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自动化的发展简史控制和自动化技术发展经历了什么?

发表时间: 2023-04-16

顾名思义,自动化就是自动化技术在工农业生产、交通运输、国防建设、航空航天等方面的应用。 20世纪30年代以来,自动化技术取得了惊人的成就,在工农业生产和国民经济各行业中发挥了关键作用。 自动化水平已经成为衡量各个行业和国家现代化水平的重要标志。 sign,自动化专业是学习自动化技术,并将其应用到实际系统中。

我国高校自动化专业培养目标:培养适应社会主义现代化建设需要,德、智、体全面发展,在控制领域具有广阔理论基础和相关专业知识的学生理论、控制系统、生产过程自动化、人工智能和机器人控制。 ,具有创新开拓精神的高级工程技术人员。 毕业生可在国民经济和国防各部门和行业从事控制系统的研究、设计、集成、开发、制造和应用。

1. 自动化简介

自动化专业是面向系统、软硬件兼顾、注重应用的广口径专业。 培养电气技术、电子技术、自动控制理论、自动检测与仪器仪表、信息处理、系统工程、计算机技术与应用、计算机网络技术等广泛领域具有工程技术基础和专业知识的高级技术人才。 学生毕业后可在各行业的运动控制、过程控制、电力电子技术、检测与自动化仪器仪表、计算机控制等领域从事系统分析、系统设计、系统运行、技术开发与研究等工作。

四年时间,除了学习一些基础课程(如高等数学、大学英语、大学物理)等,还将主要学习电路原理、电子技术基础、微机原理、自动控制原理、信号与系统、单片机与接口技术。 、PLC、仪器仪表与过程控制、电机控制、计算机控制等课程。

二、自动化发展简史

控制与自动化技术的发展经历了四个历史时期。

一、自动装置的出现与应用(18世纪以前)

在长期的生产生活中,为了减轻自身的劳动,古人类逐渐利用自然力(风力、水力等)

例如:在古代,从公元前14世纪到11世纪,中国和巴比伦就出现了自动计时装置——时计。 浮球式阀水位调节器。

二、自动化技术的形成时期(18世纪末至30年代)

1788年,英国机械师J.瓦特(Watt)发明了离心式调速器,并将其与蒸汽机的阀门连接起来,构成了蒸汽机转速的闭环自动调速系统。 这一发明对第一次工业革命产生了很大影响,并对后来控制理论的发展产生了重要影响。

(1)自动调节的广泛应用:由于第一次工业革命的需要,人们开始使用自动调节器或装置使一些物理量保持在给定值附近。 公元1868年,法国工程师J.法尔科发明了反馈调节器,并将其连接到蒸汽阀上来操纵轮船的舵,他称之为伺服机构。 20、30年代,美国开始采用PID调节器,这是一种模拟调节器,现在很多工厂还在使用。

(2)自动调节系统的稳定性:自动调节系统由自动调节器和被控对象组成。 当时人们发现系统的控制量发生波动,即振荡(),这使得一些科学家从理论中上来研究,公元1877年的英国数学家E。 Rolls,1895年德国数学家A. 提出代数稳定性准则,沿用至今。 1892年俄国数学家A.李亚普诺夫对稳定性提出了严格的数学定义,并出版了专着。 他的稳定性理论至今仍是研究和分析线性和非线性系统稳定性的重要方法。

(3)反馈控制和频率法:进入20世纪后,各种自动调节装置在工业生产中得到广泛应用,促进了对调节系统的分析和综合研究。 通过对解决电子管放大器失真问题的研究,1927年,美国电气工程师H.布莱克引入反馈的概念,使人们对自动调节系统中的反馈控制结构有了更深刻的认识。 此后,在拉普拉斯变换的基础上,传递函数的概念被引入到自动调节系统或元件的分析中,成为一种重要的工具。 1932年,美国电信工程师N. 提出了著名的稳定性判据,它可以根据开环传递函数来判断闭环反馈系统的稳定性。 以上标志着经典控制理论的诞生。

3. 部分自动化时期(1940s-1950s)

