自動控制課程設(shè)計報告

　　隨著自動化技術(shù)的飛速發(fā)展，自動控制技術(shù)正逐步得到廣泛應(yīng)用。尤其是當代，自動控制技術(shù)迅猛發(fā)展、日新月異，深刻地影響了人類生活和人類命運的各個方面。半導(dǎo)體微電子學(xué)、光學(xué)和光電子學(xué)、計算機和通信網(wǎng)絡(luò)等信息采集，下面是小編整理的相關(guān)內(nèi)容，希望對你有幫助。

　　一、自動控制的應(yīng)用領(lǐng)域分析

　　自動化控制系統(tǒng)的研究，幾乎涵蓋所有應(yīng)用科學(xué)知識與技術(shù)的結(jié)合，領(lǐng)域范圍及牽涉的科學(xué)知識與應(yīng)用工具相當廣泛，作為交叉學(xué)科，自動控制與其他很多學(xué)科有關(guān)聯(lián)，尤其是數(shù)學(xué)和信息學(xué)，在制造，醫(yī)藥，交通，機器人，以及經(jīng)濟學(xué)，社會學(xué)中的應(yīng)用也都非常廣泛。自動化控制的應(yīng)用領(lǐng)域一般可分為下列幾類：

　　1、工廠自動化控制，又稱為生產(chǎn)自動化控制，即利用自動化的生產(chǎn)設(shè)備，一貫作業(yè)的生產(chǎn)方式，從事有效率的產(chǎn)品生產(chǎn)。2、設(shè)計自動化控制，即利用電腦軟件技術(shù)及應(yīng)用，將所需設(shè)計的資料，轉(zhuǎn)成控制程序或生產(chǎn)流程，而且以簡單的圖或語言，來表示或執(zhí)行制造過程的自動化控制的運作。3、實驗室自動化控制，即利用自動化設(shè)備與電腦軟件技術(shù)及應(yīng)用，或可編程控制器等設(shè)備，結(jié)合溫度、濕度、壓力、流量等傳感器，將實驗室的控制程序或生產(chǎn)流程，及所需實驗結(jié)果的資料，轉(zhuǎn)成簡單的圖或語言，來表示或執(zhí)行實驗室的自動化控制作。4、檢測自動化控制，即利用自動化的檢測設(shè)備與電腦軟件技術(shù)及程式應(yīng)用，結(jié)合溫度、濕度、壓力、流量等傳感器設(shè)備，能自動地檢測樣品，并將檢測的物理量的資料，轉(zhuǎn)成簡單的圖或語言，來表示檢測結(jié)果。5、辦公室自動化控制，即利用軟件程式技術(shù)及應(yīng)用，將辦公室的文書資料或文書檔案，做有效率的管理。6、家庭自動化控制，即利用自動化的設(shè)備與電腦軟件技術(shù)及程式應(yīng)用，結(jié)合家庭用設(shè)備，提高家庭舒適度與居家安全。7、服務(wù)自動化控制，即利用自動化的設(shè)備與電腦軟件技術(shù)及程式應(yīng)用，結(jié)合各式各樣的自動化設(shè)備或傳感器，監(jiān)測、紀錄、轉(zhuǎn)接、通知、執(zhí)行運作等，以供顧客或使用者，能快速處理相關(guān)作業(yè)或快速處理所遭遇的問題。

　　上述七大類自動化控制的范疇及其相關(guān)產(chǎn)品與設(shè)備，占社會經(jīng)濟產(chǎn)值相當比重，對國家社會經(jīng)濟影響很大，非常值得深思研究與發(fā)展應(yīng)用隨著自動化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

　　二、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展及基本內(nèi)容

　　經(jīng)典控制理論雖然具有很大的實用價值，但也有著明顯的局限性。其局限性表現(xiàn)在下面二個方面：第一，經(jīng)典控制理論建立在傳遞函數(shù)和頻率特性的基礎(chǔ)上，而傳遞函數(shù)和頻率特性均屬于系統(tǒng)的外部描述（只描述輸入量和輸出量之間的關(guān)系），不能充分反映系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)；第二，無論是根軌跡法還是頻率法，本質(zhì)上是頻域法（或稱復(fù)域法），都要通過積分變換（包括拉普拉斯變換、傅立葉變換、Z變換），因此原則上只適宜于解決“單輸入――單輸出” 線性定常系統(tǒng)的問題，對“多輸入――多輸出”系統(tǒng)不宜用經(jīng)典控制理論解決，特別是對非線性、時變系統(tǒng)更是無能為力。

