自動化專業(yè)

內(nèi)容概要

　本書是自動化專業(yè)以及其他與自動化相關(guān)的專業(yè)學生的入門書。論述了與自動化和自動控制相關(guān)的概念、自動控制系統(tǒng)的組成原理以及對控制系統(tǒng)的基本要求，按自動控制理論發(fā)展的3個主要階段論述了自動控制理論的主要內(nèi)容，從當代社會發(fā)展需要的角度論述了自動化學科領(lǐng)域范疇，介紹了自動控制技術(shù)在一些領(lǐng)域的應(yīng)用實例，以及自動控制理論與自動化技術(shù)的展望。最后介紹了作者負責制訂的自動化專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計劃的課程體系，讀者可以詳細地了解到自動化專業(yè)所學的內(nèi)容，為自學者指明了學習方向，也為從事自動化專業(yè)教學的教師制訂培養(yǎng)方案提供參考。
　　本書涵蓋了自動化縱橫、上下、內(nèi)外各個方面的問題，內(nèi)容豐富、先進，體系結(jié)構(gòu)新穎、嚴謹，語言流暢，適合于講授和自學。
　　本書可作為各高等院校自動化專業(yè)的本科教材，也可作為高職高專和函授的相關(guān)教材，同時可作為對自動化學科知識感興趣的讀者的參考用書。

