第4章控制科學(xué)與工程

第4章控制科學(xué)與工程主編施榮華張祖平中國鐵道出版社

http://第4章:控制科學(xué)與工程3.1有線通信系統(tǒng)3.2光纖通信技術(shù)3.3交換技術(shù)3.4多媒體通信3.5無線通信系統(tǒng)3.6通信電源技術(shù)學(xué)科概論講座-----控制模塊3控制系統(tǒng)的基本要求

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檢測技術(shù)在自動控制中的作用

3自動控制系統(tǒng)的分類

45自動控制技術(shù)簡要發(fā)展史

自動化學(xué)科的應(yīng)用領(lǐng)域

61自動控制的基本概念控制和自動化的展望

第4章:控制科學(xué)與工程參考書1自動化概論，趙曜主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2009年4自動化（專業(yè)）概論，萬百五主編，武漢理工大學(xué)出版社，2003年3自動化學(xué)科概論，戴先中主編，高等教育出版社，2006年2信息科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論，鐘義信主編，北京郵電大學(xué)出版社，2007年自動化的基本概念日常生活中，較少聽到“自動化”這個(gè)名詞更多聽到的是：這個(gè)設(shè)備(器具)是自動的、

自動控制的或全自動的自動化的地位和作用——比人干得更快、更好，極大地提高生產(chǎn)力從自動化生產(chǎn)線上生產(chǎn)的產(chǎn)品，質(zhì)量越來越好，價(jià)格越來越低?！讶藦姆敝氐奈ｋU(xiǎn)的工作中解放出來

礦井掘井、核電站檢查、消防救火、無人偵察機(jī)、導(dǎo)彈（無人）

——完成人無法完成的工作

管道機(jī)器人（各種油管、水管）、

6000米機(jī)器人自動化的地位和作用——自動化在國民經(jīng)濟(jì)、國家綜合實(shí)力中起著舉足輕重的作用，并且其作用越來越重要?！詣踊毡榇嬖谟谌嗣袢粘Ｉ钪小！詣踊菄垃F(xiàn)代化的標(biāo)志。具有自動導(dǎo)航和控制功能的無人和載人航天器、航空器、航海器，網(wǎng)絡(luò)化和自動化的軍事指揮和武器系統(tǒng)是現(xiàn)在高技術(shù)戰(zhàn)爭的基礎(chǔ)。自動化的概念

-生活中的自動化

家庭：

全自動照相機(jī)、洗衣機(jī)、電飯煲、微波爐、空調(diào)、自動開閉窗簾銀行：

自動取款機(jī)ATM商店：

自動售貨機(jī)交通：

自動控制的紅綠燈、電子地圖、衛(wèi)星定位系統(tǒng)

火車上的自動燒開水機(jī)高檔樓宇：自動門、自動電梯、自動自來水開關(guān)

自動化系統(tǒng)實(shí)例

-空調(diào)空調(diào)運(yùn)行基于反饋信息（溫度測量值），屬于“反饋控制”空調(diào)-自動調(diào)節(jié)房間溫度以取暖為例，

空調(diào)通過溫度傳感器檢測房間的溫度?？照{(diào)控制器將檢測的溫度與設(shè)定值進(jìn)行比較，若溫度低于設(shè)定值的下限，則使壓縮機(jī)運(yùn)行，溫度上升，溫度上升到設(shè)定值的上限時(shí)則停止運(yùn)行。工業(yè)生產(chǎn)中自動控制實(shí)例-液位控制

差壓傳感變送器液位控制器

自動調(diào)節(jié)閥

液位自動控制原理

采用液位測量變送器檢測液位值并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號（如4-20mA），送往液位控制器LC（控制器的設(shè)定值由人工給定）。

控制器根據(jù)偏差的正負(fù)、大小及變化情況進(jìn)行計(jì)算判斷，然后發(fā)出控制信號，輸出至調(diào)節(jié)閥。

控制閥根據(jù)此信號增大或減小閥門的開度，調(diào)節(jié)出水流量，使測量值接近或等于給定值。

自動化基本概念-控制與反饋

控制：為實(shí)現(xiàn)某一目的而由控制器產(chǎn)生的施加于受控對象的一種操縱和調(diào)節(jié)作用。控制的過程是一個(gè)收集信息、加工信息、傳遞信息的過程，即信息處理過程。

反饋：將一個(gè)系統(tǒng)輸出的信息再作用于輸入信號，并對信息再輸出發(fā)生影響，起控制和調(diào)節(jié)作用。

自動化基本概念-反饋控制原理在反饋控制系統(tǒng)中，控制裝置對被控對象施加的控制作用，是取被控量的反饋信號來修正被控量的偏差，從而實(shí)現(xiàn)對被控對象的控制。自動化基本概念-正反饋與負(fù)反饋

