控制理论与控制工程展望 D 自动控制理论与控制工程 熊燕 华中科技大学电气与电子工程学院 Huazhong University of Science and Technology College of Electrical and Electronic Engineering
控制理论与控制工程展望 自动控制理论与控制工程 熊 蕊 华 中 科 技 大 学 电 气 与 电 子 工 程 学 院 Huazhong University of Science and Technology College of Electrical and Electronic Engineering
控制理论与控制工程展望 D INDEX 自动化能做什么 关于自动化学科 自动控制的历史回顾 自动控制的理论和方法 自动控制与专业课程的联系 如何学习自动控制理论 展望
2 控制理论与控制工程展望 INDEX 自动化能做什么 关于自动化学科 自动控制的历史回顾 自动控制的理论和方法 自动控制与专业课程的联系 如何学习自动控制理论 展望
控制理论与控制工程展望 D 自动化能做什么 自动化和生活、生产、国防建设、科技进步息息相关。自 动控制系统渗透了现代生活。自动控制技术的发展已经 使得如下梦想和应用成为现实: 登月飞行; 探索太空 太空运载工具的成功运行; 宇宙飞船;宇宙空间站; 机器人 工业控制,诸如温度、压力、流量、液位,等等
3 控制理论与控制工程展望 自动化能做什么—— 自动化和生活、生产、国防建设、科技进步息息相关。自 动控制系统渗透了现代生活。自动控制技术的发展已经 使得如下梦想和应用成为现实： • 登月飞行; • 探索太空； • 太空运载工具的成功运行; • 宇宙飞船; 宇宙空间站; • 机器人; • 工业控制, 诸如温度、压力、流量、液位，等等
控制理论与控制工程展望 HDT Utah/MIT灵巧机械手
4 控制理论与控制工程展望 Utah/MIT 灵巧机械手
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5 控制理论与控制工程展望 Boeing 757 and 767.的驾驶舱以拥有数字控制电子设备而著称
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控制理论与控制工程展望 D 人和自动化机器的对比—自动化能做什么 机器难以 完成的任人难以完成 务 的任务 输出 检查苗圃中在危险、高温、 操作员 的幼苗; 有毒环境中操作 仪表 在崎岖不平工作; 的地区驾驶不断重复地操纵 处理 车辆; 、观测仪器仪表体一 辨认贵重珠; 人工控制的阀门控制系统 宝 驾驶飞机在恶劣 照顾婴儿;天气和夜晚着陆
8 控制理论与控制工程展望 人工控制的阀门控制系统 人和自动化机器的对比—— 自动化能做什么 机器难以 完成的任 务 人难以完成 的任务 检查苗圃中 的幼苗； 在崎岖不平 的地区驾驶 车辆； 辨认贵重珠 宝； 照顾婴儿； 在危险、高温、 有毒环境中操作 工作； 不断重复地操纵 、观测仪器仪表 ； 驾驶飞机在恶劣 天气和夜晚着陆
控制理论与控制工程展望 D 自动化能做什么 提高生产率 在美国短暂的历史中劳动力的迁移追随着劳作机械化的进步,机械化对 美国从农业国向工业国转化起到了革命性的作用:1820年,超过70%的劳动 力集中在农场;1900年,只有不足40%的劳动力还在从事农业生产,而目前 这一比例已降到5%以下。 1925年,美国从地下矿井中开采5.2亿吨烟煤和褐煤需要58.8万名工人 约占全国劳动力的1.3%。到了1980年,产量增至7.74亿吨,而所需工人降至 2.08万,并且只有1.36万人在从事井下作业。 改善装置或系统的性能 始于工业革命的不断加快的技术革新主要是将人类从体力劳动中解放 出来,而计算机技术引发的新技术革命则正在带来同样巨大的社会变革;计 算机采集和处理信息能力的提高,使人类的脑力得到拓展和延伸
9 控制理论与控制工程展望 自动化能做什么 —— ▪提高生产率 在美国短暂的历史中劳动力的迁移追随着劳作机械化的进步，机械化对 美国从农业国向工业国转化起到了革命性的作用：1820年，超过70%的劳动 力集中在农场；1900年，只有不足40%的劳动力还在从事农业生产，而目前 这一比例已降到5%以下。 1925年，美国从地下矿井中开采5.2亿吨烟煤和褐煤需要58.8万名工人， 约占全国劳动力的1.3%。到了1980年，产量增至7.74亿吨，而所需工人降至 2.08万，并且只有1.36万人在从事井下作业。 ▪改善装置或系统的性能 始于工业革命的不断加快的技术革新主要是将人类从体力劳动中解放 出来，而计算机技术引发的新技术革命则正在带来同样巨大的社会变革；计 算机采集和处理信息能力的提高，使人类的脑力得到拓展和延伸
控制理论与控制工程展望 D 类动学 控制工程是一个充满新奇和挑战的领域。从本质上讲,控制工程是一个跨 学科的综合性工程学科,而自动控制粪課程是其核心课程 在各学科都有广泛而必需的应用:航空航天技术;机器人技术;车辆、船 舶、飞机的自动导航和驾驶;半导体制造业的自动生产和自动检测;电力工 业的生产、调度中的各变量协调控制;冶金工业在对温度、板材厚度、宽度 和质量的控制;工业应用部门对能源消耗进行的管理和控制;自动仓储和库 存管理中的反馈技术应用;农业中的自动控制的保鲜饲料室和自动耕种、收 割机械;生物医学试验、诊断、康复医学和生物控制系统中的广泛应用;社 会、政治和经济领域中也采用了反馈方法进行建模 以电气工程学科为例:电气工程及其自动化跨电气工程、计算机科学与技 术、控制科学与工程三个学科,是一个宽口径的专业。从近半个世纪的发展 看,电气工程学科的发展史就是与自动控制理论、电力电子技术、计算机技 术相互促进、共同发展的历史,或者说,电气工程学科的所有最新发展都与 自动控制理论、电力电子技术、计算机技术的进步密切相关,因而活力不竭。 10
10 控制理论与控制工程展望 关于自动化学科 —— ▪控制工程是一个充满新奇和挑战的领域。从本质上讲，控制工程是一个跨 学科的综合性工程学科，而自动控制类课程是其核心课程。 ▪在各学科都有广泛而必需的应用：航空航天技术；机器人技术；车辆、船 舶、飞机的自动导航和驾驶；半导体制造业的自动生产和自动检测；电力工 业的生产、调度中的各变量协调控制；冶金工业在对温度、板材厚度、宽度 和质量的控制；工业应用部门对能源消耗进行的管理和控制；自动仓储和库 存管理中的反馈技术应用；农业中的自动控制的保鲜饲料室和自动耕种、收 割机械；生物医学试验、诊断、康复医学和生物控制系统中的广泛应用；社 会、政治和经济领域中也采用了反馈方法进行建模。 ▪以电气工程学科为例：电气工程及其自动化跨电气工程、计算机科学与技 术、控制科学与工程三个学科，是一个宽口径的专业。从近半个世纪的发展 看，电气工程学科的发展史就是与自动控制理论、电力电子技术、计算机技 术相互促进、共同发展的历史，或者说，电气工程学科的所有最新发展都与 自动控制理论、电力电子技术、计算机技术的进步密切相关，因而活力不竭