自動控制裝置研製過程

❶ 自動控制系統的發展及技術現狀是什麼

1基本概念

如圖4-1所示框圖說明了控制系統的基本概念，動作信號通過（經由）控制系統元件後，提供一個指示，此系統的目的就是將變數c控制於該指示內。一般來說，被控變數為系統的輸出，而動作信號為系統的輸入。舉一個簡單的例子，汽車的方向控制（Steering Control），兩個前輪的方向可視為被控制變數，即輸出；而其方向盤的位置可視為輸入，即動作信號e。再如，若我們要控制汽車的速度，則加速器的壓力總和為動作信號，而速度則視為被控變數。

圖4-13自動化生產線

5）大系統理論的誕生

系統和控制理論的應用從60年代中期開始逐漸從工業方面滲透到農業﹑商業和服務行業，以及生物醫學﹑環境保護和社會經濟各個方面。由於現代社會科學技術的高度發展出現了許多需要綜合治理的大系統，現代控制理論又無法解決這樣復雜的問題，系統和控制理論急待有新的突破。在計算機技術方面，60年代初開始發展資料庫技術，1970年提出關系資料庫，到80年代資料庫技術已經達到相當的水平。60年代末計算機技術和通信技術相結合產生了數據通信。1969年美國國防部高級研究局的阿帕網（ARPA）的第一期工程投入使用取得成功，開創了計算機網路的新紀元。資料庫技術和計算機網路為80年代實現管理自動化創造了良好的條件。管理自動化的一個核心問題是辦公室自動化，這是從70年代開始發展起來的一門綜合性技術，到80年代已初步成熟。辦公室自動化為管理自動化奠定了良好的基礎。

國際自動控制聯合會（IFAC）於1976年在義大利的烏第納召開了第一屆大系統學術會議，於1980年在法國的圖魯茲召開第二屆大系統學術會議。美國電氣與電子工程師學會（IEEE）於1982年10月在美國弗吉尼亞州弗吉尼亞海灘舉行了一次國際大系統專題討論會。1980年在荷蘭正式出版國際性期刊《大系統──理論與應用》。這些活動標志著大系統理論的誕生。

6）人工智慧和模式識別

用機器來模擬人的智能，雖然是人類很早以前就有的願望，但其實現還是從有了電子計算機以後才開始的。1936年，圖靈提出了用機器進行邏輯推理的想法。50年代以來，人工智慧的研究是基於充分發揮計算機的用途而展開的。

早期的人工智慧研究是從探索人的解題策略開始，即從智力難題﹑弈棋﹑難度不大的定理證明入手，總結人類解決問題時的心理活動規律，然後用計算機模擬，讓計算機表現出某種智能。1948年美國數學家維納在《控制論》一書的附註中首先提出製造弈棋機的問題。1954年美國國際商業機器公司（IBM）的工程師塞繆爾應用啟發式程序編成跳棋程序，存儲在電子數字計算機內，製成能積累下棋經驗的弈棋機。1959年該弈棋機擊敗了它的設計者。1956年赫伯特·西蒙和艾倫·紐厄爾等研製了一個稱為邏輯理論家的程序，用電子數字計算機證明了懷特海和羅素的名著《數學原理》第二章52條定理中的33條定理。1956年M．L．明斯基、J．麥卡錫、紐厄爾、西蒙等10位科學家發起在達特茅斯大學召開人工智慧學術討論會，標志人工智慧這一學科正式誕生。1960年人工智慧的4位奠基人，即美國斯坦福大學的麥卡錫、麻省理工學院的明斯基、卡內基梅隆大學的紐厄爾和西蒙組成了第一個人工智慧研究小組，有力地推動了人工智慧的發展。從1967年開始出版不定期刊物《機器智能》，共出版了9集。從1970年開始出版期刊《人工智慧》。從1969年開始每兩年舉行一次人工智慧國際會議（IJCAI）。這些活動進一步促進了人工智慧的發展。70年代以來微電子技術和微處理機的迅速發展，使人工智慧和計算機技術結合起來。一方面在設計高級計算機時廣泛應用人工智慧的成果，另一方面又利用超級微處理機實現人工智慧，大大地加速了人工智慧的研究和應用。人工智慧的基礎是知識獲取﹑表示技術和推理技術，常用的人工智慧語言則是LISP語言和PROLOG語言，人工智慧的研究領域涉及自然語言理解﹑自然語言生成﹑機器視覺﹑機器定理證明﹑自動程序設計﹑專家系統和智能機器人等方面。人工智慧已發展成為系統和控制研究的前沿領域。