根據(jù)偏差信號變化特性，可將反饋分成正反饋和負(fù)反饋。如果由于反饋的存在，經(jīng)過一系列輸入后，使得系統(tǒng)的輸出信號單調(diào)地朝著某一個(gè)方向變化，輸出值與目標(biāo)值的偏差越來越大或不穩(wěn)定，離目標(biāo)值越來越遠(yuǎn)，這樣的反饋稱為正反饋。

自動化基本概念-正反饋與負(fù)反饋

正反饋實(shí)例：炸藥爆炸、電子振蕩過程音響擴(kuò)音設(shè)備正反饋例：音響系統(tǒng)、振蕩電路等自動化基本概念-正反饋與負(fù)反饋

如果由于反饋的存在，使得系統(tǒng)的輸出信號趨于穩(wěn)定在目標(biāo)值，或者更嚴(yán)格地說，使輸出信號與給定值的偏差趨于減小，這樣的反饋稱為負(fù)反饋。幾乎所有的自動控制系統(tǒng)都是一個(gè)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。正反饋與負(fù)反饋系統(tǒng)輸出比較正反饋系統(tǒng)輸出負(fù)反饋系統(tǒng)輸出自動控制的基本概念-開環(huán)控制開環(huán)控制（OpenLoop)

輸入裝置直接將輸入信號作用于受控對象，受控對象在輸入信號的作用下按一定的規(guī)律運(yùn)動，但能否達(dá)到預(yù)期要求是沒有反饋信息的

?？刂骗h(huán)節(jié)受控對象輸出給定信號執(zhí)行環(huán)節(jié)擾動開環(huán)控制示意圖自動控制的基本概念-閉環(huán)控制閉環(huán)控制（ClosedLoop）將被控量測量出來，反饋至控制系統(tǒng)的輸入端與給定信號進(jìn)行比較得出偏差信號，然后根據(jù)偏差對被控對象實(shí)施有效控制，達(dá)到消除或減少偏差的目的。閉環(huán)控制示意圖自動控制的基本概念-閉環(huán)控制

閉環(huán)控制是指在控制器與被控對象之間，不僅存在正向作用，而且存在著反饋?zhàn)饔?。即系統(tǒng)的被控量對輸入量也有直接影響。反饋是指把輸出量檢測出來反送到系統(tǒng)的輸入端并與輸入信號比較以影響控制的過程。若反饋信號是與輸入信號相減則稱為負(fù)反饋；反之，若相加，則稱為正反饋。自動控制基本概念-自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

自動控制系統(tǒng)一般由給定、反饋、比較、控制、執(zhí)行、受控對象等環(huán)節(jié)和實(shí)際存在的擾動組成。

單回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

自動控制系統(tǒng)的基本組成被控對象控制系統(tǒng)所要控制的設(shè)備或過程給定環(huán)節(jié)產(chǎn)生給定輸入信號的環(huán)節(jié)測量環(huán)節(jié)隨時(shí)將被控制量檢測出來的裝置比較環(huán)節(jié)將給定的輸入信號（被控制量的希望值）與測量環(huán)節(jié)得到的被控制量實(shí)際值加以比較控制環(huán)節(jié)根據(jù)偏差信號，決策如何去操作被控對象，實(shí)現(xiàn)被控量達(dá)到所希望的目標(biāo)執(zhí)行環(huán)節(jié)按控制環(huán)節(jié)的控制決策，具體實(shí)施對控制對象的操作自動控制基本概念-PID控制器

－反饋信號檢測裝置控制器受控對象控制量給定輸入誤差輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)決定系統(tǒng)性能的最關(guān)鍵部分：控制器最簡單的控制方式：開關(guān)控制最常用控制方式：PID控制在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例+積分+微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。

自動控制基本概念-PID控制器

PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便。

PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值y(t)構(gòu)成控制偏差e(t)，將偏差的比例、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進(jìn)行控制，因此稱為PID控制。

比例、積分、微分作用可根據(jù)需要進(jìn)行不同組合，如P、PI、PD、PID控制。自動控制基本概念-PID控制器

內(nèi)容提要控制系統(tǒng)的基本要求

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檢測技術(shù)在自動控制中的作用

3自動控制系統(tǒng)的分類

45自動控制技術(shù)簡要發(fā)展史

自動化學(xué)科的應(yīng)用領(lǐng)域

61自動控制的基本概念控制和自動化的展望

檢測技術(shù)的含義：檢測技術(shù)是人們?yōu)榱藢ψ匀唤缥镔|(zhì)進(jìn)行定量掌握或定性判斷所采取的技術(shù)措施總稱，它是在測量、檢驗(yàn)、檢定等概念和技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的技術(shù)。檢測技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)、試驗(yàn)和科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域，是人們認(rèn)識和改造自然的重要手段。檢測技術(shù)在自動控制中的作用

檢測技術(shù)的作用：

對被控對象的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的檢測是自動控制的基礎(chǔ)和保證，檢測技術(shù)在自動控制中發(fā)揮著重要作用。作為信息技術(shù)三大支柱（檢測控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)）之一的檢測技術(shù)，如今已經(jīng)深深地滲透到人類的科學(xué)研究、現(xiàn)代軍事、工業(yè)和日常生活的各個(gè)方面。

