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电气工程及其主动化学科概论-火狐体育总代理

作者:火狐体育总代理 发布时间:2022-09-29 18:13:52点击数:15

  主动化专业简介 主动化学科概论 主动化专业教学方案 主动化专业学习资源 研讨生专业及入学考试课程 作业

  专业简介 08学科类别:工 学 电气信息类(0806) 电气工程及其主动化 主动化 电子信息工程 通信工程 核算机科学与技能 电子科学与技能 生物医学工程

  所谓主动化(Automation)便是通过由各类 电子设备(包含核算机)、主动组织等技能装 置所组成的体系,依照必定的规则去完结曩昔 依托人类的膂力劳动和脑力劳动才干完结的各 种信息处理、办理决议方案、产品规划、出产加工 、质量操控等各项预订方针,然后减轻人的劳 动,前进作业效率和产品的质量。

  本专业培育的学生要具有电工技能、电子技能、操控 理论、主动检测与外表、信息处理、体系工程、核算 机技能与运用和网络技能等较广大范畴的工程技能基 础和必定的专业常识,能在运动操控、工业进程操控、 电力电子技能、检测与主动化外表、电子与核算机技 术、信息处理、办理与决议方案等范畴从事体系剖析、系 统规划、体系运转、科技开发及研讨等方面作业的高 级工程技能人才。

  毕业生应获得以下几方面的常识和才能:① 具有较 厚实的自然科学根底,较好的人文社会科学根底和外 语归纳才能;

  ② 把握本专业范畴必需的较宽的技能根底理论常识, 首要包含电路理论、电子技能、操控理论、信息处理、 核算机软硬件根底及运用等;

  ③较好地把握运动操控、工业进程操控及主动化外表、 电力电子技能及信息处理等方面的常识,具有本专业 范畴1-2个专业方向的专业常识和技能,了解本专业学 科前沿和开展趋势;

  主动化技能在社会开展中的位置和作用 主动化技能的发生及其开展 操控体系的组成、分类和功用点评 主动化体系是一种信息处理体系 主动化与体系工程 主动化的开展趋势

  银行:主动取款机 商铺:主动售货机、主动门 交通:智能交通办理 、车内的主动防撞体系、电子地

  科学研讨:如低温超导、高能加快器、核反应堆等 需求必定的环境和条件作保证,许多科研数据需求 收集和处理

  主动化是现代社会办理、出产和国防开展的需求。一 个现代化的社会离不开主动化,这是由现代社会的高 出产力水平所决议的。主动化技能的开展推动了社会 办理、出产和国防的现代化。能够说,没有主动化就 没有现代化。

  巡航导弹的制导体系由全球卫星定位体系接纳设备、 惯性导航体系、数字化地图及取景相机组成。而采 用新式的现象匹配制导办法将会使导弹的进犯精确 度进一步前进。

  具有重大意义的一种比较典型的主动设备:瓦特 (James Watt)在1787年创造的安装在蒸汽机上的离 心式调节器。

  三、四十时代,呈现半主动的流水出产线,使得工业 出产开端呈现了‘主动化’的萌发。如美国福特轿车 公司研制成功了用于轿车发动机出产的主动设备,并 树立‘主动化’部分。

  跟着电子技能和核算机技能的开展,主动化技能的水 平也愈来愈高。高水平主动化体系的首要标志是不只 能够部分或悉数代帮人的膂力劳动,并且能够部分代 帮人的脑力劳动,即具有智能功用。

  主动化设备和体系还能够完结人类依托自身的膂力和 脑力无法直接完结的使命,如核辐射、特高温等风险 场合的作业、海底作业、潜艇的飞行、导弹的发射和 弹道的操控、卫星运转中的操控等。从这个意义上来 说,主动化设备和体系不只作为人手功用并且作为人 脑功用的延伸。

  被操控方针(Controlled Object)是操控体系的作业 方针。操控便是操控器对被操控方针施加一种操控作 用,以抵达人们所预期的方针。如一个温度需求加以 操控的房间便是一个被操控方针,温度操控器依据实 际室温与设定的室温之间的差,发生操控作用,增大 或减小制冷量,使房间的温度抵达所希望的室温。

  度看,被操控方针在运动进程中所表现出来的动态 行为(Dynamical Behavior)(也称方针特性)有 相似之处,能够用一起方式的数学模型加以描绘, 这便是被操控方针的动态数学模型(Mathematical Model)。

  被操控方针的数学模型是操控体系规划的首要依据, 这便是为什么操控科学能够广泛地用于各种不同范畴, 不论是技能进程仍是社会、经济和生物进程等。

  树立被操控方针的动态数学模型,实践上便是要找 出被操控方针的输出与输入之间的动态联络,即输 入与输出之间的因果联络。树立被操控方针的动态 数学模型的办法许多,依据不同的分类办法,可分 为:

  机理的办法(Mechanism Based):依据被操控对 象内涵的机理,运用各种物理、化学、社会和经济 规则树立模型的办法;

  辩识办法(Identification):不论内涵的机理怎么,仅 依据动态进程中被操控方针的输出和输入数据,通过 必定的数据处理,并选用特定的算法树立数学模型的 办法。这种办法又称‘黑箱’(Black Box)办法。这种 办法的理论根底--体系辩识理论已经成为操控理论的 一个重要分支。

  因为实践被操控方针的杂乱性,如:非线性、时变性、 散布参数、体系内部彼此耦合等,以及各种搅扰的存 在,获得各种不同被操控方针的动态数学模型是一件 杂乱而深重的使命,是操控作业者的重要研讨课题。

  对详细的操控要求用被操控量(Controlled Variable)来 描绘。被操控量能够是一个,也能够是多个。如对房 间的操控要求能够仅仅温度,也能够是温度、湿度、 气压和二氧化碳含量。

  为使被操控量抵达预订方针所要改动的参量称为操 作量(Manipulated Variable)。被操控量不同,所采 用的操作量也不同,如通过加热或制冷来操控温度,

  传感器(Sensor)是技能进程和生物进程的操控体系 获得反应信号所必不可少的。 如果把人体当作一个被

  操控方针的话,操控人体去从事全部有意图活动的是 许多杂乱的操控体系,而人的眼睛、耳朵、鼻子、皮 肤等便是传感器。

  技能进程运用的传感器将各种物理量、化学量、生物 量转化成易于处理和运用的弱电信号,如热电偶将温 度转化成毫伏,压电晶体将压力转化成弱小电信号等。

  角加快度等; 电工量:电压、电流、电功率、电频率等 化工量:组份、PH值、糖化率等; 生物量:白血球数、红血球数等。

  变送器( Transmitter )不只将热工量、机械量电工量、 化工量等转化成弱小电信号,且进行必要的信号处理、 工程量转化和外表化,使之成为能习惯各种工程环境 和要求的外表。变送器的中心是传感器

  研讨新的传感器技能、规划出体积小、转化快、精度 高、功用安稳牢靠的传感器是主动化作业者的重要任 务之一。

  操控器(Controller)的作用是承受传感器(变送器)来 的丈量信号,并与被操控量的设定值(Set Point)进 行比较,得到实践丈量值与设定值的差错,然后依据

  通过思维和推理,决议选用什么样的操控规则,以使 被操控量快速、平稳、精确地抵达所预订的方针值。

  履行器(Actuator)(也称履行组织)履行主动化体系的 大脑 —— 操控器所输出的操控作用,是主动化体系的

  操控进程是一个信号检测、改换、处理和传递的进程 数学模型的辩识进程自身也是一个信号处理的进程

  在主动化体系中,被操控量的丈量信号常常遭到各种 外界噪声信号的搅扰,为了去除噪声,还其实在信号 的本来面目,这就需求用滤波理论、估量理论等进行 信号处理,如雷达信号处理等

  在一些主动化体系中,有些特征量的获取不是用一般 的传感器所能完结的,如银行、刑侦和一些重要场所 用的指纹体系,需求对指纹进行处理和辨认,这便是 所谓的模式辨认问题。模式辨认已成为一个很活泼的 研讨范畴。

  跟着科学技能的开展和社会的前进,主动化体系的规划 越来越大,体系也越来越杂乱。别的,技能进程与社 会进程的联络也越来越亲近(如工业出产对环境污染、 生态平衡等的影响),这就要求从大局的规模去调查 和考虑问题,以抵达最大的经济效应和社会效益,这 是体系工程(Systems Engineering)所要研讨的内容

  ‘体系’是由彼此作用和彼此依靠的若干组成部分结合 而成的具有特定功用的有机全体,它自身又是它所从 属的更大体系的一部分。体系工程是研讨人工体系的 一门技能学科,是各类人工体系组织、办理技能的总 称,它运用现代科学技能办法从大局动身进行体系分 析、体系仿真、体系规划、最终作出合理的决议方案,以 便最优化或次最优化地完成预期的方针。

  体系工程和运筹学的构成和开展是现代出产力开展的 必定产品。体系工程的构成起源于本世纪30-40时代。 从60时代开端,体系工程和运筹学日益广泛地运用于 航天等一类大规划顶级科研体系、工业体系、人口问 题、生态平衡、环境保护、社会经济、金融服务与行 政办理等各个方面,获得越来越显着的经济和社会效 益

