《河北大学自控》课件

河北大学自控课程概览欢迎来到河北大学自动控制专业的课件这个课程将全面介绍自动控制的基PPT本概念和应用帮助学生掌握从原理到实践的全面知识,自控专业介绍专业概述专业特色自动控制专业是一个融合了电本专业培养学生掌握先进的自动子、计算机、机械等技术的综合化控制理论和方法具备系统设,性学科主要研究如何设计和应计、调试和维护的能力能够胜任,用各种自动控制系统以实现对工工业自动化领域的各项工作业生产过程的精确控制知识体系就业前景专业课程涵盖控制理论、传感技毕业生可从事工厂自动化控制、术、执行机构、算法、状态空智能制造、工业机器人、物联网PID间分析等诸多方面让学生全面掌等领域的设计、开发、调试和维,握自动控制的关键知识护工作专业培养目标培养自动化领域的复合培养动手能力和创新精12型人才神掌握自动控制基本理论和技术具备分析和解决实际问题的能,了解自动化系统的组成及工作力能够运用控制技术进行工程,原理实践培养国际视野和沟通协培养学生的终身学习能34作能力力培养学生的跨文化交流和团队掌握自主学习和持续改进的方合作精神适应全球化发展需法以适应快速发展的自动化领,,求域专业课程设置核心课程实践课程专业拓展综合训练自动控制原理、传感器技术、自动化实验、工业机器人实智能制造、工业机器人、自动毕业设计、认证考试实践等综控制算法、状态空间建践、工业现场总线应用等实践化系统集成等前沿课程，了解合训练环节，提高学生解决实PID模、信号与系统分析等基础核课程，培养动手能力行业发展趋势际问题的能力心课程自动控制原理自动控制原理是研究如何设计和分析自动控制系统的学科它包括系统建模、反馈控制、稳定性分析、动态特性分析等内容通过自动控制原理的学习可以掌握分析和设计自动控制系统的方法,论为后续学习其他控制相关课程奠定基础,常见控制系统工业控制系统家用控制系统运动控制系统过程控制系统工业控制系统是用于自动化生家用控制系统利用传感器和执运动控制系统专门用于精密控过程控制系统适用于化工、石产和制造过程的综合性控制系行机构实现对家庭环境、安制机械设备的运动如数控机油、冶金等过程行业通过实时,,统包括、、全、娱乐等方面的自动化控制床、机器人等实现高精度的定监测和精确控制过程参数确保,PLC DCSSCADA,,,等它们实现了生产过程的自提高生活便利性和舒适性位和运动轨迹跟踪产品质量和生产安全动监测、控制和优化传感器技术类型广泛精度可靠从温度、压力、流量到光、电、位移先进的传感器技术可以实现高精度、等各类物理量都可通过传感器进行检高灵敏度的检测满足各种工业应用的,测和测量需求自动化支持数据采集传感器作为自动化和智能控制的感知传感器将实时数据转换为电信号为上,神经为无人化生产和智能制造提供基位机控制系统提供可靠的数据源,础执行机构电机气动执行器12电机是最常见的执行机构通过气动执行器利用压缩空气的能,将电能转换为机械能来驱动设量将控制信号转换为机械运动,备主要包括电磁式电机、步适用于需要大推力和快速响应进电机和伺服电机等的场合液压执行器致动器34液压执行器利用液压系统的能致动器是一种能将电信号转换量传递原理驱动设备具有高功为机械位移或力的装置常见的,,率密度和良好的动态性能广有电磁致动器、压电致动器和泛应用于重工业领域形状记忆合金致动器控制算法PID比例控制P通过比例调节控制量与目标值之间的误差，实现快速响应积分控制I通过积分消除稳态误差，提高控制精度和稳定性微分控制D通过微分预测系统的变化趋势，提高控制系统的动态响应参数调整通过调整、和三个参数的比例，优化控制系统的性能P