《自动化专业导论》PPT课件

自动化专业导论学院：班级：姓名：学号：1.自动化科学与技术的核心是什么？自动化专业的特点是什么？（1）自动化科学与技术的核心：核心是控制与系统。

在现代管理系统中，人、财、物等要素的组合关系是多种多样的，时变化和环境影响很大，内部运行和结构有时变化也很大，加上组织关系错复杂，随机因素很多，处在这样一个十分复杂的系统中，要想实现既定的标，执行为此而拟定的计划，求得组织在竞争中的生存和发展，不进行控工作是不可想象的。

由此可见控制与系统在自动化学科中的重要性和在人们日常生活中的重要性，这也是自动化学科对其他学科的重要贡献所在之处。

自动化科学与技术的核心使信息、控制和系统，其中控制是核心的核心。

也就是说，掌握好控制，也就掌握了自动化最核心的内容，奠定了实现自动化的基础。

（2）自动化专业的特点：（1）具有控管结合，强弱并重，软硬兼施的鲜明特点，是理，工，文，管多学科交叉的宽口径工科专业。

（2）具有多学科交叉、内涵丰富、外延宽广的特点，因而利于培养宽口径、多面手、综合复合型人才；（3）得益于具有方法论性质的科学方法、科学思想的熏陶，思想更开阔、也更有深度，非常利于培养具有创新能力的人才（4）重点突出系统与集成的思想、方法。

2.开环控制和闭环控制的差异是什么？解释闭环PID控制的作用?（1）开环控制和闭环控制的差异：开环控制和闭环控制使按照信号的传递路径来区分的两种不同的控制形式。

闭环控制的被控量要经过测量元件测量出来送回给输入端与给定信号进行比较得出偏差信号，即有反馈环节，通过负反馈使系统的精确度提高，响应时间缩短，适合于对系统的响应时间，稳定性要求高的系统。

而开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高，响应时间相对来说很长，精确度不高，适用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。

（2）闭环PID控制的作用：PID控制器有比例单元，积分单元和微分单元组成。

比例环节：改变反应速度，可以使反应加快，但是过大的比例使得系统的稳定性变差，甚至使系统不稳定。

自动控制理论的经典著作
控制系统的一种自然模型
控制器(计算机) 大脑 控制理论 思想、智能 传感器 感觉器官 执行器 肌肉 能量 食物
更好的执行器 提供更好的体能
更好的传感器 提供更好的视觉
更好的控制 使传感器和执行器的组合以更智能的方式提供更灵巧 的作用
自然模型
自动化技术的发展
检测、计算、通信、执行和复杂性技术成本/性能曲线
机械化（应用机器系统） 电气化（加入电机、网络） 自动化（加入自动控制器） 数字化（应用数字计算机） 网络化（实现计算机网络） 先进自动化（系统、管理） 智能化（引入智能） 知识化（处理知识）
工业化 信息化 知识化
社 会 总 发 展
嫦娥一号 中国自主研制、发射的第一个月球探测器
北京现代汽车车身车间焊接机器人
清华大学提出的电力系统的混成控制
离散逻辑控制指令～连续动态
底层（动态电力系统） 电厂、变电站&FACTS设备
电力 系统 混成 控制
中间处理与操作层 Processing & Operating
最高决策与指挥层 Decision–making & Commanding
小结
自动化是一个发展充分、工程概念强、内容丰富、应用领域广泛的技术学科，是人类文明进步和社会现代化的标志。 自动化是信息化的必然，是智能化的基础，是人类体能和智力扩展的关键技术，是从信息社会迈向知识社会的必经之路。 自动化专业培育高素质的控制、管理、决策人才，要求：理论与实践（抽象思维与动手，数学方程与物理概念）、硬件与软件、强电与弱电并重
中间层信息
控制指令 (事件驱动)
Data
底层设备的反馈控制
操作命令
底层信息