(1) 经典控制理论的形成和发展:在前述代数稳定判据和传递函数的基础上加上W,基于频率响应的频率法判据。 Evans 于 1948 年提出的根轨迹法奠定了经典控制理论的基础。 二战后工业的快速发展,伴随着高速飞行、核反应堆、大电网和大化工厂提出的新的控制问题:非线性系统、时滞系统、脉冲和采样控制系统、时变, 20世纪50年代,通过对随机信号输入系统控制问题的深入研究,经典控制理论有了新的发展。

(2)局部自动化的广泛应用:二战后,PID调节器在工业上得到广泛应用,电子模拟计算机被用来设计自动控制系统。 当时在工业上实现了部分自动化,即单个工序或单台机器的自动化。 当时的PID调节器有电动的或气动的或液动的。 1930年代和40年代出现了统一信号、通用、标准的气动单元组合仪表。 在 1950 年代,开发了电气单元组合仪表。 这些为工业自动化提供了必要的技术工具,并使自动控制系统的组成和设计更容易、更工程化。

(3)电子数字计算机的发明:电子数字计算机的发明,为程序控制和逻辑控制在控制系统中的广泛应用以及数字计算机直接控制生产过程的应用奠定了基础。 1960 年代和 70 年代。 目前,小型计算机或单片机已成为复杂自动控制系统的组成部分,以实现复杂的控制和算法。

4.全面自动化时期(20世纪50年代后期至今)

复杂工业、复杂工业过程和航空航天技术的自动控制问题都是多变量控制系统的分析和综合问题,是亟待解决的问题。 但经典控制理论的直接应用遇到了困难。 20世纪70年代微处理器的出现,对实现各种复杂的控制任务起到了重要的推动作用。

现代控制理论的形成和发展:1956年,前苏联数学家提出最大值原理,同年美国数学家R. 创立动态规划。 两者都提供了解决最优控制问题的理论工具。 1960年,美国数学家R.卡尔曼提出了可控性和可观测性两个概念,揭示了系统的内在属性。 以上标志着现代控制理论的诞生,并迅速发展并形成了许多重要的分支:系统辨识、自适应控制与自整定控制器、遥测、遥控与遥感、综合自动化、大系统论、模式识别与人工智能,智能控制。

三、自动控制与自动化技术的应用范围

控制与自动化是不断发展的高新科学技术,对人类的生产、生活和科学研究产生了非常重要的影响。 控制与自动化技术发展至今,可以说已经从“人手脚的延伸”扩展到“人脑的延伸”。 控制和自动化技术总是在为人类“谋”利益,可以说无处不在,无处不在。

控制和自动化技术正迅速渗透到家庭生活中。 例如全自动洗衣机,不用人手就能把衣服洗干净。 电脑控制的微波炉不仅能按时自动做饭,做出可口的饭菜,而且安全省电。 电脑控制的冰箱不仅可以自动控制温度使食物保持新鲜,还能告诉食物储存的数量和时间楼宇自控系统图标,并为烹饪美味佳肴提供建议。 还有可以提供春天般温暖环境的空调,以及可以打扫房间的清洁机器人。

在工厂中,人们使用各种自动化设备或系统,如机器人、自动化小车、数控机床、柔性生产线、计算机集成制造系统等,完成产品的加工、装配、包装、运输、仓储等工作。 在钢铁、石油、化工、农渔牧业的生产经营过程中,人们利用自动化仪表和自动化装置来控制生产参数,实现生产设备和生产过程的自动化。

在办公中,人们广泛引进微型计算机和信息网络、文字处理机、电子传真机、专用交换机、多功能复印机、秘书机器人等技术和设备,不断实现办公自动化。 利用自动化办公设备,自动完成文件的起草、翻译、修改、审阅、分发、归档等工作,并利用信息高速公路、多媒体等技术,进一步提高信息处理和传输的效率,并实现办公工作的全面自动化。 办公自动化的主要目标是企业管理自动化。

在交通运输中,自动化设备用于实现交通运输自动化和管理自动化,包括车辆运输管理、海上和空中交通管理、城市交通管制、门票预订和销售等。在医疗保健行业、图书馆、商务服务行业,在实现农作物种植、养殖生产过程的自动化管理和自动化生产。