檢測技術(shù)在自動控制中的作用

傳感器的概念Transducer/sensor能感受規(guī)定的被測量并按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號（電信號）的器件或裝置傳感器是人類五官的外延，計(jì)算機(jī)是人類大腦或智力的外延，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是人類四肢的外延。

在自動控制或自動檢測系統(tǒng)中，完成檢測任務(wù)的是各式各樣的傳感器和檢測儀表，亦稱為“電五官”。是各類控制或檢測系統(tǒng)感知、獲取與檢測信息的窗口，是實(shí)現(xiàn)自動控制的重要基礎(chǔ)。

傳感器與檢測儀表的作用熱敏電阻

空調(diào)溫度傳感器

微小的溫度傳感器

紅外體溫儀在線式紅外測溫儀傳感器應(yīng)用實(shí)例鎧裝熱電偶熱電阻敏感元件：直接感受外部信息（一次信號）轉(zhuǎn)換元件：將被測非電量參數(shù)轉(zhuǎn)換為電量信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路：將電信號轉(zhuǎn)為適于傳送、顯示或記錄的信號傳感器基本結(jié)構(gòu)檢測儀表：用于計(jì)算和顯示傳感器的測量輸出值，亦稱為二次儀表。測控儀表：既有檢測功能，又具有控制功能。例如：PID調(diào)節(jié)器智能儀表：內(nèi)部配有微處理器，有信息處理功能檢測儀表的作用實(shí)例-室內(nèi)空氣甲醛檢測儀：可以檢測、計(jì)算和顯示室內(nèi)空氣中甲醛的含量

檢測是將被檢測量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的過程，檢測方法是實(shí)施監(jiān)測所采用的具體手段。針對不同的檢測任務(wù)，需要進(jìn)行認(rèn)真而具體的分析，確定切實(shí)可行的檢測方法并選擇合適的檢測工具。從不同的角度出發(fā)，有各種不同的檢測方法。

檢測方法分類直接法：工程上廣泛采用直接檢測法。間接法：間接檢測多用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)室測試，工程檢測中亦有應(yīng)用。聯(lián)立法（亦稱為組合法）：聯(lián)立檢測法操作手續(xù)復(fù)雜、花費(fèi)時(shí)間長，多用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)或特殊場合。檢測方法分類–按檢測手續(xù)分類偏差式：在檢測過程中，用儀表指針的唯一（即偏差）決定被測量的方法稱為偏差法。檢測簡單，精度低，廣泛用于工程檢測。零位式：在測量過程中，用指零儀表的零位指示檢測的平衡狀態(tài)。系統(tǒng)平衡時(shí)，用已知的基準(zhǔn)量決定被測未知量的方法。檢測精度高，過程較復(fù)雜、花費(fèi)時(shí)間長。微差式：綜合前兩種方法，將被測的未知量與已知的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較并取得差值，再用微差法測得此差值。反應(yīng)快且檢測精度高，適合在線參數(shù)檢測。

檢測方法分類–按檢測方式分類檢測方法分類按照被測量的變化快慢分類：靜態(tài)檢測：適用于被測量不變化（如成品的尺寸等）或變化緩慢（如室內(nèi)溫度等）信號的檢測。動態(tài)檢查：對于變化速度快或者需要觀察變化過程的被測信號，常采用動態(tài)檢測。檢測方法分類按敏感元件是否與被測介質(zhì)接觸分類接觸式：適用于靜態(tài)或運(yùn)動速度緩慢的物質(zhì)參數(shù)檢測。非接觸式：適用于高速運(yùn)動、環(huán)境惡劣或難以直接檢測等場合。（例如：紅外測溫、X射線測厚等）檢測方法分類按是否需要向被測對象施加能量分類主動式：在檢測過程中，需要外加輔助能源。例如：利用霍爾元件檢測磁場強(qiáng)度B需要外加一個(gè)穩(wěn)定的電流I。被動式：可從被測對象處獲取能量，不需要加入輔助能源。例如：熱電偶測溫

內(nèi)容提要控制系統(tǒng)的基本要求

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檢測技術(shù)在自動控制中的作用

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自動控制系統(tǒng)的分類

45自動控制技術(shù)簡要發(fā)展史

自動化學(xué)科的應(yīng)用領(lǐng)域

61自動控制的基本概念控制和自動化的展望

自動控制系統(tǒng)的分類恒值控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)隨動系統(tǒng)（伺服系統(tǒng)）按給定值的變化分類：恒值控制系統(tǒng)Ur：所要求保持的爐溫；Uf