2.4 电器的分类和主要类型
高压电器 低压电器
控制电器 主令电器
保护电器 哈尔滨理工大学
执行电器
手动电器 自动电器
…… …… 配电电器
第2章 电机电器及其系统
2.4 电器的分类和主要类型
2.4.1 电器的主要分类
电器（electric apparatus）泛指所有用电的器具，但是在电气工程领域中，主要指用于对 电路进行接通、分断，对电路参数进行变换，以实现对电路或用电设备的控制、调节、切换、检 测和保护等作用的电工装置、设备和元件。
（四）特种电机 1.永磁无刷电动机 无刷电动机是一种典型的机电一体化产品，主要由电动
机本体、位置传感器、控制器及相关线路组成。转子采用永 磁材料的无刷电动机，称做永磁无刷电动机，其转子结构既 有传统的内转子结构，又有盘式结构、外转子结构和直线结 构等新型结构形式。
哈尔滨理工大学
无刷电机
第2章 电机电器及其系统
主要作用概括为以下三个方面： 1、用于电能的产生、传输、和分配。 2、用于驱动各种生产机械或装备。 3、用以作为各种控制系统或自动化、智能化装置的重要元件。
哈尔滨理工大学
第2章 电机电器及其系统
2.1.1 电机的主要作用
哈尔滨理工大学
第2章 电机电器及其系统
2.1 电机的作用和发展历程
2.1.2 电机的发展历程
高压开关设备的器件主要有断路器、隔离开关、重合器、分段器、接触器、熔断器负荷开 关和接地开关等，以及由上述产品与其他电器产品组合的系统。
哈尔滨理工大学
第2章 电机电器及其系统
主要分类： 1.按工作电压等级分类 （1）高压电器 （2）低压电器
哈尔滨理工大学
第2章 电机电器及其系统

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。

对大部分人来说应当立足于实际应用再根据需要进行适当应用研究四就业前景及方向核心课程电路理论模拟电子技术数字电子技术微机原理与应用计算机语言与程序设计信号分析与处理自动控制原理选修课程dsp技术与应用其他工程技术型学科基础课三专业课程其他专业基础课三专业课程核心课程其他选修课程电气cad基础其他专业方向课程三专业课程就业前景
电气工程及其自动化
专业导论
前言：专业导读
一、专业简介 二、培养目标 三、主要课程 四、就业前景及方向 五、个人要求
一、专业简介
电气工程及其自动化专业是 电气信息领域的一门新兴学科， 但由于和人们的日常生活以及工 业生产密切相关，发展非常迅速， 现在也相对比较成熟。已经成为 高新技术产业的重要组成部分， 广泛应用于工业、农业、国防等 领域，在国民经济中发挥着越来 越重要的作用。
四、就业前景及方向
电气工程的重要作用
电气工程是现代社会的重要支柱
不论是电气时代还是信息时代，都是建 立在对电能的利用与控制上。
电是能量转换的枢纽和信息的载体。
电能普遍应用在人民生活和社会生产中， 为提高现代社会的生活水平及文明程度 奠定了物质基础。
四、就业前景及方向
发展前景：“自动化”
五、个人要求
知识要求 ：
具有较扎实的自然科学基础理论知识，掌握高等数 学、线性代数、大学物理、计算机应用技术等基础 知识 ； 系统掌握本专业领域必需的较宽的技术理论知识， 主要包括电路理论、电子技术、电机拖动、控制理 论、计算机软硬件基本原理与应用等 ； 掌握电气制图与机械工程制图的基本知识 ； 掌握自动化仪表、工业过程控制、计算机控制与仿 真等方面的知识 。 了解本学科的理论前沿和发展动态，熟悉电气安 全标准。
工程技术型专业方向课程

自动化专业导论自动化专业是一门涉及自动控制和自动化技术的学科，主要研究如何利用控制理论、计算机技术和传感器等设备，实现对各种工业过程、生产系统和机械设备的自动化控制和运行。

本文将对自动化专业的定义、研究内容、就业前景和学习路径进行详细介绍。

一、自动化专业的定义自动化专业是一门综合性学科，它涉及到控制理论、电子技术、计算机技术、机械工程、仪器仪表等多个领域的知识。

其核心目标是通过自动化技术和装置，实现对生产过程的自动化控制，提高生产效率和质量。

二、自动化专业的研究内容1. 控制理论：自动化专业的核心基础是控制理论，包括控制系统的建模与分析、控制策略的设计与优化、系统的稳定性和鲁棒性等方面的研究。

2. 传感器与执行器：自动化系统需要通过传感器获取各种物理量的信息，并通过执行器对系统进行控制。

自动化专业研究传感器与执行器的原理、设计和应用。

3. 自动化设备与系统：自动化专业研究各种自动化设备和系统的设计、开辟和应用，如PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分散控制系统）等。

