自动化与测控技术导论 中国地质大芳自动化学院吴敏 第三讲： 自动化技术与控制系统 ▣ 控制系统的发展 口控制技术、软件与系统 口自动化与控制的应用范畴 74 2020/9/19
74 2020/9/19 自动化技术与控制系统 控制系统的发展 控制技术、软件与系统 自动化与控制的应用范畴 自动化与测控技术导论 吴 敏 第三讲：
自动化与测控技术导论 中国地质大学 自动化学院吴敏 自动控制系统的类型 按被控制物理量的类型分： 恒值控制系统 裁 程序控制系统 给定 误 输入 随动系统（伺服系统） 控制 执行 被控 出 器 机构 对象 按采用的仪器仪表分： 单机自动化系统(SAS) 反馈 分布式控制系统(DCS) 量仪 现场总线控制系统(FCS) 器 网络控制系统NCS) 75 2020/9/19
75 2020/9/19 给定 输入 控制 器 执行 机构 被控 对象 误 差 反馈 信号 输 出 扰 动 + _ 测量仪 器 自动化与测控技术导论 吴 敏 自动控制系统的类型 按被控制物理量的类型分： • 恒值控制系统 • 程序控制系统 • 随动系统（伺服系统） 按采用的仪器仪表分： • 单机自动化系统(SAS) • 分布式控制系统(DCS) • 现场总线控制系统(FCS) • 网络控制系统(NCS)
自动化与测控技术导论 中国地顶大学 自动化学院吴敏 控制系统的发展—SAS,DCS,FCS,NCS 单机自动化系统(SAS:Single Automation System (1)仪表控制系统(1970年以前) (2)数字控制系统（1970年以后) 分布式控制系统(DCS:Distributed Control System (1)单回路控制系统 (2)集散控制系统（1975年以后) 现场总线控制系统CS:Field-Bus Control System (1)智能化(ntelligence) (2)开放(Open) (3)轻量化(Rightsizing) 网络控制系统NCS:Networked Control System 工业以太网(TCPP)控制/无线控制系统 76 2020/9/19
76 2020/9/19 单机自动化系统 (SAS: Single Automation System) （1）仪表控制系统（1970年以前） （2） 数字控制系统（1970年以后） 分布式控制系统 (DCS: Distributed Control System) （1） 单回路控制系统 （2） 集散控制系统（1975年以后） 现场总线控制系统 (FCS: Field-Bus Control System) （1） 智能化 (Intelligence) （2） 开放 (Open) （3） 轻量化 (Rightsizing) 网络控制系统 (NCS: Networked Control System) 工业以太网(TCP/IP)控制/无线控制系统 自动化与测控技术导论 吴 敏 控制系统的发展—SAS, DCS, FCS, NCS
自动化与测控技术导论 中国地质大学 自动化学院吴敏 控制系统的发展—3C,3A,C3I 3C时代： 计算机(Computer）; 控制(Control); 通信(Communication) 。3A时代： 工厂自动化(Factory Automation)月 办公自动化(Office Automation;) 家庭自动化(Tome Automation) C3I时代，大数据，互联网+，信息物理融合系统： 计算机(Computer); 控制(Control); 通信(Communication); 信息(Information); 77 Big Data,CPS,iCPS 2020/9/19
77 2020/9/19 • 3C时代: 计算机 (Computer); 控制 (Control); 通信 (Communication). • 3A时代: 工厂自动化 (Factory Automation); 办公自动化 (Office Automation); 家庭自动化 (Home Automation). • C3 I时代，大数据，互联网+，信息物理融合系统： 计算机 (Computer); 控制 (Control); 通信(Communication); 信息 (Information); Big Data, CPS, iCPS. 自动化与测控技术导论 吴 敏 控制系统的发展—3C, 3A, C3 I
