浙江大学自动化专业介绍-课件PPT讲义(演示稿)

第八章 状态空间分析法
20
自动控制理论
例8-4
已知
T s
Y s U s
s3
6 6s2 11s
6
，求对角标准形实现。
解：极点为
1 1,2 2, 3 3
相应极点的留数为
C1
lim s
s1
1T s
3
C2
lim s
s2
2Ts
6
C3
lims
s3
3T s
3
于是得：
-1 0 0 1 x 0 - 2 0 x 1u
x1 y a1 y1 a2 y1 1u 2u x2 a1x3 1u
2021/8/20
第八章 状态空间分析法
16
自动控制理论
对最后一式求导, 并在等号两边分别加上 a3 y1 3u即
a3 y1 3u x1 y a1y a2 y1 1u 2u a3 y1 3u 0
式中Ci
s
Ci
1
!
lim
s1
d ri dsri
s 1r Ts,i 1,2,,r
Ck
lims
sk1
k
T
s
,
k
r
1, r
2,n
2021/8/20
第八章 状态空间分析法
22
自动控制理论 令
X
1
s
s
1 1
r
U
s
X
2
s
s
1 1
r 1
U
s
X r-1 s
s
1 1
2
U
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Xr
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s
1 1
U
s
Xk

近年来，各地相继利用外资建设了一批城 市污水处理厂，将先进的工艺及设备引进 国内，在提高工艺设备技术水平的同时， 控制系统和管理水平也有了很大的提高。 结束了以往污水处理全部用人工或简单的 电器控制的落后局面。 发达国家在二级 处理普及以后投入大量资金和科研力量加 强污水处理设施的监测、运行和管理，实 现了计算机控制、报警、计算和瞬时记录 。
（5） 20世纪50年代末起至今是综合自动化时期， 这一时期空间技术迅速发展﹐迫切需要解决多变量 系统的最优控制问题。于是诞生了现代控制理论。 现代控制理论的形成和发展为综合自动化奠定了理 论基础。
（6） 今天，自动化已远远突破了上述传统的概 念，具有更加宽广和深刻的内涵。 自动化的
广义内涵至少包括以下几点：在形式方面，制造自 动化有三个方面的含义：代替人的体力劳动，代替 或辅助人的脑力劳动，制造系统中人机及整个系统 的协调、管理、控制和优化。在功能方面，自动化 代替人的体力劳动或脑力劳动仅仅是自动化功能目 标体系的一部分。自动化的功能目标是多方面的， 已形成一个有机体系。在范围方面，制造自动化不 仅涉及到具体生产制造过程，而是涉及产品生命周 期所有过程。
自动化发展概况
（1）1946年，美国福特公司的机械工程 师D.S.哈德最先提出“自动化”一词，并 用来描述发动机汽缸的自动传送和加工 的过程。50年代，自动调节器和经典控 制理论的发展，使自动化进入以单变量 自动调节系统为主的局部自动化阶段。 自动化
60年代，随现代控制理论的出现和电子 计算机的推广应用，自动控制与信息处 理结合起来，使自动化进入到生产过程Biblioteka 的最优控制与管理的综合自动化阶段。
自动化的效益
本厂所采用的污水处理自动化控制系统 借鉴了国内外先进的计算机软、硬件技 术，控制理论及算法，实现了污水处理 全过程自动智能控制，节省了人力资源， 能够及时、准确地反映工艺过程中各个 工艺参数的变化情况，并通过声光报警， 数据溢出时自动暂停设备等方式提醒工 作人员根据参数变化及时做出调整对策， 保证整套处理过程长期稳定、高效地运 行。

