控制科學(xué)與發(fā)展

控制科學(xué)與開(kāi)展課程的目標(biāo)解決下述問(wèn)題：了解國(guó)內(nèi)外控制科學(xué)的現(xiàn)狀，從總體上把握開(kāi)展的脈搏；分析控制理論開(kāi)展各個(gè)階段的主要特征，了解目前國(guó)內(nèi)外研究的主要方向；針對(duì)控制理論的開(kāi)展趨勢(shì)，討論控制理論研究前沿的假設(shè)干問(wèn)題；從控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，研究控制理論及技術(shù)的工程應(yīng)用；基于信息科學(xué)的迅速開(kāi)展對(duì)控制科學(xué)的巨大影響，探討信息與控制的融合。涉及課程涉及課程:

線性系統(tǒng)理論(LinearSystemTheory)

自適應(yīng)控制(AdaptiveControl)

最優(yōu)控制(OptimalControl)

魯棒控制(RobustControl)

智能控制(IntelligentControl)

非線性控制(NonlinearControl)課程名稱和考試方式課程名稱:先進(jìn)——Advanced!先進(jìn)控制理論與控制工程AdvancedControlTheoryandControlEngineering控制科學(xué)開(kāi)展專題SpecialTopicsonControlScience考試方式:考試的目的筆試？開(kāi)卷？課程報(bào)告？課程的主要內(nèi)容第一講——控制科學(xué)的開(kāi)展回憶第二講——根本的控制方法第三講——控制系統(tǒng)與自動(dòng)化技術(shù)第四講——控制與自動(dòng)化的應(yīng)用領(lǐng)域第五講——冶金過(guò)程控制技術(shù)專題第六講——智能機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)專題第七講——網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)專題第八講——先進(jìn)優(yōu)化技術(shù)專題第九講——控制科學(xué)開(kāi)展展望第十講——控制領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)組織和學(xué)術(shù)會(huì)議分為十講：控制科學(xué)的開(kāi)展回憶第一講：自動(dòng)控制的概念(a)手動(dòng)控制漫畫(huà)(b)自動(dòng)控制

水溫的手動(dòng)控制和自動(dòng)控制的示意圖防空導(dǎo)彈制導(dǎo)控制1-目標(biāo)跟蹤雷達(dá)2-導(dǎo)彈導(dǎo)引雷達(dá)3-計(jì)算機(jī)雷達(dá)4-導(dǎo)彈發(fā)射架現(xiàn)代社會(huì)和現(xiàn)代生活離不開(kāi)對(duì)一些物理量的控制，包括實(shí)現(xiàn)對(duì)這種控制的自動(dòng)化。例如公共電網(wǎng)上的電壓是50周、220伏的交流電。為此，在發(fā)電廠就要設(shè)法控制電壓、頻率這兩物理量為恒值，這要采用自動(dòng)調(diào)壓和自動(dòng)調(diào)頻裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中，如在化肥廠控制反響釜〔塔〕內(nèi)溫度和壓力為恒值，使化學(xué)反響速度加快。在機(jī)械加工廠金屬切削機(jī)床上，經(jīng)常是控制工件或刀具的轉(zhuǎn)速為恒值，使產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量能提高。而各種現(xiàn)代火炮的俯仰角和方位角都是自動(dòng)控制的?，F(xiàn)代生活中，空調(diào)器保持室內(nèi)溫度為恒值，冰箱、洗衣機(jī)無(wú)不進(jìn)行一些物理量的控制，而洗衣機(jī)更把洗衣、漂洗和脫水等操作自動(dòng)按程序進(jìn)行。社會(huì)和生活中的控制問(wèn)題加速社會(huì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變革和社會(huì)信息化的進(jìn)程1.提高社會(huì)生產(chǎn)率和工作效率；2.節(jié)約能源和原材料消耗；3.保證產(chǎn)品質(zhì)量；4.改善勞動(dòng)條件，減輕體力、腦力勞動(dòng)；5.改進(jìn)生產(chǎn)工藝和管理體制。控制與自動(dòng)化的作用自動(dòng)化自動(dòng)控制控制理論電氣工程與自動(dòng)化工業(yè)自動(dòng)化機(jī)械制造自動(dòng)化電力系統(tǒng)自動(dòng)化

控制科學(xué)與工程學(xué)科培養(yǎng)適合社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，德智體全面開(kāi)展，在控制理論、控制系統(tǒng)、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、人工智能與機(jī)器人控制等領(lǐng)域具有寬廣理論根底和相關(guān)專門知識(shí)，具有創(chuàng)新和開(kāi)拓精神的高級(jí)工程技術(shù)人才。畢業(yè)生能在國(guó)民經(jīng)濟(jì)及國(guó)防各部門和行業(yè)從事信息及控制系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)、集成、開(kāi)發(fā)、制造和應(yīng)用等工作。人才的培養(yǎng)目標(biāo)(1)科學(xué)科學(xué)〔Science〕是指對(duì)各種事實(shí)和現(xiàn)象進(jìn)行觀察、分類、歸納、演繹、分析、推理、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，從而發(fā)現(xiàn)規(guī)律，并對(duì)各種定量規(guī)律予以驗(yàn)證和公式化的知識(shí)體系?？茖W(xué)的任務(wù)是揭示事物開(kāi)展的客觀規(guī)律，探求真理，作為人們改造世界的指南。(2)技術(shù)技術(shù)〔Technology〕是指人類根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和自然科學(xué)原理改變或控制其環(huán)境的手段和活動(dòng)，是人類活動(dòng)的一個(gè)專門領(lǐng)域。技術(shù)的任務(wù)是利用和改造自然，以其生產(chǎn)的產(chǎn)品為人類效勞。一些術(shù)語(yǔ)——科學(xué)，技術(shù)(3)工程工程〔Engineering〕是指應(yīng)用科學(xué)知識(shí)使自然資源最好地為人類效勞的專門技術(shù)。一些術(shù)語(yǔ)——工程，系統(tǒng)(4)

系統(tǒng)

系統(tǒng)〔System〕是指由相互關(guān)聯(lián)、相互制約、相互影響的一些局部組成的具有某種功能的有機(jī)整體。一些術(shù)語(yǔ)——信息，控制(5)

信息信息〔Information〕是指符號(hào)、信號(hào)或消息所包含的內(nèi)容，用來(lái)消除對(duì)客觀事物認(rèn)識(shí)的不確定性。(6)

控制控制〔Control〕是指為了改善系統(tǒng)的性能或到達(dá)特定的目的，通過(guò)信息的采集和加工而施加到系統(tǒng)的作用。一些術(shù)語(yǔ)——反響，調(diào)節(jié)(7)

反響反響〔Feedback〕是指將系統(tǒng)的實(shí)際輸出和期望輸出進(jìn)行比較，形成誤差，從而為確定下一步的控制行為提供依據(jù)。(8)

調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)〔Regulation〕是指通過(guò)系統(tǒng)的反響信息自動(dòng)校正系統(tǒng)的誤差，使諸如溫度、速度、壓力或位置等參量保持恒定或在給定范圍之內(nèi)的過(guò)程。一些術(shù)語(yǔ)——管理，決策(9)