1977年E．A．費根鮑姆在第五屆國際人工智慧會議上提出了知識工程問題。知識工程是人工智慧的一個分支，它的中心課題就是構造專家系統。1973—1975年費根鮑姆領導斯坦福大學的一個研究小組研製成功一個用於診治血液傳染病和腦膜炎的醫療專家系統MYCIN，能學習專家醫生的知識，模仿醫生的思維和診斷推理，給出可靠的診治建議。1978年費根鮑姆等人研製成功水平很高的化學專家系統DENDRAL。1982年美國學者W．R．納爾遜研製成功診斷和處理核反應堆事故的專家系統REACTOR。中國也已經研製成功中醫專家系統和蠶育種專家系統。現在專家系統已應用在醫學﹑機器故障診斷﹑飛行器設計﹑地質勘探﹑分子結構和信號處理等方面。

為了擴大計算機的應用，使計算機能直接接受和處理各種自然的模式信息，即語言﹑文字﹑圖像﹑景物等，模式識別研究受到人們的重視。1956年，塞爾弗里奇等人研製出第一個字元識別程序，隨後出現了字元識別系統和圖像識別系統，並形成了以統計法和結構法為核心的模式識別理論，語音識別和自然語言理解的研究也取得了較大進展，為人和計算機的直接通信提供了新的介面。

60年代末到70年代初美國麻省理工學院﹑美國斯坦福大學和英國愛丁堡大學對機器人學進行了許多理論研究，注意到把人工智慧的所有技術綜合在一起，研製出智能機器人，如麻省理工學院和斯坦福大學的手眼裝置﹑日立公司有視覺和觸覺的機器人等。由於機器人在提高生產率，把人從危險﹑惡劣等工作條件下替換出來，擴大人類的活動范圍等方面顯示出極大的優越性，所以受到人們的重視。機器人技術發展很快，並得到越來越廣泛的應用，並在工業生產﹑核電站設備檢查﹑維修﹑海洋調查﹑水下石油開采﹑宇宙探測等方面大顯身手，正在研究中的軍用機器人也具有較大的潛在應用價值。關於機器人的設計﹑製造和應用的技術形成了機器人學。

總結人工智慧研究的經驗和教訓，人們認識到，讓機器求解問題必須使機器具有人類專家解決問題的那些知識，人工智慧的實質應是如何把人的知識轉移給機器的問題。1977年，費根鮑姆首倡專家系統和知識工程，於是以知識的獲取﹑表示和運用為核心的知識工程發展起來。自70年代以來，人工智慧學者已研製出用於醫療診斷﹑地質勘探﹑化學數據解釋和結構解釋﹑口語和圖像理解﹑金融決策﹑軍事指揮﹑大規模集成電路設計等各種專家系統。智能計算機﹑新型感測器﹑大規模集成電路的發展為高級自動化提供了新的控制方法和工具。

50年代以來，在探討生物及人類的感覺和思維機制，並用機器進行模擬方面，取得一些進展，如自組織系統﹑神經元模型﹑神經元網路腦模型等，對自動化技術的發展有所啟迪。同一時期發展起來的一般系統論﹑耗散結構理論﹑協同學和超循環理論等對自動化技術的發展提供了新理論和新方法。

❷ 自動控制技術的發展過程是什麼

自動控制技術發展過程：
自動控制領域從古典控制理論、現代控制理論到現在的智能控制理論，經歷了很長時間的發展。隨著自動化技術的發展，它也面臨著許多難題，如傳統控制系統的設計和分析是建立在精確系統數學模型基礎上的，而實際系統由於在復雜性、非線性、時變性、不確定性等情況，一般都無法獲得精確的數學模型；當研究這些系統時，必須提出並遵循一些比較苛刻的假設，而這些假設在應用中往往與實際不相吻合；對於某些復雜的和包含不確定性的控制過程，根本無法用傳統數學模型來表示，即無法解決建模問題；為了提高控制性能，傳統控制系統可能變得很復雜，從而增加了設備的初投資，降低了系統的可靠性。為了解決這些問題，就出現了智能控制理論。隨著人工智慧、機器人、計算機和空間技術的迅速發展，智能控制也取得了重大進展。各種智能咨詢與決策系統、專家控制系統、學習控制系統、模糊控制系統和智能故障檢測與診斷等已在工業過程式控制制、智能機器人控制、智能化生產系統和家用電氣設備中都得到了成功的應用。
近年來自動控制技術發展迅猛，特別是計算機技術、網路和通信技術發展的突飛猛進，使人們籍助於許多使能技術的進步和一些開發工具的擴大，將人們構思的自動操作得以付諸實現。如網路控制技術、可編程式控制制器等均屬於自動化控制技術中的使能技術。自動控制技術正向著網路化、集成化、分布化、節點節能化的方向發展。
自動控制技術有很強的應用背景，無論是在煉鋼、軋鋼、化工、石油、電力等工業上，或是造紙、紡織、皮革和食品等工業上；無論是在航空、航海、汽車和鐵路運輸工業和國防工業上，或是圖書資料的管理、實驗室技術設備上都得到廣泛應用。自動控制技術對導彈和人造地球衛星是非常重要的，對於研究原子能的應用，研究飛機和導彈的空氣動力和結構強度也是有用的。沒有應用背景的「控制理論」就缺乏生命力。如何巧妙地運用控制的基礎理論來解決實際問題是和研究控制理論本身不同的另一種創造性工作。