：實(shí)際爐溫，測溫?zé)犭娕茧妷?；誤差電壓△U=Ur-Uf

?！鱑經(jīng)放大后帶動電動機(jī)M轉(zhuǎn)動，使調(diào)壓器提高或降低加熱電壓，直到Uf達(dá)到Ur電爐爐溫控制系統(tǒng)隨動系統(tǒng)在反饋控制系統(tǒng)中，若輸入信號是預(yù)先未知的隨時(shí)間變化的函數(shù)，則這種自動控制系統(tǒng)稱為隨動系統(tǒng)(Servo-mechanism)。火炮跟蹤系統(tǒng)、防空導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)、雷達(dá)導(dǎo)引系統(tǒng)和天文望遠(yuǎn)鏡跟蹤系統(tǒng)等都屬于隨動系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)實(shí)例-電飯煲

電飯煲是一個(gè)溫度程序控制系統(tǒng)，高級電飯煲的設(shè)定溫度可以按人工設(shè)定的程序自動變化。

程序控制系統(tǒng)實(shí)例-電飯煲

電飯煲一切準(zhǔn)備就緒后，啟動、開始加熱。達(dá)到約100℃后，進(jìn)入恒溫階段；恒溫階段結(jié)束后進(jìn)入保溫段。保溫段結(jié)束后，自動降溫，整個(gè)溫度控制周期完成。它是按照事先設(shè)定好的幾個(gè)步驟來進(jìn)行控制的，屬于程序控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)的分類按系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)分類：單回路簡單控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng)：串級、比值、選擇性、分程、前饋和均勻等控制系統(tǒng)先進(jìn)控制系統(tǒng)：解耦、預(yù)測、推斷和自適應(yīng)等控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)的分類按被控變量分類溫度、壓力、液位、流量和成分等控制電流、電壓、功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等控制按控制儀表采用的動力分類氣動式控制系統(tǒng)電動式控制系統(tǒng)液動式控制系統(tǒng)機(jī)械式控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)的分類按系統(tǒng)采用的控制器分類

計(jì)算機(jī)（工控機(jī)）單片機(jī)

PLCDSP

嵌入式控制系統(tǒng)按控制規(guī)律分類

PPIPDPID控制

工控機(jī)類似普通微機(jī)，但提高了工作的可靠性，配備了用于工業(yè)控制的輸入輸出接口，并特別加強(qiáng)了針對工業(yè)環(huán)境的抗干擾措施。

工控機(jī)

單片機(jī)是在一塊芯片上集成了微處理器、存儲器及接口電路等，在計(jì)算機(jī)家族里體積最小、價(jià)格最便宜、應(yīng)用非常普遍。一輛普通轎車?yán)锍３Ｓ袔资畟€(gè)單片機(jī)在工作。單片機(jī)（微控制器）

PLC包含了邏輯運(yùn)算、順序控制、算術(shù)運(yùn)算及定時(shí)和計(jì)數(shù)等功能，專為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。早期主要用于邏輯及順序控制，以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，后來又增加了連續(xù)的反饋調(diào)節(jié)功能，并具有聯(lián)網(wǎng)和通信功能，應(yīng)用范圍越來越廣。

可編程邏輯控制器（PLC）

DSP的計(jì)算和處理功能相當(dāng)強(qiáng)大，早期主要用于信號處理領(lǐng)域，價(jià)格也較昂貴，但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，價(jià)格不斷降低，因而近年來在控制領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越多。數(shù)字信號處理器（

DSP）自動控制系統(tǒng)的分類按組成系統(tǒng)的元件特性分類：線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)按系統(tǒng)內(nèi)信號的傳遞形式分類：連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)按信號的多少分類：單輸入單輸出系統(tǒng)(SISO)

多輸入多輸出系統(tǒng)(MIMO)

按系統(tǒng)參數(shù)是否隨時(shí)間變化分類：時(shí)變系統(tǒng)定常系統(tǒng)(或稱為時(shí)不變系統(tǒng))內(nèi)容提要控制系統(tǒng)的基本要求

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檢測技術(shù)在自動控制中的作用

3自動控制系統(tǒng)的分類

45自動控制技術(shù)簡要發(fā)展史

自動化學(xué)科的應(yīng)用領(lǐng)域

61自動控制的基本概念控制和自動化的展望

控制系統(tǒng)的基本要求

對控制系統(tǒng)的基本要求，通常是通過系統(tǒng)反應(yīng)特定輸入信號（試驗(yàn)信號），例如單位階躍信號的過渡過程及穩(wěn)態(tài)的一些特征值來表示?；疽罂删C述為3個(gè)方面：

穩(wěn)定性、動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)特性。

控制系統(tǒng)的基本要求

控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性當(dāng)系統(tǒng)受到干擾偏離原有的平衡狀態(tài)或目標(biāo)時(shí)，一旦取消這種干擾，系統(tǒng)有能力回到原有的平衡狀態(tài)或目標(biāo)，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。反之，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。穩(wěn)定的平衡點(diǎn)不穩(wěn)定的平衡點(diǎn)控制系統(tǒng)的基本要求系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的輸出系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)的輸出控制系統(tǒng)的基本要求

控制系統(tǒng)的動態(tài)特性：系統(tǒng)從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)，都需要經(jīng)歷一個(gè)過渡過程，它反映了系統(tǒng)的動態(tài)特性，通常用描述過渡過程的特征值來表示。