管理管理〔Management〕是指為了充分利用各種資源來(lái)到達(dá)一定的目標(biāo)而對(duì)社會(huì)或其組成局部施加的一種控制。(10)決策決策〔DecisionMaking〕是指為最優(yōu)地到達(dá)目標(biāo)，對(duì)假設(shè)干準(zhǔn)備行動(dòng)的方案進(jìn)行選擇。自動(dòng)化與自動(dòng)控制的定義自動(dòng)化〔Automation〕，是指機(jī)器或裝置在無(wú)人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)地進(jìn)行操作或運(yùn)行。自動(dòng)控制〔AutomaticControl〕是關(guān)于受控系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和運(yùn)行的理論和技術(shù)。自動(dòng)化主要研究的是人造系統(tǒng)的控制問(wèn)題。自動(dòng)控制那么除了上述研究外，還研究社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生物、環(huán)境等非人造系統(tǒng)的控制問(wèn)題。例如生物控制、經(jīng)濟(jì)控制、社會(huì)控制及人口控制等，顯然這些都不能歸入自動(dòng)化的研究領(lǐng)域的。不過(guò)人們提到自動(dòng)控制，通常是指工程系統(tǒng)的控制，在這個(gè)意義上自動(dòng)化和自動(dòng)控制是相近的。指南車銅壺滴漏及浮子式閥門飲酒速度的自動(dòng)調(diào)節(jié)計(jì)里鼓車漏水轉(zhuǎn)渾天儀候風(fēng)地動(dòng)儀水運(yùn)儀象臺(tái)我國(guó)古代自動(dòng)裝置指南車中國(guó)古代(公元78~139年)用來(lái)指示方向的一種具有自動(dòng)離合齒輪系裝置的車輛，它是一種馬拉的雙輪獨(dú)轅車。車箱上立一個(gè)伸臂的木人，車箱內(nèi)裝有能自動(dòng)離合的齒輪系。當(dāng)車子轉(zhuǎn)彎偏離正南方向時(shí)車轅前端就順此方向移動(dòng)，而后端那么向反方向移動(dòng)，并將傳動(dòng)齒輪放落，使車輪的傳動(dòng)帶動(dòng)木人下的大齒輪向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，恰好抵消車子轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的影響。指南車復(fù)原模型銅壺滴漏中國(guó)古代(公元1135年)的自動(dòng)計(jì)時(shí)〔測(cè)量時(shí)間〕裝置，又稱刻漏或漏刻。這種計(jì)時(shí)裝置最初只有兩個(gè)壺，由上壺滴水到下面的受水壺，液面使浮箭升起以示刻度〔即時(shí)間〕。保持上壺的水位恒定是滴漏計(jì)時(shí)準(zhǔn)確的關(guān)鍵。這個(gè)問(wèn)題后來(lái)是用互相銜接的多極〔3-5極〕水壺來(lái)解決的。用一個(gè)浮子式閥門作為自動(dòng)切斷閥。飲酒速度的自動(dòng)調(diào)節(jié)中國(guó)古代(公元1178年)南方和西南方部落村民在飲酒管中使用浮子式閥門來(lái)保持均勻的飲酒速度。計(jì)里鼓車中國(guó)用來(lái)自報(bào)行車?yán)锍痰墓能?。公?世紀(jì)，中國(guó)東漢的天文學(xué)家張衡創(chuàng)制的一種天文表演儀器。它是一種用漏水推動(dòng)的水運(yùn)渾象，和現(xiàn)在的天球儀相似，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)天體運(yùn)行的自動(dòng)仿真。漏水轉(zhuǎn)渾天儀候風(fēng)地動(dòng)儀公元132年張衡創(chuàng)造的一種觀察地震的自動(dòng)檢測(cè)儀器水運(yùn)儀象臺(tái)公元1088年，中國(guó)蘇頌等人把渾儀(天文觀測(cè)儀器)、渾象(天文表演儀器)和自動(dòng)計(jì)時(shí)裝置結(jié)合在一起建成了水運(yùn)儀象臺(tái)?？刂坪妥詣?dòng)化的開(kāi)展回憶自動(dòng)裝置的出現(xiàn)和應(yīng)用：18世紀(jì)以前自動(dòng)化技術(shù)形成時(shí)期：18世紀(jì)末至20世紀(jì)30年代局部自動(dòng)化時(shí)期：20世紀(jì)40-50年代綜合自動(dòng)化時(shí)期：20世紀(jì)50年代末起至今自動(dòng)裝置的出現(xiàn)和應(yīng)用古代自動(dòng)裝置：中國(guó)古代自動(dòng)裝置；巴比倫、古埃及和希臘的教堂廟門自動(dòng)開(kāi)啟、銅祭司自動(dòng)灑圣水、投幣式圣水箱等自動(dòng)裝置。近代自動(dòng)裝置：17世紀(jì)以來(lái)，在歐洲一些國(guó)家相繼出現(xiàn)了多種自動(dòng)裝置：法國(guó)物理學(xué)家B.帕斯卡〔Pascal〕于公元1642年創(chuàng)造的加法器；荷蘭機(jī)械師C.惠更斯〔Huygens〕于公元1657年創(chuàng)造鐘表；英國(guó)機(jī)械師E.李〔Lee〕在公元1745年創(chuàng)造帶有風(fēng)向控制的風(fēng)磨；俄國(guó)機(jī)械師И.И.波爾祖諾夫〔Ползунов〕于公元1765年創(chuàng)造為蒸汽鍋爐水位保持恒定用的浮子式閥門水位調(diào)節(jié)器。自動(dòng)化技術(shù)形成時(shí)期公元1788年J.瓦特將離心式調(diào)速器與蒸汽機(jī)的閥門連接起來(lái)，構(gòu)成蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)的廣泛應(yīng)用由于第一次工業(yè)革命的需要，人們開(kāi)始采用自動(dòng)調(diào)節(jié)器〔Regulator〕或裝置，使一些物理量保持在給定值附近。公元1868年法國(guó)工程師J.法爾科〔Farcot〕創(chuàng)造反響調(diào)節(jié)器，并把它與蒸汽閥連接起來(lái)，操作蒸汽船的舵，他稱之為伺服機(jī)構(gòu)〔Servo-mechanism〕。20世紀(jì)20~30年代，美國(guó)開(kāi)始采用PID模擬式調(diào)節(jié)器〔比例-積分-微分調(diào)節(jié)器〕?，F(xiàn)在還在許多工廠中采用。反響(Feedback)——反響控制系統(tǒng)CPreyu自動(dòng)控制的根本概念P：蒸汽機(jī)〔控制對(duì)象〕；C：調(diào)節(jié)器〔控制器〕。反響〔Feedback〕是指將系統(tǒng)的實(shí)際輸出和期望輸出進(jìn)行比較，形成誤差，從而為確定下一步的控制行為提供依據(jù)。自動(dòng)控制(AutomaticControl)研究的問(wèn)題:自動(dòng)控制系統(tǒng)分析(Analysis)(1)穩(wěn)定性(Stability)(2)動(dòng)態(tài)特性(DynamicPerformance)(3)靜態(tài)特性(StaticPerformance)(4)魯棒性(Robustness)自動(dòng)控制系統(tǒng)綜合(Synthesis)／設(shè)計(jì)(Design)CPreyu自動(dòng)控制研究的問(wèn)題自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題自動(dòng)調(diào)節(jié)器和被控制對(duì)象〔蒸汽機(jī)或船舵〕組成自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)〔AutomaticRegulationSystem〕。當(dāng)時(shí)人們發(fā)現(xiàn)蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)忽高忽低，即系統(tǒng)會(huì)發(fā)生振蕩〔不穩(wěn)定〕。這迫使一些數(shù)學(xué)家從理論上來(lái)加以研究，創(chuàng)造多種代數(shù)穩(wěn)定判劇。反響控制和頻率法進(jìn)入20世紀(jì)以后，工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用各種自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，促進(jìn)了對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分析和綜合的研究。

代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)加上公元1922年N.米諾爾斯基《關(guān)于船舶自動(dòng)操舵的穩(wěn)定性》和1934年美國(guó)H.L.黑曾〔Hazen〕發(fā)表的《關(guān)于伺服機(jī)構(gòu)理論》論文，標(biāo)志著經(jīng)典控制理論的誕生。局部自動(dòng)化時(shí)期自動(dòng)防空火力控制系統(tǒng)經(jīng)典控制理論的形成和開(kāi)展局部自動(dòng)化的廣泛應(yīng)用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的創(chuàng)造自動(dòng)防空火力控制系統(tǒng)

在第二次世界大戰(zhàn)期間，為了解決防空火力控制系統(tǒng)和飛機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)等軍事技術(shù)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了各種精密的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。經(jīng)典控制理論的形成和開(kāi)展經(jīng)典控制(ClassicalControl)：1930年~1960年基于頻域(FrequencyDomain)的方法傳遞函數(shù)

(TransferFunction)代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)和傳遞函數(shù)、依據(jù)頻率響應(yīng)的頻率法判據(jù)的根底上加上W.埃文斯〔Evans〕1948年的根軌跡法〔RootLocusMethod〕，奠定了適宜用于單變量控制問(wèn)題的經(jīng)典控制理論的根底。頻域法成為分析和設(shè)計(jì)線性單變量自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要方法。早期，反響控制系統(tǒng)通稱為自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，后稱為自動(dòng)控制系統(tǒng)〔AutomaticControlSystem〕。因此，調(diào)節(jié)器也稱為控制器。經(jīng)典控制理論形成的歷史動(dòng)力推動(dòng):受當(dāng)時(shí)重大技術(shù)〔通訊技術(shù)和火炮技術(shù)等〕的深刻影響物理學(xué)：牛頓力學(xué)中的“質(zhì)點(diǎn)和姿態(tài)動(dòng)力學(xué)”數(shù)學(xué)：線性常系數(shù)微分方程、復(fù)變函數(shù)、概率、統(tǒng)計(jì)工具：模擬電路和模擬計(jì)算機(jī)局部自動(dòng)化的廣泛應(yīng)用二次大戰(zhàn)后，在工業(yè)上已廣泛應(yīng)用PID調(diào)節(jié)器，并用電子模擬計(jì)算機(jī)〔ElectronicAnalogComputer〕來(lái)設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)局部自動(dòng)化，即單個(gè)過(guò)程或單個(gè)機(jī)器的自動(dòng)化。在20世紀(jì)30-40年代出現(xiàn)了統(tǒng)一信號(hào)的、通用的、標(biāo)準(zhǔn)的氣動(dòng)單元組合儀表。20世紀(jì)50年代研制出了電動(dòng)單元組合儀表。這些為工業(yè)自動(dòng)化提供了必不可少的技術(shù)工具，并使得構(gòu)成和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)更簡(jiǎn)便、更工程化了。