❸ 什麼是過程特性 研究過程特性對設計自動控制系統有何幫助

過程特性是指被控過程的輸入變數發生變化時，其輸出變數隨時間變化的規律。研版究過程權特性才能合理選擇被控變數，在一化工生產中過程中，可能發生的波動的變數很多，並非對所有發生的波動的量都要加以控制，也不可能都加以控制。應根據生產過程特性找出對穩定生產，對產品質量和產量起決定作用工藝變數，或者手動操作頻繁難於滿足工藝要求的變數作為被控變數，來設計自動控制系統。

❹ 控制和自動化技術的發展經歷了哪些時期

關於控制和自動化技術發展但是其上可以分為四個歷史時期：
(1) 自動化裝置的出現和應用（18世紀以前）
古代人類在長期的生產和生活中，為了減輕自己的勞動，逐漸利用自然界的動力(水力、風力等)代替人力、畜力，以及用自動裝置代替人的部分繁雜的腦力勞動和對自然界動力的控制。
(2)自動化技術形成時期（18世紀末至20世紀30年代）
社會的需要是自動化技術發展的動力。自動化技術是緊密圍繞著生產﹑軍事設備的控制以及航空航天工業的需要而形成和發展起來的。工業上的應用，是以瓦特的蒸汽機調速器作為正式起點。1788年﹐瓦特為了解決工業生產中提出的蒸汽機的速度控制問題﹐把離心式調速器與蒸汽機的閥門連接起來﹐構成蒸汽機轉速調節系統﹐使蒸汽機變為既安全又實用的動力裝置。此時的自動化裝置是機械式的，而且是自力型的。
(3)局部自動化時期（20世紀40~50年代）
在1943~1946年，美國電氣工程師J.埃克脫(Eckert)核物理學家J.莫奇利（Mauchly）為美國陸軍研製成世界上第一台基於電子管和數字管的計算機（Electronic Digit Computer）——電子書子積分和自動計數器（ENIAC）。隨後人們對計算機進行了多次改良，使之更加實用。同時，電子計算機的發明，為20世紀60~70年代開始的在控制系統廣泛應用程序控制和邏輯控制以及應用數字計算機直接控制生產過程，奠定了基礎。目前，小型電子數字計算機或單片機已成為復雜自動控制系統的一組成部分，以實現復雜的控制和演算法。
（4）綜合自動化時期（20世紀50年代起末至今）
在這個時期，經典控制理論已不能滿足復雜工業化的需求，現代控制理論應運而生，得到了迅速的發展，並形成了許多各分支。