　　現(xiàn)代控制理論正是為了克服經(jīng)典控制理論的局限性而在20世紀50、60年代逐步發(fā)展起來的�，F(xiàn)代控制理論本質(zhì)上是一種“時域法”。它引入了“狀態(tài)”的概念，用“狀態(tài)變量”（系統(tǒng)內(nèi)部變量）及“狀態(tài)方程”描述系統(tǒng)，因而更能反映出系統(tǒng)的內(nèi)在本質(zhì)與特性。從數(shù)學(xué)的觀點看，現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)變量法，簡單地說就是將描述系統(tǒng)運動的高階微分方程，改寫成一階聯(lián)立微分方程組的形式，或者將系統(tǒng)的運動直接用一階微分方程組表示。這個一階微分方程組就叫做狀態(tài)方程。采用狀態(tài)方程后，最主要的優(yōu)點是系統(tǒng)的運動方程采用向量、矩陣形式表示，因此形式簡單、概念清晰、運算方便，尤其是對于多變量、時變系統(tǒng)更是明顯。特別是在Kalman提出的可控性和可觀測性概念和極大值理論的基礎(chǔ)上，現(xiàn)代控制理論被引向更為深入的研究�，F(xiàn)代控制理論研究的主要內(nèi)容包括三部分：多變量線性系統(tǒng)理論、最優(yōu)控制理論以及最優(yōu)估計與系統(tǒng)辨識理論。由于篇幅所限，有關(guān)現(xiàn)代控制理論研究的具體內(nèi)容請參見有關(guān)文獻，這里從略。

　　三、自動控制技術(shù)發(fā)展歷程分析

　　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(shè)備或裝置，使機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個工作狀態(tài)或參數(shù)自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行。隨著電子計算機技術(shù)和其他高技術(shù)的發(fā)展，自動控制技術(shù)的水平越來越高，應(yīng)用越來越廣泛，作用越來越重要。自動控制技術(shù)的發(fā)展大致可分為以下幾個發(fā)展階段：40年代到60年代初，該階段以市場競爭、資源利用、減輕勞動強度提高產(chǎn)品質(zhì)量、適應(yīng)批量生產(chǎn)需要等因素為需求動力。主要技術(shù)特點為各種單機自動化加工設(shè)備出現(xiàn)，并不斷擴大應(yīng)用和向縱深方向發(fā)展。60年代中到70年代初期，該階段以市場競爭加劇，要求產(chǎn)品更新快，產(chǎn)品質(zhì)量高，并適應(yīng)大中批量生產(chǎn)需要和減輕勞動強度為需求動力。主要特點為主要以自動生產(chǎn)線為標志，在單機自動化的基礎(chǔ)上，各種組合機床、組合生產(chǎn)線出現(xiàn)，同時軟件數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)并用于機床。70年代中期至今，該階段以市場環(huán)境的變化，使多品種、中小批量生產(chǎn)中普遍性問題愈發(fā)嚴重，要求自動化技術(shù)向其廣度和深度發(fā)展，使其各相關(guān)技術(shù)高度綜合，發(fā)揮整體最佳效能為需求動力。主要特點技術(shù)特點是把分散獨立的單元自動化技術(shù)集成為一個優(yōu)化的整體。

　　隨著現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)學(xué)新成果的推出和電子計算機的應(yīng)用，為適應(yīng)宇航技術(shù)的發(fā)展，自動控制理論跨入了一個新階段現(xiàn)代控制理論。主要研究具有高性能，高精度的多變量變參數(shù)的最優(yōu)控制問題，主要采用的方法是以狀態(tài)為基礎(chǔ)的狀態(tài)空間法。目前，自動控制理論還在繼續(xù)發(fā)展，正向以控制論，信息論，仿生學(xué)為基礎(chǔ)的智能控制理論深入。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的 眾多領(lǐng)域中，自動控制技術(shù)起著越來越重要的作用。

　　總而言之，在經(jīng)濟高速發(fā)展、高新技術(shù)更新?lián)Q代頻繁的現(xiàn)代社會，自動控制技術(shù)已經(jīng)成為促進各個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)力量。自動控制技術(shù)水平是反映一個國家社會進步的一個重要標志。人類在推進自動控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的同時，要實施綠色制造戰(zhàn)略，發(fā)展綠色經(jīng)濟、循環(huán)經(jīng)濟，加大環(huán)保力度，提倡、引導(dǎo)和推進資源節(jié)約的現(xiàn)代生產(chǎn)模式和健康文明的消費模式，走可持續(xù)發(fā)展之路，建設(shè)社會主義和諧社會。

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