4. 工业过程控制：自动化专业研究工业生产过程的自动化控制，包括工艺过程控制、仪表与仪表系统、工业网络等方面的内容。

5. 机器人技术：自动化专业研究机器人的设计、控制和应用，包括机器人的感知、运动控制、路径规划等方面的内容。

三、自动化专业的就业前景自动化专业毕业生在工业自动化、智能创造、机器人技术、物联网等领域具有广阔的就业前景。

毕业生可从事自动化系统的设计与开辟、工艺控制与优化、机器人技术的研究与应用等工作。

随着工业4.0的发展，自动化专业的需求将会越来越大。

四、自动化专业的学习路径自动化专业的学习路径包括基础课程和专业课程两个阶段。

基础课程主要包括数学、物理、电子技术、计算机编程等方面的内容，为后续专业课程的学习打下基础。

专业课程包括控制理论、传感器与执行器、自动化设备与系统、工业过程控制、机器人技术等方面的内容。

在学习过程中，学生可以参加实验课程和实习实训，通过实践来巩固所学知识。

1.专业的特点根据你目前的理解, 自动化科学与技术的核心是什么？自动化专业的特点是什么？答：自动化科学与技术的核心是信息、控制与系统。

自动化专业的特点：（1）以严密的理论和复杂的系统作为基础，对人们生活的各方面可以产生翻天覆地的影响；（2）多学科交叉的特点——适合于通才教育；（3）突出的方法论特点——利于培养创新人才；（4）系统的集成特点——利于培养将才、帅才；（5）发展迅速，知识更新快，需要不断学习；（6）学习自动化需要拥有创新能力，不局限于已有的传统知识；2.开环控制和闭环控制的差异是什么？解释闭环PID控制的作用?答：开环控制和闭环控制是按信号的传递路径来区分的两种不同的控制形式。

开环控制系统被控制量不反馈至输入端，信号有输入端至输出端单方向传递。

既没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,它完全按照事先设置的给定信号控制系统，控制精确度难以得到保证。

该系统结构简单，成本低廉，适用于对系统稳定性精确度要求不高的简单系统。

图（1）、开环控制系统结构图闭环控制的被控量要经测量变送元件测量出来送回给输入端与给定信号进行比较得出偏差信号，即有反馈环节，通过反馈（负反馈）使系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求高的系统。

该系统相对来说比较复杂。

图（2）闭环控制系统结构图PID 控制器有比例单元、积分单元和微分单元组成。

比例单元：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用，用以减少偏差。

比例作用大，可以加快调节，减少误差。

积分单元：使系统消除稳态误差，提高误差度。

加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。

积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI 调节器或PID 调节器。

微分单元：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预测性，能预见偏差变化的趋势，因此具有超前的作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。