智能化的儀表和控制器是當(dāng)前流行的產(chǎn)品。智能化儀表與控制器電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的創(chuàng)造目前小型電子數(shù)字計(jì)算機(jī)或單片計(jì)算機(jī)已成為復(fù)雜自動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)組成局部，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制和算法。電子數(shù)字計(jì)算機(jī)內(nèi)部元件和結(jié)構(gòu)，經(jīng)歷了電子管、晶體管、集成電路和大規(guī)模集成電路的四個(gè)開(kāi)展階段。電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的創(chuàng)造，為60-70年代開(kāi)始的在控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用程序控制和邏輯控制以及應(yīng)用數(shù)字計(jì)算機(jī)直接控制生產(chǎn)過(guò)程，奠定了根底。國(guó)產(chǎn)“銀河III”計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的歷史地位和作用20世紀(jì)40年代是自動(dòng)化技術(shù)和理論形成的關(guān)鍵時(shí)期：工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化首先來(lái)自于傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)方式的變更，即從汽車流水線開(kāi)始的。1946年美國(guó)福特汽車公司副經(jīng)理哈特首先提出用“自動(dòng)化”一詞來(lái)描述這種流水線。1947年4月，福特汽車公司建立了自動(dòng)化研究部門，稱作自動(dòng)化工程師的專家到這個(gè)部門工作。不到3年的時(shí)間，使汽車本錢下降了近3倍，只用了8年的時(shí)間就使汽車銷售價(jià)格下跌到原來(lái)的9%，使汽車走進(jìn)了普通家庭。汽車工業(yè)的開(kāi)展，帶動(dòng)了冶金、化工、石油等工業(yè)，促進(jìn)了連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的開(kāi)展。綜合自動(dòng)化時(shí)期現(xiàn)代控制(ModernControl)：1960年~1980年基于時(shí)域(TimeDomain)的方法狀態(tài)空間模型

(StateSpaceModel)先進(jìn)控制(AdvancedControl)：1980年~：基于頻域+時(shí)域的方法(傳遞函數(shù)+狀態(tài)空間模型)基于知識(shí)的方法——智能控制(IntelligentControl)基于模型+知識(shí)的方法——集成控制(IntegratedControl)1956年，前蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家Л.龐特里亞金提出極大值原理。同年，美國(guó)數(shù)學(xué)家R.貝爾曼創(chuàng)立動(dòng)態(tài)規(guī)劃。兩者為解決最優(yōu)控制問(wèn)題提供了理論工具。1960年美國(guó)數(shù)學(xué)家R.卡爾曼提出能控性和能觀性兩個(gè)概念，揭示了系統(tǒng)的內(nèi)在屬性?？柭€引入狀態(tài)空間法，提出具有二次型性能指標(biāo)的線性狀態(tài)反響律，為線性自動(dòng)控制系統(tǒng)給出了最優(yōu)調(diào)節(jié)器的概念。以上這些新概念和新方法標(biāo)志著現(xiàn)代控制理論的誕生。20世紀(jì)60~70年代，英國(guó)學(xué)者H.羅森布羅克、D.梅恩和A.G.麥克法蘭等將頻率法推廣到分析和設(shè)計(jì)多變量系統(tǒng)，稱為現(xiàn)代頻率法?，F(xiàn)代控制理論的形成和開(kāi)展現(xiàn)代控制理論形成的歷史動(dòng)力推動(dòng):遠(yuǎn)程火箭技術(shù)與航天技術(shù)、現(xiàn)代航海技術(shù)的直接影響物理學(xué)：力學(xué)、電動(dòng)力學(xué)、化學(xué)反響機(jī)理數(shù)學(xué)：線性代數(shù)〔幾何方法〕和矩陣論；線性常微分方程組理論；實(shí)、復(fù)變函數(shù)論變分法；泛函分析；概率、統(tǒng)計(jì).工具：電子計(jì)算機(jī)技術(shù)促進(jìn)遙測(cè)、遙控和遙感遙測(cè)就是對(duì)被測(cè)對(duì)象的某些參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量。遙控就是對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。遙感就是利用裝載在飛機(jī)或人造衛(wèi)星等運(yùn)載工具上的傳感器，收集由地面目標(biāo)物反射或發(fā)射出來(lái)的電磁波，再根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)獲得關(guān)于目標(biāo)物〔如礦藏、森林、作物產(chǎn)量等〕的信息。綜合自動(dòng)化20世紀(jì)50年代末到60年代初，開(kāi)始出現(xiàn)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)控制的化工廠，60年代末在制造工業(yè)中出現(xiàn)了許多自動(dòng)生產(chǎn)線，工業(yè)生產(chǎn)開(kāi)始由局部自動(dòng)化向綜合自動(dòng)化方向開(kāi)展。70年代出現(xiàn)用專用機(jī)床組成的無(wú)人工廠，80年代初才出現(xiàn)用柔性制造系統(tǒng)組成的無(wú)人工廠。無(wú)人組裝車間先進(jìn)控制理論的形成和開(kāi)展1981年，基于頻域和時(shí)域方法，Zames提出最優(yōu)靈敏度控制，開(kāi)始了魯棒控制研究時(shí)代。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，基于知識(shí)的方法，把人工智能與自動(dòng)控制相結(jié)合，出現(xiàn)了智能控制研究階段。近年來(lái)，基于知識(shí)和解析的方法，實(shí)現(xiàn)了集成控制。先進(jìn)控制理論形成的歷史動(dòng)力推動(dòng):微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)；

經(jīng)濟(jì)、技術(shù)全球化進(jìn)程的加快智能機(jī)器人和水下機(jī)器人根本的控制方法第二講：經(jīng)典控制波德圖(BodePlot)方法奈魁斯特穩(wěn)定性(NyquistStability)分析其它穩(wěn)定性分析方法PID控制維納濾波器方法的根本思想基于奈魁斯特穩(wěn)定性設(shè)計(jì)思想經(jīng)典控制的特征波德圖(BodePlot)方法

頻率響應(yīng)法：

(1)幅頻特性

(Magnitude)(2)相頻特性(Phase)

奈魁斯特穩(wěn)定性(NyquistStability)分析ImRew=0w=∞(-1,j0)開(kāi)環(huán)頻率特性:是否圍繞(-1,j0)

點(diǎn)在保持穩(wěn)定性的前提下，改善中頻段的特性，從而提高系統(tǒng)的性能。

勞斯穩(wěn)定性(RorthStability)分析伊萬(wàn)斯根軌跡(EvansRootLocus,1948)方法增益和相位裕量

(GainandPhaseMargin)方法

其它穩(wěn)定性分析方法PID控制PID(Proportion-Integration-Differentiation)控制CPreyu經(jīng)典控制的特征兩個(gè)最根本的問(wèn)題：維納(Wiener)濾波器方法奈魁斯特穩(wěn)定性(NyquistStability)分析SISO(SingleInputSingleOutput)系統(tǒng)LTI(LinearTime-Invariant)系統(tǒng)頻域方法傳遞函數(shù)

(復(fù)變函數(shù)作為數(shù)學(xué)工具)維納濾波器方法的根本思想d:可以用某種隨機(jī)過(guò)程來(lái)表示的外界擾動(dòng)把反響控制問(wèn)題變成數(shù)學(xué)上的某些優(yōu)化問(wèn)題卡爾曼-布西濾波器(Kalman-BucyFilter)理論現(xiàn)代控制理論CPreyud基于奈魁斯特穩(wěn)定性設(shè)計(jì)思想ImRew=0w=∞(-1,j0)開(kāi)環(huán)頻率特性:是否圍繞(-1,j0)

點(diǎn)在保持穩(wěn)定性的前提下，改善中頻段的特性，從而提高系統(tǒng)的性能。

魯棒控制理論現(xiàn)代控制狀態(tài)空間方法能控性和能觀性內(nèi)部穩(wěn)定性問(wèn)題LQ控制、LQR和LQG方法現(xiàn)代控制的特征最活潑的幾個(gè)領(lǐng)域

