控制论_1课件.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 3 楼宇自动化系统示意图 * 3 工业自动化 制造业顶层信息化 现代集成制造系统 企业联盟 设备装置层 控制优化层 企业层 管理层 车间层 制造业底层自动化 机器人与自动化装备 大型工业装置的生产过程 * 3 以机器人为单元的无人工厂 * 3 * 3 * 3 * 3 各种自动化农业机械 Autonomous rice transplanter * 3 能量管理系统：电、气、水全自动管理 环境质量系统：温度、湿度、空气质量管理 安全消防系统：安检、消防自动报警、救护系统 通信控制系统：电话、网络等 楼宇（管理）自动化—— 自动化应用的拓展 办公自动化 金融自动化 军事自动化——无人飞机、导弹 * 3 自动控制面临的新环境 普及的计算、通讯和传感技术 前所未有的功能强大的计算能力和廉价的通讯 微电子和MEMS已经大大降低了传感器的价格 通过通讯网络得到了新的执行器的概念 (a) 1024x1024 CCD阵列，(b)基于MEMS的微型陀螺仪，(c) 传感器网络的节点(sensor web pod) * 3 自动控制面临的新环境 新的应用领域，例如生物工程和量子系统 美国加州理工(Caltech) Hideo Mabuchi正在进行量子测量和控制研究，探索反馈和控制在量子系统中的应用 微纳制造系统 复杂系统 典型如空中交通控制系统、电力网控制系统和其它的大规模的互联系统 * 3 自动化学科前沿领域 应用领域 航空航天和交通运输—无人系统、高可靠性、大规模复杂调度控制、环境约束、…… 机器人和智能机器—复杂、精确运动控制、自适应和自学习、多机器人协调控制、基于视觉的控制、医疗机器人、…… 信息和网络—网络控制(control of networks) 和基于网络的控制(control over networks)。 生物和医药—反馈是生命的主要特征，生物工程和控制工程相互支撑，在分子生物学、综合生物学、人工智能、医学控制等众多方面面临突破。 材料和加工—在电子学、化学、材料生物学的纳米技术，薄膜加工和微集成系统的设计，供应链管理和企业资源配置等方面的控制，特别是颗粒系统和生物过程控制方面的挑战 …… * 3 由Computer Motion Inc. 开发的机器人外科手术系统ZEUSTM，能完成远程的创口最小的显微手术 北美的UUNET网络中枢 战场管理—在不同的空间和地面之间的分布式指挥与控制 * 3 自动化公路 * 3 磁悬浮高速列车自动控制 * 3 自动化技术在信息社会中的作用 信息社会的目标是使人类生活得更加美好，自动化技术仍然是实现这一目标最重要的核心技术之一 信息的获取、传输、存储等技术仍然在高速发展，但信息的处理和应用（广义的自动化技术）更为重要 人们为了满足更多的发展需求，对自动化技术的提出了更高的要求，从而进一步推动了整个信息技术的发展 * 3 ——比人干得更快、更好，极大地提高生产力 从自动化生产线上生产的产品，质量越来 越好，价格越来越低。 自动化的作用与重要性 ——把人从繁重、恶劣的工作中解放出来 矿井掘井、核电站检查、消防救火、 无人侦察机、导弹（无人） ——完成人无法完成的工作 管道机器人（各种油管、水管）、水下 6000米机器人、危险环境 * 3 ?自动化技术在20世纪的人类科技进步中起到了举足轻重的作用： 为了解决当今社会的许多挑战性问题产生了积极的影响，提供了科学的思想方法论； 为许多产业领域实现自动化奠定了理论基础，提供了先进的生产技术和先进的控制仪器及装备。 自动化的作用与重要性 * 3 自动化专业知识结构 数字信号处理 图像处理 数据结构 计算方法 ‥‥‥ 执行器 传感器 设定值 受控变量 D/A 控制器 A/D 信号处理 被控对象 计算机接口 通信原理 计算机网络 ‥‥‥ 传感器技术 检测技术 测量原理 自动化仪表 抗干扰技术 ‥‥‥ 自动控制理论 先进控制技术 人工智能 计算机控制 模糊系统 ‥‥‥ 机械传动 电气传动 自动化仪表 电力电子技术 ‥‥‥ 系统辨识 建模技术 电气工程 计算机仿真 化工原理 系统动力学 机械原理 机器人技术 系统工程 ‥‥‥ * 3 自动化专业知识结构 执行器与驱动 传感器 检测技术 设定值 受控变量 控制与智能 信号处理 计算算法 模型建立与仿真 通信与网络 信息处理 信息传输 信息获取 信息控制 信息应用 物质对象 信息域 物质域、能量域 * 3 压力传感器