書籍目錄

第1章  緒論
  1.1  自動化與自動控制
  1.2  一些名詞和術(shù)語
  1.3  自動化專業(yè)的歷史沿革
第2章  自動控制系統(tǒng)組成原理
  2.1  自動控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與性能要求
    2.1.1  系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)
    2.1.2  控制系統(tǒng)穩(wěn)定性概念
    2.1.3  控制系統(tǒng)品質(zhì)指標的數(shù)學描述
  2.2  自動控制系統(tǒng)的分類
    2.2.1  按被控對象特性分類
    2.2.2  按自動控制系統(tǒng)是否形成閉合回路分類
    2.2.3  按系統(tǒng)輸入/輸出的個數(shù)分類
    2.2.4  按給定值信號的特點分類
    2.2.5  按控制系統(tǒng)元件的特性分類
    2.2.6  按系統(tǒng)中傳輸信號對時間的關(guān)系分類
第3章  自動控制理論
  3.1  經(jīng)典控制理論
    3.1.1  傳遞函數(shù)描述及建立方法
    3.1.2  經(jīng)典控制論中的典型控制律PID
    3.1.3  控制系統(tǒng)復(fù)頻域分析方法
    3.1.4  控制系統(tǒng)的設(shè)計與綜合
    3.1.5  線性離散系統(tǒng)的分析與設(shè)計
    3.1.6  非線性系統(tǒng)分析方法
  3.2  現(xiàn)代控制理論
    3.2.1  狀態(tài)空間描述及建立方法
    3.2.2  控制系統(tǒng)的可控可觀性
    3.2.3  狀態(tài)反饋與輸出反饋
    3.2.4  最優(yōu)控制
  3.3  當代控制理論
    3.3.1  控制系統(tǒng)的數(shù)值解
    3.3.2  最優(yōu)化理論與方法
    3.3.3  系統(tǒng)辨識
    3.3.4  自適應(yīng)控制
    3.3.5  預(yù)測控制
    3.3.6  魯棒控制
    3.3.7  隨機控制
    3.3.8  智能控制
第4章  自動化學科領(lǐng)域范疇
  4.1  檢測與控制理論研究
    4.1.1  檢測理論與方法
    4.1.2  控制理論與方法
  4.2  控制設(shè)備與裝置的研發(fā)與生產(chǎn)
    4.2.1  模擬控制儀表
    4.2.2  數(shù)字化儀表
    4.2.3  計算機監(jiān)視系統(tǒng)
    4.2.4  分散控制系統(tǒng)
    4.2.5  現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
    4.2.6  可編程邏輯控制器
  4.3  信息與管理
    4.3.1  計算機網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)
    4.3.2  管理信息系統(tǒng)
    4.3.3  廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)
    4.3.4  數(shù)字化工廠
  4.4  系統(tǒng)的集成與應(yīng)用
    4.4.1  信息集成
    4.4.2  設(shè)備集成
    4.4.3  物聯(lián)網(wǎng)與云計算
第5章  自動化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
  5.1  火力發(fā)電生產(chǎn)過程自動控制
    5.1.1  火力發(fā)電廠的構(gòu)成及其工作原理
    5.1.2  火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程所需要的控制
  5.2  化工生產(chǎn)過程自動控制
    5.2.1  流體輸送過程控制
    5.2.2  傳熱設(shè)備的控制
    5.2.3  精餾過程的控制
    5.2.4  化學反應(yīng)過程控制
  5.3  煉油生產(chǎn)過程自動控制
    5.3.1  蒸餾生產(chǎn)過程控制
    5.3.2  催化裂化生產(chǎn)過程控制
  5.4  飛機的飛行控制
第6章  自動化學科的發(fā)展展望
  6.1  自動化學科理論體系的發(fā)展展望
    6.1.1  自動控制理論
    6.1.2  系統(tǒng)建模理論與方法
    6.1.3  控制系統(tǒng)優(yōu)化理論與方法
  6.2  檢測技術(shù)的最新進展
    6.2.1  檢測儀表智能化
    6.2.2  新型檢測技術(shù)與儀器
  6.3  控制裝備與自動化設(shè)備的發(fā)展展望
第7章  自動化專業(yè)卓越工程師計劃培養(yǎng)方案
  7.1  自動化專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計劃的課程體系
    7.1.1  培養(yǎng)目標
    7.1.2  培養(yǎng)基本要求
    7.1.3  教學進程
  7.2  專業(yè)基礎(chǔ)教育特色課程教學大綱
    7.2.1 “電工電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學大綱
    7.2.2 “現(xiàn)代工程控制理論”課程教學大綱
  7.3  專業(yè)教育特色課程教學大綱
    7.3.1 “控制裝置與系統(tǒng)”課程教學大綱
    7.3.2 “計算機控制技術(shù)與系統(tǒng)”課程教學大綱
    7.3.3 “清潔能源發(fā)電控制系統(tǒng)”課程教學大綱
  7.4  實踐環(huán)節(jié)與內(nèi)容
    7.4.1  綜述
    7.4.2  智能汽車設(shè)計
    7.4.3  大型火電機組熱控系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)
    7.4.4  企業(yè)實習與畢業(yè)論文
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   在經(jīng)典控制論中，主要用描述函數(shù)法與相平面法分析非線性系統(tǒng)。描述函數(shù)法對非線性系統(tǒng)有太多的限制，如非線性控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)必須是只有一個非線性環(huán)節(jié)和一個線性部分串聯(lián)的典型閉環(huán)結(jié)構(gòu)形式、非線性環(huán)節(jié)的輸入／輸出特性曲線是奇對稱的等，也因此限制了該方法的工程應(yīng)用。相平面法也僅僅適合于二階系統(tǒng)的特性分析，這也大大地限制了該方法的工程應(yīng)用。因此，過去的處理方法通常是把非線性系統(tǒng)線性化，或忽略非線性，然后按線性系統(tǒng)處理。 將非線性系統(tǒng)的數(shù)學模型、初始狀態(tài)和輸入信號，按一定的模式輸入計算機，則可以在較短的時間內(nèi)處理復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，從而獲得設(shè)計系統(tǒng)必須的信息。這一方法由于計算機的普及以及軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程實際。 近些年來，為滿足生產(chǎn)過程日益嚴格的要求，許多學者將智能方法融入機器人這類非線性系統(tǒng)的控制中，把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制與一些新型的控制算法相結(jié)合，形成智能化系統(tǒng)，特別是模擬生物的進化規(guī)律，將進化計算用于控制中。這些都是很有前途的發(fā)展方向，已日益成為研究者們傾注的熱點。 總之，非線性系統(tǒng)的分析是非常困難的，至今為止，還沒有像線性系統(tǒng)那樣有一種普適的分析方法。 3.分布參數(shù)系統(tǒng)控制理論 有很多受控對象的運動規(guī)律，不能用常微分方程來描述，例如，大型加熱爐、水輪機和汽輪機，物理學中的電磁場、流場、等離子體約束、溫度場以及化學中的擴散過程等。這些物理量的變化規(guī)律，必須用偏微分方程才能準確地加以描述。而且在工程技術(shù)上，常常要求對這些物理量加以控制，使其變化規(guī)律滿足技術(shù)上的要求。我們把這種系統(tǒng)稱為分布參數(shù)控制系統(tǒng)。 分布參數(shù)系統(tǒng)比集中參數(shù)系統(tǒng)的分析要復(fù)雜得多?，F(xiàn)在對分布參數(shù)系統(tǒng)的研究廣泛應(yīng)用偏微分方程和泛函分析的理論成果，形成了分布參數(shù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論。雖然在分布參數(shù)系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問題、最優(yōu)控制問題、能控性和能觀性問題，以及分布參數(shù)系統(tǒng)的辨識和濾波問題等，都取得了類似于集中參數(shù)系統(tǒng)的結(jié)果，但實際上，由于分布參數(shù)系統(tǒng)描述物理現(xiàn)象的復(fù)雜性，它具有無窮多個自由度，這決定了解決分布參數(shù)系統(tǒng)控制問題的固有困難。因此，至今分布參數(shù)系統(tǒng)理論用來解決實際問題還不多。而且分布參數(shù)控制理論本身也還不成熟，有待深入研究。

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