因此，可以改善系统的动态性能。

➢ 科学 —— 认识世界，基本方法是“分析”，基本形 式为“发现、揭示”。 ➢ 技术 —— 改造世界，基本方法是“综合”，基本形 式为“发明、创造、改进”。
➢ 在商品经济高度发展的今天，科学与技术的界限开 始变得模糊，纯粹的科学研究不断萎缩,原因是得不到 足够的经费支持，许多科学研究从一开始就有明确的 应用前景（例如:超导技术、克隆技术等）。
与
机
机械工程名词
器
机械
从广义角度讲，凡是用来变换或传递能量、 物料与信息装置都是机械。
机械是现代社会进行生产和服务的五大要 素(即人、资金、能量、材料和机械）之 一， 并且材料的能量的生产必须有机械 的参与。
制造技术
➢ 在产品生产中，使原材料转化为产品过程所施行的 各种手段的总和，称为制造技术。
在做课程设计的时候也是这样，把用到的前面学过的课本放在手头，随时查阅。 电子设备IC成本：军舰22%，战车24%，飞机33%，
社会的外部世界。 指每个专业有二个以上可供学生选择的专业方向，使学生学有专长，人人都有“看家本领”
电工学 电子学 计算机 自动控制 6）研究机械产品的人机工程学
▪ “求知”则是一个只有起点而无终点、在 耻，切切实实的觉悟。
（3）在一个以市场需求为主要导向的经济 中，一个人多次变动工作或劳动场所将是 常事。掌握胜任某项具体工作的“本事”， 毋宁说是在“求知”过程中养成的科学素 质的基础上，培养适应未来职业（工作） 变动的应变能力，在工作中的革新能力， 以及在具体的市场环境中创造新就业机会 的能力。从广义上说，学会做事就是要学 会以首创精神能动地参与社会的发展过程。
机械工程及自动化专业导论
机械工程及自动化 专业导论
主要内容
▪ 为什么上大学？ ▪ 机械工程的地位、性质和发展 ▪ 机械工程及自动化专业介绍 ▪ 机械工程及自动化专业培养计划和主要课程简介 ▪ 几点建议

自持振荡——系统在没有外界周期变化信号的作用下，系 统中就能产生具有固定振幅和频率的稳定周期运动。
对正弦信号的响应——非线性系统输出的幅值Ac与ω的关
系可能会发生跳跃谐振和多值响应。
不稳定振荡
跳跃
跳跃
谐振
谐振
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本 章小 结
控制的目的是要求系统状态向期望状态转移，而要实现 这种转移则必须采用适当的控制方式。在自动控制系统 中，有前（顺）馈控制（开环控制） 、反馈控制（闭 环控制）和复合控制三种基本的控制方式。
（如弹道修正——射表）
思考3-2：可实施顺馈控制的条件有哪些？
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3.2.2 反馈控制方式
• 复习：什么叫反馈？ • 示例：手动控制液位过程：
希望液位
大脑
决策
手或脚及
操纵量
阀门 VG
U (w)
浴盆
实际液位
实际液位的测量值
测量装置
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如果能用一些相应的元部件来代替人工控制时各 部分的功能 ，可以组成仿人液位控制系统：
x(t) x0et 1x0 x0et
几个平衡态？ 几个稳定态？
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3.5* 控制系统中的非线性现象
3.5.3 非线性控制系统的典型特征
时间响应与输入信号的大小和初始条件有关。
C(t)
线性系统
非线性系统
R2
R1
0
t
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3.5* 控制系统中的非线性现象
3.5.3 非线性控制系统的典型特征
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3.3.2 不同输入信号下的控制
（3）程序控制

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。

➢ 随动(Servo,伺服） 给定信号是预先未知、随时间变化 火炮打飞机、天文望远镜
➢ 程序控制 按照预定的程序（时间顺序）来控制 可编程控制器（Program Logic Controller，PLC）
➢ 控制系统的组成 被控对象、执行机构、控制器、 给定、反馈、比较、
自动化仪表 ➢ 改善劳动条件，减轻体力、脑力劳动
➢ 自适应控制（Adaptive Control） 自适应控制能在对象数学模型变动和系统外界信息 不完备的情况下改变反馈控制器的特性，以保持良 好的工作品质。 解决控制对象未知、变化的问题 系统辨识＋在线控制器设计
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➢遥测、遥控和遥感
遥测就是对被测对象的某些参数进行远距离测量。遥控就 是对被控对象进行远距离控制。遥感就是利用装载在飞机或人 造卫星等运载工具上的传感器，收集由地面目标物反射或发射 出来的电磁波，再根据这些数据来获得关于目标物（如矿藏、 森林、作物产量等）的信息。
➢ 控制（Control）
指为了改善系统的性能或达到特定的目的，通过信息的采集和加工而施加到 系统的作用。 宏观：经济发展，人口控制。微观：日常生活中。
➢ 自动化与控制的区别 自动化：指设备、过程或系统等具体物理对象的“自动”运行。 控制：指为达到目标而采用的方法与手段，应用范围比自动化广，自动化 的核心是信息、控制和系统。 属性：自动化属技术科学，控制属基础科学
➢智能控制（Intelligent Control)
对于许多复杂的被控对象和它的外界环境，难以建立 有效的数学模型和采用常规的经典或现代控制理论去 进行定量计算和分析、设计。智能控制具有人工智能、 控制论和运筹学等形成交叉学科的特点和定量与定性 相结合的分析方法特点。按照这些思路已经研究出一 些智能控制的理论和技术：