狀態(tài)空間模型(StateSpaceModel)方法Guy當(dāng)t=0時(shí)，是x=Ax的解。狀態(tài)空間方法能控性(Controllability)分析定義:存在一個(gè)輸入u(t)，使x(t)從任意的初始狀態(tài)出發(fā)，在有限時(shí)間內(nèi)到達(dá)原點(diǎn)，那么(A，B)是能控的。定理:下述條件是等價(jià)的。(A，B)是能控的；rank[BABA2B…An-1B]=n；存在實(shí)數(shù)矩陣F，使A+BF具有任意指盯的n個(gè)對(duì)稱于實(shí)的復(fù)數(shù)特征根；對(duì)于任意的復(fù)數(shù)，有rank[I-AB]=n。能控性格拉米昂(Gramian)矩陣:能觀性(Observability)分析定義:任意的初始狀態(tài)，可以由有限時(shí)間內(nèi)的輸出y(t)和輸入u(t)來(lái)唯一決定，那么(C，A)是能觀的。定理:下述條件是等價(jià)的。(C，A)是能觀的；rank[CCACA2…CAn-1]T=n；存在實(shí)數(shù)矩陣H，使A+HC具有任意指定的n個(gè)對(duì)稱于實(shí)的復(fù)數(shù)特征根；對(duì)于任意的復(fù)數(shù)，有rank[I-AC]T=n。能觀性格拉米昂矩陣:內(nèi)部穩(wěn)定性分析外部穩(wěn)定性:輸入輸出(BIBO)穩(wěn)定性，基于G(s)進(jìn)行分析。內(nèi)部穩(wěn)定性:內(nèi)部狀態(tài)的收斂性，基于系統(tǒng)矩陣A進(jìn)行分析?！睞的特征根具有負(fù)實(shí)部〕Guy能控性+能觀性：內(nèi)部穩(wěn)定性=外部穩(wěn)定性LQ(LinearQuadratic)最優(yōu)控制LQ控制的根本特征:控制對(duì)象是線性的；控制目標(biāo)是使線性二次型性能指標(biāo)為最小?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)：尋找控制規(guī)律u(t)，實(shí)現(xiàn)minJ。LQR(LinearQuadraticRegulator)方法LQR問(wèn)題：尋找控制規(guī)律：對(duì)于控制對(duì)象：使如下性能指標(biāo)最?。嚎刂凭瓤刂颇芰?本錢)終端代價(jià)控制問(wèn)題的解：其中：P為黎卡提(Riccati)方程的解。LQG(LinearQuadraticGaussian)方法LQG問(wèn)題：測(cè)量含有噪聲：對(duì)于控制對(duì)象：構(gòu)造一個(gè)補(bǔ)償器，產(chǎn)生一個(gè)控制輸入u，使如下性能指標(biāo)最小：和d滿足：PyudzLQG控制器控制問(wèn)題的解(別離原理)：設(shè)計(jì)卡爾曼-布西濾波器，獲得x的估計(jì)值；設(shè)計(jì)基于x的估計(jì)值的狀態(tài)反響增益矩陣K。上述均是基于黎卡提方程的解進(jìn)行設(shè)計(jì)。KPyudz卡爾曼-布西濾波器現(xiàn)代控制中最活潑的幾個(gè)領(lǐng)域

最優(yōu)控制(OptimalControl)

自適應(yīng)控制(AdaptiveControl)

隨機(jī)控制(StochasticControl)

系統(tǒng)辨識(shí)(SystemIdentification)

線性多變量系統(tǒng)的頻域方法大系統(tǒng)理論(LargeScaleSystem):

(1)遞階控制(HierarchicalControl)

(2)分散控制(DecentraliedControl)現(xiàn)代控制的根本特征現(xiàn)代控制理論的問(wèn)題點(diǎn)：

LQG控制—外界擾動(dòng)和模型不確定性；經(jīng)典控制中的頻域方法應(yīng)用于多變量系統(tǒng)。

魯棒控制理論MIMO(Multi-InputandMulti-Output)系統(tǒng)擾動(dòng)特性(數(shù)學(xué)期望，均方差)的系統(tǒng)時(shí)域方法狀態(tài)空間模型(矩陣論作為數(shù)學(xué)工具)先進(jìn)控制魯棒控制

——不確定系統(tǒng)的魯棒控制問(wèn)題

——H∞控制方法

——μ分析和μ綜合方法智能控制

——專家控制

——神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制集成控制魯棒控制研究的根本問(wèn)題

不確定系統(tǒng)的魯棒控制CP0+DPreyud

不確定性系統(tǒng)的描述方法；魯棒性分析和設(shè)計(jì)方法；魯棒控制的應(yīng)用領(lǐng)域。P0P0

+DP系統(tǒng)不確定性

非結(jié)構(gòu)不確定性(UnstructuredUncertainty)——H∞控制P0P0

+DP

結(jié)構(gòu)不確定性(StructuredUncertainty)——μ分析與μ綜合P0H∞控制的提出與開(kāi)展1981：Zames利用H∞范數(shù)作為性能指標(biāo)，提出最小靈敏度控制問(wèn)題——H∞控制問(wèn)題；1988：Zhou獲得H∞控制問(wèn)題的狀態(tài)反響控制解；1989：Doyle等發(fā)表著名的DGKF論文，獲得H∞控制問(wèn)題的輸出反響控制解——H∞控制理論形成。CPreyudH∞控制的根本思想T(s)uyH∞范數(shù)：ImRew=0w=∞(-1,j0)H∞控制問(wèn)題G(s)wzK(s)uy最優(yōu)：次優(yōu)：μ分析與μ綜合G(s)wzK(s)uyD(s)M(s)D(s)μ分析:魯棒穩(wěn)定性定理；魯棒性能定理。μ綜合:魯棒控制的研究方法

奇異值曲線(SingularValuePlot,SVD)方法結(jié)構(gòu)奇異值曲線(StructuredSingularValuePlot)方法

H∞

控制(H∞

Control)

μ綜合(μSynthesis)

平衡實(shí)現(xiàn)(BalancedRealization)

頻譜分解(SpectralFactorization):

LQG/LTR(LoopTransferRecovery)

LMI(LinearMatrixInquation)尤拉參數(shù)化

(YoulaParametrization)

二次穩(wěn)定化控制(QuadraticallyStabilizingControl)

參數(shù)空間穩(wěn)定性分析：Kharitonov定理，棱邊定理智能控制(IntelligentControl)的開(kāi)展基于知識(shí)的控制(KnowledgeBasedControl)——人工智能與自動(dòng)控制相結(jié)合的產(chǎn)物1965年:傅京孫提出把人工智能的啟發(fā)式推理規(guī)那么用于學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)。1967年:Leondes首次使用“智能控制”一詞。1971年:傅京孫論述了人工智能與自動(dòng)控制的關(guān)系。1985年:IEEE在美國(guó)紐約召開(kāi)第一屆智能控制學(xué)術(shù)討論會(huì)。1987年:在美國(guó)費(fèi)城召開(kāi)智能控制國(guó)際會(huì)議。智能控制涉及的領(lǐng)域(1)分級(jí)遞階智能控制(HierarchicalIntelligentControl)(2)學(xué)習(xí)控制(LearningControl)(3)專家控制(ExpertControl)(4)模糊控制(FuzzyControl)(5)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制(NeuralNetworkControl)專家控制知識(shí)的描述(知識(shí)庫(kù)):產(chǎn)生式規(guī)那么(ProductionRule)——規(guī)那么模型(RuleModel);框架模型(FrameModel);……推理策略(推理機(jī)):前向推理(ForwardChaining);后向推理(BackwardChaining);基于模型的推理(ModelBasedReasoning);……數(shù)據(jù)庫(kù)(Database)和工作內(nèi)存(WorkingMemory)接口專家控制(專家控制器)知識(shí)庫(kù)(KnowledgeBase)

數(shù)據(jù)庫(kù)

(Database)工作存儲(chǔ)器推理機(jī)(Engine)測(cè)量與控制接口人機(jī)界面專家與操作員過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)量與控制機(jī)構(gòu)推理結(jié)果模糊控制的開(kāi)展概況

模糊數(shù)學(xué)和模糊控制的概念

由美國(guó)加利福尼亞大學(xué)著名教授Zadeh提出⑴1965:FuzzySets⑵1968:FuzzyAlgorithm

⑶1972:ARationaleforFuzzyControl模糊控制的應(yīng)用⑴1974年：英國(guó)倫敦大學(xué)教授Mamdani應(yīng)用模糊控制語(yǔ)句組成模糊控制器，應(yīng)用于鍋爐和汽輪機(jī)的運(yùn)行控制；⑵1975年：工業(yè)反響過(guò)程的溫度控制；⑶1976年：熱水裝置、壓力容器、壓力與液面控制；⑷1977年：多變量熱變換過(guò)程控制、交通樞紐指揮控制；⑸1979年：自組織模糊控制器；⑹80年代開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用于化工、機(jī)械、冶金、工業(yè)窯爐、水處理、食品生產(chǎn)等大型工業(yè)過(guò)程控制中。模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)核心是模糊控制器：模糊化：把精確量變成模糊量，即語(yǔ)言變量；模糊推理：即模糊決策，基于輸入輸出的模糊關(guān)系R，進(jìn)行集合運(yùn)算，得到模糊量；解模糊：采用模糊判決，把模糊變量變成精確量。模糊化解模糊模糊推理xXYy模糊控制器執(zhí)行機(jī)構(gòu)過(guò)程測(cè)量裝置輸入輸出模糊控制的應(yīng)用領(lǐng)域凈水池添加凝聚劑控制：凝聚反響過(guò)程的渾濁度、堿度和pH值；排水泵控制：流入水量控制、排水過(guò)程的水位、水位變化、排水量和泵轉(zhuǎn)速；水泥窯燃燒控制：化學(xué)反響熱力系統(tǒng)的溫度和轉(zhuǎn)矩；水泥料粉碎控制：長(zhǎng)間隙和長(zhǎng)時(shí)滯過(guò)程的電力、振動(dòng)、差壓和溫度；轉(zhuǎn)爐供給煤氣控制：供氣過(guò)程的電極上下、轉(zhuǎn)爐吹煉設(shè)定；發(fā)酵過(guò)程控制：發(fā)酵過(guò)程的溫度、pH值、基質(zhì)消耗量、溶存氧氣濃度等；核反響堆控制：核反響過(guò)程的輸出量、燃料溫度和冷卻層溫度；自動(dòng)銷售機(jī)控制和機(jī)器人控制等。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制90年后迅速開(kāi)展，在控制中主要使用：BP(BackpropagationNetwork)網(wǎng)絡(luò)