控制科学与工程学系
中国工程院院士1 中国工程院院士1名：孙优贤教授 国家特聘教授1 国家特聘教授1名：褚健教授 教授（研究员）17名 博导14 14名 教授（研究员）17名（博导14名） 副教授（副研究员）38名 副教授（副研究员）38名 博士研究生140 140多名 博士研究生140多名 硕士研究生260 260多名 硕士研究生260多名 本科生400 400多名 本科生400多名
专业特色
-- 软件与硬件相结合 --系统集成与装置研发相结合 --系统集成与装置研发相结合 --理论研究与工程应用相结合 --理论研究与工程应用相结合 --专业支撑条件好 国家级重点实验室、 专业支撑条件好（ --专业支撑条件好（国家级重点实验室、工 程研究中心、国家重点学科、 程研究中心、国家重点学科、博士后流动 站···） ） --学术队伍强大 特别是中青年优秀教师） 学术队伍强大（ --学术队伍强大（特别是中青年优秀教师）
建设有特色的自动化 建设有特色的自动化专业 自动化专业
创新培养模式
课程设置、 -- 课程设置、教学方式不断创新 -- 综合实验训练 -- 科技能力训练
高年级学生导师制 电子设计竞赛等 机器人兴趣小组 各类专题研究：嵌入式系统 智能交通、 各类专题研究：嵌入式系统、智能交通、 嵌入式系统、 软件开发、科技论坛…… 软件开发、科技论坛……
先进控制研究所
导师：褚健教授（博导） 王树青教授（博导） 导师：褚健教授（博导） 、王树青教授（博导） 、苏宏业教 博导） 吴俊研究员、毛维杰副教授、 授（博导） 、吴俊研究员、毛维杰副教授、张泉灵副研 究员
检测技术与自动化装置学科 检测技术与自动化装置学科
自动化仪表研究所
导师：张宏建教授（博导） 周泽魁教授（ 导师：张宏建教授（博导） 、周泽魁教授（博 黄志尧教授（博导） 杨江副教授、 导） 、黄志尧教授（博导） 、杨江副教授、张 光新副教授、 光新副教授、王保良副教授

浙江大学自动化专业指导性教学计划培养目标本专业培养学生具有工业过程建模与控制、智能系统及应用、系统工程、检测技术与自动化装置、计算机应用与网络等方面的工程技术基础和专业知识，能在工业控制、自动化仪表、计算机应用、信息工程以及机电工程等领域从事系统分析、系统设计、系统集成、系统开发等方面的工作,造就能够胜任科学研究、高级管理和科技开发、并具有知识创新能力的复合型高级工程技术人才。

培养要求本专业学生主要学习控制科学和自动化技术的基本理论和知识，掌握自动控制系统分析、设计、开发与集成方面的基本理论和基本知识，在工业过程控制、智能控制、系统工程、工业自动化仪表、计算机应用、信息处理等方面受到专门知识和技术的基本训练。

通过四年的课程学习、实验和工程实践训练，本专业毕业生应具备以下几方面的知识和能力：1.系统地掌握自动控制科学与技术的基本理论和基本知识，了解学科前沿和发展趋势；2.树立较为全面的系统观点，具备分析问题和解决问题的基本能力；3.具有在本学科进行科学研究、技术管理、技术开发和知识创新的综合实力；4.具有信息系统设计、集成、开发及工程应用等方面的基本能力；5.获得有良好的工作适应能力和较强的组织管理能力；6.具有较扎实的自然科学基础和较高的人文社会科学素质、管理科学基础和外语综合能力；主要课程自动控制理论电子技术基础电路原理微机原理与接口技术计算机控制系统与软件过程控制工程现代传感技术过程检测系统现场总线技术电气控制技术特色课程自学或讨论课：过程检测系统DSP原理及应用原版教材课程：自动控制原理现代传感技术面向对象的编程技术双语教学课程：自动控制原理过程控制工程计算机控制系统与软件面向对象的编程技术过程检测系统研究型课程：软件技术基础数字信号处理综合型课程：自动化实验自动化技术系列讲座计划学制四年最低毕业学分160+4+2授予学位工学学士辅修、第二专业说明辅修专业课程设置最低学分为30，其中必修课程（标“*”号）27.5学分，其它专业课程任选2.5学分。