在生态、环境和社会等复杂系统中,控制科学技术为人类开辟了一条新的研究路径,为科学决策和管理提供了可能。 在现代和未来的战场上,飞机、舰船、坦克、火炮、导弹、军事卫星、后勤保障、军事指挥等都离不开控制和自动化技术。

1、机械制造自动化

机械制造是现代工业的重要组成部分,对国民经济建设有着巨大的影响。

(1)数控技术与数控系统:数控技术是以数字形式实现控制的技术。 计算机数控系统由程序、输入输出装置、计算机数控装置、可编程控制器、主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。数控技术始于美国,伴随着数控机床的发展工具。 几十年来,数控装置和数控机床经历了研究、试制(1948~1955年)、工业应用(1956~1959年)和高速发展(1960年至今)三个发展阶段。 实践经验证明,数控装置和数控机床在提高生产效率、节省人力、提高加工精度、降低加工成本等方面具有很大优势。 近年来,数控技术发展极为迅速。 它不仅在机械加工中得到越来越普遍的应用,而且在其他设备中的应用也越来越广泛。 例如:数控精密火焰切割机和电火花切割机、数控折弯扳机、数控弯管机、数控压力机、数控绘图仪、数控焊接机等。特别是高效自动化机床是一个新的重要发展方向在机床自动化领域。 数控机床的出现,标志着机床行业进入了一个新的发展阶段,也是当前工业自动化的主要发展方向之一。

(2)柔性制造系统:是在计算机直接数控的基础上发展起来的高度自动化的加工形式。 它是由统一的控制系统和输送系统连接起来的一组加工设备,包括数控机床、自动材料和工具输送设备、自动化产品零件自动传输设备、自动检测和测试设备等,不仅用于自动化生产,还要在一定范围内完成不同工件的加工任务。 柔性制造系统由加工系统(多台制造设备)、物流系统(设备间材料、工具和产品零件的自动传输)、中央管理系统(整个系统的生产计划和作业调度的执行、集中监控和处理)组成程序管理等)组成。

(3) 计算机集成制造系统:以自动化技术、计算机技术和制造技术为基础,通过计算机及其软件,将一切生产活动(设计、制造和经营管理,包括市场调研、生产决策、生产、等)计划、生产管理、产品开发、产品设计、加工制造、销售管理等),实现与整个生产过程相关的物流和信息流的高度统一、全面的管理,将各环节有机整合分散的自动化系统,形成一个优化完整的生产系统,从而获得更高的综合效益,缩短产品开发和制造周期,提高产品质量,提高生产率,提高公司的适应能力和竞争力。

2.过程工业自动化

过程工业包括电力、石化、化工、造纸、冶金、制药、轻工等许多在国民经济中占有重要地位的行业。 参数进行控制。 对这些行业的控制与管理的研究已成为人们高度关注的领域,是本学科非常重要的应用领域之一。

过程控制研究描述、模拟、仿真、设计、控制和管理工业生产过程,旨在进一步改进过程操作,提高自动化水平,优化生产过程(提高产品产量和质量,降低原材料和能源消耗),加强生产管理,最终显着提高经济效益。

早期的过程控制系统主要采用基础仪表、气动单元组合仪表、电动单元组合仪表等传统技术工具。 虽然这些仪表和工具在过程工业的大部分工厂中仍然使用,但是随着微处理器和工业计算机技术的发展,可编程单回路、多回路调节器和分布式计算机控制系统目前得到广泛应用。 近年来迅速发展的现场总线网络控制系统是控制技术与计算机技术高度结合的产物。 类似于机械制造系统中的计算机集成制造系统,计算机集成生产系统将计划优化、生产调度、作业管理和决策引入计算机控制系统。 计算机集成生产系统是过程工业自动化的最新成果和发展方向。 自动化技术的一个非常重要的应用领域。