  体系规划:依据体系的方针和必需的约束条件,规划 出抱负体系,然后,经批改,树立技能上能够完成的 体系。

  大局性:体系工程考虑问题时,先从全体动身,提出 方针,再从全体动身,考虑各子体系之间的联络,最 终完成总体方针。

  相关性:体系内部存在各种联络,如:体系输入与输 出之间的联络、子体系之间的联络、体系组成部分中 的参数与体系功用之间的联络等,体系工程剖析问题 时有必要从量上去描绘这些联络。

  择优性:体系工程所要处理的是体系的最优化问题, 也便是要完成体系的最优规划、最优操控、最优办理 和最优调度等,这就需求运用最优化办法、最优操控 理论和决议方案论等。

  归纳性:因为杂乱的体系触及面广,体系工程不只涉 及技能要素,并且触及经济、社会等要素。理论上, 触及数学、操控论、经济学等多门学科的常识。就应 用面来说,触及工业、农业、军事、经济、行政办理 等

  由液动、气动开展到电子-机械设备。设备也由大到小,由 单一功用到功用杂乱、具有智能的主动化体系。信号传输 由模拟向数字化、网络化方向开展。为了前进安全牢靠性, 选用冗余(Redundancy)技能和故障诊断(Fault Diagnosis) 技能。如用于工业操控的主动化设备由液动—气动—电子 装 置 — 集 散 型 计 算 机 控 制 系 统 ( Distributed Computer Control System—DCS)—现场总线操控体系(Field Bus Control System),完成信号的数字化和网络化传输。

  自习惯操控(Adaptive Control):主动改动操控器的参 数,使操控作用最优。 最优操控(Optimal Control):挑选恰当的操控规则, 使得操控体系的质量最好。 多变量操控(Multi-Variable Control):用补偿的办法消 除体系之间的彼此相关,改进整个操控体系的质量。 鲁棒操控(Robust Control):对扰动和模型差错有很好 的鲁棒性。

  3)智能操控体系 智能操控(Intelligent Control)研讨将人类的智能, 如学习、自习惯和探究的才能引进操控体系,使其具 有自学习、自组织、主动辨认和主动判别、决议方案的功 能 。 模 糊 控 制 (Fuzzy Control), 专 家 系 统 (Expert System)、模式辨认和人工神经网络(Artificial Neural Network)等先进的操控和信号处理办法的运用将使未 来的工业操控体系,卫星和导弹等先进武器的操控具 有愈加完善的功用。

  由‘孤岛’式的操控体系向核算机网络环境下的核算 机集成制作体系(Computer Integrated Manufacturing Systems --CIMS)方向开展。 CIMS的概念最早是由美国约瑟夫·哈林顿博士在1973年 提出的

  1)企业的各种出产经营活动是不可分割的,要一致考虑; 2)整个出产制作进程实质上是信息的收集、传递和加工处

  因而,企业作为一个一致的全体,有必要从体系的观念、 大局的观念动身,广泛选用核算机等高新技能,加快信息 的收集、传递和加工处理进程,前进作业效率和质量,从 而前进企业的总体水平。

  CIMS是工厂主动化的新模式,它是面向整个工厂,它 能够掩盖工厂的各种经营活动,包含出产经营办理、 工程规划和出产制作各个环节,即从产品报价、承受 订单开端,经方案组织、规划、制作直到产品出厂及 售后服务等的全进程。

  CIMS是主动化程度不同的多个子体系的集成。跟着科 学的开展和技能的前进,制作业中的核算机运用水平 在敏捷前进,呈现了多种不同的主动化体系。如办理 信息体系(MIS)、制作资源方案(MRPⅡ)体系、计 算机辅佐规划(CAD)体系、核算机辅佐工艺规划 (CAPP)体系、核算机辅佐制作(CAM)体系、柔性制 造体系(FMS),以及数控机床(NC,CNC)、机器人 等。

  0811 操控科学与工程 081101 操控理论与操控工程 081102 检测技能与主动化设备 081103 体系工程 081104 模式辨认与智能体系 081105 导航、制导与操控

  0812 核算机科学与技能 081201 核算机体系结构 081202 核算机软件与理论 081203 核算机运用技能

  重庆大学:主动操控原理及微机原理或专业归纳考试(含数 据结构、离散数学、 数据库、核算机网络)

  华中科技大学:归纳考试一(操控理论、微机原理及操控 技能),归纳考试二(检测技能与传感器原理,微机原理 与接口技能),归纳考试三(数据结构与运筹学)。复试 内容:专业及核算机软、硬件根底常识(操控理论、微机 原理及运用、检测技能、电子技能、电力电子与主动操控 体系、软件技能、办理信息体系、运筹学等),外语白话。

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