自動(dòng)化學(xué)科概論-學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件

自動(dòng)化學(xué)科概論

東南大學(xué)戴先中

自動(dòng)化學(xué)科概論

東南大學(xué)戴先中1（1）了解自動(dòng)化專業(yè)（課程）的整體框架。各基礎(chǔ)課、專業(yè)課設(shè)置各專業(yè)方向內(nèi)涵與設(shè)置各專業(yè)課與各專業(yè)方向之間的關(guān)系重要的基礎(chǔ)、專業(yè)課（2）了解本專業(yè)（課程）與其它專業(yè)（課程）的關(guān)系一、序言設(shè)這樣一門課的目的：（1）了解自動(dòng)化專業(yè)（課程）的整體框架。各基礎(chǔ)課、專業(yè)課設(shè)置2三、自動(dòng)控制基本原理四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制五、自動(dòng)化基本設(shè)備六、現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)七、控制科學(xué)與自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展一、序言二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介課程內(nèi)容安排一、序言三、自動(dòng)控制基本原理四、數(shù)字3具體安排總共16學(xué)時(shí)，單周上課，第3周開始分5次講課，每次3學(xué)時(shí)1次自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室參觀課程具體安排課程的特點(diǎn)與難度——矛盾從需求考慮：開的越早越好；但從效果考慮：開的晚一些為好，因?yàn)樾枰幸欢ǖ母叩葦?shù)學(xué)基礎(chǔ)。一、序言具體安排課程具體安排課程的特點(diǎn)與難度——矛盾一、序言4二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介1、學(xué)科、專業(yè)劃分

2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容

3、自動(dòng)化的作用與重要性

4、自動(dòng)化專業(yè)、學(xué)科的特點(diǎn)

5、自動(dòng)化專業(yè)與其它專業(yè)的關(guān)系

6、我校自動(dòng)化專業(yè)

7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置

8、自動(dòng)化專業(yè)有關(guān)實(shí)驗(yàn)室介紹

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介1、學(xué)科、專業(yè)劃分51、學(xué)科、專業(yè)劃分專業(yè)、學(xué)科的含義和劃分有多種，不同層面（層次）有不同理解與劃分。一般分為：二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介采用能理解又基本符合

研究生教育層面內(nèi)涵的學(xué)科專業(yè)劃分方法社會(huì)層面——中學(xué)教育本科生層面——一般意義上的大學(xué)教育研究生層面——研究生教育1、學(xué)科、專業(yè)劃分專業(yè)、學(xué)科的含義和劃分有多種，不同層6理科（理工類）文科中學(xué)層面理學(xué)類物理專業(yè)數(shù)學(xué)專業(yè)工學(xué)類自動(dòng)化專業(yè)（一級(jí)學(xué)科）計(jì)算機(jī)專業(yè)通信專業(yè)機(jī)械專業(yè)電工專業(yè)建筑專業(yè)。。。。。。本科層面（學(xué)士）控制理論與控制工程（二級(jí)學(xué)科）模式識(shí)別與智能系統(tǒng)（二級(jí)學(xué)科）檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化儀表（二級(jí)學(xué)科）導(dǎo)航與制導(dǎo)(二級(jí)學(xué)科）研究生層面（碩士博士）理科（理工類）文科中學(xué)層面理學(xué)類物理專業(yè)數(shù)學(xué)專業(yè)工7(1)自動(dòng)化的內(nèi)涵與外延

日常生活中，較少聽到”自動(dòng)化”這個(gè)名詞更多聽到的是：這個(gè)設(shè)備(器具)是自動(dòng)的、自動(dòng)控制的或全自動(dòng)的二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容(1)自動(dòng)化的內(nèi)涵與外延日常生活中，較少聽到”自8

日常生活中常見的：*家庭：

全自動(dòng)照相機(jī)、洗衣機(jī)、電飯煲*高檔樓宇：自動(dòng)門、自動(dòng)自來水開關(guān)*交通：自動(dòng)控制的紅綠燈、火車上的自動(dòng)燒開水機(jī)*銀行：自動(dòng)取款機(jī)ATM2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容（續(xù)）二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介日常生活中常見的：*高檔樓宇：自動(dòng)門、自動(dòng)自來水開關(guān)9自動(dòng)化設(shè)備的特點(diǎn)：工作時(shí)不需要（或很少需要）人參與，卻能按照人的要求“自動(dòng)”完成其承擔(dān)的任務(wù)。充分理解：各種自動(dòng)的（或自動(dòng)控制的）設(shè)備僅是一項(xiàng)大的自動(dòng)化工程中的一個(gè)細(xì)胞。而以上例舉的自動(dòng)的設(shè)備僅為整個(gè)自動(dòng)化大家庭中的一個(gè)個(gè)小細(xì)胞

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容(續(xù))自動(dòng)化設(shè)備的特點(diǎn)：充分理解：二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介2、自動(dòng)化的研10自動(dòng)化的應(yīng)用舉例：工業(yè)自動(dòng)化——自動(dòng)機(jī)、自動(dòng)生產(chǎn)線、無(wú)人車間、無(wú)人工廠二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容(續(xù))自動(dòng)化的應(yīng)用舉例：工業(yè)自動(dòng)化——自動(dòng)機(jī)、自動(dòng)生產(chǎn)線、二、自動(dòng)11Intelligenceandhuman-machineinterfaceLinuxPMACServoControllerMotionControllerMotionPlanningLocalControllerInternetRobotCameraMicrophoneScanner機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的例子Intelligenceandhuman-machine12以機(jī)器人為單元的無(wú)人化工廠以機(jī)器人為單元的無(wú)人化工廠13控制與管理一體化制造業(yè)頂層信息化現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)

企業(yè)間層設(shè)備裝置層控制節(jié)點(diǎn)層企業(yè)層單元層工程層制造業(yè)底層自動(dòng)化機(jī)器人與自動(dòng)化裝備控制與管理一體化制造業(yè)頂層信息化企業(yè)間層設(shè)備裝14能量管理系統(tǒng)：電、氣、水全自動(dòng)管理空氣質(zhì)量系統(tǒng)：溫度、濕度、空氣質(zhì)量管理安全消防系統(tǒng)：安檢、消防自動(dòng)報(bào)警、 救護(hù)系統(tǒng)辦公自動(dòng)化：二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介樓宇（管理）自動(dòng)化——2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容(續(xù))能量管理系統(tǒng)：電、氣、水全自動(dòng)管理二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介樓宇（管15軍事自動(dòng)化——無(wú)人飛機(jī)、導(dǎo)彈交通自動(dòng)化機(jī)器人二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容(續(xù))軍事自動(dòng)化——無(wú)人飛機(jī)、導(dǎo)彈交通自動(dòng)化二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介16自動(dòng)化學(xué)科概論--學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件17自動(dòng)化學(xué)科概論--學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件18自動(dòng)化學(xué)科概論--學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件19壁面清洗機(jī)器人擦玻璃機(jī)器人壁面清洗機(jī)器人擦玻璃機(jī)器人20自動(dòng)化學(xué)科概論--學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件21采摘機(jī)器人采摘機(jī)器人22醫(yī)用機(jī)器人醫(yī)用機(jī)器人23自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容寬廣，并且越來越寬廣自動(dòng)化是一門名副其實(shí)的多學(xué)科交叉學(xué)科二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容(續(xù))自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容寬廣，二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容24——比人干得更快、更好，極大地提高生產(chǎn)力從自動(dòng)化生產(chǎn)線上生產(chǎn)的產(chǎn)品，質(zhì)量越來 越好，價(jià)格越來越低。例：5元數(shù)字計(jì)算機(jī)3、自動(dòng)化的作用與重要性二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介——把人從繁重的危險(xiǎn)的工作中解放出來礦井掘井、核電站檢查、消防救火、無(wú)人偵察機(jī)、導(dǎo)彈（無(wú)人）※基本作用（傳統(tǒng)觀念）——比人干得更快、更好，極大地提高生產(chǎn)力3、自動(dòng)化的作用與重25——完成人無(wú)法完成的工作

管道機(jī)器人（各種油管、水管）、水下6000米機(jī)器人※擴(kuò)展作用——管理、經(jīng)濟(jì)、金融過程智能化二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介3、自動(dòng)化的作用與重要性(續(xù))——完成人無(wú)法完成的工作※擴(kuò)展作用二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介3、自26

自動(dòng)化在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)家綜合實(shí)力中起著舉足輕重的作用，并且其作用越來越重要。

自動(dòng)化在人民日常生活中亦將起著舉足輕重的作用。

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介3、自動(dòng)化的作用與重要性(續(xù))