RBF(RadialBasisFunction)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的根本概念：

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(NetworkArchitecture)

訓(xùn)練(Training)或?qū)W習(xí)Sigmoid函數(shù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(3層)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)控制對(duì)象yu神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法ym學(xué)習(xí)的目標(biāo)函數(shù)：學(xué)習(xí)算法：根本的BP學(xué)習(xí)算法等；MatlabNeuralNetworkToolbox梯度下降學(xué)習(xí)算法：集成控制

基于模型和知識(shí)的控制

(ModelandknowledgeBasedControl)(1)基于模型的專家控制(2)

自適應(yīng)+模糊控制(3)小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)+魯棒控制(H∞控制)……基于知識(shí)基于模型

集成控制器

(IntegratedController)控制系統(tǒng)與自動(dòng)化技術(shù)第三講：自動(dòng)控制系統(tǒng)的類型按被控制物理量的類型分：恒值控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng)〔伺服系統(tǒng)〕按采用的儀器儀表分：?jiǎn)螜C(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)(SAS)分布式控制系統(tǒng)(DCS)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(NCS)恒值控制系統(tǒng)〔爐溫控制〕程序控制系統(tǒng)運(yùn)算控制器變換放大器電動(dòng)機(jī)工作機(jī)床切削刀具控制脈沖脈沖指令位移反饋測(cè)量元件隨動(dòng)系統(tǒng)在反響控制系統(tǒng)中，假設(shè)輸入信號(hào)是預(yù)先未知的隨時(shí)間變化的函數(shù)，那么這種自動(dòng)控制系統(tǒng)稱為隨動(dòng)系統(tǒng)(Servo-mechanism)。國(guó)防上的火炮跟蹤系統(tǒng)、雷達(dá)導(dǎo)引系統(tǒng)和天文望遠(yuǎn)鏡的跟蹤系統(tǒng)等都屬于隨動(dòng)系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成給定環(huán)節(jié)：產(chǎn)生給定的輸入信號(hào)；反響環(huán)節(jié)：對(duì)系統(tǒng)輸出〔被控制量〕進(jìn)行測(cè)量，將它轉(zhuǎn)換成反響信號(hào)；比較環(huán)節(jié)：將給定的輸入信號(hào)和反響信號(hào)加以比較，產(chǎn)生“誤差”信號(hào)；控制器〔調(diào)節(jié)器〕：根據(jù)誤差信號(hào)，按一定規(guī)律，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)。控制器是自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制的核心局部；執(zhí)行環(huán)節(jié)〔執(zhí)行機(jī)構(gòu)〕：將控制信號(hào)進(jìn)行功率放大，并能使被控對(duì)象的被控量變化；被控對(duì)象：控制系統(tǒng)所要控制的設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程，它的輸出就是被控量。自動(dòng)控制系統(tǒng)組成框圖給定輸入給定環(huán)節(jié)控制器

放大環(huán)節(jié)執(zhí)行環(huán)節(jié)被控對(duì)象誤差反饋信號(hào)輸出擾動(dòng)+_反饋環(huán)節(jié)控制系統(tǒng)的開(kāi)展——SAS,DCS,FCS,NCS單機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)(SAS:SingleAutomationSystem)〔1〕儀表控制系統(tǒng)〔1970年以前〕〔2〕數(shù)字控制系統(tǒng)〔1970年以后〕分布式控制系統(tǒng)(DCS:DistributedControlSystem)〔1〕單回路控制系統(tǒng)〔2〕集散控制系統(tǒng)〔1975年以后〕現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS:Field-BusControlSystem)〔1〕智能化(Intelligence)〔2〕開(kāi)放(Open)〔3〕輕量化(Rightsizing)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(NCS:NetworkedControlSystem)工業(yè)以太網(wǎng)(TCP/IP)控制數(shù)字化時(shí)代〔1970~1988〕：1970年，由儀表控制(I)和電氣控制(E)過(guò)渡到數(shù)字控制1975年，DCS的出現(xiàn)標(biāo)志著控制系統(tǒng)邁向基于CRT的操作1980年，PLC導(dǎo)入到控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)－儀表－電氣融合時(shí)代〔1989~1994〕1989年，計(jì)算機(jī)－儀表－電氣融(C.I.E)的控制系統(tǒng)MAP(ManufacturingAutomationProtocol)，UNIX作為操作系統(tǒng)信息在控制系統(tǒng)中的重要性先進(jìn)控制時(shí)代〔1994~〕網(wǎng)絡(luò)控制(NetworkBasedControl)現(xiàn)場(chǎng)總線(FieldBus)Windows作為操作系統(tǒng)控制系統(tǒng)的開(kāi)展——I.E,C.I.E,A.C控制系統(tǒng)的開(kāi)展——3C,3A,C3I3C時(shí)代:

計(jì)算機(jī)(Computer);

控制(Control);

通信(Communication).

3A時(shí)代:

工廠自動(dòng)化(FactoryAutomation);

辦公自動(dòng)化(OfficeAutomation);

家庭自動(dòng)化(HomeAutomation).

C3I時(shí)代：計(jì)算機(jī)(Computer);

控制(Computer);

通信(Control);

信息(Information).計(jì)算機(jī)控制與信號(hào)采樣模-數(shù)轉(zhuǎn)換器計(jì)算機(jī)處理器數(shù)-模轉(zhuǎn)換器保持器被控對(duì)象連續(xù)偏差離散偏差數(shù)字偏差數(shù)字控制量連續(xù)控制量離散控制量連續(xù)輸出輸入給定值+_大規(guī)模系統(tǒng)的自動(dòng)控制遠(yuǎn)距離測(cè)量〔遙測(cè)〕系統(tǒng)發(fā)送單元發(fā)送端接收端有線無(wú)線接收單

元解編單元紀(jì)錄單元顯示單元數(shù)據(jù)處理單元傳感單元變換單元數(shù)據(jù)采編單

元存儲(chǔ)紀(jì)錄重放單元來(lái)自被測(cè)對(duì)象在一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，假設(shè)是設(shè)備之間有較長(zhǎng)的距離，例如數(shù)十、或數(shù)百、數(shù)千公里，就不能用通常的電氣或機(jī)械的聯(lián)系來(lái)傳遞測(cè)量信號(hào)、反響信號(hào)和控制信號(hào)。這時(shí)，需要在別離的設(shè)備之間設(shè)立專門的〔通〕信道?！餐ā承诺朗莻鬏斝畔⒌拿劫|(zhì)或通道，如架空明線、同軸電纜、射頻波束和光導(dǎo)纖維等?？刂萍夹g(shù)在控制系統(tǒng)的應(yīng)用經(jīng)典控制:PID控制〔現(xiàn)代工業(yè)控制的根底〕現(xiàn)代控制:LQG控制〔在實(shí)際工業(yè)控制中的應(yīng)用是非常困難的〕預(yù)測(cè)控制〔在過(guò)程控制中大量采用〕先進(jìn)控制：魯棒控制〔建模的困難和高階次的控制器限制了應(yīng)用〕智能控制〔專家控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制〕集成控制〔開(kāi)始研究，并得到應(yīng)用〕…...控制軟件在控制系統(tǒng)的應(yīng)用操作系統(tǒng)〔OS〕:專用OS——Z80單板機(jī)的監(jiān)控程序辦公自動(dòng)化OS——DOS和UNIX視窗系統(tǒng)——Windows設(shè)計(jì)用軟件:80年代后期，CAD(ComputerAideDesign)90年代初期，MATLAB,(MATRIX)x,G2最近幾年來(lái)，DSP(DigitalSignalProcessor)控制用軟件:匯編語(yǔ)言程序，C++程序，VC程序控制軟件開(kāi)放性設(shè)計(jì)的必要性DCS的局限性：把各個(gè)控制系統(tǒng)以及其中的各層作為一個(gè)獨(dú)立的單位來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，各自有相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)格式。實(shí)際系統(tǒng)的需要：相互利用各廠家的設(shè)備和應(yīng)用軟件。Windows環(huán)境提供的手段：實(shí)現(xiàn)不同控制系統(tǒng)，設(shè)備和應(yīng)用軟件之間數(shù)據(jù)交換的根底是對(duì)象(Object)技術(shù)OLE(Objectlinkingembedding)?？刂栖浖拈_(kāi)放性設(shè)計(jì)OPC(OLEforprocesscontrol)：是OLE在過(guò)程控制領(lǐng)域的擴(kuò)展，它以Windows的根本技術(shù)OLE/COM(Componentobjectmodel)為根底，使不同控制系統(tǒng)，設(shè)備和應(yīng)用軟件之間的接口標(biāo)準(zhǔn)化，使過(guò)程控制的數(shù)據(jù)交換易于進(jìn)行。通過(guò)OPC，使不同設(shè)備的應(yīng)用軟件可以用一種接口實(shí)現(xiàn)相互接續(xù)，同時(shí)根據(jù)過(guò)程控制的目標(biāo)，可以從眾多的商品中選擇最好的軟件。使用OPC，由于沒(méi)有規(guī)定對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，軟件開(kāi)發(fā)的自由度很大，因而可以集中力量，開(kāi)發(fā)出基于自身獨(dú)特技術(shù)的高性能軟件?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)商用計(jì)算機(jī)