授人以鱼，不如授人以渔。是 你的，拿也拿不走；不是你的， 迟早会忘掉。 学校首要任务是传授方法。要 一袋面包还是一支猎枪进山， 答案是明显的。
如果我们将学过的东西忘得一干二净时， 最后剩下来的就是教育的本质了。 所谓“剩下来的东西”，其实就是自学的 能力，也就是举一反三或无师自通的能力 。 个人在大学四年里，能不能养成自学的习 惯，学会自学的习惯，不但在很大程度上 决定了他能否学好大学的课程，把知识真 正学通、学活，而且影响到大学毕业以后， 能否不断地吸收新的知识，进行创造性的 工作，为国家作出更大的贡献。--钱伟长
仁：仁爱之心，爱祖国，爱人民，与人为
善，……
义：“天下兴亡，匹夫有责”之义，“位卑未敢
忘忧国”之义，为祖国为人民尽自己的责任之 义，……
礼：继承和发扬中华民族传统美德 之礼，谦虚
谨慎戒骄戒躁之礼，举止言行文明高尚之 礼，……
智：学习应用科学文化之智，创新之智，保持个
性之智，……
信：诚实守信之信，言行一致之信，……
几条经验之谈
保持最佳的学习状态 开动全部的学习器官 学会略读 学会多问 学会精读 要学会对信息的记忆、储存和加工 无捷径，也无所谓“快速方法”等
学会做事
学会做事（learning to do）与学会求知不 可分割地联系在一起。两者可以说是“知” 与“行”的关系 。 现在意义上的“学做”，要着眼于21世纪 知识经济对劳动力的要求和终身学习社会 对公民的要求，从更深的层次上去把握。 三方面的含义
学会求知
学会求知（ Learning to know ），“知” 在这里不只是指“知识”，而且是指广义 上的“认识”，这种认识的对象包括人类 自身及其主观世界，也包括自然、社会的 外部世界。 “求知”则是一个只有起点而无终点、在 实践和认识的无限往复中探索未知追求真 理的过程。