單位階躍響應(yīng)特性

控制系統(tǒng)的基本要求-動態(tài)特性系統(tǒng)上升時(shí)間

tr

超調(diào)量過渡過程時(shí)間ts振蕩次數(shù)N

單位階躍響應(yīng)特性

控制系統(tǒng)的基本要求-穩(wěn)態(tài)特性時(shí)域性能指標(biāo)：穩(wěn)態(tài)誤差

單位階躍響應(yīng)特性

頻域性能指標(biāo)：穩(wěn)定裕量（系統(tǒng)抗干擾能力）

內(nèi)容提要控制系統(tǒng)的基本要求

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檢測技術(shù)在自動控制中的作用

3自動控制系統(tǒng)的分類

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自動控制技術(shù)簡要發(fā)展史

自動化學(xué)科的應(yīng)用領(lǐng)域

61自動控制的基本概念控制和自動化的展望

中國古代自動化裝置自動化技術(shù)的形成經(jīng)典控制理論的形成、發(fā)展和應(yīng)用

自動化的發(fā)展歷史現(xiàn)代控制系統(tǒng)與理論的形成和發(fā)展中國古代的自動化裝置公元235年馬鈞研制出能自動指示方向的指南車

銅壺滴漏中國古代的自動計(jì)時(shí)（測量時(shí)間）裝置，又稱刻漏或漏刻。該計(jì)時(shí)裝置最初只有兩個(gè)壺：上壺滴水到下面的受水壺，液面使浮箭升起以示刻度（即時(shí)間）。保持上壺的水位恒定是滴漏計(jì)時(shí)準(zhǔn)確的關(guān)鍵。用一個(gè)浮子式閥門作為自動切斷閥。計(jì)里鼓車中國用來自報(bào)行車?yán)锍痰墓能嚒：蝻L(fēng)地動儀公元132年張衡發(fā)明一種自動檢測地震的候風(fēng)地動儀水運(yùn)儀象臺公元1088年，中國蘇頌等人把渾儀(天文觀測儀器)、渾象(天文表演儀器)和自動計(jì)時(shí)裝置結(jié)合在一起建成了水運(yùn)儀象臺。1788年英國Watt發(fā)明控制蒸汽機(jī)速度的離心式調(diào)速器

自動化技術(shù)的形成自動調(diào)節(jié)的廣泛應(yīng)用由于第一次工業(yè)革命的需要，人們開始采用自動調(diào)節(jié)器（Regulator）或裝置，使一些物理量保持在給定值附近。公元1868年法國工程師J.法爾科（Farcot）發(fā)明反饋調(diào)節(jié)器，并把它與蒸汽閥連接起來，操作蒸汽船的舵，稱之為伺服機(jī)構(gòu)（Servo-mechanism）。20世紀(jì)20~30年代，美國開始采用PID模擬式調(diào)節(jié)器（比例-積分-微分調(diào)節(jié)器）。自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題自動調(diào)節(jié)器和被控制對象（蒸汽機(jī)或船舵）組成自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（AutomaticRegulationSystem）。當(dāng)時(shí)人們發(fā)現(xiàn)蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速會忽高忽低，即系統(tǒng)會發(fā)生振蕩（不穩(wěn)定）。這迫使數(shù)學(xué)家從理論上加以研究，創(chuàng)造多種代數(shù)穩(wěn)定判劇。經(jīng)典控制理論的形成和發(fā)展經(jīng)典控制(ClassicalControl)：1930年~1960年基于頻域(FrequencyDomain)的方法：傳遞函數(shù)

