自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展及技術(shù)現(xiàn)狀第一頁，共二十二頁，2022年，8月28日自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展及技術(shù)現(xiàn)狀1.1.1發(fā)展過程自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了機(jī)械自動(dòng)化機(jī)械、電氣自動(dòng)化的過程第二頁，共二十二頁，2022年，8月28日古代中國(guó)，埃及和巴比倫等自動(dòng)計(jì)時(shí)漏壺漢朝張衡渾天儀和地動(dòng)儀三國(guó)公元1090年蘇頌指南車水運(yùn)儀象臺(tái)古埃及希臘自動(dòng)開啟裝置、自動(dòng)灑圣水的銅祭司、投幣式圣水箱、青銅小鳥第三頁，共二十二頁，2022年，8月28日鐘壺滴漏指南車第四頁，共二十二頁，2022年，8月28日17~19世紀(jì)1642年法國(guó)物理學(xué)家帕斯卡加法器1657年荷蘭機(jī)械師惠更斯鐘表1745年英國(guó)機(jī)械師E.李1765年俄國(guó)波爾祖諾夫風(fēng)磨水位調(diào)節(jié)器1788年英國(guó)科學(xué)家瓦特離心式節(jié)速器1854年俄國(guó)康斯坦丁諾夫電磁調(diào)速器1868年法國(guó)工程師法爾科反饋調(diào)節(jié)器第五頁，共二十二頁，2022年，8月28日惠更斯發(fā)明的鐘表第六頁，共二十二頁，2022年，8月28日自動(dòng)控制理論的早期發(fā)展自動(dòng)控制裝置的優(yōu)點(diǎn)：改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率17~18世紀(jì)是自動(dòng)化技術(shù)的逐漸形成時(shí)期18世紀(jì)之后是自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展時(shí)期，期間數(shù)學(xué)描述和理論分析起到了至關(guān)重要的作用。自動(dòng)調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性問題、蒸汽機(jī)的劇烈振蕩問題、自動(dòng)操舵機(jī)的穩(wěn)定性問題一些數(shù)學(xué)家嘗試用微分方程來描述和分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。

1.1.2自動(dòng)控制理論是自動(dòng)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)第七頁，共二十二頁，2022年，8月28日自動(dòng)控制理論的早期發(fā)展過程英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋，在1868年發(fā)表了《論調(diào)速器》的文章，總結(jié)了無靜差調(diào)速器的理論，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了最初的數(shù)字描述俄國(guó)機(jī)械學(xué)家И﹒А﹒維什涅格拉茨基1876年發(fā)表《論調(diào)節(jié)器的一般理論》的文章﹐進(jìn)一步總結(jié)了調(diào)節(jié)器的理論。1877年英國(guó)數(shù)學(xué)家勞斯（）提出了著名的勞斯穩(wěn)定判據(jù)1895年德國(guó)數(shù)學(xué)家A.胡爾維茨提出著名的胡爾維茨穩(wěn)定判據(jù)

第八頁，共二十二頁，2022年，8月28日1892年俄國(guó)數(shù)學(xué)家李雅普諾夫發(fā)表了《論運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的一般問題》的專著。以數(shù)學(xué)語言形式給運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的概念下了嚴(yán)格的定義﹐給出了判別系統(tǒng)穩(wěn)定的兩種方法李雅普諾夫第一法李雅普諾夫第二法

自動(dòng)控制理論的早期發(fā)展過程第九頁，共二十二頁，2022年，8月28日自動(dòng)控制理論的早期發(fā)展過程1925年英國(guó)電氣工程師O.亥維賽把拉普拉斯變換應(yīng)用到求解電網(wǎng)絡(luò)的問題上﹐提出了運(yùn)算微積分，求得瞬態(tài)過程利用拉普拉斯變換描述線性定常系統(tǒng)或線性元件的輸入輸出關(guān)系，就得到了傳遞函數(shù)在傳遞函數(shù)基礎(chǔ)上，發(fā)展了頻率響應(yīng)法1927年美國(guó)貝爾電話實(shí)驗(yàn)室在解決電子管放大器失真問題時(shí)，電氣工程師H.S.布萊克從電信號(hào)的角度引入了反饋的概念