自动化专业导论学院：班级：姓名：学号：1.自动化科学与技术的核心是什么自动化专业的特点是什么1自动化科学与技术的核心：核心是控制与系统..在现代管理系统中;人、财、物等要素的组合关系是多种多样的;时变化和环境影响很大;内部运行和结构有时变化也很大;加上组织关系错复杂;随机因素很多;处在这样一个十分复杂的系统中;要想实现既定的标;执行为此而拟定的计划;求得组织在竞争中的生存和发展;不进行控工作是不可想象的..由此可见控制与系统在自动化学科中的重要性和在人们日常生活中的重要性;这也是自动化学科对其他学科的重要贡献所在之处..自动化科学与技术的核心使信息、控制和系统;其中控制是核心的核心..也就是说;掌握好控制;也就掌握了自动化最核心的内容;奠定了实现自动化的基础..2自动化专业的特点：1具有控管结合;强弱并重;软硬兼施的鲜明特点;是理;工;文;管多学科交叉的宽口径工科专业..2具有多学科交叉、内涵丰富、外延宽广的特点;因而利于培养宽口径、多面手、综合复合型人才；3得益于具有方法论性质的科学方法、科学思想的熏陶;思想更开阔、也更有深度;非常利于培养具有创新能力的人才4重点突出系统与集成的思想、方法..2.开环控制和闭环控制的差异是什么解释闭环PID控制的作用1开环控制和闭环控制的差异：开环控制和闭环控制使按照信号的传递路径来区分的两种不同的控制形式..闭环控制的被控量要经过测量元件测量出来送回给输入端与给定信号进行比较得出偏差信号;即有反馈环节;通过负反馈使系统的精确度提高;响应时间缩短;适合于对系统的响应时间;稳定性要求高的系统..而开环控制没有反馈环节;系统的稳定性不高;响应时间相对来说很长;精确度不高;适用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统..2闭环PID控制的作用：PID控制器有比例单元;积分单元和微分单元组成..比例环节：改变反应速度;可以使反应加快;但是过大的比例使得系统的稳定性变差;甚至使系统不稳定..积分环节：消除静态误差;但是加入积分环节使得系统稳定性下降;动态响应变慢..微分环节：消除动态误差;在微分时间选择合适的情况下;可以减少超调;减少调节时间;但微分环节对噪声干扰有放大作用;因此过强的微分对系统不利..微分不能单独使用需与比例或积分共同使用..3.试举一个计算机控制系统应用的实例画出系统的结构示意图阐述他们的工作原理..基于AT89C51单片机的只能照明控制系统结构示意图：工作原理：该系统应用了两种传感器;人体红外传感器和自然光线传感器;对现场的自然照明情况和人员情况;实现实时自动检测与控制的功能;从而实现节能降耗的目的..具体功能如下：第一;系统设计人体红外检测电路;有进入探测范围时输出信号..第二;系统设计自然光检测电路;对照明现场的亮度进行自动检测..虽在工作时间;但现场的亮度如果能够满足设定要求时;系统同样关闭照明设备..第三;设计按键电路;设定强制开灯和强制关灯按键..如有需要人为开灯或灭灯;可按相应键..比如在教室内;晚上要演示幻灯片;现实条件是室内有人;自然照度不满足工作要求;按照系统的自动控制程序;是不会灭灯的;但我们确实需要灯灭;这时就可以按下强制关灯按键..设计该系统的理念是：第一;“以人为本;人使用灯”;第二;“节能环保”.. 4“实体控制”类知识结构与体系的特点是什么参照内蒙古科技大学自动化专业教学计划;你认为在基础课、专业基础课和专业课中;各有哪几门课程是主要、核心课程你准备如何学好这些课程特点：1工程的特点：学习如何将自动化科学技术的原理和方法转化为工程应用技术；同时学习如何将自动化技术应用于具体对象;使其成为自动化设备;自动化系统或自动化工程..2专门自动化的特点：针对不同的对象;形成具有专门针对性的自动化;如商业自动化;化工自动化;交通自动化;建筑自动化;电力自动化等..学习准备：基础课程中的高等数学;线性代数;复变函数;大学物理;英语;专业课中的电机拖动;单片机;自动控制原理;PLC;电力电子技术等..基础课对于专业课的学习至关重要;应力求全面掌握;对于遗忘的知识点抓紧复习;让基础真正成为专业学习的得力助手..专业课是今后工作的立足之本;不仅需要掌握理论知识;实践能力的培养对于本专业更是重中之重..自动化专业是实践性很强的专业..因此;在学好掌握理论知识的同时;需要把握住每次实验机会;将理论应用于实验;在试验中发现自己的不足;并加深对理论的理解..5.自动化专业人才需要哪5方面的知识哪4方面的素质哪4方面的能力他们的相互关系1知识要求：人文社会科学基础知识、工具性知识英语、计算机、自然科学基础知识、工程技术基础知识、自动化专业知识..2素质要求：思想道德素质、文化素质、身心素质、专业道德素质3能力要求：获取知识能力、应用知识能力、创造知识科研创新能力、团结协作能力..4关系：它们拥有着相互依存相辅相成的关系;只有将它们各个综合起来再能成为一个合格的自动化人..6.从自动化的角度谈一谈你对现代先进工厂的认识画出结构示意图..认识：第一：就是有一个内部联网的现代化的信息管理系统;即通过网络实现全厂生产、信息采集与处理、财务、人事、技术与设备等的计算机自动化管理；第二：就是生产设备实现自动化;即单个设备由计算机控制;生产过程中实现自动传输等；第三：就是建成一个“柔性生产系统”;即具备一种新型的多品种、少批量生产的加工设备..这种系统比较容易适应设计的改变和加工物形状、数量的变化..这种系统可大可小;大的由若干控制装置、监控电脑、机器人及无人运输车组成;可以构成整条生产线；小的则可以独立完成各种各样的加工生产任务；第四：就是产品设计与生产工艺设计实现自动化;并采用了计算机辅助设计的方法;这样既节省了设计时间和费用;又大大提高了生产效率；第五：就是建立了自动化仓库;实现工厂自动化的一个必备的条件..对一个工厂的原材料、半成品和成品实现自动化管理;不仅能提高场地的利用效率;减少管理费用;还能使物品的存取变得井然有序;一旦某种生产原料告缺;采购部门将立即从中获得信息;及时进货..图工厂自动化实例7.自动化学科与专业在发展中形成了那些鲜明的特色1多学科交叉：自动化是当代高技术的集中体现与应用;自动化学科是一门多学科交叉的高技术学科;不仅覆盖的面非常广;而且在自动化学科的结构体系中;还包含了其他学科的一些交叉分支..2方法论突出：在自动化科学的产生与发展过程中;体现了很多重要的科学方法与科学思想;不仅对自动化科学与技术的发展起了极其重要的作用;使自动化学科成为最具方法论性质的学科之一;而且也对其他技术学科及其自然科学;管理学科乃至哲学的发展都做出了重要贡献..3系统集成的特点：自动化的核心是控制与系统..控制的最基本问题是如何对系统施加控制作用使其表现出预定的行为;维纳更用原意为“舵手”与“统治者”的英文名词CYBERNETICS来命名他的“控制论”；而系统指的是由若干相互依存和相互作用的子系统为达到某些特定目的所组成的完整综合体;系统的性能主要取决于各子系统间的配合和协调;还依赖于环境与系统的互动..8.谈谈国家“十三五规划”给自动化带来的机遇与挑战机遇：在全球工业4.0的背景下;中国制造在“十三五”时期也将进入政策黄金期..中国制造2025把智能提升中国制造业整体竞争力作为主要目标;智能制造是工业4.0的核心;大数据;云计算及“互联网+”是起点;在顶层设计成立最高领导组织以及规划紧锣密鼓进行的过程中;中国开始为制造业弯道超车累计马力..在自动化发展的过程中;工业控制系统不断变革前进..产业升级、民生诉求和节能环保三大因素将给未来工业自动控制系统在新兴领域市场发展创造更多的发展机会..挑战：与此同时对我们专业的要求也越来越多;由于我们专业面宽;产业或行业针对性不强因此被人称为“万金油”专业甚至被人贬为“四不像”专业..面对越来越多的技术要求;我们更要掌握好各个方面的知识与内容;把各个方面的内容完全吃透;完全消化;让自动化真正的成为一个万金油;只有这样我们才能适应这个社会的发展;才能在挑战中迎来机遇..目前总体上我国制造业“大而不强”;自主创新能力不足;产品附加值不高;行业发展水平参差不齐;某些传统的具有比较优势的行业在人口红利和劳动力供给拐点时期优势已经被东南亚国家取代;随着成本优势的丧失和国内市场的逐步饱和;中国装备制造面临着产能过剩和结构不平衡等问题..9.列出自动化着名的公司、研究院所、大学与重要学术期刊自动化领域着名公司：1.美国罗克韦尔自动化公司；2.美国霍尼韦尔公司；3.德国西门子自动化公司；4.瑞士ABB公司；5.日本三菱电机公司；6.日本欧姆龙公司；7.法国阿尔斯通公司自动化领域着科研院所：1中国科学院自动化研究所；2中国科学院沈阳自动化研究所；3北京机械工业自动化研究所；4冶金自动化研究设计院；5天华化工机械及自动化研究设计院；6轻工业自动化研究所；7上海工业自动化仪表研究所；8国电自动化研究所与南瑞集团自动化领域着名大学：清华大学、北京理工大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、东北大学、西安交通大学、华中科技大学、上海交通大学、浙江大学、国防科技大学等自动化领域重要学术期刊：自动化学报、控制理论与应用、控制与决策、信息与控制;Automatic、IEEE Transactions on Automatic Control、IEEE Transactions on Automatic Science and Engineering..10.谈谈自动化的发展趋势自动化专业为了进一步保持自己的专业特色;保持自己的优势;应对以自动化作为其专业名称一部分的各相关专业的挑战;自动化学科应该：（1）进一步厚基础;宽口径;并向重系统与管理的方向发展；（2）进一步淡化机;电;计算机;通信等“单机”概念;突出含机;含电;含计算机;含通信网络的“复合”与复杂系统的概念；（3）进一步淡化电气信息类的“自动化专业”的特征;向真正的“跨行业的专业”方向努力；（4）进一步满足社会;经济;科技发展的需求;培养出能处理各行各业复杂的系统问题的“系统集成者”;为现在化建设作出新的贡献..。