3、电力系统自动化

无论是何种电力系统,都对它提出了三个基本要求:安全性、经济性和必要的供电质量。 为满足这些基本要求,电力系统自动化必不可少。

首先,安全供电离不开自动化。 即使是单体火力发电系统,为保证发电机的安全,也需要采用自动装置进行过电压保护、过电流保护、接地保护、电源逆向保护或差动保护等。 需要对汽轮发电机的蒸汽温度、蒸汽压力、真空度、水位、炉膛压力、燃烧情况、电流、电压、轴承温度等参数进行检测和监控。 这些就是电力系统基础自动化的基本内容。 目前,单一的电力系统很少见,由不同规模、不同性质的电力系统组成复杂网络已成为电力系统发展的必然趋势。 这时,简单的单项自动装置已不能解决问题,需要对更多的参数进行检测和识别,并及时做出正确的综合判断。

其次,经济运行需要自动化。 考虑多个并网电厂的整体经济性的出发点不同于单台机组的经济性,不能只考虑单台机组的经济性。 对于火电厂,不仅要考虑各电厂的煤耗率和煤耗微增率(即增加单位负荷所需的煤耗),还要考虑不同功率的不同线损输电过程中的植物。 当电力系统形成一个复杂的网络时,有多个发电厂向电网输入电力。 由于环网之间输出分布的相互影响,人们将面临一个多输入多输出的大系统。 它有大量复杂的信息处理。 还需要负荷预测。 这些都必须依靠以计算机为基础的自动化管理和控制系统才能达到预期的效果。

再次,自动化对供电质量的要求。 供电质量主要指电压质量和频率质量。 例如,当频率下降时,鼓风机的出力下降,锅炉给水泵不能抽水,热电厂的锅炉将无法运行; 油泵不能供给轴承润滑油,会烧坏汽轮发电机轴瓦。 频率变化对电子设备的影响更大。 电压质量直接影响用户用电质量。 电压过高会损坏电器或影响其寿命; 电压太低,灯不亮,日光灯不亮,甚至会因为力矩不足而烧坏电机。 电力系统自动化的主要任务之一是自动调节发电机端电压,保护用户电压稳定,自动调节频率。

4.飞行器控制

飞行器是人类在征服和改造自然的过程中发明的重要工具。 现代飞行器的种类很多,有飞机、导弹、人造卫星、直升机、运载火箭、宇宙飞船、航天飞机等。 无论是何种飞行器,都离不开自动控制系统。 而且,不同飞行器的控制系统也不同,系统的性能、功能和结构可能完全不同。 因此,飞行器是自动控制最重要的应用领域,许多先进的、新的控制理论和技术应运而生,以满足飞行器工程的高要求。

(1)导弹控制系统:其主要任务是:控制导弹载荷的投掷精度(命中精度),对飞行器实施姿态控制,保证各种条件下的飞行稳定性; 检测和操纵排放。 由于飞行时间普遍较短,但受到内外干扰和各种环境条件的不利影响,往往会偏离预期的轨迹和飞行状态。 控制系统的作用就是消除或减轻这些干扰和影响的后果,控制导弹准确可靠地完成飞行动作,最终飞向目标。

(2) 导航系统:导航是指利用敏感器件测量飞行器的运动参数,将测量的信息直接或变换计算以表示飞行器在一定坐标系中的状态量,如角度、速度,位置。 由测量、传输、转换、计算等几个环节组成并给出飞行器初始状态和飞行运动参数的系统称为导航系统。 例如,全球卫星定位系统是近年来发展完善的。 不仅飞机需要导航系统,车辆、船舶也不同程度地离不开导航系统。

(3) 引导系统:其主要功能是利用导航系统提供的飞行器运动参数来控制飞行器的运动,使飞行器从一定的飞行状态到达期望的终端状态,并保证飞行器以足够的精度击中目标。 对于打击远距离固定目标的地地导弹,一般将导弹自身的实时运动参数与预先设计的标准弹道进行比较,得到误差信号,按照一定的轨迹控制导弹。制导律(控制算法)。 运动,最终导弹将沿着标准轨迹飞行,直到击中目标。 随着控制理论的不断发展,许多新的制导律也在不断地发展和完善。