第十頁，共二十二頁，2022年，8月28日自動(dòng)控制理論的早期發(fā)展過程1932年美國(guó)電信工程師奈奎斯特提出著名的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)﹐可以直接根據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)來畫出奈奎斯特圖，判定反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性1938年蘇聯(lián)電氣工程師A.B.米哈伊洛夫應(yīng)用頻率法來研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性﹐提出著名的米哈伊洛夫穩(wěn)定判據(jù)第十一頁，共二十二頁，2022年，8月28日自動(dòng)控制理論的早期發(fā)展帶動(dòng)了其它領(lǐng)域的發(fā)展程序控制、邏輯控制和自動(dòng)機(jī)的思想同時(shí)得到了發(fā)展1833年英國(guó)數(shù)學(xué)家C.巴貝奇在設(shè)計(jì)分析機(jī)時(shí)首先提出程序控制的概念1936年英國(guó)數(shù)學(xué)家圖靈提出著名的圖靈機(jī)﹐成為現(xiàn)代數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的雛形。圖靈機(jī)定義可計(jì)算函數(shù)類﹐建立了算法理論和自動(dòng)機(jī)理論。1938年美國(guó)電氣工程師香農(nóng)和日本數(shù)學(xué)家中島﹐以及1941年蘇聯(lián)科學(xué)家В﹒И﹒舍斯塔科夫﹐分別獨(dú)立地建立了邏輯自動(dòng)機(jī)理論﹐用僅有兩種工作狀態(tài)的繼電器組成了邏輯自動(dòng)機(jī)﹐實(shí)現(xiàn)了邏輯控制第十二頁，共二十二頁，2022年，8月28日控制理論的形成自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用劃分為自動(dòng)化技術(shù)形成、局部自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化三個(gè)階段自動(dòng)化技術(shù)形成時(shí)期為18世紀(jì)末~20世紀(jì)30年代局部自動(dòng)化時(shí)期是在20世紀(jì)40~50年代，期間形成了經(jīng)典控制理論20世紀(jì)50年代之后，是綜合自動(dòng)化階段，出現(xiàn)了各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如：多環(huán)控制、多變量控制、分級(jí)控制、集散控制系統(tǒng)等。1.1.3第十三頁，共二十二頁，2022年，8月28日自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)1.21.2.1設(shè)計(jì)的主要任務(wù)和解決的問題方案設(shè)計(jì)：具有符合要求的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性

工程設(shè)計(jì)：在方案設(shè)計(jì)正確的基礎(chǔ)上進(jìn)行，進(jìn)行實(shí)際系統(tǒng)的選型參數(shù)整定：P、I、D參數(shù)整定主要

任務(wù)第十四頁，共二十二頁，2022年，8月28日解決的問題安全性穩(wěn)定性經(jīng)濟(jì)性安全性是指在生產(chǎn)過程中，要保證人員的安全、設(shè)備的安全、以及生態(tài)平衡和環(huán)境衛(wèi)生的安全。越限報(bào)警、聯(lián)鎖保護(hù)、視頻監(jiān)視、遠(yuǎn)程監(jiān)控、安全柵等

穩(wěn)定性主要指系統(tǒng)的抗干擾能力，在出現(xiàn)各種可預(yù)見的干擾的情況下，系統(tǒng)都要保留一定的穩(wěn)定裕度經(jīng)濟(jì)性是指節(jié)省投資、提高產(chǎn)品產(chǎn)量質(zhì)量、節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益等控制精度和響應(yīng)速度第十五頁，共二十二頁，2022年，8月28日自動(dòng)控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)任務(wù)書初步設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試資料歸檔1.2.2第十六頁，共二十二頁，2022年，8月28日設(shè)計(jì)任務(wù)書①工藝流程或?qū)ο筇卣鳍谥匾に噮?shù)及指標(biāo)要求③系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境④特殊工藝要求⑤系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)初步設(shè)計(jì)①系統(tǒng)方案選擇②系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定③主要設(shè)備和裝置的選擇④性能價(jià)格比評(píng)價(jià)詳細(xì)設(shè)計(jì)①系統(tǒng)功能塊劃分②硬件設(shè)計(jì)③各功能塊軟件設(shè)計(jì)④輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)⑤系統(tǒng)離線調(diào)試與評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試①系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝②現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試③在線測(cè)試④系統(tǒng)最終評(píng)價(jià)資料歸檔①設(shè)計(jì)圖紙整理②評(píng)價(jià)結(jié)果整理③編寫使用說明書④設(shè)計(jì)完成確認(rèn)書系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖第十七頁，共二十二頁，2022年，8月28日設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)書是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)的主要依據(jù)，在設(shè)計(jì)任務(wù)書中要明確：①工藝流程或被控對(duì)象特征②主要工藝參數(shù)及指標(biāo)要求③系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境④特殊工藝要求⑤系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)第十八頁，共二十二頁，2022年，8月28日初步設(shè)計(jì)①系統(tǒng)方案選擇②系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定③主要設(shè)備和裝置的選擇④性能價(jià)格比評(píng)價(jià)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書，以及市場(chǎng)可入手的設(shè)備、裝置以及設(shè)計(jì)者自身所掌握的技術(shù)，對(duì)可能滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書的各類系統(tǒng)及其特征進(jìn)行分析后，選擇有限條件下的最合理方案，并進(jìn)行有限實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，以便于確定系統(tǒng)的最終結(jié)構(gòu)第十九頁，共二十二頁，2022年，8月28日詳細(xì)設(shè)計(jì)根據(jù)初步設(shè)計(jì)所確定的系統(tǒng)方案和系統(tǒng)構(gòu)，系統(tǒng)的軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行具體詳細(xì)的設(shè)計(jì)。①系統(tǒng)功能塊劃分②硬件設(shè)計(jì)③各功能塊軟件設(shè)計(jì)④輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)⑤系統(tǒng)離