提高会议效率： 通过自动化讲解 PPT课件，可以 快速、准确地传 达会议内容，提 高会议效率。
增强展览效果： 在展览中，自动 化讲解PPT课件 可以生动、形象 地展示展览内容， 吸引观众注意力， 增强展览效果。
节省人力成本： 自动化讲解PPT 课件可以替代人 工讲解，节省人 力成本。
提高观众参与度： 自动化讲解PPT 课件可以提供互 动功能，让观众 参与其中，提高 观众参与度。
随着科技的发展，PPT课件逐 渐向个性化和定制化方向发展
智能化的PPT课件可以根据用 户的喜好和需求，自动生成个
性化的内容
定制化的PPT课件可以更好地 满足用户的需求，提高用户的
满意度和体验感
跨平台：PPT课件可以在多个操作 系统和平台上运行，如Windows、 Mac、Linux等
云服务：PPT课件可以通过云服务 进行存储和共享，方便用户随时随 地访问和编辑
增强互动性：通过互动 功能，增加师生之间的 互动，提高学生的学习 积极性和参与度。
方便复习：学生可 以通过课件进行课 后复习，提高学习 效果。
提高教学质量：通过 课件的演示，教师可 以更好地展示教学内 容，提高教学质量。
优点：直观、生动、易于理解，可以展示丰富的内容，如文字、图片、视频等。 缺点：制作过程复杂，需要花费大量时间和精力，需要一定的技术水平。 优点：可以重复使用，便于修改和更新，可以方便地分享给他人。 缺点：需要一定的硬件和软件支持，如电脑、投影仪等，需要一定的操作技能。
,
汇报人：
CONTENTS
PART ONE
PPT课件是一种多媒体教学工具，用于辅助教师进行教学活动。
PPT课件可以包含文字、图片、音频、视频等多种元素，使教学内容更加丰富、生动。

薪资水平
自动化专业人才在就业市 场上具有较高的竞争力， 薪资水平相对较高。
主要就业方向介绍
工业控制方向
从事工业生产过程中的 自动化控制、工艺流程 设计、设备维护等工作
。
智能家居方向
从事智能家居系统设计 、开发、调试和维护等
工作。
机器人方向
从事机器人研发、设计 、应用和推广等工作。
电力系统方向
从事电力系统自动化、 继电保护、电气传动等
控制系统的设计方法
03
包括PID控制、模糊控制等。
03
自动化专业核心课程
自动控制原理
1 2
自动控制系统的基本概念
介绍自动控制系统的组成、工作原理、性能指标 等。
线性控制系统分析
讲解线性控制系统的时域分析、频域分析方法。
3
控制系统设计
介绍控制系统设计的基本原则、方法，以及优化 控制策略。
现代控制工程
工作。
职业规划与发展建议
明确职业目标
根据自己的兴趣和特长，选择适合自己的职业方 向，并制定相应的职业目标。
积累实践经验
积极参加实践活动和项目经验，积累实践经验和 项目经验，为未来的职业发展打下基础。
ABCD
提升技能水平
不断学习和掌握新技术、新方法，提高自己的技 能水平和综合素质。
加强团队协作
在工作中注重团队协作和沟通，与同事保持良好 的合作关系，共同推动项目的进展和成果。
随着人们对智能家居的需求增加，家 居自动化市场将逐渐扩大，相关的自 动化专业人才需求也将增加。
技术挑战与创新方向
人工智能技术
人工智能技术将在自动化领域发挥越来越重要的作用，如何将人工智能技术与自动化专业 相结合，将是未来的一个重要研究方向。

系统工程研究所
所长：王慧教授 副所长：吴明光副教授、邵之江副教授
自动化仪表研究所
所长：张宏建教授 副所长：周泽魁教授、黄志尧教授
智能系统与决策研究所
所长：吴铁军教授 副所长：戴连奎副教授
控制科学与工程学科
国家级博士点 国家级博士后流动站 国家级重点学科 国家级重点实验室 国家级工程研究中心 称为‘五星级’学科
自动控制的分类
运动控制：机械装置、机器人、电机控制 过程控制：物质流动、交换过程的控制 其它控制：楼宇、办公自动化；金融、医疗自
动化
控制科学与工程学系
中国工程院院士1名：孙优贤教授 国家特聘教授1名：褚健教授 教授（研究员）17名（博导14名） 副教授（副研究员）38名 博士研究生140多名 硕士研究生260多名 本科生400多名
一级学科博士点：控制科学与工程 二级学科博士点：
控制理论与控制工程（国家重点学科） 检测技术与自动化装置（国家重点学科） 模式识别与智能系统（浙江省重点学科） 系统工程
博士生按一级学科招生和培养
硕士研究生招生学科
硕士生按二级学科招生和培养 二级学科硕士点：
控制理论与控制工程（国家重点学科） 检测技术与自动化装置（国家重点学科） 模式识别与智能系统（浙江省重点学科） 系统工程
控制科学与工程学系
系主任：荣冈教授
研究生教学、学科建设、行政、外事
副系主任：宋执环教授
本科生教学、科研、人事
控制科学与工程学系
工业控制技术研究所
所长：李平教授 副所长：宋执环教授
先进控制研究所
所长：褚健教授 副所长：苏宏业教授、金建祥研究员
现代控制工程研究所