❺ 簡述自動化的發展歷程

自動化技術的發展歷史，大致可以劃分為自動化技術形成、局部自動化和綜合自動化三個時期。
社會的需要是自動化技術發展的動力。自動化技術是緊密圍繞著生產、軍事設備的控制以及航空航天工業的需要而形成和發展起來的。1788年，J.瓦特為了解決工業生產中提出的蒸汽機的速度控制問題，把離心式調速器與蒸汽機的閥門連接起來，構成蒸汽機轉速調節系統，使蒸汽機變為既安全又實用的動力裝置。瓦特的這項發明開創了自動調節裝置的研究和應用。在解決隨之出現的自動調節裝置的穩定性的過程中，數學家提出了判定系統穩定性的判據，積累了設計和使用自動調節器的經驗。
20世紀40年代是自動化技術和理論形成的關鍵時期，一批科學家為了解決軍事上提出的火炮控制、魚雷導航、飛機導航等技術問題，逐步形成了以分析和設計單變數控制系統為主要內容的經典控制理論與方法。機械、電氣和電子技術的發展為生產自動化提供了技術手段。1946年，美國福特公司的機械工程師D.S.哈德首先提出用自動化一詞來描述生產過程的自動操作。1947年建立第一個生產自動化研究部門。1952年J.迪博爾德第一本以自動化命名的《自動化》一書出版,他認為「自動化是分析、組織和控制生產過程的手段「。實際上,自動化是將自動控制用於生產過程的結果。50年代以後，自動控製作為提高生產率的一種重要手段開始推廣應用。它在機械製造中的應用形成了機械製造自動化；在石油、化工、冶金等連續生產過程中應用，對大規模的生產設備進行控制和管理，形成了過程自動化。電子計算機的推廣和應用，使自動控制與信息處理相結合，出現了業務管理自動化。
50年代末到60年代初，大量的工程實踐，尤其是航天技術的發展，涉及大量的多輸入多輸出系統的最優控制問題，用經典的控制理論已難於解決，於是產生了以極大值原理、動態規劃和狀態空間法等為核心的現代控制理論。現代控制理論提供了滿足發射第一顆人造衛星的控制手段，保證了其後的若干空間計劃（如導彈的制導、航天器的控制）的實施。控制工作者從過去那種只依據傳遞函數來考慮控制系統的輸入輸出關系，過渡到用狀態空間法來考慮系統內部結構，是控制工作者對控制系統規律認識的一個飛躍。
60年代中期以後，現代控制理論在自動化中的應用，特別是在航空航天領域的應用。產生一些新的控制方法和結構,如自適應和隨機控制、系統辨識、微分對策、分布參數系統等。與此同時，模式識別和人工智慧也發展起來，出現了智能機器人和專家系統。現代控制理論和電子計算機在工業生產中的應用，使生產過程式控制制和管理向綜合最優化發展。
70年代中期，自動化的應用開始面向大規模、復雜的系統，如大型電力系統、交通運輸系統、鋼鐵聯合企業、國民經濟系統等，它不僅要求對現有系統進行最優控制和管理，而且還要對未來系統進行最優籌劃和設計，運用現代控制理論方法已不能取得應有的成效，於是出現了大系統理論與方法。80年代初，隨著計算機網路的迅速發展，管理自動化取得較大進步，出現了管理信息系統、辦公自動化、決策支持系統。與此同時，人類開始綜合利用感測技術、通信技術、計算機、系統控制和人工智慧等新技術和新方法來解決所面臨的工廠自動化、辦公自動化、醫療自動化、農業自動化以及各種復雜的社會經濟問題。研製出柔性製造系統、決策支持系統、智能機器人和專家系統等高級自動化系統。
自動化技術的發展歷史是一部人類以自己的聰明才智延伸和擴展器官功能的歷史，自動化是現代科學技術和現代工業的結晶，它的發展充分體現了科學技術的綜合作用。

❻ 自動控制主要裝置

自動控制（automatic control）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置，使機器、回設備或生產過程的某個工作狀態答或參數自動地按照預定的規律運行。自動控制是相對人工控制概念而言的。

自動控制技術的研究有利於將人類從復雜、危險、繁瑣的勞動環境中解放出來並大大提高控制效率。自動控制是工程科學的一個分支。它涉及利用反饋原理的對動態系統的自動影響，以使得輸出值接近我們想要的值。從方法的角度看，它以數學的系統理論為基礎。我們今天稱作自動控制的是二十世紀中葉產生的控制論的一個分支[1] 。基礎的結論是由諾伯特·維納，魯道夫·卡爾曼提出的。

❼ 控制系統的發展經歷了幾個階段各有什麼特點

關於控制和自動化技術發展但是其上可以分為四個歷史時期：
(1) 自動化裝置的出現和應用（18世紀以前）
古代人類在長期的生產和生活中，為了減輕自己的勞動，逐漸利用自然界的動力(水力、風力等)代替人力、畜力，以及用自動裝置代替人的部分繁雜的腦力勞動和對自然界動力的控制。
(2)自動化技術形成時期（18世紀末至20世紀30年代）
社會的需要是自動化技術發展的動力。自動化技術是緊密圍繞著生產﹑軍事設備的控制以及航空航天工業的需要而形成和發展起來的。工業上的應用，是以瓦特的蒸汽機調速器作為正式起點。1788年﹐瓦特為了解決工業生產中提出的蒸汽機的速度控制問題﹐把離心式調速器與蒸汽機的閥門連接起來﹐構成蒸汽機轉速調節系統﹐使蒸汽機變為既安全又實用的動力裝置。此時的自動化裝置是機械式的，而且是自力型的。
(3)局部自動化時期（20世紀40~50年代）
在1943~1946年，美國電氣工程師J.埃克脫(Eckert)核物理學家J.莫奇利（Mauchly）為美國陸軍研製成世界上第一台基於電子管和數字管的計算機（Electronic Digit Computer）——電子書子積分和自動計數器（ENIAC）。隨後人們對計算機進行了多次改良，使之更加實用。同時，電子計算機的發明，為20世紀60~70年代開始的在控制系統廣泛應用程序控制和邏輯控制以及應用數字計算機直接控制生產過程，奠定了基礎。目前，小型電子數字計算機或單片機已成為復雜自動控制系統的一組成部分，以實現復雜的控制和演算法。
（4）綜合自動化時期（20世紀50年代起末至今）
在這個時期，經典控制理論已不能滿足復雜工業化的需求，現代控制理論應運而生，得到了迅速的發展，並形成了許多各分支。