ID状态空间建模建立状态方程1根据系统微分方程确定状态变量及状态方程求解状态方程2利用矩阵方法求解状态方程的解析解分析系统性能3根据状态方程确定系统的稳定性、响应特性等状态空间建模通过建立系统微分方程的状态方程表示，可以更好地分析和设计复杂动态系统的控制策略它为控制系统的分析和设计提供了一种有效的数学工具控制系统分析时域分析频域分析状态空间分析根轨迹分析通过时域分析可以研究控制频域分析着眼于控制系统的频状态空间分析从系统的内部结根轨迹分析研究特征方程根的,系统的响应特性如稳态误率响应特性如增益余量、相构出发描述系统的微分方程轨迹直观反映了系统的稳定,,,,,差、调节时间和超调量等这位余量和带宽等这有利于分可以得到更深入的理解这有性和动态特性这有利于选择有助于理解系统的动态行为析系统的稳定性和抗干扰能助于分析和设计复杂的多输入合适的控制器参数,并优化控制策略力多输出系统频率域分析频率域分析是系统分析的重要方法之一它通过将时域信号转换为频域信号可以更直,观地反映系统的动态特性220Hz阶数频率分析系统稳定性和动态特性时常需要考虑系统的频率响应反映了系统输出对输入频系统阶数率的响应能力30dB45°增益相位系统的频率域增益描述了系统在不同频率系统的频率域相位反映了系统对输入信号下的放大能力的相位变换离散系统数字信号处理采样与量化Z变换分析差分方程建模离散系统采用数字信号进行处离散系统需要对连续信号进行变换是离散系统分析的重要数离散系统可以用差分方程来描Z理能够更加精确地控制系统采样和量化以转换成数字信学工具可以转换到频域进行分述系统动态特性更适合数字控,,,,号析制数字控制系统数字信号处理离散时间系统优势显著数字控制系统利用数字信号处理技术能够数字控制系统采用离散时间信号通过微处数字控制系统具有高精度、高可靠性、易编,,更精确地控制系统并提高可靠性理器进行采样、量化和计算实现精确数字程和适应性强等优点在工业控制中广泛应,,控制用工业现场总线实时数据传输网络灵活性工业现场总线支持设备之间的实时数据通信保证工艺过程的实时监现场总线网络结构灵活支持多种拓扑结构便于系统集成和扩展,,,控和快速响应可靠性保障标准规范工业现场总线采用冗余设计和容错机制提高系统的可靠性和稳定工业现场总线技术遵循国际标准确保设备的兼容性和互操作性,,性工业机器人工业机器人是现代制造业中的关键设备能自动执行各种复杂的生产操作它们,可以实现高精度、高重复性和高效率的加工大大提高了生产效率和产品质量,主要应用于焊接、装配、搬运、喷涂、切割等领域广泛应用于汽车制造、电子,电器、家电、航空航天等行业未来随着技术的不断进步工业机器人将在智能,,制造中发挥更重要的作用智能制造智能制造是指利用信息技术和先进制造技术实现制造过程的自主,感知、自动分析、自主决策和自主控制从而提高生产效率和产品,质量的现代制造方式它包括自动化、数字化、智能化等多个方面的技术集成智能制造可以大幅提高生产效率、减少人力投入、提高产品质量,是制造业发展的趋势所在自动化系统集成多传感器融合PLC控制系统采用先进的传感器技术实现对各种工基于可编程逻辑控制器构建柔性可编,,艺参数的全面监测和感知程的自动化控制系统SCADA监控系统工业以太网通讯采用监控和数据采集技术实现对整个利用工业以太网技术实现各个子系统,,生产过程的实时监控和管理间的高速、低延时数据交换典型应用案例工业控制智能交通自控技术在制造业中广泛应用如自动驾驶、航空航天、轨道交通,生产线自动化、机器人控制等提等领域都依赖先进的自控技术实,,高了生产效率和产品质量现了更安全、高效的智能化交通系统医疗保健居家生活医疗设备如心脏起搏器、呼吸机家用电器、楼宇自控等应用自控等利用自控原理精确调节帮助治技术实现更加智能化、节能环保,,疗并改善病人生活质量的家居生活实验室介绍我校自动化实验室拥有先进的控制与仪表设备、工业机器人、工业现场总线等各类教学实训设备学生可在此亲手操作实践深入体验自控技术的应用,实验室以学生为中心着力培养学生的创新实践能力定期开展科技竞赛和学科,探索活动为学生提供广阔的实践平台,实践教学体系先进实验室专业实践课程校企合作实践学校建有各类先进的实验室配备专业实验课程设置注重理论与实践相结合学生可参学校与多家企业建立合作关系学生可参加,,,设备为学生提供丰富的实践教学资源与各类专业实践课程如环