品质量。
电商物流行业
物流系统通过自动化仓储、智 能配送等技术，提高了电商物 流的运作效率和准确性。
食品加工行业
自动化生产线在食品加工中的 应用，如自动包装、检测等环 节，确保了食品的安全和卫生 。
医药行业
物流系统在医药流通领域的应 用，通过药品追溯、智能配送 等技术，确保了药品的安全和
有效性。
06
设计原则
根据建筑物的使用功能、设备配置、环境条件等因素，进行 系统设计，确保系统的可靠性、稳定性和扩展性。
实施步骤
包括系统规划、方案设计、设备选型、安装调试、系统测试 等步骤，需要专业的技术团队进行全程跟踪和服务。同时， 在系统实施过程中，还需要注意与建筑物其他系统的协调配 合，确保整体效果最佳。
THANK YOU
感谢聆听
传感器融合
系统融合多种传感器信息 ，如视觉、力觉、触觉等 ，提高机器人的感知能力 和自适应能力。
路径规划
根据任务需求，系统自动 规划机器人的运动路径， 确保机器人能够高效、准 确地完成任务。
05
自动化生产线与物流系统
自动化生产线的组成与特点
组成
自动化生产线由传送系统、控制 系统、执行系统、检测系统等组 成。
稳定性
系统受到扰动后，能够恢复到原来平衡状态的能 力。稳的误差大小。准确性高 的系统能够减小误差，提高控制精度。
快速性
系统对输入信号响应的快慢程度。快速性好的系 统能够迅速响应输入信号的变化。
鲁棒性
系统对参数摄动和外部扰动的敏感程度。鲁棒性 强的系统能够在一定程度上抵抗参数摄动和外部 扰动的影响。
控制系统的分析与设计
01
控制系统分析
通过建立控制系统的数学模型，分析系统的稳定性、快速性、准确性和

04
自动化技术的发展趋 势
人工智能与自动化
人工智能技术为自动化系统提供更高效、智能的决策支持，实现更精准的控制和优 化。
人工智能算法应用于自动化系统，可提高数据处理速度和准确性，降低人工干预需 求。
人工智能技术有助于自动化系统更好地适应复杂环境和不确定性因素，提高系统的 鲁棒性和自适应性。
机器学习与自动化
根据系统设计，使用合适的编程语言和工具 进行编码实现。
单元测试
对每个模块进行单元测试，确保每个模块的 功能正常。
集成测试
将所有模块集成在一起进行测试，确保模块 之间的协调工作正常。
系统测试
模拟实际运行环境，对整个系统进行全面测 试，确保满足需求。
06
自动化系统的应用实 例
工业自动化生产线
自动化生产线概述
执行机构可以是电动机、气动或液压系统等，根据控制装置 的输出信号，驱动设备或机器进行工作。
检测装置
检测装置用于检测被控对象的各种参 数，如温度、压力、流量等，并将检 测结果转换为电信号或数字信号传送 给控制装置。
检测装置包括各种传感器、变送器和 测量仪表等。
控制系统
控制系统是自动化系统的组成部分，它由控制装置、执行 机构、检测装置等组成，通过信号传输和数据处理实现自 动化控制。
机器学习技术为自动化系统提 供强大的数据处理和分析能力 ，实现数据驱动的决策和控制 。
通过机器学习算法，自动化系 统能够自我学习和优化，不断 提高自身的性能和效率。
机器学习技术有助于自动化系 统更好地应对各种复杂和动态 的任务需求，提高系统的灵活 性和适应性。
物联网与自动化
物联网技术为自动化系统提供更 广泛的信息感知和交互能力，实 现设备间的互联互通和协同工作

