5控制與自動化技術的應用領域

15.2機械制造自動化5.3過程工業自動化5.4電力系統自動化5.5飛行器控制5.6智能建筑5.7智能交通系統5.8生物控制5.9生態與環境控制5.10社會經濟控制5.11大系統控制與系統工程5.1引言 控制與自動化技術發展至今，可以說是已從“人類手腳的延伸”擴展到“人類大腦的延伸”。 控制與自動化技術時時在為人類“謀”福利，可謂無所不在、無處沒有。25.2機械制造自動化機械制造自動化技術從20世紀50年代至今，經歷了：單機自動化、剛性生產線數控機床、加工中心柔性生產線、柔性制造正向計算機集成制造(CIM)發展。35.2.1數控技術和數控系統45.2.2柔性制造系統(FMS)柔性制造系統由加工系統、物流系統、中央管理系統組成。5實際柔性制造生產線65.2.3計算機集成制造系統(CIMS)75.3過程工業自動化在連續型工業中，主要對系統的溫度，壓力、流量、液位（料位）、成分和物性等六大參數進行控制的工業，稱之為過程工業。

過程工業包括電力、石油化工、化工、造紙、冶金、制藥、輕工等國民經濟中舉足輕重的許多工業。8過程工業自動化的特點連續型工業生產過程的變化機理十分復雜，有的還非常不清楚。過程工業往往處于十分苛刻的生產環境，例如高溫、高壓、真空，有時甚至是在易燃、易爆、有毒的環境。過程工業生產過程一般具有較大的慣性或滯后性，不像機器人、機床等控制對象那樣反映迅速，屬于一種較難控制的對象。過程工業的生產過程是連續的，因而強調生產控制和管理的整體性，應把各種裝置和生產車間連接在一起成為一個整體來考慮，實現了個別設備或裝置的優化不一定是整體最優的，應謀求全廠的最優化。9基本過程控制系統10直接接數數字字控控制制系系統統11集散散控控制制系系統統12現場場總總線線控控制制系系統統13計算算機機集集成成生生產產系系統統的的結結構構模模型型生產產過過程程計計算算機機集集成成控控制制系系統統是一一種種綜綜合合自自動動化化系系統統。。目目的的是是要要使使企企業業用用最最短短的的周周期期、、最最低低的的成成本本、、最最優優的的質質量量，，生生產產出出適適銷銷對對路路的的產產品品，，以以獲獲取取最最大大的的經經濟濟效效益益，，增增強強國國內內外外市市場場的的競競爭爭能能力力。。其實實質質就就是是將將過過程程控控制制、、計計劃劃調調度度、、經經營營管管理理和和市市場場銷銷售售等等信信息息進進行行集集成成，，并并求求得得全全局局優優化化145.4電電力力系系統統自自動動化化電力力系系統統自自動動化化的的基基本本目目標標與與任任務務就就是是保保障障電電力力系系統統安安全全、、可可靠靠及及經經濟濟地地運運行行(2008雪災災、、地地震震)15電力力系系統統自自動動化化的的遞遞階階結結構構16電力力系系統統的的頻頻率率保持持系系統統頻頻率率的的精精度度是是電電力力系系統統運運行行中中的的主主要要任任務務之之一一，，一一般般要要求求系系統統頻頻率率相相對對額額定定頻頻率率的的偏偏差差不不超超過過0.05~0.15Hz離心心式式調調速速機機工工作作原原理理圖圖17電力力系系統統的的電電壓壓保持持系系統統電電壓壓基基本本不不變變是是電電力力系系統統另另外外一一個個重重要要的的方方面面，，通通常常要要求求電電壓壓幅幅值值相相對對額額定定幅幅值值變變化化量量不不超超過過+-5~10%。。為了維持持系統的的電壓水水平，需需要對發發電機的的勵磁電電流進行行自動調調節。18電力系系統的的調度度19飛行器器姿態態控制制系統統5.5飛飛行行器控控制飛行器器控制制系統統：：姿態態控制制、導導航、、制導導20衛星導導航21自動尋尋的導導彈制制導系系統22制導方方法圖5.8追蹤法法示意意圖