服務(wù)器工作站第4層：質(zhì)量?jī)?yōu)化工業(yè)計(jì)算機(jī)商用計(jì)算機(jī)

工作站第3層：控制優(yōu)化可編程序控制器分布式控制器第2層：在線控制現(xiàn)場(chǎng)儀器數(shù)字傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)信息·控制LAN控制LAN現(xiàn)場(chǎng)總線信息網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說(shuō)明連接方式：第1層與第2層：現(xiàn)場(chǎng)總線〔Fieldbus〕第2層與第3層：控制LAN(Localareanetwork)例如WindowsNT,Ethernet等第3層與第4層：信息—控制LAN，如Ethernet等第4層與上一層：開(kāi)放的信息網(wǎng)絡(luò)各層間數(shù)據(jù)交換：主要由OPC來(lái)實(shí)現(xiàn)MAP〔Manufactureautomationprotocol〕也繼續(xù)用于控制LAN中。控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)第1層和第2層：根本上由DCS實(shí)現(xiàn)，采用基于數(shù)學(xué)模型的控制技術(shù)第3層：主要是使用集成控制技術(shù)，它結(jié)合了基于數(shù)學(xué)模型的控制技術(shù)和基于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的控制技術(shù)來(lái)進(jìn)行控制優(yōu)化第4層：利用管理工程和AI(人工智能)等方法，進(jìn)行質(zhì)量?jī)?yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要特征智能化(1)以采用智能現(xiàn)場(chǎng)儀器和智能控制技術(shù)為特征；(2)智能現(xiàn)場(chǎng)儀器(傳感器，執(zhí)行機(jī)構(gòu))與控制系統(tǒng)之間的信息交換由現(xiàn)場(chǎng)總線來(lái)進(jìn)行；(3)現(xiàn)場(chǎng)總線不是采用4~20mA模擬信號(hào)，而是數(shù)字信號(hào)；(4)現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)用化正在加速進(jìn)行。開(kāi)放和輕量化(1)以Windows作為工作環(huán)境的商用軟件，對(duì)象技術(shù)的運(yùn)用，WindowsNT和Ethernet等控制LAN的開(kāi)放環(huán)境，現(xiàn)場(chǎng)總線和OPC的標(biāo)準(zhǔn)化，工業(yè)控制工作站和商用計(jì)算機(jī)的導(dǎo)入，是控制系統(tǒng)開(kāi)放和輕量化的根底;(2)對(duì)于小規(guī)模的生產(chǎn)，以商用計(jì)算機(jī)為根底的控制系統(tǒng)也將得到廣泛的應(yīng)用?？刂葡到y(tǒng)生產(chǎn)廠家

世界著名廠商：

(1)Fisher-Rosemount

(2)ElsagBailey(3)橫河電機(jī)

(4)Honeywell(5)Siebe(6)ABB(7)山武

(8)Siemens

國(guó)內(nèi)主要廠商：

(1)浙大中控

(8)北京和利時(shí)現(xiàn)場(chǎng)總線開(kāi)展動(dòng)向FF(FieldbusFoundation)與Profibus之爭(zhēng)FDIS(FinalDraftInternationalStandard)難于通過(guò)(1)FDIS內(nèi)容不完整，性能上沒(méi)有實(shí)際驗(yàn)證(2)假設(shè)FF的標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)，1996年定的歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170將廢除，這對(duì)有著良好業(yè)績(jī)的EN50170來(lái)說(shuō)是不合理的推廣現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)(1)FF(2)Profibus(3)LonWorks(4)ControlNet(5)InterBus(6)ARCNET工業(yè)以太網(wǎng)控制控制與自動(dòng)化的應(yīng)用領(lǐng)域第四講：控制和自動(dòng)化的應(yīng)用機(jī)械制造自動(dòng)化過(guò)程工業(yè)自動(dòng)化電力系統(tǒng)自動(dòng)化飛行器控制智能建筑智能交通系統(tǒng)生物控制生態(tài)與環(huán)境控制社會(huì)經(jīng)濟(jì)控制大系統(tǒng)控制與系統(tǒng)工程機(jī)械制造自動(dòng)化機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)從20世紀(jì)50年代至今，經(jīng)歷了三個(gè)階段：?jiǎn)螜C(jī)自動(dòng)化、剛性生產(chǎn)線；數(shù)控機(jī)床、加工中心和柔性生產(chǎn)線；柔性制造。向著計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)/現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)(CIMS)方向開(kāi)展。數(shù)控技術(shù)和數(shù)控系統(tǒng)在產(chǎn)品加工中，大批量生產(chǎn)的零件并不很多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，單件與小批量生產(chǎn)的零件約占機(jī)械加工總量80%以上。對(duì)這些多品種、加工批量小、零件形狀復(fù)雜、精度要求高的零件的加工，采用專業(yè)化程度很高的自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線就顯得很不適宜。因?yàn)樵谑袌?chǎng)經(jīng)濟(jì)的大潮中，必須經(jīng)常開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，頻繁地更新?lián)Q代。一種靈活、通用、高精度、高效率的“柔性”自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)——數(shù)字控制〔簡(jiǎn)稱數(shù)控〕技術(shù)在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)控系統(tǒng)是由程序、輸入輸出設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置、可編程序控制器、主軸驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置等組成。柔性制造系統(tǒng)(FMS)柔性制造系統(tǒng)〔簡(jiǎn)稱FMS〕是在計(jì)算機(jī)直接數(shù)控(DNC)根底上開(kāi)展起來(lái)的一種高度自動(dòng)化加工形式，由統(tǒng)一的控制系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)連接起來(lái)的一組加工設(shè)備，包括數(shù)控機(jī)床、材料和工具自動(dòng)運(yùn)輸設(shè)備、產(chǎn)品零件自動(dòng)傳輸設(shè)備、自動(dòng)檢測(cè)和試驗(yàn)設(shè)備等，不僅能進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)，而且還能在—定范圍內(nèi)完成不同工件的加工任務(wù)。FMS一般包括以下要素：標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控機(jī)床或制造單元〔即具有自動(dòng)上下料功能或具有多個(gè)工位的加工型及裝配型的數(shù)控機(jī)床〕；在機(jī)床和裝卡工位之間運(yùn)送零件和刀具的傳送系統(tǒng)；發(fā)布指令，協(xié)調(diào)機(jī)床、工件和刀具傳送裝置的監(jiān)控系統(tǒng)；中央刀具庫(kù)及其管理系統(tǒng)；自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)及其管理系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是在自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及制造技術(shù)的根底上，通過(guò)計(jì)算機(jī)及其軟件，將制造工廠全部生產(chǎn)活動(dòng)〔設(shè)計(jì)、制造及經(jīng)營(yíng)管理，包括市場(chǎng)調(diào)研、生產(chǎn)決策、生產(chǎn)方案、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造以及銷售經(jīng)營(yíng)等〕與整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程有關(guān)的物料流與信息流實(shí)現(xiàn)高度統(tǒng)一的綜合化管理，構(gòu)成一個(gè)優(yōu)化的、完整的生產(chǎn)系統(tǒng)。過(guò)程工業(yè)自動(dòng)化在連續(xù)型工業(yè)中主要對(duì)系統(tǒng)的溫度，壓力、流量、液位(料位)、成分和物性等參數(shù)進(jìn)行控制的工業(yè)，稱為過(guò)程工業(yè)，它包括電力、石油化工、化工、造紙、冶金、制藥、輕工等國(guó)民經(jīng)濟(jì)中舉足輕重的許多工業(yè)。早期的過(guò)程控制系統(tǒng)主要采用基地式儀表、氣動(dòng)單元組合式儀表、電動(dòng)單元組合式儀表等傳統(tǒng)技術(shù)工具。目前廣泛采用可編程單回路、多回路調(diào)節(jié)器以及分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(DistributedComputerControlSystem)。近年來(lái)迅速開(kāi)展起來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(NCS)，更是控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)物。電力系統(tǒng)自動(dòng)化平安供電的自動(dòng)化：——過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、接地保護(hù)、功率反向保護(hù)電力經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)的自動(dòng)化：——最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)策略供電質(zhì)量的控制：——電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量飛行器控制

