yōu)控制
　4.5　自適應(yīng)控制
　4.6　智能控制
　4.7　非線性系統(tǒng)及其控制
　4.8　優(yōu)化控制
　4.9　產(chǎn)品質(zhì)量控制
　4.10　系統(tǒng)辨識(shí)
　4.11　故障診斷
　4.12　網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)
　4.13　控制、信息與系統(tǒng)
　思考題
5　控制與自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范疇
　5.1　引言
　5.2　機(jī)械制造自動(dòng)化
　5.3　過(guò)程工業(yè)自動(dòng)化
　5.4　電力系統(tǒng)自動(dòng)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(huì)經(jīng)濟(jì)控制
　5.11　大系統(tǒng)控制與系統(tǒng)工程
　思考題
6　控制和自動(dòng)化的展望
　6.1　計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)一
　6.2　機(jī)器人應(yīng)用于生產(chǎn)和社會(huì)生活的各方面
　6.3　高速列車(chē)和太空飛行器的智能控制
　6.4　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
　6.5　巡航導(dǎo)彈和預(yù)警飛機(jī)
　6.6　數(shù)字地球與機(jī)敏傳感網(wǎng)絡(luò)
　思考題
7　自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的教學(xué)安排
　7.1　高等院校的教學(xué)任務(wù)和特點(diǎn)
　7.2　工科課程的類(lèi)型
　7.3　自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)置
　7.4　自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)環(huán)節(jié)
　7.5　課?教育活動(dòng)的意義和內(nèi)容
　思考題
8　學(xué)習(xí)原理和學(xué)習(xí)方法
　8.1　大學(xué)學(xué)習(xí)的概念
　8.2　自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)大學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)
　8.3　學(xué)習(xí)過(guò)程和掌握客觀規(guī)律
　8.4　對(duì)學(xué)習(xí)有重要影響的一些因素
　8.5　怎樣學(xué)好理論課
　8.6　重視實(shí)驗(yàn)課、重視計(jì)算機(jī)的應(yīng)用
　8.7　重視面向?qū)嶋H，勇于解決實(shí)際問(wèn)題
　8.8　重視創(chuàng)新
　思考題
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：在工業(yè)生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中被控制量就是產(chǎn)品的質(zhì)量。例如對(duì)公共供電電壓，應(yīng)自動(dòng)控制在220V，這就是電壓的質(zhì)量指標(biāo)。然而供電電壓還有其他的質(zhì)量指標(biāo)，如頻率和波形。軋鋼機(jī)鋼板材的厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)中，被控制量是鋼板厚度，也就是鋼板的質(zhì)量指標(biāo)。然而，以多輥熱連軋機(jī)板材生產(chǎn)線為例，質(zhì)量指標(biāo)除了鋼板材厚度外還有板材的金屬物理性能，如斷裂延伸率、抗拉強(qiáng)度、屈強(qiáng)比及沖擊功等。而后者是由板材的材料試驗(yàn)所在薄板材卷取精整后采樣測(cè)定的。而在大型工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中，情況就要復(fù)雜得多，蒸餾塔的被控制量是塔頂溫度、塔頂壓力、中段回流溫度、塔底液面溫度、各側(cè)線溫度等。而各側(cè)線的產(chǎn)品就是蒸餾塔的產(chǎn)品，各側(cè)線產(chǎn)品的質(zhì)量就是蒸餾塔的質(zhì)量。如一線產(chǎn)品汽油的干點(diǎn)、閃點(diǎn)等等。這些產(chǎn)品的質(zhì)量是上述諸被控制量的函數(shù)。此時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量的精確控制是頗為不易的。長(zhǎng)期以來(lái)，人們采用由化驗(yàn)室人工分析來(lái)測(cè)定各側(cè)線產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)。根據(jù)此指標(biāo)再來(lái)修正有關(guān)被控制量的控制器設(shè)定值。由于人工化驗(yàn)是定時(shí)進(jìn)行，并且化驗(yàn)本身也需要時(shí)間，所以對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制難免不能很及時(shí)。注意，此時(shí)各被控制量，如塔頂溫度等，是由控制器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制的，但對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量而言，這是通過(guò)修正有關(guān)被控制量的控制器設(shè)定值人工進(jìn)行控制。雖然，有特制的質(zhì)量?jī)x表能在線對(duì)某個(gè)質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，并能將質(zhì)量指標(biāo)信息反饋至控制系統(tǒng)中用來(lái)修正有關(guān)的被控制量，以維持產(chǎn)品質(zhì)量但這是一個(gè)有大滯后的質(zhì)量自動(dòng)控制環(huán)路，有這樣環(huán)路的自動(dòng)控制系統(tǒng)往往不易處理，且價(jià)格非常昂貴。近幾年來(lái)，人們開(kāi)始采用各類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)被控制量和一個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)（由化驗(yàn)室人工測(cè)定）的許多數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行訓(xùn)練（學(xué)習(xí)），形成產(chǎn)品質(zhì)量模型（Product Quality Model），然后可用來(lái)對(duì)該質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)，其預(yù)測(cè)精度可達(dá)到只差幾個(gè)百分點(diǎn)。這稱(chēng)為軟測(cè)量技術(shù)（Soft Sensing）。甚至可以利用這種產(chǎn)品質(zhì)量模型來(lái)實(shí)現(xiàn)在線對(duì)有關(guān)被控制量的修正。這稱(chēng)為產(chǎn)品質(zhì)量控制（Product Quality Contr01）。

編輯推薦

《自動(dòng)化(專(zhuān)業(yè))概論(第3版)》是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材,普通高等學(xué)校自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)新編系列教材之一。

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