先进自动化（综合集成了系统、管理）
自动化学院
课程介绍
开课目的 通过开设系列学科前沿讲座，介绍本 学科的前沿发展动态和热点技术 开拓同学们的视野，为专业课程学习 提供相关的资料 培养专业素养，激发专业学习的兴趣
自动化专业介绍
什么是自动化？ 二个典型的高技术自动化系统 自动化专业的培养目标 自动化专业的地位与作用 自动化专业的知识领域 进一步深造的机会 广阔的就业前景
①人易出错，自动化设备与系统完成作业的一致性与重复性要远高于人，使生产的产品质量大幅度地提高；
安全消防系统：安检、消防自动报警、
救护系统
目前我国自动化水平还不高，各行各业对自动化人才有着广泛的需求。
符合厚基础、宽口径专业设立的要求；
综合应用自动控制理论、计算机、电子和电气元部件、计算机网络、信息处理等技术
一定在工业化的基础上计算机化（大规模使用计算机） 网络化（实现计算机网络） 先进自动化（综合集成了系统、管理） 实现先进自动化，就完成（工业）信息化
先进自动化是信息化的最重要标志 （国内总体，数字化、网络化已有一定规模）
自动化专业的地位与作用
工业化
（工业化基础）机械化
物
质
•
（能量流）电气化
能
量
自动化
自动化专业的地位与作用
社
机械化（应用机器系统）
电气化（加入电机、网络）
工业化
会 自动化（加入自动控制器）
总 计算机化（应用数字计算机）
发 网络化（实现计算机网络） 信息化
展 先进自动化（系统、管理）
智能化（引入智能） 知识化（处理知识）
知识化
自动化专业的地位与作用
信息化特点：不单指工业，包含第一、三产业 仅从工业的角度，信息化发展也可分三阶段：

浙江大学自动化专业指导性教学计划培养目标本专业培养学生具有工业过程建模与控制、智能系统及应用、系统工程、检测技术与自动化装置、计算机应用与网络等方面的工程技术基础和专业知识，能在工业控制、自动化仪表、计算机应用、信息工程以及机电工程等领域从事系统分析、系统设计、系统集成、系统开发等方面的工作,造就能够胜任科学研究、高级管理和科技开发、并具有知识创新能力的复合型高级工程技术人才。

培养要求本专业学生主要学习控制科学和自动化技术的基本理论和知识，掌握自动控制系统分析、设计、开发与集成方面的基本理论和基本知识，在工业过程控制、智能控制、系统工程、工业自动化仪表、计算机应用、信息处理等方面受到专门知识和技术的基本训练。

通过四年的课程学习、实验和工程实践训练，本专业毕业生应具备以下几方面的知识和能力：1.系统地掌握自动控制科学与技术的基本理论和基本知识，了解学科前沿和发展趋势；2.树立较为全面的系统观点，具备分析问题和解决问题的基本能力；3.具有在本学科进行科学研究、技术管理、技术开发和知识创新的综合实力；4.具有信息系统设计、集成、开发及工程应用等方面的基本能力；5.获得有良好的工作适应能力和较强的组织管理能力；6.具有较扎实的自然科学基础和较高的人文社会科学素质、管理科学基础和外语综合能力；主要课程自动控制理论电子技术基础电路原理微机原理与接口技术计算机控制系统与软件过程控制工程现代传感技术过程检测系统现场总线技术电气控制技术特色课程自学或讨论课：过程检测系统DSP原理及应用原版教材课程：自动控制原理现代传感技术面向对象的编程技术双语教学课程：自动控制原理过程控制工程计算机控制系统与软件面向对象的编程技术过程检测系统研究型课程：软件技术基础数字信号处理综合型课程：自动化实验自动化技术系列讲座计划学制四年最低毕业学分160+4+2授予学位工学学士辅修、第二专业说明辅修专业课程设置最低学分为30，其中必修课程（标“*”号）27.5学分，其它专业课程任选2.5学分。