自動(dòng)化在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)家綜合實(shí)力中起著舉足輕重27國(guó)家863高科技發(fā)展計(jì)劃（有所為，有所不為）分6個(gè)領(lǐng)域自動(dòng)化、能源、信息、新材料、生物與農(nóng)業(yè)、資源環(huán)境（海洋）就有一個(gè)自動(dòng)化領(lǐng)域分CIMS主題、機(jī)器人主題 二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介3、自動(dòng)化的作用與重要性(續(xù))國(guó)家863高科技發(fā)展計(jì)劃二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介3、自動(dòng)化的作用與28所以講：

自動(dòng)化是當(dāng)代高科技的集中體現(xiàn)與應(yīng)用。

智能機(jī)器人是當(dāng)代高科技的結(jié)晶。

——宋鍵二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介3、自動(dòng)化的作用與重要性(續(xù))所以講：

自動(dòng)化是當(dāng)代高科技的集29自動(dòng)化學(xué)科是一門多學(xué)科交叉的高技術(shù)學(xué)科。自動(dòng)化學(xué)科是當(dāng)代高技術(shù)的集中體現(xiàn)與應(yīng)用。——目前，離開計(jì)算機(jī)，自動(dòng)化一事無(wú)成。但光有計(jì)算機(jī)，能改變周圍的一切嗎？二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介（I）學(xué)科特點(diǎn)4、自動(dòng)化專業(yè)、學(xué)科的特點(diǎn)自動(dòng)化學(xué)科是一門多學(xué)科交叉的高技術(shù)學(xué)科。二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介（30（II）研究、應(yīng)用特點(diǎn)寬、廣，幾乎無(wú)所不包，并且，伴隨其它技術(shù)發(fā)展，越來越廣。二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介4、自動(dòng)化專業(yè)、學(xué)科的特點(diǎn)(續(xù))（II）研究、應(yīng)用特點(diǎn)寬、廣，幾乎無(wú)所不包，二、自動(dòng)化專業(yè)31（III）

學(xué)自動(dòng)化的特點(diǎn)在所有學(xué)工的學(xué)生中，學(xué)自動(dòng)化學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī) 僅次于計(jì)算機(jī)專業(yè)。在所有學(xué)工的學(xué)生中，學(xué)自動(dòng)化需要的數(shù)學(xué)知 識(shí)最多。因此我們一直說：自動(dòng)化專業(yè)基礎(chǔ)面寬，需要學(xué)的知識(shí)多，并要求扎實(shí)。二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介4、自動(dòng)化專業(yè)、學(xué)科的特點(diǎn)(續(xù))（III）學(xué)自動(dòng)化的特點(diǎn)在所有學(xué)工的學(xué)生中，學(xué)自動(dòng)化學(xué)習(xí)的32從而：學(xué)自動(dòng)化專業(yè)的適應(yīng)面寬、分配好，且工作易成功。這符合大學(xué)改革的方向——寬基礎(chǔ)、寬專業(yè)面

4、自動(dòng)化專業(yè)、學(xué)科的特點(diǎn)(續(xù))二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介從而：這符合大學(xué)改革的方向——寬基礎(chǔ)、寬專業(yè)面4、自動(dòng)化專335、自動(dòng)化專業(yè)與其它專業(yè)的關(guān)系

l交叉學(xué)科的集中體現(xiàn)如前介紹：計(jì)算機(jī)、電子電氣等等二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介l其它專業(yè)向自動(dòng)化擴(kuò)展機(jī)械工程及其自動(dòng)化電氣工程及其自動(dòng)化動(dòng)力工程及其自動(dòng)化

甚至：農(nóng)業(yè)工程及其自動(dòng)化交通運(yùn)輸自動(dòng)化5、自動(dòng)化專業(yè)與其它專業(yè)的關(guān)系l交叉學(xué)科的集中體現(xiàn)二、自動(dòng)34（I）自控系＋自動(dòng)化所

合辦一個(gè)本科專業(yè)——自動(dòng)化專業(yè)（對(duì)應(yīng)一級(jí)學(xué)科，控制科學(xué)與工程）三個(gè)研究生學(xué)位點(diǎn)（對(duì)應(yīng)三個(gè)二級(jí)學(xué)科）二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)化專業(yè)

（I）自控系＋自動(dòng)化所二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)35（II）圍繞研究生教育，系、所劃分

自控系

自動(dòng)化所

研究生學(xué)位點(diǎn)

（80）檢測(cè)與儀表教研室

檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化儀表

（81）控制理論教研室

信息室

控制理論與控制工程

（82）工業(yè)自動(dòng)化教研室

系統(tǒng)室

仿真室（83）模式識(shí)別教研室

智能室

模式識(shí)別與智能系統(tǒng)

（II）圍繞研究生教育，系、所劃分自控系自動(dòng)化所研究生36（III）自動(dòng)化專業(yè)水平

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介

?畢業(yè)生質(zhì)量（統(tǒng)計(jì)數(shù)字較少，比較困難）?成績(jī)?辦學(xué)條件?師資四方面評(píng)價(jià)：6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))

（III）自動(dòng)化專業(yè)水平 二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介 ?畢業(yè)生質(zhì)37一位（科學(xué)院）院士（國(guó)內(nèi)僅清華有兩位，上交大0個(gè)，浙大1個(gè)，我校共有7位）

下作比較（與國(guó)內(nèi)一流自動(dòng)化專業(yè)比）

l師資

有較多的教授、博導(dǎo)、博士。

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))

一位（科學(xué)院）院士下作比較（與國(guó)內(nèi)一流自動(dòng)化專業(yè)比）l師38在自動(dòng)化一級(jí)學(xué)科下全部二級(jí)學(xué)科均有博士（碩士）授予權(quán)

l辦學(xué)條件國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科（全國(guó)只有13所/東大只有10個(gè)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科）二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))

在自動(dòng)化一級(jí)學(xué)科下全部二級(jí)學(xué)科均有博士（碩士）授予權(quán)l(xiāng)辦學(xué)條39一批國(guó)際高水平論文（在國(guó)內(nèi)享有盛譽(yù)）獲全國(guó)首屆百篇優(yōu)秀博士論文之一一項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)一批國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)l

取得成績(jī)二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))

一批國(guó)際高水平論文（在國(guó)內(nèi)享有盛譽(yù)）一項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)一批國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)40

2002年國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)首次全國(guó)十二個(gè)一級(jí)學(xué)科整體水平排名(試點(diǎn))

0701數(shù)學(xué)

0811控制科學(xué)與工程

0702物理學(xué)

0812計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

0703化學(xué)

0831生物醫(yī)學(xué)工程

0901作物學(xué)

0802機(jī)械工程

0904植物保護(hù)

0809電子科學(xué)與技術(shù)

1201管理科學(xué)

0810信息與通信工程

與工程

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))

2002年國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)41

與我校有關(guān)工科（08）6個(gè)一級(jí)學(xué)科整體水平按學(xué)校排名

0831生物醫(yī)學(xué)工程

——第2——生醫(yī)系

0811控制科學(xué)與工程

——第5——自動(dòng)控制系0810信息與通信工程——第5——無(wú)線電系0809電子科學(xué)與技術(shù)

——第8——電子系0812計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

—第17——計(jì)算機(jī)系0802機(jī)械工程

—第21——機(jī)械系1201管理科學(xué)與工程

—第16——管理學(xué)院二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))

與我校有關(guān)工科（08）二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)化專42

與我校“控制科學(xué)與工程”(自動(dòng)化專業(yè))有關(guān)整體水平按學(xué)校排名情況

東北大學(xué)1,浙江大學(xué)2,清華大學(xué)3上海交通大學(xué)4,東南大學(xué)5西安交通大學(xué)6,哈爾濱工業(yè)大學(xué)7國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)8,北京理工大學(xué)9北京航空航天大學(xué)10,華中科技大學(xué)11南京理工大學(xué)15,南京航空航天大學(xué)23二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))

與我?！翱刂瓶茖W(xué)與工程”(自動(dòng)化專業(yè))有關(guān)二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)43

總之我校自動(dòng)化學(xué)科（專業(yè)）在國(guó)內(nèi)是一流的，在校內(nèi)也是一流的。

我們應(yīng)當(dāng)自豪!我們還需努力!6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介總之6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介44 因此，我校自動(dòng)化專業(yè)圍繞研究生3個(gè)學(xué)位點(diǎn)(二級(jí)學(xué)科)設(shè)置專業(yè)方向課

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介因此，各人會(huì)涉及到選專業(yè)方向課自動(dòng)化研究?jī)?nèi)容、應(yīng)用領(lǐng)域極其廣闊

辦自動(dòng)化專業(yè)不可能面面俱到，只能有所側(cè)重

學(xué)自動(dòng)化專業(yè)更不可能面面俱到，必須有所側(cè)重7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置

因此，我校自動(dòng)化專業(yè)圍繞二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介因此，各人45必修課選修課二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介面向全校各專業(yè)(公共課)工科專業(yè)（自然科學(xué)基礎(chǔ)課）自動(dòng)化專業(yè)一級(jí)學(xué)科基礎(chǔ)課一級(jí)學(xué)科實(shí)踐課一級(jí)學(xué)科主干課課程設(shè)置二級(jí)學(xué)科（方向）訓(xùn)練課二級(jí)學(xué)科選修課7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))