現(xiàn)代飛行器有很多種類，例如飛機(jī)、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、直升機(jī)、運(yùn)載火箭、宇宙飛船、航天飛機(jī)等。不同種類的飛行器具有不同的用途，同一種飛行器也由于功能、性能不同而分為不同類型。飛行器控制的內(nèi)容非常豐富：

——導(dǎo)航系統(tǒng)；

——制導(dǎo)系統(tǒng)；

——姿態(tài)控制系統(tǒng)；

——飛行控制電子綜合系統(tǒng)；

——測(cè)試與發(fā)射控制系統(tǒng)。

導(dǎo)航系統(tǒng)飛行器是六自由度運(yùn)動(dòng)體，包含角運(yùn)動(dòng)和線運(yùn)動(dòng)，一般分別稱為繞質(zhì)心運(yùn)動(dòng)和質(zhì)心運(yùn)動(dòng)。繞質(zhì)心運(yùn)動(dòng)參數(shù)(如姿態(tài)角度、角速度)的測(cè)量主要利用慣性器件，質(zhì)心運(yùn)動(dòng)參數(shù)(如位置、速度、加速度)的測(cè)量有慣性測(cè)量方法和依靠外界參照信息的無(wú)線電測(cè)量、光學(xué)測(cè)量方法等。所謂導(dǎo)航，是指利用敏感器件測(cè)量飛行器的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并將測(cè)量的信息直接或經(jīng)過(guò)變換、計(jì)算來(lái)表征飛行器在某種坐標(biāo)系的角度、速度和位置等狀態(tài)量。而由測(cè)量、傳遞、變換、計(jì)算幾個(gè)環(huán)節(jié)組成并給出飛行器初始狀態(tài)和飛行運(yùn)動(dòng)參數(shù)的系統(tǒng)那么稱為導(dǎo)航系統(tǒng)。制導(dǎo)系統(tǒng)追蹤法示意圖三點(diǎn)法示意圖比例導(dǎo)引法示意圖主要的功能是利用導(dǎo)航系統(tǒng)提供的飛行器運(yùn)動(dòng)參數(shù)，對(duì)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，使飛行器從某一飛行狀態(tài)到達(dá)期望的終端條件，保證飛行器以足夠的精度命中目標(biāo)。樓宇自動(dòng)化與智能建筑智能建筑是把現(xiàn)代建筑技術(shù)與信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合，設(shè)計(jì)和建造平安、舒適、高效、節(jié)能、方便靈活的現(xiàn)代化建筑。智能建筑通過(guò)綜合布線系統(tǒng)與各種信息終端來(lái)“感知”建筑物內(nèi)各個(gè)空間的信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理作出相應(yīng)對(duì)策，使建筑物具有某種“智能”。使用者和管理者可對(duì)供熱、供水、空調(diào)、電氣、電梯、照明、音樂(lè)、防火、防盜、、、閉路電視、計(jì)算機(jī)通信、購(gòu)物、保健等實(shí)現(xiàn)按需控制，對(duì)關(guān)鍵部位或特殊部位進(jìn)行監(jiān)控，并提供與互聯(lián)網(wǎng)的有效連接。智能建筑三大要素智能建筑包含三大根本要素：樓宇自動(dòng)化(BA)系統(tǒng)、通信自動(dòng)化(CA)系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化(OA)系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)智能交通系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于包括高速公路、城市道路、橋梁等設(shè)施的龐大運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，也可應(yīng)用于數(shù)量日益增多的各種車輛，從而到達(dá)：——提高公路交通的平安性。——降低能源消耗，減少汽車運(yùn)輸對(duì)環(huán)境的影響——提高公路網(wǎng)絡(luò)的通行能力——提高汽車運(yùn)輸生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益智能交通系統(tǒng)的主要內(nèi)容出行與運(yùn)輸管理系統(tǒng)出行需求管理系統(tǒng)公共交通運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)商用車輛運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)電子收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)急管理系統(tǒng)先進(jìn)的車輛控制和平安系統(tǒng)生物控制具體研究方向有：生物控制系統(tǒng)——血壓控制系統(tǒng)、呼吸控制系統(tǒng)、體溫控制系統(tǒng)、神經(jīng)控制系統(tǒng)、內(nèi)分泌控制系統(tǒng)和肌肉起動(dòng)控制系統(tǒng)等；遺傳及其控制；神經(jīng)控制；生物行為控制；仿生學(xué)。生態(tài)與環(huán)境控制生態(tài)控制——根本任務(wù)之一是用系統(tǒng)和信息觀點(diǎn)和方法分析、設(shè)計(jì)、規(guī)劃和控制人工生態(tài)系統(tǒng)、資源的合理利用和再循環(huán)、環(huán)境的綜合治理和優(yōu)化以及在新的生態(tài)平衡格局下人類怎樣適應(yīng)和協(xié)調(diào)。環(huán)境控制——將環(huán)境當(dāng)作受控的開(kāi)放系統(tǒng)，研究、實(shí)施有效的控制行為，使人們的生存環(huán)境質(zhì)量維持在一個(gè)良好的水平。環(huán)境控制中的控制行為主要有三個(gè)方面：局部污染處理、綜合環(huán)境治理和環(huán)境系統(tǒng)管理。社會(huì)經(jīng)濟(jì)控制將社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)〔SocioeconomicSystem〕看成是一個(gè)具有反響調(diào)節(jié)，特別是信息反響的控制系統(tǒng)；對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行定量的描述與處理，以求到達(dá)最優(yōu)控制，作出有效、合理的經(jīng)濟(jì)決策;社會(huì)經(jīng)濟(jì)控制的主要任務(wù)是：給出最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)決策，通過(guò)最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)管理，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。大系統(tǒng)控制大系統(tǒng)是指規(guī)模宏大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)。例如，現(xiàn)代大型企業(yè)的多級(jí)計(jì)算機(jī)管理和控制系統(tǒng)，大型工程工程的方案協(xié)調(diào)與組織管理系統(tǒng)，全國(guó)性或地區(qū)性供電網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度、管理和優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，大都市的交通管理與控制系統(tǒng)，環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)以及航天運(yùn)載火箭、洲際導(dǎo)彈等，都是典型的大系統(tǒng)。在現(xiàn)代控制理論的根底上，形成了所謂的大系統(tǒng)理論。主要研究?jī)?nèi)容有大系統(tǒng)建模、分析與綜合等方面，包括研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、模型簡(jiǎn)化、控制方案、系統(tǒng)穩(wěn)定性以及最優(yōu)化等。主要有三種控制結(jié)構(gòu)方案，即多級(jí)〔遞階〕控制、多層控制和多段控制。系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程是應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)和電子計(jì)算機(jī)等工具，對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)成要素、組織結(jié)構(gòu)、信息交換和自動(dòng)控制等進(jìn)行分析、研究，從而到達(dá)最優(yōu)設(shè)計(jì)、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理的目標(biāo)。系統(tǒng)工程涉及的領(lǐng)域非常廣泛，除了各種工程領(lǐng)域，還涉及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治、軍事、文化、教育等領(lǐng)域。其應(yīng)用范圍包括社會(huì)系統(tǒng)、軍事系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)以及流通效勞系統(tǒng)、人體對(duì)象系統(tǒng)等。目前被人們廣泛重視并取得有價(jià)值結(jié)果的應(yīng)用領(lǐng)域有宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)工程、區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)工程、環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)工程、能源系統(tǒng)工程、水資源系統(tǒng)工程、運(yùn)輸系統(tǒng)工程、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程、工程工程管理系統(tǒng)工程、人口系統(tǒng)工程、軍事系統(tǒng)工程等。

過(guò)程控制技術(shù)專題第五講：過(guò)程控制技術(shù)專題PARTA：

鋅濕法冶煉浸出過(guò)程的專家控制與故障診斷

ExpertcontrolandfaultdiagnosisoftheleachingprocessinazinchydrometallurgyplantPARTB：

鋅濕法冶煉電解過(guò)程的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家控制策略

Anexpertcontrolstrategyusingneuralnetworksfor

theelectrolyticprocessinzinchydrometallurgyPARTC：

鋼鐵工業(yè)配煤過(guò)程的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家控制系統(tǒng)