飞行器控制系统还包括:姿态控制系统、飞行控制电子集成系统、测试和发射控制系统等。

5.智能建筑

一般认为,智能楼宇包括楼宇自动化系统、通信自动化系统和办公自动化系统三个基本要素,三者是有机结合的。 楼宇自控系统实现对楼宇供电、照明、报警、消防、电梯、空调等设备子系统的监控管理,设备运行参数的实时控制和监测,电力设备的节能控制,并对设备异常运行状态进行报警,实现设备的优化管理和控制,确保设备运行的安全可靠。 通信自动化系统是楼宇智能化的“中枢神经”。 它由各种通信设备、通信线路和相关的计算机软件组成。 主要包括传输语音、数据和图像的基础通信网络; 楼层局域网,实现楼层间各种终端、微机、工作站之间的通信; 建筑物之间或建筑物内的计算机与建筑物网络中的各种局域网和远程数据通信网络对公共信息资源进行通信的高速骨干网,如智能建筑物的办公自动化系统具有文字处理,数据管理、行政管理、图像或图形处理、声音处理、网络通信等。可为智能建筑中的数据网络控制中心提供动态信息资源分配和故障诊断及恢复、信息处理和网络性能监控.

6.智能交通系统

交通运输是国民经济的支柱产业,对人类生产生活有着十分重要的影响。 每个国家都面临着道路交通越来越拥堵,路网通行能力不能满足交通增长需要的问题。 智能交通系统是为改变当前交通状况,减少交通拥堵,减少交通事故,遏制交通环境恶化,使现代交通更好地为经济建设服务而应运而生和发展起来的综合领域。 自动控制和自动化技术在这其中起着非常重要的作用。 系统将交通管理中心采集的各类道路交通和服务信息进行汇总,传输给道路交通系统的各类用户(司机、居民、派出所、停车场、运输公司、医院、救护车和故障排除)以及其他部门),旅客可以实时选择交通方式和行车路线; 交通管理部门能够自动进行合理的交通疏导、控制和事故处理; 交通部门可随时掌握车辆运行状况,合理调度。 最终使道路网络上的交通流运行在最佳状态,从而改善交通拥堵和拥堵,最大限度地提高道路网络的通行能力,提高整个道路交通系统的机动性、安全性和生产效率。

想必现在很多朋友都想了解更多设计能量控制方案的知识,所以今天小豪小编收集了一些设计能量控制方案的知识分享给大家,希望大家喜欢。

国标/设计能源控制方案

1。目的

通过控制新建、改扩建项目设计中显着影响能源性能的设施、设备、系统和工艺的设计,以及新产品或产品改进的整个设计过程,确保设计能够满足预期要求,降低能源消耗,提高能源效率,提高能源绩效,确保设计全过程满足客户及相关法律、法规、标准的要求。 部分新建改扩建项目需报政府有关部门审批。

版权战属于本站或原作者明示

2.面积

适用于公司新建、改、扩建项目的设计,主要针对对能源绩效有显着影响的设施、设备、系统和工艺; 新产品或产品改进的设计阶段。

同样的水化作用是按清果宗林算计复数。

3 职责

3.1生产技术部负责技改项目方案(图)和工艺设计、施工的组织、协调和管理。 3.2生产技术部负责新、改、扩建项目或产品改进的开发和工艺设计、工艺设计(图)及全过程的组织、协调和管理。

4道工序

4.1 接收设计开发任务

4.1.1 设计项目来源

根据生产服务和能源管理的需要,公司有关部门提出设计开发任务。

常绍光北贵指导组过着体面的生活。

4.1.2 任务提案

设计任务提出前,有关部门应充分了解新建、改扩建项目中对能源绩效有重大影响的设施、设备、系统和工艺楼宇自控方案设计培训,并考虑能源绩效改进的机会和需求的操作控制。 其中,在新产品或产品改进的设计阶段,应考虑产品结构、原材料、元器件等的选择对产品实现过程中能耗的影响。 生产经理组织编制《设计开发项目任务计划》,确定设计开发负责人。 (5 个数字:

本文到此结束,希望对大家有所帮助。

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