必修課選修課二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介面向全校各專業(yè)(公共課)工科專467、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介（I）必修課政治與德育課公共基礎(chǔ)課（體育、英語(yǔ)、語(yǔ)文等）面向全校各專業(yè)自然科學(xué)基礎(chǔ)課數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)自動(dòng)化概論工科專業(yè)7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介（I）必477、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介一級(jí)學(xué)科基礎(chǔ)課電路分析、信號(hào)與系統(tǒng)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)與邏輯、微機(jī)系統(tǒng)與接口電子線路、電磁場(chǎng)與波網(wǎng)絡(luò)通信自控原理（I）7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介一級(jí)學(xué)科487、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介一級(jí)學(xué)科實(shí)踐課電路實(shí)驗(yàn)微機(jī)實(shí)驗(yàn)電子實(shí)驗(yàn)綜合課程設(shè)計(jì)7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介一級(jí)學(xué)科497、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介一級(jí)學(xué)科主干課自動(dòng)控制原理（II）計(jì)算機(jī)控制技術(shù)電機(jī)原理與拖動(dòng)管理信息系統(tǒng)7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介一級(jí)學(xué)科507、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介（II）選修課A組：二級(jí)學(xué)科（方向）訓(xùn)練課（任選兩組）C組：D組：B組：智能控制檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化儀表設(shè)計(jì)系統(tǒng)辨識(shí)與仿真

數(shù)字信號(hào)處理圖象處理自動(dòng)控制系統(tǒng)電力電子技術(shù)檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化儀表（二級(jí)學(xué)科）控制理論與工程（二級(jí)學(xué)科）模式識(shí)別與智能系統(tǒng)（二級(jí)學(xué)科）7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介（II）51二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介二級(jí)學(xué)科選修課數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、通信原理二選一電子電路CADFOXPRO、C語(yǔ)言計(jì)算機(jī)軟件、儀表抗干擾機(jī)器人及控制、過程控制五選三四選二多媒體、自動(dòng)化工具軟件7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介二級(jí)學(xué)科選修課數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、通信原理528、自動(dòng)化專業(yè)有關(guān)實(shí)驗(yàn)室介紹

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)室：工業(yè)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)中心(校級(jí))研究室：機(jī)器人研究室運(yùn)動(dòng)控制研究室過程控制研究室8、自動(dòng)化專業(yè)有關(guān)實(shí)驗(yàn)室介紹二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)室：工業(yè)53三、自動(dòng)控制基本原理

控制科學(xué)——嚴(yán)密——嚴(yán)格的數(shù)學(xué)（深厚的 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)）應(yīng)用于控制工程——合理的近似因?yàn)椋嚎刂茖?duì)象——絕大多數(shù)非常復(fù)雜， 非線性/相互耦合三、自動(dòng)控制基本原理控制科學(xué)——嚴(yán)密——嚴(yán)格的數(shù)學(xué)（深厚的54Intelligenceandhuman-machineinterfaceLinuxPMACServoControllerMotionControllerMotionPlanningLocalControllerInternetRobotCameraMicrophoneScanner機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的例子Intelligenceandhuman-machine551、自動(dòng)控制系統(tǒng)的兩大基本類型

（1）開環(huán)控制（非反饋控制）

（2）閉環(huán)控制（反饋或負(fù)反饋控制）

人工閉環(huán)控制自動(dòng)閉環(huán)控制三、自動(dòng)控制基本原理

1、自動(dòng)控制系統(tǒng)的兩大基本類型人工閉環(huán)控制自動(dòng)閉環(huán)控制三、56如直流電機(jī)轉(zhuǎn)速開環(huán)控制

控制器對(duì)象轉(zhuǎn)速給定控制量轉(zhuǎn)速功率放大器機(jī)械設(shè)備電動(dòng)機(jī)+V三、自動(dòng)控制基本原理

如直流電機(jī)轉(zhuǎn)速開環(huán)控制控制器對(duì)象轉(zhuǎn)速給定控制量轉(zhuǎn)速功率機(jī)57

開環(huán)：

簡(jiǎn)單

不準(zhǔn)確（希望1000r/min，實(shí)際 950r/min）

三、自動(dòng)控制基本原理

開環(huán)：三、自動(dòng)控制基本原理58※人工閉環(huán)功率放大器+V轉(zhuǎn)速表三、自動(dòng)控制基本原理

※人工閉環(huán)功率+V轉(zhuǎn)速表三、自動(dòng)控制基本原理59※自動(dòng)閉環(huán)控制

功率放大器+V測(cè)速發(fā)電機(jī)＋－三、自動(dòng)控制基本原理

※自動(dòng)閉環(huán)控制功率+V測(cè)速發(fā)電機(jī)＋－三、自動(dòng)控制基本原理60

控制器對(duì)象反饋（測(cè)量）參考輸入偏差輸出＋－三、自動(dòng)控制基本原理

控制器對(duì)象反饋參考輸入偏差輸出＋－三、自動(dòng)控制基本原理61

開環(huán)：

簡(jiǎn)單

不準(zhǔn)確（希望1000r/min，實(shí)際 950r/min）

閉環(huán)：準(zhǔn)確 復(fù)雜、設(shè)備多

三、自動(dòng)控制基本原理

開環(huán)：三、自動(dòng)控制基本原理622、自動(dòng)控制包含的基本內(nèi)容（1）對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立與分析控制器設(shè)計(jì)----控制的核心（2）執(zhí)行器設(shè)計(jì)測(cè)量器設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)包含的內(nèi)容包含的內(nèi)容自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制工程包含的內(nèi)容控制器、執(zhí)行器、測(cè)量器選型安裝、（現(xiàn)場(chǎng)）調(diào)試（3）三、自動(dòng)控制基本原理

2、自動(dòng)控制包含的基本內(nèi)容（1）對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立與分析633、對(duì)象建模與分析基礎(chǔ)：數(shù)學(xué)、物理例：SISO系統(tǒng)HQoQi控制閥節(jié)流閥三、自動(dòng)控制基本原理

3、對(duì)象建模與分析基礎(chǔ)：數(shù)學(xué)、物理例：SISO系統(tǒng)HQoQ64（1）建立微分方程式

**輸入流量Qi；輸出流量Qo；液面高度H——要求控制在一定值內(nèi)；系統(tǒng)輸入量Qi；(中間變量Qo）；系統(tǒng)輸出量（被控量）H**建立微分方程式a、根據(jù)物質(zhì)守恒定律

三、自動(dòng)控制基本原理

（1）建立微分方程式**輸入流量Qi65b、消去中間變量

這是標(biāo)準(zhǔn)的一階非線性微分方程——非線性系統(tǒng)注：*該系統(tǒng)已經(jīng)作了簡(jiǎn)化與近似，完整的系統(tǒng)還要復(fù)雜。*即使這樣的簡(jiǎn)化、近似式，處理亦很困難，需要較深的數(shù)學(xué)。三、自動(dòng)控制基本原理

b、消去中間變量這是標(biāo)準(zhǔn)的一階非線性微分方程——非線性系統(tǒng)66（2）簡(jiǎn)化微分方程式——線性化——常用方法基礎(chǔ)：數(shù)學(xué)中的在某點(diǎn)的泰勒級(jí)數(shù)展開，并取一階近似。三、自動(dòng)控制基本原理

（2）簡(jiǎn)化微分方程式——線性化——常用方法三、自動(dòng)控制基本原67三、自動(dòng)控制基本原理

三、自動(dòng)控制基本原理68這是標(biāo)準(zhǔn)的一階線性微分方程——線性系統(tǒng)可寫成：對(duì)象r(t)y(t)三、自動(dòng)控制基本原理

這是標(biāo)準(zhǔn)的一階線性微分方程——線性系統(tǒng)對(duì)象r(t)y(t)69（3）用傳遞函數(shù)表示對(duì)線性系統(tǒng)兩邊同求拉普拉斯變換R(S)Y(S)微分方程線性系統(tǒng)三、自動(dòng)控制基本原理

（3）用傳遞函數(shù)表示對(duì)線性系統(tǒng)兩邊同求拉普拉斯變換R(S)Y70R(S)Y(S)對(duì)象r(t)y(t)SISO系統(tǒng)HQoQi控制閥節(jié)流閥R(S)Y(S)對(duì)象r(t)y(t)SISO系統(tǒng)HQoQ714、控制器設(shè)計(jì)（如上例：液位系統(tǒng)）※開環(huán)控制是不行的，溢出或流干※必須閉環(huán)控制，如下圖三、自動(dòng)控制基本原理