节设计、控制系工厂参观、企业实习等实践活动增强实际,,,统调试等操作能力校企合作产学研融合实践基地建设12学校与企业密切合作开展产学在企业建立实习实训基地为学,,研一体化结合行业需求培养高生提供实践机会增强工程应用,,质量人才能力技术交流合作定制定向培养34学校邀请企业技术专家进行技根据企业需求联合开发符合行,术交流与培训提升师生对前沿业要求的定制化人才培养方,技术的认知案就业前景广阔的就业市场高薪职位机会创业优势发展潜力大随着智能制造和工业自动化的自控专业掌握先进的控制理论自控专业学生具备系统设计、随着智能制造的不断升级自,快速发展，自控专业毕业生在和技术在智能机器人、过程软硬件集成等全面技能有利动化技术的应用范围将进一步,,制造业、能源、交通等领域拥自动化等细分领域担任核心技于创办自动化设备、系统集成扩大为自控专业毕业生带来,有广阔的就业前景术岗位具有较高的薪资水等高科技公司广阔的职业发展空间,平培养计划理论与实践并重课程体系完整注重技术应用实践教学丰富本专业注重理论知识教学与实从自动控制原理、控制系统分重点培养学生在工业自动化、通过校内外实习、参与科研项践操作能力的培养，安排了丰析、传感器技术等基础课程到智能制造等领域的技术应用能目等丰富的实践教学环节，培富的理论课程和实验实践课算法、工业机器人等专业力，为学生未来就业打下坚实养学生的实际动手能力PID程核心课程，体系完整基础考试大纲专业基础知识控制系统分析12包括自动控制原理、传感器技术、执行机构等基础知识涵盖频域分析、状态空间建模、控制等技术PID工业应用实践与案例34考察在工业机器人、工业现场总线、智能制造等领域的应评估学生在实验室实践和典型应用案例分析方面的掌握用考试指导综合考点考试形式考试涵盖课程内容广泛既有理论考试通常为闭卷笔试兼有选择,,知识又有实际应用需全面复习题、填空题和简答题等多种题,,重点突出型注意掌握各类题型的解题技巧时间管理考前准备合理分配时间既要保证回答每个夯实基础知识提高综合运用能,,问题的深度又要兼顾全卷完成力针对性地进行模拟演练培养,,培养考试时的冷静判断力考试应对能力学习方法专注学习记笔记在学习过程中，保持专注和持续的投入非常重主动记录重要内容和关键概念有助于理解和记,要避免分心和干扰，集中精力理解知识要忆知识整理笔记后再次复习也很关键点实践练习交流讨论将理论应用到实际操作中通过反复练习来巩固与同学或老师进行充分讨论交流能从不同视角,,和深化所学知识是掌握自控知识的关键发现问题和获得启发对理解知识很有帮助,,学习技巧专注冥想建立规律作息保持学习动力通过静心冥想练习可以培养集中精力和思制定合理的学习和休息时间表培养良好的保持学习的主动性和恒心即使遇到困难也,,,维敏捷的能力帮助学习更加高效学习习惯让大脑处于最佳状态要坚持下去最终必能收获成果,,,学生获奖情况优秀学生奖科技创新奖实践技能奖我校自控专业学生在全国竞赛中屡获殊荣同学们积极参与科技创新项目不断探索前在各类技能大赛中我们的学生展现出出色,,,展现出扎实的专业知识和创新能力沿技术为我校赢得了多项国家级奖项的实践能力和动手能力备受业界认可,,师资力量经验丰富学术水平高我校自控专业拥有一支经验丰富教师均拥有博士学位在自动控,的教师团队他们在理论与实践研制、机器人、工业自动化等领域,究方面深有建树能够为学生提供有深入研究部分教师还担任期刊,,专业指导和学习支持编委和学术组织负责人教学能力强师生互动密切我校教师注重教学方法创新采用教师重视与学生的交流互动通过,,理论授课、实验实践、案例分析答疑辅导、学术沙龙等方式帮助,等多种教学手段深受学生好评学生解决学习中的问题,总结与展望通过三年的《自控》课程学习，同学们不仅掌握了自动控制的基础理论知识，还学会了运用先进的控制技术解决实际问题展望未来，随着工业自动化和智能制造的快速发展，自控技术将在更广泛的领域发挥重要作用希望同学们能不断提升专业技能，为国家的高端制造业发展做出贡献。