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第5章 高电压与绝缘技术 5.1 高电压与绝缘技术的主要内容
交流输电对比 哈尔滨理工大学
直流输电对比
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第5章 高电压与绝缘技术 5.1 高电压与绝缘技术的主要内容
1986
1998
电气绝缘与电缆（0803） 高电压技术及设备（0806）
电气工程及其自动化（080601） 博士&硕士：高电压与绝缘技术
机械强度大，介电性能良好，化学稳定性、耐老化性和耐热性较好。
广泛应用于干式配电电力变压器中。
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第5章 高电压与绝缘技术
5.2 绝缘材料
5.2.2 有机绝缘材料
图5-9 聚酰亚胺薄膜
聚酰亚胺电热膜
耐220℃聚酰亚胺漆包线
聚酰亚胺薄膜 耐热性好，可长期工作在250℃环境下，H级耐温等级。
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第5章 高电压与绝缘技术
5.2 绝缘材料
5.2.1 无机绝缘材料
二、基准值的选取
图5-3（b晕性和耐热性。
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图5-3（a）瓷绝缘子
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第5章 高电压与绝缘技术
5.2 绝缘材料
5.2.1 无机绝缘材料
电性能好，主要用于电线电缆绝缘材料。
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第5章 高电压与绝缘技术
5.2 绝缘材料
5.2.2 有机绝缘材料
硅橡胶有机外套避雷器
图5-14 硅橡胶绝缘子表面憎水性
图5-13 硅橡胶绝缘子
硅橡胶 分子主链是化学性质稳定的Si-O键结构，良好耐热和耐大气老化性、耐臭氧
老化性等类似于无机物材料的特性。
电气工程及其自动化专业导论