4、控制器設(shè)計(jì)（如上例：液位系統(tǒng)）※開環(huán)控制是不行的，溢出或72Qi浮子——測(cè)量元件HQo執(zhí)行閥控制器液面給定三、自動(dòng)控制基本原理

Qi浮子——測(cè)量元件HQo執(zhí)行閥控制器液面給定三、自動(dòng)控制基73（1）為何閉環(huán)控制能滿足要求——直觀上應(yīng)能滿足控制框圖——方框圖——如上原理：偏差調(diào)節(jié)控制KG(S)測(cè)量1Δy輸出y＋－yo=ΔHor=ΔQi三、自動(dòng)控制基本原理

（1）為何閉環(huán)控制能滿足要求控制框圖——方框圖——如上原理：74閉環(huán)傳遞函數(shù)三、自動(dòng)控制基本原理

閉環(huán)傳遞函數(shù)三、自動(dòng)控制基本原理75三、自動(dòng)控制基本原理

三、自動(dòng)控制基本原理76（2）設(shè)計(jì)控制器的幾大要點(diǎn)

※穩(wěn)定性什么是不穩(wěn)定：如水溢出、流干穩(wěn)定性是壓倒一切的。對(duì)線性系統(tǒng)，有成熟的穩(wěn)定性分析方法。對(duì)非線性復(fù)雜系統(tǒng)，很難，需要高深的數(shù)學(xué)——是自動(dòng)控制重要研究?jī)?nèi)容三、自動(dòng)控制基本原理

（2）設(shè)計(jì)控制器的幾大要點(diǎn)※穩(wěn)定性對(duì)線性系統(tǒng)，有成熟77tYo=ΔHoHoy穩(wěn)態(tài)誤差※穩(wěn)態(tài)誤差※動(dòng)態(tài)特性三、自動(dòng)控制基本原理

tYo=ΔHoHoy穩(wěn)態(tài)誤差※穩(wěn)態(tài)誤差※動(dòng)態(tài)特性三、自動(dòng)控78（3）控制器的發(fā)展※模擬模擬數(shù)字混合式全數(shù)字式計(jì)算機(jī)（軟件實(shí)現(xiàn)）※線性非線性※簡(jiǎn)單復(fù)雜※常規(guī)智能三、自動(dòng)控制基本原理

（3）控制器的發(fā)展※模擬模擬數(shù)字混合式※線性非線性79微小型機(jī)器人系統(tǒng)微小型機(jī)器人系統(tǒng)80自動(dòng)化學(xué)科概論--學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件81二自由度機(jī)電控制平臺(tái)特點(diǎn)：SCARA結(jié)構(gòu)直流伺服驅(qū)動(dòng)可重構(gòu)二自由度機(jī)器人平臺(tái)二自由度機(jī)電控制平臺(tái)二自由度機(jī)器人平臺(tái)82伺服控制系統(tǒng)方框圖濾波位置控制速度控制電流控制電機(jī)負(fù)載位置檢測(cè)器微分指令位置環(huán)速度環(huán)位置環(huán)位置指令速度指令速度指令位置指令速度指令速度指令伺服控制系統(tǒng)方框圖濾波位置速度電流電機(jī)負(fù)載位置微分指令位置環(huán)83直流伺服驅(qū)動(dòng)器DSP門極驅(qū)動(dòng)HBridge電機(jī)碼盤信號(hào)電流檢測(cè)PWMRS232/RS485嵌入式控制器直流伺服驅(qū)動(dòng)器DSP門極驅(qū)動(dòng)H電機(jī)碼盤信號(hào)電流檢測(cè)PWMRS84自動(dòng)化學(xué)科概論--學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件85嵌入式機(jī)器人控制系統(tǒng)嵌入式機(jī)器人控制系統(tǒng)86嵌入式控制器硬件結(jié)構(gòu)框圖嵌入式控制器硬件結(jié)構(gòu)框圖87四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制

1、數(shù)字化（1）模擬量到數(shù)字量※矩形近似※梯形近似（區(qū)間t=(KT)~(K+1)T）兩邊積分（2）微分方程到差分方程四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制1、數(shù)字化※矩形近似※梯形近似（區(qū)間88四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制

四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制89四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制

四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制90（3）實(shí)際處理（實(shí)現(xiàn)）

數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換采樣四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制

（3）實(shí)際處理（實(shí)現(xiàn)）數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換91對(duì)象輸出＋－數(shù)字控制器數(shù)/模轉(zhuǎn)換測(cè)量模/數(shù)轉(zhuǎn)換執(zhí)行器數(shù)字給定計(jì)算機(jī)數(shù)字化測(cè)量、控制設(shè)備模擬量四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制

對(duì)輸出＋－數(shù)字?jǐn)?shù)/模測(cè)量模/數(shù)轉(zhuǎn)換執(zhí)行數(shù)字給定計(jì)算機(jī)數(shù)字化測(cè)92（1）計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)本身＋接口（A/D、D/A等）（2）計(jì)算機(jī)軟件各種控制（智能）分時(shí)控制/集散控制四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制

（1）計(jì)算機(jī)硬件（2）計(jì)算機(jī)軟件四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制93（4）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制※簡(jiǎn)單系統(tǒng)——包含以上部分（硬件＋ 軟件＋對(duì)象）※復(fù)雜系統(tǒng)——許多對(duì)象，下位機(jī)＋網(wǎng) 絡(luò)上位機(jī)（3）測(cè)量、控制設(shè)備——同模擬控制四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制

（4）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制（3）測(cè)量、控制設(shè)備——同模擬控制四、數(shù)94五、自動(dòng)化基本設(shè)備1、測(cè)量——傳感器（sensor)、變送器(transducer)模/數(shù)轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)包括：溫度、壓力、流量、液位、成分轉(zhuǎn)速（加速度）、位置兩大類：電測(cè)量：電壓、電流、功率非電量測(cè)量：轉(zhuǎn)換成電信號(hào)五、自動(dòng)化基本設(shè)備1、測(cè)量——傳感器（sensor)、變送器95基本結(jié)構(gòu)對(duì)象變送器模/數(shù)計(jì)算機(jī)傳感器微弱信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)5V/20mA數(shù)字信號(hào)測(cè)量的重要性：相當(dāng)人的眼睛、耳朵、觸覺、 嗅覺、味覺高質(zhì)量的控制離不開高精度的測(cè)量五、自動(dòng)化基本設(shè)備基本結(jié)構(gòu)對(duì)象變送器模/數(shù)計(jì)算機(jī)傳感器微弱信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)5V/962、控制器目前絕大多數(shù)為電子控制器分立元件IC計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)五、自動(dòng)化基本設(shè)備2、控制器目前絕大多數(shù)為電子控制器五、自動(dòng)化基本設(shè)備97※又如：部分洗衣機(jī)，撥碼式——彈簧計(jì) 數(shù)，接觸控制每一動(dòng)作。歷史上（及目前一些簡(jiǎn)單的場(chǎng)合）——機(jī)械式控制器※如：飛錘轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)五、自動(dòng)化基本設(shè)備※又如：部分洗衣機(jī)，撥碼式——彈簧計(jì) 數(shù)98電子控制器：

兩大類：

核心：自動(dòng)控制原理及其實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制器（計(jì)算機(jī)）：今后發(fā)展趨勢(shì)模擬控制器：目前仍有較廣用途——如家用電器五、自動(dòng)化基本設(shè)備電子控制器：核心：自動(dòng)控制原理及其實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制器（計(jì)算機(jī)）：993、執(zhí)行器（1）電類（電動(dòng)作式——控制電量）※繼電器、接觸器※電機(jī)※電力電子五、自動(dòng)化基本設(shè)備3、執(zhí)行器（1）電類（電動(dòng)作式——控制電量）五、自100（3）混合類（電動(dòng)作式——控制非電量）※電機(jī)＋（氣、液、固體）閥門、開關(guān)（2）非電類（氣液動(dòng)作式——控制非電量）※閥門、開關(guān)（氣液動(dòng)作式）五、自動(dòng)化基本設(shè)備（3）混合類（電動(dòng)作式——控制非電量）（2）非電101六、現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)

（一）控制理論與科學(xué)建立在線性代數(shù)等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上處理多變量系統(tǒng)

最優(yōu)化、最優(yōu)控制（2）現(xiàn)代控制理論傳遞函數(shù)、根軌跡、頻率響應(yīng)（1）經(jīng)典控制理論六、現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)（一）控制理論與科學(xué)建立在線性代數(shù)等數(shù)學(xué)102兩種溶液混合，引入多變量解。六、現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)

兩種溶液混合，引入多變量解。六、現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)103（3）先進(jìn)控制理論

變結(jié)構(gòu)微分幾何反饋線性化（同上圖）引入非線性解、自適應(yīng)解、魯棒解?！鵋∞控制※魯棒控制※自適應(yīng)控制理論※各種非線性控制理論六、現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)

