自動控制課程設計報告

隨着自動化技術的飛速發展，自動控制技術正逐步得到廣泛應用。尤其是當代，自動控制技術迅猛發展、日新月異，深刻地影響了人類生活和人類命運的各個方面。半導體微電子學、光學和光電子學、計算機和通信網絡等信息採集，下面是小編整理的相關內容，希望對你有幫助。

一、自動控制的應用領域分析

自動化控制系統的研究，幾乎涵蓋所有應用科學知識與技術的結合，領域範圍及牽涉的科學知識與應用工具相當廣泛，作為交叉學科，自動控制與其他很多學科有關聯，尤其是數學和信息學，在製造，醫藥，交通，機器人，以及經濟學，社會學中的應用也都非常廣泛。自動化控制的應用領域一般可分為下列幾類：

1、工廠自動化控制，又稱為生產自動化控制，即利用自動化的生產設備，一貫作業的生產方式，從事有效率的產品生產。2、設計自動化控制，即利用電腦軟件技術及應用，將所需設計的資料，轉成控制程序或生產流程，而且以簡單的圖或語言，來表示或執行製造過程的自動化控制的運作。3、實驗室自動化控制，即利用自動化設備與電腦軟件技術及應用，或可編程控制器等設備，結合温度、濕度、壓力、流量等傳感器，將實驗室的控制程序或生產流程，及所需實驗結果的資料，轉成簡單的圖或語言，來表示或執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備與電腦軟件技術及程式應用，結合温度、濕度、壓力、流量等傳感器設備，能自動地檢測樣品，並將檢測的物理量的資料，轉成簡單的圖或語言，來表示檢測結果。5、辦公室自動化控制，即利用軟件程式技術及應用，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，即利用自動化的設備與電腦軟件技術及程式應用，結合家庭用設備，提高家庭舒適度與居家安全。7、服務自動化控制，即利用自動化的設備與電腦軟件技術及程式應用，結合各式各樣的自動化設備或傳感器，監測、紀錄、轉接、通知、執行運作等，以供顧客或使用者，能快速處理相關作業或快速處理所遭遇的問題。

上述七大類自動化控制的範疇及其相關產品與設備，佔社會經濟產值相當比重，對國家社會經濟影響很大，非常值得深思研究與發展應用隨着自動化技術的發展與應用。

二、現代控制理論的發展及基本內容

經典控制理論雖然具有很大的.實用價值，但也有着明顯的侷限性。其侷限性表現在下面二個方面：第一，經典控制理論建立在傳遞函數和頻率特性的基礎上，而傳遞函數和頻率特性均屬於系統的外部描述（只描述輸入量和輸出量之間的關係），不能充分反映系統內部的狀態；第二，無論是根軌跡法還是頻率法，本質上是頻域法（或稱復域法），都要通過積分變換（包括拉普拉斯變換、傅立葉變換、Z變換），因此原則上只適宜於解決“單輸入??單輸出” 線性定常系統的問題，對“多輸入??多輸出”系統不宜用經典控制理論解決，特別是對非線性、時變系統更是無能為力。

現代控制理論正是為了克服經典控制理論的侷限性而在20世紀50、60年代逐步發展起來的。現代控制理論本質上是一種“時域法”。它引入了“狀態”的概念，用“狀態變量”（系統內部變量）及“狀態方程”描述系統，因而更能反映出系統的內在本質與特性。從數學的觀點看，現代控制理論中的狀態變量法，簡單地説就是將描述系統運動的高階微分方程，改寫成一階聯立微分方程組的形式，或者將系統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方程。採用狀態方程後，最主要的優點是系統的運動方程採用向量、矩陣形式表示，因此形式簡單、概念清晰、運算方便，尤其是對於多變量、時變系統更是明顯。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上，現代控制理論被引向更為深入的研究。現代控制理論研究的主要內容包括三部分：多變量線性系統理論、最優控制理論以及最優估計與系統辨識理論。由於篇幅所限，有關現代控制理論研究的具體內容請參見有關文獻，這裏從略。

三、自動控制技術發展歷程分析

自動控制（automatic control）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置，使機器、設備或生產過程的某個工作狀態或參數自動地按照預定的規律運行。隨着電子計算機技術和其他高技術的發展，自動控制技術的水平越來越高，應用越來越廣泛，作用越來越重要。自動控制技術的發展大致可分為以下幾個發展階段：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品質量、適應批量生產需要等因素為需求動力。主要技術特點為各種單機自動化加工設備出現，並不斷擴大應用和向縱深方向發展。60年代中到70年代初期，該階段以市場競爭加劇，要求產品更新快，產品質量高，並適應大中批量生產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線為標誌，在單機自動化的基礎上，各種組合機牀、組合生產線出現，同時軟件數控系統出現並用於機牀。70年代中期至今，該階段以市場環境的變化，使多品種、中小批量生產中普遍性問題愈發嚴重，要求自動化技術向其廣度和深度發展，使其各相關技術高度綜合，發揮整體最佳效能為需求動力。主要特點技術特點是把分散獨立的單元自動化技術集成為一個優化的整體。

隨着現代應用數學新成果的推出和電子計算機的應用，為適應宇航技術的發展，自動控制理論跨入了一個新階段現代控制理論。主要研究具有高性能，高精度的多變量變參數的最優控制問題，主要採用的方法是以狀態為基礎的狀態空間法。目前，自動控制理論還在繼續發展，正向以控制論，信息論，仿生學為基礎的智能控制理論深入。在現代科學技術的 眾多領域中，自動控制技術起着越來越重要的作用。

總而言之，在經濟高速發展、高新技術更新換代頻繁的現代社會，自動控制技術已經成為促進各個產業發展的主導力量。自動控制技術水平是反映一個國家社會進步的一個重要標誌。人類在推進自動控制技術的發展和應用的同時，要實施綠色製造戰略，發展綠色經濟、循環經濟，加大環保力度，提倡、引導和推進資源節約的現代生產模式和健康文明的消費模式，走可持續發展之路，建設社會主義和諧社會。