张志俊自动化的概念和发展简史.ppt

2 自动化的概念和发展简史 2 自动化的概念和发展简史 2.1 控制和自动化的概念 基本概念 现代社会和现代生活离不开对一些物理量的控制，包括对这种控制的自动化 电网——电压、频率、电流 锅炉——水位、水温、气温、压力、流量等 导弹——方位、俯仰、速度等 冰箱——温度 洗衣机——水位、进程 ………… 自动化与自动控制 自动化 指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 自动控制 是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术 自动化与自动控制 两者既有联系，但也有一定的区别 自动化——主要研究人造系统的控制问题 自动控制——除了上述研究外，还研究社会、经济、生物、环境等非人造系统的控制问题 生物控制、经济控制、社会控制及人口控制等，显然这些都不能归入自动化的研究领域的 不过人们提到自动控制，通常是指工程系统的控制，在这个意义上自动化和自动控制是相近的 自动控制 自动化 涉及学科较多、应用广泛的综合性科学技术 归属于控制科学与工程 研究内容：自动控制、信号处理 理论、方法；硬件、软件 过程、机械制造、武器及军事、办公、家庭 解放繁重、恶劣劳动；扩展人的功能；提高生产率；赠强认识、改造世界的能力 是新技术革命的重要方面 自动化技术的研究、应用、推广 ? 生产、生活产生深远影响 信息技术 ? 信息化带动工业化 生产过程自动化、办公室自动化 ? 提高、节约、高质量、改善劳动、工艺、管理 2 自动化的概念和发展简史 2.2 我国古代自动装置 我国古代自动装置 中国古代能工巧匠发明许多原始的自动装置，以满足生产、生活和作战的需要 其中比较著名有下述的几种： (1) 指南车 (2) 铜壶滴漏 (3) 浮子式阀门 (4) 饮酒速度的自动调节 (5) 计里鼓车 (6) 漏水转浑天仪 (7) 候风地动仪 (8) 水运仪象台 指南车 指南车是中国古代用来指示方向的一种具有能自动离合的齿轮系装置的车辆 东汉张衡、三国魏国马钧、南齐祖冲之都曾制造过 指南车原理 马拉的双轮独辕车，车箱上立一个伸臂的木人。车箱内装有能自动离合的齿轮系。当车子转弯偏离正南方向时车辕前端就顺此方向移动，而后端则向反方向移动，并将传动齿轮放落，使车轮的传动带动木人下的大齿轮向相反方向转动，恰好抵消车子转弯产生的影响 铜壶滴漏 铜壶滴漏 中国古代的自动计时（测量时间）装置，又称刻漏或漏刻 这种计时装置最初只有两个壶，由上壶滴水到下面的受水壶，液面使浮箭升起以示刻度（即时间） 保持上壶的水位恒定是滴漏计时准确的关键。这个问题后来是用互相衔接的多极（3-5极）水壶来解决的 根据宋朝杨军的《六经图》（公元1155）转述：莲华漏由4个壶组成。天地壶、平水壶逐级向平水小壶供水。 平水小壶上有溢水口，可使多余的水泄入减水桶以保持水面恒定 在莲华漏中还采用一个浮子式阀门作为自动切断阀。当受水壶的水位升至满刻度时，浮子式阀门就会自动阻塞上级平水壶的出水小孔，切断水滴（图上平水壶前的一个小鸟式装置） 饮酒速度自动调节 宋朝仇士良著《岭外代答》(公元1178)曾记载中国南方和西南部落村民的一种饮酒习惯，常用0.6米长以上的饮酒管。 竹制管中有一条银制小鱼，作为可动的“关捩(lie4)”(即浮子式阀门)。饮酒时吸得太快或太慢，小孔会被小鱼自动堵塞 这种浮子式阀门可用来保持均匀的饮酒速度 计里鼓车 中国古代能自报行车里程的车制，东汉以后出现，汉代鼓车改装而成 漏水转浑天仪 公元2世纪，东汉天文学家张衡创制的一种天文表演仪器 用漏水推动水运浑象，和现在的天球仪相似，可以用来实现天体运行的自动仿真 浑象是在直径1.5m的铜球上刻有28宿、星官、黄赤道、南北极、24节气、恒星圈、恒隐圈等 关键是漏水要推动一个恒速旋转的齿轮使浑象与天球同步转动 候风地动仪 公元132年，东汉张衡发明的一种观察地震的自动检测器。工作原理涉及到检测地震信号的方向和大小 水运仪象台 北宋哲宗元佑三年(公元1088年)，苏颂等人制成的水力天文装置 高约12m，宽约7m 既能演示或能观测天象，又能计时及报时 利用铜壶滴漏的恒定水流作动力，来推动枢轮恒速旋转 水运仪象台枢轮和天衡装置示意图 它还起着类似钟表中擒纵器的作用 仪象台装有自动机构，在每个时辰初、正和每刻向应地有木人摇铃、打钟、击鼓 2 自动化的概念和发展简史 2.3 控制和自动化技术发展简史 控制和自动化技术发展简史 自动装置的出现和应用(18世纪以前) 自动化技术