（3）先進(jìn)控制理論變結(jié)構(gòu)微分幾何反饋線性化（同1042、智能控制※解決難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制※讓控制器具有智能——生物的智能（5）遺傳算法（4）學(xué)習(xí)控制（3）專家系統(tǒng)控制（2）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（1）模糊邏輯控制六、現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)

2、智能控制※解決難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制※讓控制器具有智能1053、介紹：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制（3）簡(jiǎn)單的多層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——多層感知器（2）簡(jiǎn)單的人工神經(jīng)元結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)表達(dá)式（1）生物神經(jīng)元結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)主要介紹：六、現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)

3、介紹：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制（3）簡(jiǎn)單的多層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——多106（5）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于控制的一種方式（原理性）（4）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)非線性函數(shù)y=f(x)的逼近六、現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)

逆系統(tǒng)原系統(tǒng)1ydxyyyd（5）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于控制的一種方式（原理性）（4）人工神經(jīng)107（二）自動(dòng)化技術(shù)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用產(chǎn)生革命性的意義管理與人對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的重要性強(qiáng)調(diào)：對(duì)象＋硬件＋軟件進(jìn)一步＋網(wǎng)絡(luò)＋管理再進(jìn)一步＋人＝系統(tǒng)六、現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)

（二）自動(dòng)化技術(shù)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用產(chǎn)生革命性的意義六、現(xiàn)代108進(jìn)出工廠（企業(yè)）多層網(wǎng)絡(luò)，從底層?車間?廠調(diào)度室?總經(jīng)理辦公室從生產(chǎn)?倉(cāng)庫(kù)??計(jì)劃（營(yíng)銷）2、CIMS與CIPS1、DCS集散（分散）控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)、優(yōu)化并分散危險(xiǎn)（故障）六、現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)

進(jìn)出工廠（企業(yè)）多層網(wǎng)絡(luò)，2、CIM109以機(jī)器人為單元的無(wú)人化工廠以機(jī)器人為單元的無(wú)人化工廠110控制與管理一體化制造業(yè)頂層信息化現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)

企業(yè)間層設(shè)備裝置層控制節(jié)點(diǎn)層企業(yè)層單元層工程層制造業(yè)底層自動(dòng)化機(jī)器人與自動(dòng)化裝備控制與管理一體化制造業(yè)頂層信息化企業(yè)間層設(shè)備裝111醫(yī)用機(jī)器人醫(yī)用機(jī)器人112本田的Asimo索尼的SDR-4X

本田的Asimo索尼的SDR-4X113Pino人形機(jī)器人Pino人形機(jī)器人114自動(dòng)化學(xué)科概論--學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件115自動(dòng)化學(xué)科概論--學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件116自動(dòng)化學(xué)科概論--學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件117機(jī)器人足球機(jī)器人足球118自動(dòng)化學(xué)科概論--學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件119七、控制科學(xué)與自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

（一）控制科學(xué)的發(fā)展

國(guó)家基礎(chǔ)研究——認(rèn)知科學(xué)的研究國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)——復(fù)雜控制系統(tǒng)理論數(shù)學(xué)工具的突破人（生物）大腦研究的突破寄希望于七、控制科學(xué)與自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展（一）控制科學(xué)的發(fā)展120（二）自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展依托計(jì)算機(jī)發(fā)展生物工程發(fā)展納米技術(shù)發(fā)展國(guó)家863高技術(shù)——自動(dòng)化領(lǐng)域

CIMS機(jī)器人七、控制科學(xué)與自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展

重點(diǎn)：系統(tǒng)、集成技術(shù)（二）自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展依托計(jì)算機(jī)發(fā)展生物工程發(fā)展納米技術(shù)發(fā)展121自動(dòng)化學(xué)科概論

東南大學(xué)戴先中

自動(dòng)化學(xué)科概論

東南大學(xué)戴先中122（1）了解自動(dòng)化專業(yè)（課程）的整體框架。各基礎(chǔ)課、專業(yè)課設(shè)置各專業(yè)方向內(nèi)涵與設(shè)置各專業(yè)課與各專業(yè)方向之間的關(guān)系重要的基礎(chǔ)、專業(yè)課（2）了解本專業(yè)（課程）與其它專業(yè)（課程）的關(guān)系一、序言設(shè)這樣一門課的目的：（1）了解自動(dòng)化專業(yè)（課程）的整體框架。各基礎(chǔ)課、專業(yè)課設(shè)置123三、自動(dòng)控制基本原理四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制五、自動(dòng)化基本設(shè)備六、現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)七、控制科學(xué)與自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展一、序言二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介課程內(nèi)容安排一、序言三、自動(dòng)控制基本原理四、數(shù)字124具體安排總共16學(xué)時(shí)，單周上課，第3周開始分5次講課，每次3學(xué)時(shí)1次自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室參觀課程具體安排課程的特點(diǎn)與難度——矛盾從需求考慮：開的越早越好；但從效果考慮：開的晚一些為好，因?yàn)樾枰幸欢ǖ母叩葦?shù)學(xué)基礎(chǔ)。一、序言具體安排課程具體安排課程的特點(diǎn)與難度——矛盾一、序言125二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介1、學(xué)科、專業(yè)劃分

2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容

3、自動(dòng)化的作用與重要性

4、自動(dòng)化專業(yè)、學(xué)科的特點(diǎn)

5、自動(dòng)化專業(yè)與其它專業(yè)的關(guān)系

6、我校自動(dòng)化專業(yè)

7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置

8、自動(dòng)化專業(yè)有關(guān)實(shí)驗(yàn)室介紹

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介1、學(xué)科、專業(yè)劃分1261、學(xué)科、專業(yè)劃分專業(yè)、學(xué)科的含義和劃分有多種，不同層面（層次）有不同理解與劃分。一般分為：二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介采用能理解又基本符合

研究生教育層面內(nèi)涵的學(xué)科專業(yè)劃分方法社會(huì)層面——中學(xué)教育本科生層面——一般意義上的大學(xué)教育研究生層面——研究生教育1、學(xué)科、專業(yè)劃分專業(yè)、學(xué)科的含義和劃分有多種，不同層127理科（理工類）文科中學(xué)層面理學(xué)類物理專業(yè)數(shù)學(xué)專業(yè)工學(xué)類自動(dòng)化專業(yè)（一級(jí)學(xué)科）計(jì)算機(jī)專業(yè)通信專業(yè)機(jī)械專業(yè)電工專業(yè)建筑專業(yè)。。。。。。本科層面（學(xué)士）控制理論與控制工程（二級(jí)學(xué)科）模式識(shí)別與智能系統(tǒng)（二級(jí)學(xué)科）檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化儀表（二級(jí)學(xué)科）導(dǎo)航與制導(dǎo)(二級(jí)學(xué)科）研究生層面（碩士博士）理科（理工類）文科中學(xué)層面理學(xué)類物理專業(yè)數(shù)學(xué)專業(yè)工128(1)自動(dòng)化的內(nèi)涵與外延

日常生活中，較少聽到”自動(dòng)化”這個(gè)名詞更多聽到的是：這個(gè)設(shè)備(器具)是自動(dòng)的、自動(dòng)控制的或全自動(dòng)的二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容(1)自動(dòng)化的內(nèi)涵與外延日常生活中，較少聽到”自129

日常生活中常見的：*家庭：

全自動(dòng)照相機(jī)、洗衣機(jī)、電飯煲*高檔樓宇：自動(dòng)門、自動(dòng)自來水開關(guān)*交通：自動(dòng)控制的紅綠燈、火車上的自動(dòng)燒開水機(jī)*銀行：自動(dòng)取款機(jī)ATM2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容（續(xù)）二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介日常生活中常見的：*高檔樓宇：自動(dòng)門、自動(dòng)自來水開關(guān)130自動(dòng)化設(shè)備的特點(diǎn)：工作時(shí)不需要（或很少需要）人參與，卻能按照人的要求“自動(dòng)”完成其承擔(dān)的任務(wù)。充分理解：各種自動(dòng)的（或自動(dòng)控制的）設(shè)備僅是一項(xiàng)大的自動(dòng)化工程中的一個(gè)細(xì)胞。而以上例舉的自動(dòng)的設(shè)備僅為整個(gè)自動(dòng)化大家庭中的一個(gè)個(gè)小細(xì)胞

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容(續(xù))自動(dòng)化設(shè)備的特點(diǎn)：充分理解：二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介2、自動(dòng)化的研131自動(dòng)化的應(yīng)用舉例：工業(yè)自動(dòng)化——自動(dòng)機(jī)、自動(dòng)生產(chǎn)線、無(wú)人車間、無(wú)人工廠二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容(續(xù))自動(dòng)化的應(yīng)用舉例：工業(yè)自動(dòng)化——自動(dòng)機(jī)、自動(dòng)生產(chǎn)線、二、自動(dòng)132Intelligenceandhuman-machineinterfaceLinuxPMACServoControllerMotionControllerMotionPlanningLocalControllerInternetRobotCameraMicrophoneScanner機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的例子Intelligenceandhuman-machine133以機(jī)器人為單元的無(wú)人化工廠以機(jī)器人為單元的無(wú)人化工廠134控制與管理一體化制造業(yè)頂層信息化現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)