自动化与测控技术导论 中国地质大学 自动化学院吴敏 Schoolo时Aute 远距离测控系统 ▣ 当自动化系统设备之间有较长的距离（数十、数百、数千公里）时，就不能 用通常的电气或机械联系来传递测量信号、反馈信号和控制信号 需要在分离的设备之间设立专门的信道，它是传输信息的媒质或通道（架空 明线、同轴电缆、射频波束和光纤等) 数 接 解 来自被测对象 传感 变换 据 收 编 纪录单元 采 发送 有线 单元 单元 编 存储纪录重放单元 单 无线 单 单 数据处理 元 单元 元 元 显示单元 单 发送端 接收端 78 2020/9/19
78 2020/9/19 发 送 单 元 发送端 接收端 有线 无线 接 收 单 元 解 编 单 元 纪 录 单 元 显 示 单 元 数 据 处 理 单 元 传 感 单 元 变 换 单 元 数 据 采 编 单 元 存 储 纪 录 重 放 单 元 来 自 被 测 对 象 当自动化系统设备之间有较长的距离(数十、数百、数千公里)时，就不能 用通常的电气或机械联系来传递测量信号、反馈信号和控制信号 需要在分离的设备之间设立专门的信道，它是传输信息的媒质或通道(架空 明线、同轴电缆、射频波束和光纤等) 自动化与测控技术导论 吴 敏 远距离测控系统
自动化与测控技术导论 中国地质大学 自动化学院吴敏 控制技术在控制系统的应用 经典控制： PD控制（现代工业控制的基础) 现代控制 LQG控制（在实际工业控制中的应用是非常困难的） 预测控制（在过程控制中大量采用) 。先进控制： 鲁棒控制（建模的困难和高阶次的控制器限制了应用） 智能控制(（专家控制、模糊控制和神经网络控制) 集成控制（获得广泛研究，并得到应用） 79 2020/9/19
79 2020/9/19 • 经典控制: PID控制（现代工业控制的基础） • 现代控制: LQG控制（在实际工业控制中的应用是非常困难的） 预测控制（在过程控制中大量采用） • 先进控制： 鲁棒控制（建模的困难和高阶次的控制器限制了应用） 智能控制（专家控制、模糊控制和神经网络控制） 集成控制（获得广泛研究，并得到应用） …... 自动化与测控技术导论 吴 敏 控制技术在控制系统的应用
自动化与测控技术导论 中国地顶大茅 自动化学院吴敏 控制软件在控制系统的应用 操作系统(OS): 专用OS一Z80单板机的监控程序 办公自动化OS一DOS和UNIX 视窗系统—Windows 。设计用软件： 80年代后期，CAD(Computer Aide Design) 90年代初期，MATLAB 最近几年来，DSP,嵌入式系统 。控制用软件： 汇编语言程序，C+程序，VC程序 80 2020/9/19
80 2020/9/19 • 操作系统（OS）: 专用OS——Z80单板机的监控程序 办公自动化OS——DOS和UNIX 视窗系统——Windows • 设计用软件: 80年代后期，CAD (Computer Aide Design) 90年代初期，MATLAB 最近几年来，DSP ，嵌入式系统 • 控制用软件: 汇编语言程序，C++程序，VC程序 自动化与测控技术导论 吴 敏 控制软件在控制系统的应用
自动化与测控技术导论 中国地顶大茅 自动化学院吴敏 控制系统结构 信息网络 商用计算机服务器 工作站 第4层：质量优化 信息·控制LAN 工业计算机 商用计算机工作站 第3层：控制优化 控制LAN 可编程序控制器 分布式控制器 第2层：在线控制 现场总线 81 现场仪器 数字传感器、执行机构 2020/9/19
81 2020/9/19 商用计算机 服务器 工作站 第4层：质量优化 工业计算机 商用计算机 工作站 第3层：控制优化 可编程序控制器 分布式控制器 第2层：在线控制 现场仪器 数字传感器、执行机构 信息·控制LAN 控制LAN 现场总线 信息网络 自动化与测控技术导论 吴 敏 控制系统结构
自动化与测控技术导论 中国地质大学 自动化学院吴敏 大规模系统的自动控制 行 豆夏亚豆立 年 82 2020/9/19
82 2020/9/19 自动化与测控技术导论 吴 敏 大规模系统的自动控制
自动化与测控技术导论 中国地质大芳自动化学院吴敏 控制和自动化的应用 ·机械制造自动化 智能交通系统 过程工业自动化 ● 生物控制 电力系统自动化 生态与环境控制 飞行器控制 社会经济控制 ·智能建筑 系统工程 83 2020/9/19
83 2020/9/19 • 机械制造自动化 • 过程工业自动化 • 电力系统自动化 • 飞行器控制 • 智能建筑 自动化与测控技术导论 吴 敏 控制和自动化的应用 • 智能交通系统 • 生物控制 • 生态与环境控制 • 社会经济控制 • 系统工程