❽ 簡述自動控制系統發展的四個階段

1、早期控制

早在古代，勞動人民就憑借生產實踐中積累的豐富經驗和對反饋的直觀認識，發明了許多著閃爍控制理論智慧火花的傑作。如果要追溯自動控制技術的發展史，早在兩千年前人類就有了自動控制技術的萌芽。

2、經典控制理論

自動控制理論是與人類社會發展密切聯系的一門學科，是自動控制科學的核心自從19世紀Maxwell對具有調速器的蒸汽發動機系統進行線性常微分方程描述及穩定性分析以來。

經過20世紀初Nyquist，Bode，Harris，Evans，Wienner，Nichols等人的傑出貢獻，終於形成了經典反饋控制理論基礎，並於50年代趨於成熟。

特點是以傳遞函數為數學工具，採用頻域方法，主要研究單輸入單輸出線性定常控制系統的分析與設計，但它存在著一定的局限性，即對多輸入多輸出系統不宜用經典控制理論解決，特別是對非線性時變系統更是無能為力。

3、現代控制理論

隨著20世紀40年代中期計算機的出現及其應用領域的不斷擴展，促進了自動控制理論朝著更為復雜也更為嚴密的方向發展，特別是在Kalman提出的可控性和可觀測性概念以及提出的極大值理論的基礎上，在20世紀5060年代開始出現了以狀態空間分析(應用線性代數)為基礎的現代控制理論。

現代控制理論本質上是一種時域法，其研究內容非常廣泛，主要包括三個基本內容：多變數線性系統理論最優控制理論以及最優估計與系統辨識理論現代控制理論從理論上解決了系統的可控性可觀測性穩定性以及許多復雜系統的控制問題。

4、智能控制理論

隨著現代科學技術的迅速發展，生產系統的規模越來越大，形成了復雜的大系統，導致了控制對象控制器以及控制任務和目的的日益復雜化，從而導致現代控制理論的成果很少在實際中得到應用經典控制理論現代控制理論在應用中遇到了不少難題，影響了它們的實際應用，其主要原因有三：

1)精確的數學模型難以獲得此類控制系統的設計和分析都是建立在精確的數學模型的基礎上的，而實際系統由於存在不確定性不完全性模糊性時變性非線性等因素，一般很難獲得精確的數學模型；

2)假設過於苛刻研究這些系統時，人們必須提出一些比較苛刻的假設，而這些假設在應用中往往與實際不符；

3)控制系統過於復雜為了提高控制性能，整個控制系統變得極為復雜，這不僅增加了設備投資，也降低了系統的可靠性

第三代控制理論即智能控制理論就是在這樣的背景下提出來的，它是人工智慧和自動控制交叉的產物，是當今自動控制科學的出路之一。

(8)自動控制裝置研製過程擴展閱讀

自動控制系統的未來發展前景：

現代化工廠向規模集約化方向發展時，生產工藝對控制系統的可靠性、運算能力、擴展能力、開放性、操作及監控水平等方面提出了越來越高的要求。

傳統的DCS系統已經不能滿足現代工業自動化控制的設計標准和要求。隨著工業自動化控制理論、計算機技術和現代通信技術的迅速發展，自動控制系統的未來發展方向將向智能化、網路化、全集成自動化等方向發展。

❾ 自動控制系統主要有哪些環節組成

一說：自動控制系統一般是由對象(被控制的過程)、控制器、變送器和調節閥4個環版節組成；
二說：權自動控制系統一般是由感測器、調節器、執行器和被控對象所組成的閉環(或開環)控制系統。
三說：簡單的過程式控制制系統一般由調節器(控制器執行器、被控對象(被控過程)和測量變送等環節組成；
四說：系統由被控對象和自動控制裝置(包括檢測儀表、調節儀表、執行器)組成
五說：執行單元是構成自動控制系統的重要組成部分。任何一個最簡單的控制系統也必須由檢測環節、調節單元及執行單元組成。
六說：自動控制系統是由對象(被控制的過程)、控制器、變送器和調節閥4個環節組成