企業(yè)間層設(shè)備裝置層控制節(jié)點(diǎn)層企業(yè)層單元層工程層制造業(yè)底層自動(dòng)化機(jī)器人與自動(dòng)化裝備控制與管理一體化制造業(yè)頂層信息化企業(yè)間層設(shè)備裝135能量管理系統(tǒng)：電、氣、水全自動(dòng)管理空氣質(zhì)量系統(tǒng)：溫度、濕度、空氣質(zhì)量管理安全消防系統(tǒng)：安檢、消防自動(dòng)報(bào)警、 救護(hù)系統(tǒng)辦公自動(dòng)化：二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介樓宇（管理）自動(dòng)化——2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容(續(xù))能量管理系統(tǒng)：電、氣、水全自動(dòng)管理二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介樓宇（管136軍事自動(dòng)化——無(wú)人飛機(jī)、導(dǎo)彈交通自動(dòng)化機(jī)器人二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容(續(xù))軍事自動(dòng)化——無(wú)人飛機(jī)、導(dǎo)彈交通自動(dòng)化二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介137自動(dòng)化學(xué)科概論--學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件138自動(dòng)化學(xué)科概論--學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件139自動(dòng)化學(xué)科概論--學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件140壁面清洗機(jī)器人擦玻璃機(jī)器人壁面清洗機(jī)器人擦玻璃機(jī)器人141自動(dòng)化學(xué)科概論--學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件142采摘機(jī)器人采摘機(jī)器人143醫(yī)用機(jī)器人醫(yī)用機(jī)器人144自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容寬廣，并且越來越寬廣自動(dòng)化是一門名副其實(shí)的多學(xué)科交叉學(xué)科二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容(續(xù))自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容寬廣，二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介2、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容145——比人干得更快、更好，極大地提高生產(chǎn)力從自動(dòng)化生產(chǎn)線上生產(chǎn)的產(chǎn)品，質(zhì)量越來 越好，價(jià)格越來越低。例：5元數(shù)字計(jì)算機(jī)3、自動(dòng)化的作用與重要性二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介——把人從繁重的危險(xiǎn)的工作中解放出來礦井掘井、核電站檢查、消防救火、無(wú)人偵察機(jī)、導(dǎo)彈（無(wú)人）※基本作用（傳統(tǒng)觀念）——比人干得更快、更好，極大地提高生產(chǎn)力3、自動(dòng)化的作用與重146——完成人無(wú)法完成的工作

管道機(jī)器人（各種油管、水管）、水下6000米機(jī)器人※擴(kuò)展作用——管理、經(jīng)濟(jì)、金融過程智能化二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介3、自動(dòng)化的作用與重要性(續(xù))——完成人無(wú)法完成的工作※擴(kuò)展作用二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介3、自147

自動(dòng)化在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)家綜合實(shí)力中起著舉足輕重的作用，并且其作用越來越重要。

自動(dòng)化在人民日常生活中亦將起著舉足輕重的作用。

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介3、自動(dòng)化的作用與重要性(續(xù))

自動(dòng)化在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)家綜合實(shí)力中起著舉足輕重148國(guó)家863高科技發(fā)展計(jì)劃（有所為，有所不為）分6個(gè)領(lǐng)域自動(dòng)化、能源、信息、新材料、生物與農(nóng)業(yè)、資源環(huán)境（海洋）就有一個(gè)自動(dòng)化領(lǐng)域分CIMS主題、機(jī)器人主題 二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介3、自動(dòng)化的作用與重要性(續(xù))國(guó)家863高科技發(fā)展計(jì)劃二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介3、自動(dòng)化的作用與149所以講：

自動(dòng)化是當(dāng)代高科技的集中體現(xiàn)與應(yīng)用。

智能機(jī)器人是當(dāng)代高科技的結(jié)晶。

——宋鍵二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介3、自動(dòng)化的作用與重要性(續(xù))所以講：

自動(dòng)化是當(dāng)代高科技的集150自動(dòng)化學(xué)科是一門多學(xué)科交叉的高技術(shù)學(xué)科。自動(dòng)化學(xué)科是當(dāng)代高技術(shù)的集中體現(xiàn)與應(yīng)用?！壳埃x開計(jì)算機(jī)，自動(dòng)化一事無(wú)成。但光有計(jì)算機(jī)，能改變周圍的一切嗎？二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介（I）學(xué)科特點(diǎn)4、自動(dòng)化專業(yè)、學(xué)科的特點(diǎn)自動(dòng)化學(xué)科是一門多學(xué)科交叉的高技術(shù)學(xué)科。二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介（151（II）研究、應(yīng)用特點(diǎn)寬、廣，幾乎無(wú)所不包，并且，伴隨其它技術(shù)發(fā)展，越來越廣。二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介4、自動(dòng)化專業(yè)、學(xué)科的特點(diǎn)(續(xù))（II）研究、應(yīng)用特點(diǎn)寬、廣，幾乎無(wú)所不包，二、自動(dòng)化專業(yè)152（III）

學(xué)自動(dòng)化的特點(diǎn)在所有學(xué)工的學(xué)生中，學(xué)自動(dòng)化學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī) 僅次于計(jì)算機(jī)專業(yè)。在所有學(xué)工的學(xué)生中，學(xué)自動(dòng)化需要的數(shù)學(xué)知 識(shí)最多。因此我們一直說：自動(dòng)化專業(yè)基礎(chǔ)面寬，需要學(xué)的知識(shí)多，并要求扎實(shí)。二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介4、自動(dòng)化專業(yè)、學(xué)科的特點(diǎn)(續(xù))（III）學(xué)自動(dòng)化的特點(diǎn)在所有學(xué)工的學(xué)生中，學(xué)自動(dòng)化學(xué)習(xí)的153從而：學(xué)自動(dòng)化專業(yè)的適應(yīng)面寬、分配好，且工作易成功。這符合大學(xué)改革的方向——寬基礎(chǔ)、寬專業(yè)面

4、自動(dòng)化專業(yè)、學(xué)科的特點(diǎn)(續(xù))二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介從而：這符合大學(xué)改革的方向——寬基礎(chǔ)、寬專業(yè)面4、自動(dòng)化專1545、自動(dòng)化專業(yè)與其它專業(yè)的關(guān)系

l交叉學(xué)科的集中體現(xiàn)如前介紹：計(jì)算機(jī)、電子電氣等等二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介l其它專業(yè)向自動(dòng)化擴(kuò)展機(jī)械工程及其自動(dòng)化電氣工程及其自動(dòng)化動(dòng)力工程及其自動(dòng)化

甚至：農(nóng)業(yè)工程及其自動(dòng)化交通運(yùn)輸自動(dòng)化5、自動(dòng)化專業(yè)與其它專業(yè)的關(guān)系l交叉學(xué)科的集中體現(xiàn)二、自動(dòng)155（I）自控系＋自動(dòng)化所

合辦一個(gè)本科專業(yè)——自動(dòng)化專業(yè)（對(duì)應(yīng)一級(jí)學(xué)科，控制科學(xué)與工程）三個(gè)研究生學(xué)位點(diǎn)（對(duì)應(yīng)三個(gè)二級(jí)學(xué)科）二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)化專業(yè)

（I）自控系＋自動(dòng)化所二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)156（II）圍繞研究生教育，系、所劃分

自控系

自動(dòng)化所

研究生學(xué)位點(diǎn)

（80）檢測(cè)與儀表教研室

檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化儀表

（81）控制理論教研室

信息室

控制理論與控制工程

（82）工業(yè)自動(dòng)化教研室

系統(tǒng)室

仿真室（83）模式識(shí)別教研室

智能室

模式識(shí)別與智能系統(tǒng)

（II）圍繞研究生教育，系、所劃分自控系自動(dòng)化所研究生157（III）自動(dòng)化專業(yè)水平

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介

?畢業(yè)生質(zhì)量（統(tǒng)計(jì)數(shù)字較少，比較困難）?成績(jī)?辦學(xué)條件?師資四方面評(píng)價(jià)：6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))

（III）自動(dòng)化專業(yè)水平 二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介 ?畢業(yè)生質(zhì)158一位（科學(xué)院）院士（國(guó)內(nèi)僅清華有兩位，上交大0個(gè)，浙大1個(gè)，我校共有7位）

下作比較（與國(guó)內(nèi)一流自動(dòng)化專業(yè)比）

l師資

有較多的教授、博導(dǎo)、博士。

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))