实际内容并没有太大的差异。
1974年，美国学者 W.E.Newell认为电力电子 学是一门交叉于电气工程三 大学科领域——电力学、电 子学和控制理论之间的边缘 学科，自此，国际上开始普 遍接受了这一观点。
电子学
电力学
电路、器件
电力 电子技术
连续、离散
控制 理论
静止器、旋转电机
电力学、电子学和控制理论是电力电子 技术的三根支柱，但这三根支柱的粗细并不 一样。其中，电子学最粗，这说明电力电子 技术和电子学具有密切关系。其次是电力学 ，即应用于电力领域的电子技术。控制理论 最细，但控制理论在电力电子变流装置和系 统中得到了有机而广泛的应用。
4.2 电力电子技术的基本内容
电力电子技术是一门将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用由半导体电力
开关器件组成的各种电力变换电路对电能进行变换和控制的一门新兴学科。
20世纪60年代，该学科被国际电工委员会命名为电力电子学或功率电子学，又称电力电子
技术。“电力电子技术”和“电力电子学”是分别从工程技术和学术两个不同角度来称呼的，其
4.2.1 电力电子器件及其功率集成
电力电子器件又称电力半导体器件，它是电力电子系统的心脏，是电力电子电路的基础。电 力电子技术的不断突破和发展都是围绕着各种新型电力电子器件的诞生和完善进行的，一代电力 电子器件带动一代电力电子技术应用。电力电子器件的实物如下图所示。
哈尔滨理工大学
第4章 电力电子与电力传动
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第4章 电力电子与电力传动
4.1 电力电子与电力传动的发展历程
4.1.1 电力传动技术的发展历程
电力传动经过了一个漫长的发展过程。古代动力的来源是人力、畜力；后来出现了借助于风力、 水力传动的生产机械；再以后，发明了热机(蒸汽机、内燃机、柴油机)，就以高温蒸汽为动力；直到 十九世纪出现了电能，就以电能为动力带动生产机械。从此，人类从繁重的体力劳动中解放出来。