(TransferFunction)代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)和傳遞函數(shù)、依據(jù)頻率響應(yīng)的頻率法判據(jù)的基礎(chǔ)上加上W.埃文斯（Evans）1948年的根軌跡法（RootLocusMethod），奠定了適宜用于單變量控制問題的經(jīng)典控制理論的基礎(chǔ)。頻域法成為分析和設(shè)計(jì)線性單變量自動控制系統(tǒng)的主要方法。早期，反饋控制系統(tǒng)通稱為自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，后稱為自動控制系統(tǒng)（AutomaticControlSystem）。因此，調(diào)節(jié)器也稱為控制器。經(jīng)典控制理論形成的歷史動力推動:受當(dāng)時(shí)重大技術(shù)（通訊技術(shù)和火炮技術(shù)等）的深刻影響物理學(xué)：牛頓力學(xué)中的“質(zhì)點(diǎn)和姿態(tài)動力學(xué)”數(shù)學(xué)：線性常系數(shù)微分方程、復(fù)變函數(shù)、概率、統(tǒng)計(jì)工具：模擬電路和模擬計(jì)算機(jī)1956年，前蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家Л.龐特里亞金提出極大值原理。同年，美國數(shù)學(xué)家R.貝爾曼創(chuàng)立動態(tài)規(guī)劃。兩者為解決最優(yōu)控制問題提供了理論工具。1960年美國數(shù)學(xué)家R.卡爾曼提出能控性和能觀性兩個(gè)概念，揭示了系統(tǒng)的內(nèi)在屬性?？柭€引入狀態(tài)空間法，提出具有二次型性能指標(biāo)的線性狀態(tài)反饋律，為線性自動控制系統(tǒng)給出了最優(yōu)調(diào)節(jié)器的概念。以上這些新概念和新方法標(biāo)志著現(xiàn)代控制理論的誕生。20世紀(jì)60~70年代，英國學(xué)者H.羅森布羅克、D.梅恩和A.G.麥克法蘭等將頻率法推廣到分析和設(shè)計(jì)多變量系統(tǒng)，稱為現(xiàn)代頻率法?，F(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展現(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展現(xiàn)代控制理論的迅速發(fā)展，形成了多個(gè)重要分支：(1)系統(tǒng)辯識、建模與仿真(2)自適應(yīng)控制和自校正控制器(3)遙測、遙控和遙感(4)綜合自動化(5)大系統(tǒng)理論(6)模式識別和人工智能(7)智能控制現(xiàn)代控制理論形成的歷史動力推動:遠(yuǎn)程火箭技術(shù)與航天技術(shù)、現(xiàn)代航海技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)物理學(xué)：力學(xué)、電學(xué)、化學(xué)反應(yīng)機(jī)理數(shù)學(xué)：線性代數(shù)（幾何方法）和矩陣論；線性常微分方程組理論；實(shí)、復(fù)變函數(shù)論變分法；泛函分析；概率、統(tǒng)計(jì)工具：電子計(jì)算機(jī)現(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展系統(tǒng)辯識、建模與仿真

系統(tǒng)辯識是根據(jù)系統(tǒng)輸入、輸出數(shù)據(jù)為系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型的理論和方法。

建立數(shù)學(xué)模型可采用解析法和實(shí)驗(yàn)方法。在仿真設(shè)備上建立、修改、復(fù)現(xiàn)系統(tǒng)的模型，稱為系統(tǒng)仿真。自適應(yīng)控制和自校正控制器

自適應(yīng)控制在對象數(shù)學(xué)模型變動和系統(tǒng)外界信息不完備的情況下改變反饋控制器的特性，保持良好的工作品質(zhì)?，F(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展

遙測是對被測對象的某些參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離測量。

遙控是對被控對象進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。

遙感是利用裝載在飛機(jī)或人造衛(wèi)星等運(yùn)載工具上的傳感器，收集由地面目標(biāo)物反射或發(fā)射出來的電磁波，再根據(jù)這些數(shù)據(jù)來獲得關(guān)于目標(biāo)物（如礦藏、森林、作物產(chǎn)量等）的信息。

遙測、遙控和遙感現(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展20世紀(jì)50年代末，出現(xiàn)數(shù)字計(jì)算機(jī)控制的化工廠

60年代末在制造工業(yè)中出現(xiàn)了許多自動生產(chǎn)線，工業(yè)生產(chǎn)開始由局部自動化向綜合自動化方向發(fā)展

70年代出現(xiàn)用專用機(jī)床組成的無人工廠

80年代初出現(xiàn)用柔性制造系統(tǒng)組成的無人工廠

綜合自動化開始對出現(xiàn)的大系統(tǒng)如大電力系統(tǒng)、化工聯(lián)合企業(yè)、鋼鐵聯(lián)合企業(yè)及社會經(jīng)濟(jì)大系統(tǒng)等開始進(jìn)行研究。高速大型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)為大系統(tǒng)的研究和大量計(jì)算提供了前提條件。大系統(tǒng)理論的重要作用在于對大系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度優(yōu)化和控制優(yōu)化，通過分解-協(xié)調(diào)以較短時(shí)間計(jì)算出優(yōu)化結(jié)果。大系統(tǒng)理論的誕生現(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展模式識別和人工智能使用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)直接接受和處理各種自然的模式消息，如語言、文字、圖象、景物等。人工智能學(xué)者已研制出用于醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探、金融決策、軍事指揮、大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)等各種專家系統(tǒng)；研制出智能機(jī)器人，如有視覺和觸覺的機(jī)器人和能與人對答的機(jī)器人等等?，F(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展智能控制的誕生將人工智能引入到自動控制系統(tǒng)，形成智能控制系統(tǒng)，解決一些以往的自動控制解決得不好或者不能解決的控制問題。將人工智能中的專家系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制、模糊邏輯控制和具有多層感知器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等分別與自動控制和系統(tǒng)工程的一些方法相結(jié)合，形成一些新的、具有獨(dú)特性能的智能自動控制系統(tǒng)。現(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展自動控制(AutomaticControl)研究的問題:自動控制系統(tǒng)分析(Analysis)(1)穩(wěn)定性(Stability)(2)動態(tài)特性(DynamicPerformance)(3)靜態(tài)特性(StaticPerformance)(4)魯棒性(Robustness)自動控制系統(tǒng)綜合(Synthesis)／設(shè)計(jì)(Design)CPreyu自動控制研究的問題內(nèi)容提要控制系統(tǒng)的基本要求