一位（科學(xué)院）院士下作比較（與國(guó)內(nèi)一流自動(dòng)化專業(yè)比）l師159在自動(dòng)化一級(jí)學(xué)科下全部二級(jí)學(xué)科均有博士（碩士）授予權(quán)

l辦學(xué)條件國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科（全國(guó)只有13所/東大只有10個(gè)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科）二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))

在自動(dòng)化一級(jí)學(xué)科下全部二級(jí)學(xué)科均有博士（碩士）授予權(quán)l(xiāng)辦學(xué)條160一批國(guó)際高水平論文（在國(guó)內(nèi)享有盛譽(yù)）獲全國(guó)首屆百篇優(yōu)秀博士論文之一一項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)一批國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)l

取得成績(jī)二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))

一批國(guó)際高水平論文（在國(guó)內(nèi)享有盛譽(yù)）一項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)一批國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)161

2002年國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)首次全國(guó)十二個(gè)一級(jí)學(xué)科整體水平排名(試點(diǎn))

0701數(shù)學(xué)

0811控制科學(xué)與工程

0702物理學(xué)

0812計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

0703化學(xué)

0831生物醫(yī)學(xué)工程

0901作物學(xué)

0802機(jī)械工程

0904植物保護(hù)

0809電子科學(xué)與技術(shù)

1201管理科學(xué)

0810信息與通信工程

與工程

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))

2002年國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)162

與我校有關(guān)工科（08）6個(gè)一級(jí)學(xué)科整體水平按學(xué)校排名

0831生物醫(yī)學(xué)工程

——第2——生醫(yī)系

0811控制科學(xué)與工程

——第5——自動(dòng)控制系0810信息與通信工程——第5——無(wú)線電系0809電子科學(xué)與技術(shù)

——第8——電子系0812計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

—第17——計(jì)算機(jī)系0802機(jī)械工程

—第21——機(jī)械系1201管理科學(xué)與工程

—第16——管理學(xué)院二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))

與我校有關(guān)工科（08）二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)化專163

與我?！翱刂瓶茖W(xué)與工程”(自動(dòng)化專業(yè))有關(guān)整體水平按學(xué)校排名情況

東北大學(xué)1,浙江大學(xué)2,清華大學(xué)3上海交通大學(xué)4,東南大學(xué)5西安交通大學(xué)6,哈爾濱工業(yè)大學(xué)7國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)8,北京理工大學(xué)9北京航空航天大學(xué)10,華中科技大學(xué)11南京理工大學(xué)15,南京航空航天大學(xué)23二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))

與我?！翱刂瓶茖W(xué)與工程”(自動(dòng)化專業(yè))有關(guān)二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)164

總之我校自動(dòng)化學(xué)科（專業(yè)）在國(guó)內(nèi)是一流的，在校內(nèi)也是一流的。

我們應(yīng)當(dāng)自豪!我們還需努力!6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介總之6、我校自動(dòng)化專業(yè)(續(xù))二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介165 因此，我校自動(dòng)化專業(yè)圍繞研究生3個(gè)學(xué)位點(diǎn)(二級(jí)學(xué)科)設(shè)置專業(yè)方向課

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介因此，各人會(huì)涉及到選專業(yè)方向課自動(dòng)化研究?jī)?nèi)容、應(yīng)用領(lǐng)域極其廣闊

辦自動(dòng)化專業(yè)不可能面面俱到，只能有所側(cè)重

學(xué)自動(dòng)化專業(yè)更不可能面面俱到，必須有所側(cè)重7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置

因此，我校自動(dòng)化專業(yè)圍繞二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介因此，各人166必修課選修課二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介面向全校各專業(yè)(公共課)工科專業(yè)（自然科學(xué)基礎(chǔ)課）自動(dòng)化專業(yè)一級(jí)學(xué)科基礎(chǔ)課一級(jí)學(xué)科實(shí)踐課一級(jí)學(xué)科主干課課程設(shè)置二級(jí)學(xué)科（方向）訓(xùn)練課二級(jí)學(xué)科選修課7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))

必修課選修課二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介面向全校各專業(yè)(公共課)工科專1677、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介（I）必修課政治與德育課公共基礎(chǔ)課（體育、英語(yǔ)、語(yǔ)文等）面向全校各專業(yè)自然科學(xué)基礎(chǔ)課數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)自動(dòng)化概論工科專業(yè)7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介（I）必1687、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介一級(jí)學(xué)科基礎(chǔ)課電路分析、信號(hào)與系統(tǒng)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)與邏輯、微機(jī)系統(tǒng)與接口電子線路、電磁場(chǎng)與波網(wǎng)絡(luò)通信自控原理（I）7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介一級(jí)學(xué)科1697、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介一級(jí)學(xué)科實(shí)踐課電路實(shí)驗(yàn)微機(jī)實(shí)驗(yàn)電子實(shí)驗(yàn)綜合課程設(shè)計(jì)7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介一級(jí)學(xué)科1707、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介一級(jí)學(xué)科主干課自動(dòng)控制原理（II）計(jì)算機(jī)控制技術(shù)電機(jī)原理與拖動(dòng)管理信息系統(tǒng)7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介一級(jí)學(xué)科1717、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介（II）選修課A組：二級(jí)學(xué)科（方向）訓(xùn)練課（任選兩組）C組：D組：B組：智能控制檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)化儀表設(shè)計(jì)系統(tǒng)辨識(shí)與仿真

數(shù)字信號(hào)處理圖象處理自動(dòng)控制系統(tǒng)電力電子技術(shù)檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化儀表（二級(jí)學(xué)科）控制理論與工程（二級(jí)學(xué)科）模式識(shí)別與智能系統(tǒng)（二級(jí)學(xué)科）7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介（II）172二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介二級(jí)學(xué)科選修課數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、通信原理二選一電子電路CADFOXPRO、C語(yǔ)言計(jì)算機(jī)軟件、儀表抗干擾機(jī)器人及控制、過程控制五選三四選二多媒體、自動(dòng)化工具軟件7、自動(dòng)化專業(yè)本科課程設(shè)置(續(xù))

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介二級(jí)學(xué)科選修課數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、通信原理1738、自動(dòng)化專業(yè)有關(guān)實(shí)驗(yàn)室介紹

二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)室：工業(yè)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)硬件實(shí)驗(yàn)中心(校級(jí))研究室：機(jī)器人研究室運(yùn)動(dòng)控制研究室過程控制研究室8、自動(dòng)化專業(yè)有關(guān)實(shí)驗(yàn)室介紹二、自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)室：工業(yè)174三、自動(dòng)控制基本原理

控制科學(xué)——嚴(yán)密——嚴(yán)格的數(shù)學(xué)（深厚的 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)）應(yīng)用于控制工程——合理的近似因?yàn)椋嚎刂茖?duì)象——絕大多數(shù)非常復(fù)雜， 非線性/相互耦合三、自動(dòng)控制基本原理控制科學(xué)——嚴(yán)密——嚴(yán)格的數(shù)學(xué)（深厚的175Intelligenceandhuman-machineinterfaceLinuxPMACServoControllerMotionControllerMotionPlanningLocalControllerInternetRobotCameraMicrophoneScanner機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的例子Intelligenceandhuman-machine1761、自動(dòng)控制系統(tǒng)的兩大基本類型

（1）開環(huán)控制（非反饋控制）

（2）閉環(huán)控制（反饋或負(fù)反饋控制）

人工閉環(huán)控制自動(dòng)閉環(huán)控制三、自動(dòng)控制基本原理

1、自動(dòng)控制系統(tǒng)的兩大基本類型人工閉環(huán)控制自動(dòng)閉環(huán)控制三、177如直流電機(jī)轉(zhuǎn)速開環(huán)控制

控制器對(duì)象轉(zhuǎn)速給定控制量轉(zhuǎn)速功率放大器機(jī)械設(shè)備電動(dòng)機(jī)+V三、自動(dòng)控制基本原理

如直流電機(jī)轉(zhuǎn)速開環(huán)控制控制器對(duì)象轉(zhuǎn)速給定控制量轉(zhuǎn)速功率機(jī)178

開環(huán)：

簡(jiǎn)單

不準(zhǔn)確（希望1000r/min，實(shí)際 950r/min）

三、自動(dòng)控制基本原理

開環(huán)：三、自動(dòng)控制基本原理179※人工閉環(huán)功率放大器+V轉(zhuǎn)速表三、自動(dòng)控制基本原理

※人工閉環(huán)功率+V轉(zhuǎn)速表三、自動(dòng)控制基本原理180※自動(dòng)閉環(huán)控制

功率放大器+V測(cè)速發(fā)電機(jī)＋－三、自動(dòng)控制基本原理

※自動(dòng)閉環(huán)控制功率+V測(cè)速發(fā)電機(jī)＋－三、自動(dòng)控制基本原理181

控制器對(duì)象反饋（測(cè)量）參考輸入偏差輸出＋－三、自動(dòng)控制基本原理

控制器對(duì)象反饋參考輸入偏差輸出＋－三、自動(dòng)控制基本原理182

開環(huán)：

簡(jiǎn)單

不準(zhǔn)確（希望1000r/min，實(shí)際 950r/min）

閉環(huán)：準(zhǔn)確 復(fù)雜、設(shè)備多

三、自動(dòng)控制基本原理

開環(huán)：三、自動(dòng)控制基本原理1832、自動(dòng)控制包含的基本內(nèi)容（1）對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立與分析控制器設(shè)計(jì)----控制的核心（2）執(zhí)行器設(shè)計(jì)測(cè)量器設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)包含的內(nèi)容包含的內(nèi)容自動(dòng)控制原理自動(dòng)控制工程包含的內(nèi)容控制器、執(zhí)行器、測(cè)量器選型安裝、（現(xiàn)場(chǎng)）調(diào)試（3）三、自動(dòng)控制基本原理