Anexpertcontrolsystemusingneuralnetworksfor

thecoalblendingprocessinironandsteelindustryPartsAandB:鋅濕法冶煉過(guò)程鋅濕法冶煉過(guò)程控制PARTA：

鋅濕法冶煉浸出過(guò)程的專家控制與故障診斷

ExpertcontrolandfaultdiagnosisoftheleachingprocessinazinchydrometallurgyplantPARTB：

鋅濕法冶煉電解過(guò)程的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家控制策略

Anexpertcontrolstrategyusingneuralnetworksfor

theelectrolyticprocessinzinchydrometallurgyPARTC：

鋼鐵工業(yè)配煤過(guò)程的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家控制系統(tǒng)

Anexpertcontrolsystemusingneuralnetworksfor

thecoalblendingprocessinironandsteelindustry配煤過(guò)程控制智能機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)專題第六講：PARTB：智能機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用研究——足球機(jī)器人系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

Intelligentrobottechnologyandapplications

——SoccerrobotsystemdevelopmentPARTC：

基于手臂機(jī)器人的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

Anetworkteachingandexperimentsystembasedonarmrobots智能機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)專題PARTA：機(jī)器人與自動(dòng)控制教學(xué)

Robotandautomaticcontrolteaching網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)專題第七講：網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)專題PARTA：基于LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線和Internet/Intranet的網(wǎng)絡(luò)控制與監(jiān)視設(shè)計(jì)

AnetworkedcontrolandsupervisiondesignbasedonLonworksfieldbusandIntranet/InternetPARTB：

工業(yè)以太網(wǎng)控制器與網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

DesignofindustrialEthernetcontrollerandnetworkedcontrolsysytem先進(jìn)優(yōu)化技術(shù)專題第八講：CRM優(yōu)化模型與優(yōu)化解決方案CRMoptimizationmodelandoptimalsolution先進(jìn)優(yōu)化技術(shù)專題控制科學(xué)開(kāi)展展望第九講：控制理論研究的假設(shè)干問(wèn)題(1)非線性魯棒控制(NonlinearRobustControl)(2)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)和非完整系統(tǒng)控制

(UnderactuatedMechanicalSystems)(NonholonomicSystems)(3)智能控制和集成控制的設(shè)計(jì)理論與特性研究

(IntelligentControlandIntegratedControl)(6)免疫控制理論(ImmunityControlControl)(5)微控制理論(MicroControlTheory)(6)基于人工生命的控制線性魯棒控制——參數(shù)化控制器結(jié)構(gòu)G(s)wzK(s)uyM(s)uyQ(s)控制器K(s):線性魯棒控制——參數(shù)化控制器解

兩個(gè)Riccati方程三個(gè)線性矩陣不等式(LMI)

基于LMI的魯棒控制方法控制器降階解決奇異控制問(wèn)題

μ方法非線性魯棒控制GwzKuy非線性H∞控制(L2增益)：基于兩個(gè)Hamilton-Jaccobi方程(不等式)非線性魯棒控制μ方法：基于反響線性化理論直接從非線性系統(tǒng)出發(fā)進(jìn)行求解欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)與非完整性系統(tǒng)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器的個(gè)數(shù)少于自由度的個(gè)數(shù)太空機(jī)器人水平運(yùn)動(dòng)的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人垂直運(yùn)動(dòng)的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人

Acrobot非完整性系統(tǒng)一階非完整性約束二階非完整性約束欠驅(qū)動(dòng)非完整性系統(tǒng)的集成控制模糊控制+變結(jié)構(gòu)控制+魯棒控制

智能控制與集成控制設(shè)計(jì)方法(理論的形成)

模糊控制系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)專家控制系統(tǒng)智能控制系統(tǒng)集成控制系統(tǒng)特性分析穩(wěn)定性分析性能分析復(fù)雜大規(guī)模系統(tǒng)的智能集成建模與集成控制機(jī)理建模+知識(shí)建模復(fù)雜過(guò)程的集成控制免疫控制理論免疫控制理論的提出遺傳算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)給我們的啟示〔利用遺傳系統(tǒng)和大腦神經(jīng)系統(tǒng)的處理機(jī)理〕免疫系統(tǒng)：一個(gè)進(jìn)化得比較好的生物系統(tǒng)能夠分辨和消除外來(lái)物質(zhì)(抗原和生殖細(xì)胞)具有學(xué)習(xí)，記憶和識(shí)別的能力免疫控制理論研究的問(wèn)題免疫機(jī)理的數(shù)學(xué)模型化用定量(知識(shí)？)的方法進(jìn)行描述，建立簡(jiǎn)單使用的模型免疫機(jī)理控制方法對(duì)于一些未知重復(fù)的擾動(dòng)，為控制系統(tǒng)提供有效的新方法微控制理論與人工生命微控制理論必要性(微型或超微型機(jī)器人)理論根底人工生命理論人工生命建模遺傳編程進(jìn)化計(jì)算智能信息處理技術(shù)面臨的根本問(wèn)題智能化智能自動(dòng)化魯棒性對(duì)不確定性的不變性應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用的挑戰(zhàn)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)〔CIMS〕在制造業(yè)中產(chǎn)生了利用計(jì)算機(jī)不僅實(shí)現(xiàn)單元生產(chǎn)柔性自動(dòng)化，并把制造過(guò)程〔產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)方案與控制、生產(chǎn)過(guò)程等等〕集成為一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)的設(shè)想，同時(shí)企圖對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行加以優(yōu)化。主要的目標(biāo)包括：——降低生產(chǎn)本錢；——提高生產(chǎn)效率；——提高生產(chǎn)的柔性；——增強(qiáng)產(chǎn)品對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)性；——提高產(chǎn)品質(zhì)量；——減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和庫(kù)存；——增加企業(yè)員工對(duì)企業(yè)的滿足感；——增加用戶滿意度。基于ERP/MES/PCS的三級(jí)結(jié)構(gòu)ERP(EnterpriseResourcePlanning)PCS(ProcessControlSystem)MES(ManufacturingExecutionSystem)Purdue模型三層體系結(jié)構(gòu)數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)〔CAD〕與計(jì)算機(jī)輔助制造〔CAM〕等；立體倉(cāng)庫(kù)與自動(dòng)化物料運(yùn)輸系統(tǒng)；自動(dòng)化裝配與工業(yè)機(jī)器人；計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)方案制定、計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)作業(yè)調(diào)度；質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)；辦公自動(dòng)化與經(jīng)營(yíng)輔助決策。CIMS涉及的技術(shù)機(jī)器人技術(shù)機(jī)器人作為人類20世紀(jì)最偉大的創(chuàng)造之一，在短短的40年內(nèi)發(fā)生了日新月異的變化。機(jī)器人已經(jīng)不僅成為先進(jìn)制造業(yè)不可缺少的自動(dòng)化裝備，而且正以驚人的速度向海洋、航空、航天、軍事、農(nóng)業(yè)、效勞、娛樂(lè)等各個(gè)領(lǐng)域滲透。機(jī)器人主要分為兩大類：——用于制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人〔如焊接、裝配、噴涂、搬運(yùn)等機(jī)器人〕；——用于非制造環(huán)境下的特種機(jī)器人〔如水下機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、微操作機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人等〕。智能移動(dòng)機(jī)器人智能移動(dòng)機(jī)器人是機(jī)器人研究領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支。機(jī)器人也正在向個(gè)人機(jī)器人的方向開(kāi)展。特種機(jī)器人在海洋與農(nóng)業(yè)、效勞與醫(yī)療、生物與基因工程、航空與航天等領(lǐng)域的應(yīng)用顯示出強(qiáng)大的生命力，如平安微創(chuàng)的腦外科輔助定位機(jī)器人、雕刻機(jī)器人、導(dǎo)游機(jī)器人等都進(jìn)入實(shí)用化階段。機(jī)器人正在清洗瓷磚壁面焊接機(jī)器人足球機(jī)器人技術(shù)國(guó)際上機(jī)器人足球比賽的兩大系列—國(guó)際機(jī)器人足球聯(lián)盟杯〔FIRACup〕—機(jī)器人世界杯〔RoboCup〕宗旨通過(guò)提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)來(lái)促進(jìn)人工智能與智能機(jī)器人技術(shù)以及相關(guān)領(lǐng)域的開(kāi)展。目標(biāo)50年后一支機(jī)器人足球隊(duì)能夠戰(zhàn)勝人類世界冠軍隊(duì)。足球機(jī)器人系統(tǒng)的關(guān)鍵

圖象識(shí)別的效果決策軟件的好壞機(jī)器人車體的性能——均直接影響著比賽的結(jié)果，所以可以說(shuō)機(jī)器人足球比賽是高技術(shù)的對(duì)抗活動(dòng)。高速列車的智能控制

采用交流傳動(dòng)技術(shù)，流線型頭形、輕量化鼓形車體、動(dòng)力學(xué)性能較好的小輪徑動(dòng)