72

檢測技術(shù)在自動控制中的作用

3自動控制系統(tǒng)的分類

45自動控制技術(shù)簡要發(fā)展史

自動化學(xué)科的應(yīng)用領(lǐng)域

61自動控制的基本概念控制和自動化的展望

控制和自動化的應(yīng)用領(lǐng)域機(jī)械制造自動化農(nóng)業(yè)自動化服務(wù)自動化辦公自動化電力系統(tǒng)自動化智能建筑航空航天系統(tǒng)智能交通系統(tǒng)生物控制生態(tài)與環(huán)境控制社會經(jīng)濟(jì)控制大系統(tǒng)控制與系統(tǒng)工程自動化應(yīng)用舉例自動化生產(chǎn)機(jī)械自動化生產(chǎn)線自動化車間自動化工廠工業(yè)生產(chǎn)直角坐標(biāo)機(jī)器人自動化生產(chǎn)機(jī)械繞線機(jī)搬運(yùn)機(jī)器人裝配機(jī)器人自動化生產(chǎn)機(jī)械注塑機(jī)高速五軸龍門銑床自動化生產(chǎn)機(jī)械汽車自動焊接生產(chǎn)線全自動裝配生產(chǎn)線自動化生產(chǎn)線奇瑞、長安汽車沖壓生產(chǎn)線長春汽車焊接生產(chǎn)線自動化生產(chǎn)線自動化生產(chǎn)車間自動搬運(yùn)車自動立體倉庫現(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展

無人加工車間

無人組裝車間現(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展智能機(jī)器人和水下機(jī)器人1952年美國MIT研制出第一臺數(shù)控機(jī)床

現(xiàn)代高速大型數(shù)控中心（沈陽第一機(jī)床廠）數(shù)控機(jī)床國產(chǎn)100公斤點(diǎn)焊機(jī)器人機(jī)器人足球機(jī)器人機(jī)器人干活機(jī)器人機(jī)器人2005年我國成功發(fā)射載人飛船（神舟6號）1981年美國“哥倫比亞”號航天飛機(jī)首次發(fā)射成功太空飛行機(jī)械制造自動化單機(jī)自動化、剛性生產(chǎn)線；數(shù)控機(jī)床、加工中心和柔性生產(chǎn)線；柔性制造。機(jī)械制造是現(xiàn)代工業(yè)重要的組成部分，對國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)有非常巨大的影響。機(jī)械制造自動化技術(shù)從20世紀(jì)50年代至今，經(jīng)歷了三個(gè)階段：機(jī)械制造向著計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)/現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)(CIMS)方向發(fā)展。數(shù)控技術(shù)和數(shù)控系統(tǒng)一種靈活、通用、高精度、高效率的“柔性”自動化生產(chǎn)技術(shù)—數(shù)字控制（簡稱數(shù)控）技術(shù)。

數(shù)控系統(tǒng)是由程序、輸入輸出設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置、可編程序控制器、主軸驅(qū)動裝置和進(jìn)給驅(qū)動裝置等組成。柔性制造系統(tǒng)(FMS)柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem,FMS）是在計(jì)算機(jī)直接數(shù)控(DirectNumericalControl,DNC)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高度自動化加工形式，不僅能進(jìn)行自動化生產(chǎn)，而且還能在一定范圍內(nèi)完成不同工件的加工任務(wù)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用自動控制、電子計(jì)算機(jī)、遙感等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)部分生產(chǎn)作業(yè)和管理自動化，提高作業(yè)質(zhì)量、效率和安全、省力等效果。農(nóng)業(yè)自動化主要包括耕耘、栽培、收割、運(yùn)輸、排灌、作物管理、禽畜飼養(yǎng)等過程以及溫室的自動控制和最優(yōu)管理。農(nóng)業(yè)自動化采松果機(jī)器人挖樹根機(jī)器人農(nóng)業(yè)自動化飛機(jī)清洗機(jī)器人服務(wù)自動化家用清潔機(jī)器人服務(wù)自動化電力系統(tǒng)自動化安全供電的自動化

—過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)、接地保護(hù)

—對汽溫、汽壓、真空度、水位、爐膛壓力、燃燒情況以及汽輪發(fā)電機(jī)的電流、電壓、軸承溫度等等參數(shù)需要進(jìn)行檢測和監(jiān)控。電力系統(tǒng)自動化供電質(zhì)量的控制