2、自動(dòng)控制包含的基本內(nèi)容（1）對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立與分析1843、對(duì)象建模與分析基礎(chǔ)：數(shù)學(xué)、物理例：SISO系統(tǒng)HQoQi控制閥節(jié)流閥三、自動(dòng)控制基本原理

3、對(duì)象建模與分析基礎(chǔ)：數(shù)學(xué)、物理例：SISO系統(tǒng)HQoQ185（1）建立微分方程式

**輸入流量Qi；輸出流量Qo；液面高度H——要求控制在一定值內(nèi)；系統(tǒng)輸入量Qi；(中間變量Qo）；系統(tǒng)輸出量（被控量）H**建立微分方程式a、根據(jù)物質(zhì)守恒定律

三、自動(dòng)控制基本原理

（1）建立微分方程式**輸入流量Qi186b、消去中間變量

這是標(biāo)準(zhǔn)的一階非線性微分方程——非線性系統(tǒng)注：*該系統(tǒng)已經(jīng)作了簡(jiǎn)化與近似，完整的系統(tǒng)還要復(fù)雜。*即使這樣的簡(jiǎn)化、近似式，處理亦很困難，需要較深的數(shù)學(xué)。三、自動(dòng)控制基本原理

b、消去中間變量這是標(biāo)準(zhǔn)的一階非線性微分方程——非線性系統(tǒng)187（2）簡(jiǎn)化微分方程式——線性化——常用方法基礎(chǔ)：數(shù)學(xué)中的在某點(diǎn)的泰勒級(jí)數(shù)展開，并取一階近似。三、自動(dòng)控制基本原理

（2）簡(jiǎn)化微分方程式——線性化——常用方法三、自動(dòng)控制基本原188三、自動(dòng)控制基本原理

三、自動(dòng)控制基本原理189這是標(biāo)準(zhǔn)的一階線性微分方程——線性系統(tǒng)可寫成：對(duì)象r(t)y(t)三、自動(dòng)控制基本原理

這是標(biāo)準(zhǔn)的一階線性微分方程——線性系統(tǒng)對(duì)象r(t)y(t)190（3）用傳遞函數(shù)表示對(duì)線性系統(tǒng)兩邊同求拉普拉斯變換R(S)Y(S)微分方程線性系統(tǒng)三、自動(dòng)控制基本原理

（3）用傳遞函數(shù)表示對(duì)線性系統(tǒng)兩邊同求拉普拉斯變換R(S)Y191R(S)Y(S)對(duì)象r(t)y(t)SISO系統(tǒng)HQoQi控制閥節(jié)流閥R(S)Y(S)對(duì)象r(t)y(t)SISO系統(tǒng)HQoQ1924、控制器設(shè)計(jì)（如上例：液位系統(tǒng)）※開環(huán)控制是不行的，溢出或流干※必須閉環(huán)控制，如下圖三、自動(dòng)控制基本原理

4、控制器設(shè)計(jì)（如上例：液位系統(tǒng)）※開環(huán)控制是不行的，溢出或193Qi浮子——測(cè)量元件HQo執(zhí)行閥控制器液面給定三、自動(dòng)控制基本原理

Qi浮子——測(cè)量元件HQo執(zhí)行閥控制器液面給定三、自動(dòng)控制基194（1）為何閉環(huán)控制能滿足要求——直觀上應(yīng)能滿足控制框圖——方框圖——如上原理：偏差調(diào)節(jié)控制KG(S)測(cè)量1Δy輸出y＋－yo=ΔHor=ΔQi三、自動(dòng)控制基本原理

（1）為何閉環(huán)控制能滿足要求控制框圖——方框圖——如上原理：195閉環(huán)傳遞函數(shù)三、自動(dòng)控制基本原理

閉環(huán)傳遞函數(shù)三、自動(dòng)控制基本原理196三、自動(dòng)控制基本原理

三、自動(dòng)控制基本原理197（2）設(shè)計(jì)控制器的幾大要點(diǎn)

※穩(wěn)定性什么是不穩(wěn)定：如水溢出、流干穩(wěn)定性是壓倒一切的。對(duì)線性系統(tǒng)，有成熟的穩(wěn)定性分析方法。對(duì)非線性復(fù)雜系統(tǒng)，很難，需要高深的數(shù)學(xué)——是自動(dòng)控制重要研究?jī)?nèi)容三、自動(dòng)控制基本原理

（2）設(shè)計(jì)控制器的幾大要點(diǎn)※穩(wěn)定性對(duì)線性系統(tǒng)，有成熟198tYo=ΔHoHoy穩(wěn)態(tài)誤差※穩(wěn)態(tài)誤差※動(dòng)態(tài)特性三、自動(dòng)控制基本原理

tYo=ΔHoHoy穩(wěn)態(tài)誤差※穩(wěn)態(tài)誤差※動(dòng)態(tài)特性三、自動(dòng)控199（3）控制器的發(fā)展※模擬模擬數(shù)字混合式全數(shù)字式計(jì)算機(jī)（軟件實(shí)現(xiàn)）※線性非線性※簡(jiǎn)單復(fù)雜※常規(guī)智能三、自動(dòng)控制基本原理

（3）控制器的發(fā)展※模擬模擬數(shù)字混合式※線性非線性200微小型機(jī)器人系統(tǒng)微小型機(jī)器人系統(tǒng)201自動(dòng)化學(xué)科概論--學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件202二自由度機(jī)電控制平臺(tái)特點(diǎn)：SCARA結(jié)構(gòu)直流伺服驅(qū)動(dòng)可重構(gòu)二自由度機(jī)器人平臺(tái)二自由度機(jī)電控制平臺(tái)二自由度機(jī)器人平臺(tái)203伺服控制系統(tǒng)方框圖濾波位置控制速度控制電流控制電機(jī)負(fù)載位置檢測(cè)器微分指令位置環(huán)速度環(huán)位置環(huán)位置指令速度指令速度指令位置指令速度指令速度指令伺服控制系統(tǒng)方框圖濾波位置速度電流電機(jī)負(fù)載位置微分指令位置環(huán)204直流伺服驅(qū)動(dòng)器DSP門極驅(qū)動(dòng)HBridge電機(jī)碼盤信號(hào)電流檢測(cè)PWMRS232/RS485嵌入式控制器直流伺服驅(qū)動(dòng)器DSP門極驅(qū)動(dòng)H電機(jī)碼盤信號(hào)電流檢測(cè)PWMRS205自動(dòng)化學(xué)科概論--學(xué)生版-東南大學(xué)-自動(dòng)化學(xué)院課件206嵌入式機(jī)器人控制系統(tǒng)嵌入式機(jī)器人控制系統(tǒng)207嵌入式控制器硬件結(jié)構(gòu)框圖嵌入式控制器硬件結(jié)構(gòu)框圖208四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制

1、數(shù)字化（1）模擬量到數(shù)字量※矩形近似※梯形近似（區(qū)間t=(KT)~(K+1)T）兩邊積分（2）微分方程到差分方程四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制1、數(shù)字化※矩形近似※梯形近似（區(qū)間209四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制

四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制210四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制

四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制211（3）實(shí)際處理（實(shí)現(xiàn)）

數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換采樣四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制

（3）實(shí)際處理（實(shí)現(xiàn)）數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換212對(duì)象輸出＋－數(shù)字控制器數(shù)/模轉(zhuǎn)換測(cè)量模/數(shù)轉(zhuǎn)換執(zhí)行器數(shù)字給定計(jì)算機(jī)數(shù)字化測(cè)量、控制設(shè)備模擬量四、數(shù)字化與計(jì)算機(jī)控制

對(duì)輸出＋－數(shù)字?jǐn)?shù)/模測(cè)量模/數(shù)轉(zhuǎn)換執(zhí)行數(shù)字給定計(jì)算機(jī)數(shù)字化測(cè)213（1）計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)本身＋接口（A/D、D/A等）（2）計(jì)算機(jī)軟件各種控制（智能）分時(shí)控制/集散控制