圖5.9三點法示意圖

圖5.10比例導引法示意圖導彈飛飛行方方向始始終指指向目目標，，速度度大于于目標標臨近目目標時時，目目標轉轉彎會會引起起脫靶靶導彈速速度方方向與與導彈彈和目目標的的連線線角速速度成成正比比導彈始始終在在制導導雷達達和目目標的的連線線上235.6智智能建建筑三大基本要要素：樓宇自動化化系統、通通信自動化化系統和辦辦公自動化化系統。245.7智能交通系系統5.7.1智能交交通系統的的概念（（ITS，intelligenttransportationsystem）智能交通系系統可以廣泛應應用于包括括高速公路路、城市道道路、橋梁梁等設施的的龐大的運運輸網絡，，也可應用用于數量日日益增多的的各種車輛輛。(1)提提高高公路交通通的安全性性(2)降低能源消消耗，減少少汽車運輸輸對環境的的影響(3)提提高公路網網絡的通行行能力(4)提提高汽車運運輸生產率率和經濟效效益255.7.2智智能交通系系統的主要要內容1.交交通管理系系統2.旅旅行者信息息系統3.公公共交通運運營系統4.營營運車輛調調度管理系系統5.電電子收費系系統6.應應急管理系系統7.先先進的車輛輛控制和安安全系統265.7.2.1交通管理系系統該系統包括括：（1）在途途駕駛員信信息；（2）交通通狀況監視視；（3）車流流量管理；；（4）交通通指揮控制制；（5）突發發事件管理理系統。27旅旅行者信信息系統該系統包括括：（1）出發發前的出行行信息；（2）交通通線路引導導；（3）擁擠擠區域的規規避。該系統包括括：（1）公共共運輸管理理；（2）途中中換乘信息息；（3）滿足足個人需求求的非定線線公共交通通。公公共交通通運營系統統28營營運車輛調調度管理系系統該系統包括括：（1）信息息查詢；（2）自動動售票；（3）車輛自動動定位技術術；（4）危險品應應急處理。。電電子收費系系統該系統通過過電子卡或或電子標簽簽由計算機機實現自動動收費。大大大提高車車輛通行能能力。29應應急管理系系統該系統包括括：（1）緊急急告警與人人員安全；；（2）應急急車輛管理理。先先進的車輛輛控制和安安全系統該系統包括括：（1）縱向向避撞；（2）側向向避撞；（3）交叉叉口避撞；；（4）視覺覺強化避撞撞；（5）事故故安全保護護；（6）危險險預警；（7）自動駕駛駛等；305.8生生物控制制（生命科科學）“生物控制制論的目的的主要在于于建立能反反映人體和和動物體功功能的模型型和理論，，而且這種種模型和理理論中的邏邏輯原理和和有機體本本身中起作作用的邏輯輯原理是相相同的。它它也試圖建建立和生物物系統有同同樣物理與與生物化學學成分的模模型。”31體溫調節系系統32心血管系統統生物反饋饋治療33仿仿生技術34生生物物控制與中中醫學中醫學是我國人民民經過幾千千年實踐總總結出來的的一門關于于人的科學學，它和生生物控制研研究方法的的共同點是是注重整體體性和系統統性。其中記載的的經絡學說（（人體整個個生命活動動的功能控控制系統））實質上是世世界上最早早的古典生物控制理論。355.9生生態與環環境控制5.9.1生態控控制生態控制的基本任務務之一是用用系統和信信息觀點和和方法分析析、設計、、規劃和控控制人工生生態系統、、資源的合合理利用和和再循環、、環境的綜綜合治理和和優化以及及在新的生生態平衡格格局下人類類怎樣適應應和協調。。5.9.2環境控控制將環境當作受控的的開放系統統，研究、、實施有效效的控制行行為，使人人們的生存存環境質量量維持在一一個良好的的水平。環環境控制中中的控制行行為主要有有三個方面面：局部污污染處理、、綜合環境境治理和環環境系統管管理。365.10社社會會經濟控制制將社會經濟系系統（SocioeconomicSystem））看成是一個個具有反饋饋調節，特特別是信息息反饋的控控制系統；；對社會經濟系系統進行定量的的描述與處處理，以求求達到最優優控制，作作出有效、、合理的經經濟決策;社會經濟控控制的主要任務務是：給出出最優的經經濟決策，，通過最優優的經濟管管理，實現現預期的經經濟指標。。375.11大大系系統控制與與系統工程程什么是大系統？三三種常見的的結構形式式是什么？？規模宏大、、結構復雜雜的系統遞階控制、、多層控制制和多段控控制5.11.1大系系統控制38第一層第二層協調控制遞階控制遞階控制局部控制局部控制局部控制局部控制被控對象或過程總任務…………第三層(1)大大系統多多級（遞階階）控制39(2)大大系統多多層控制自組織層自適應層最優化層直接控制層測量顯示被控對象或過程總目標第四層第三層第二層第一層慢擾動較慢擾動較快擾動快擾動40(3)大大系統多多段控制結結構（按照照被控過程程的時間分分段）第一段第二段第n段協調模塊被控對象或過程……