——電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量電壓質(zhì)量直接影響到用戶的用電質(zhì)量。電壓過高會損害用電電器，或響應(yīng)其壽命；電壓過低則電燈不亮，熒光燈不能啟動，甚至?xí)捎谵D(zhuǎn)矩不夠而燒壞電動機(jī)。供配電自動化智能建筑將現(xiàn)代建筑技術(shù)與信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合，設(shè)計(jì)和建造安全、舒適、高效、節(jié)能、方便靈活的現(xiàn)代化建筑。通過綜合布線系統(tǒng)與各種信息終端來“感知”建筑物內(nèi)各個(gè)空間的信息，經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理作出相應(yīng)對策，使建筑物具有某種“智能”。使用者和管理者可對供熱、供水、空調(diào)、電氣、電梯、照明、音樂、防火、防盜、電話、傳真、閉路電視、計(jì)算機(jī)通信、購物、保健等實(shí)現(xiàn)按需控制，對關(guān)鍵部位或特殊部位進(jìn)行監(jiān)控，并提供與互聯(lián)網(wǎng)的有效連接。智能建筑三大要素智能建筑包含三大基本要素：樓宇自動化(BA)系統(tǒng)、通信自動化(CA)系統(tǒng)和辦公自動化(OA)系統(tǒng)。樓宇自動化系統(tǒng)樓宇自動化系統(tǒng)集成就是將樓宇自動化的各個(gè)子系統(tǒng)予以結(jié)合，在高一層由中央監(jiān)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行最佳決策，使樓宇自動化各子系統(tǒng)的聯(lián)動運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制達(dá)到最有效、最合理的程度。

樓宇自動化系統(tǒng)集成停車場管理系統(tǒng)自動抄表系統(tǒng)供配電監(jiān)控系統(tǒng)BAS系統(tǒng)樓宇自控系統(tǒng)消防報(bào)警系統(tǒng)綜合保安系統(tǒng)樓宇管理系統(tǒng)上海世博中心大連期貨大廈智能建筑飛行器控制現(xiàn)代飛行器有很多種類，例如飛機(jī)、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、直升機(jī)、運(yùn)載火箭、宇宙飛船、航天飛機(jī)等。不同種類的飛行器具有不同的用途，同一種飛行器也由于功能、性能不同而分為不同類型。飛行器控制的內(nèi)容非常豐富：

——導(dǎo)航系統(tǒng)；

——制導(dǎo)系統(tǒng)；

——姿態(tài)控制系統(tǒng)；

——飛行控制電子綜合系統(tǒng)；

——測試與發(fā)射控制系統(tǒng)。

太空飛行器的智能控制國際空間站是一座有兩個(gè)足球場大小的空間站，將成為人類歷史上第一個(gè)完備的太空實(shí)驗(yàn)室。神州二號飛船2000年，我國成功發(fā)射了神舟二號飛船。飛船在太空飛行的幾天中，進(jìn)行了一系列的空間材料、空間天文和空間生物等實(shí)驗(yàn)。神州四號飛船2002年底，我國成功發(fā)射了神舟四號飛船，這是最后一次無人飛船，飛行108圈后于2003年1月5日返回地球。神州五號飛船2003年10月15日我國成功發(fā)射了神舟五號飛船。航天員楊利偉成為我國第一個(gè)在太空遨游了21小時(shí)的中國人。神州六號飛船2005年10月12日9時(shí)神舟六號飛船點(diǎn)火升空。航天員費(fèi)俊龍、聶海勝在太空遨游115小時(shí)32分鐘后重返神州。神州七號飛船2008年9月25日21時(shí)10分神舟七號飛船點(diǎn)火升空。航天員翟志剛、劉伯明、景海鵬在太空遨游68小時(shí)27分鐘繞地球飛行了45個(gè)圈后重返地球。神州七號飛船10月5日，中國載人航天工程空間應(yīng)用系統(tǒng)負(fù)責(zé)人公布，神舟七號飛船伴飛小衛(wèi)星順利完成前期空間觀測任務(wù)，共下傳1000多幅飛船多角度圖像，均清晰完整。

智能交通系統(tǒng)智能交通系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于包括高速公路、城市道路、橋梁等設(shè)施的龐大運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，也可應(yīng)用于數(shù)量日益增多的各種車輛，從而達(dá)到：——提高公路交通的安全性。

——降低能源消耗，減少汽車運(yùn)輸對環(huán)境的影響——提高公路網(wǎng)絡(luò)的通行能力——提高汽車運(yùn)輸生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益智能交通系統(tǒng)的主要內(nèi)容

出行與運(yùn)輸管理系統(tǒng)公共交通運(yùn)營系統(tǒng)商用車輛運(yùn)營系統(tǒng)電子收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)急管理系統(tǒng)先進(jìn)的車輛控制和安全系統(tǒng)生物控制具體研究方向有：生物控制系統(tǒng)—血壓、呼吸、體溫、神經(jīng)、內(nèi)分泌控制系統(tǒng)等；遺傳及其控制神經(jīng)控制生物行為控制仿生學(xué)仿生技術(shù)信息仿生：包括感官仿生，細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間通信、動物間通信仿生，以及智能仿生等方面。控制仿生：包括體內(nèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)控、肢體運(yùn)動控制、動物的定向?qū)Ш?、生態(tài)系統(tǒng)的漲落等。力學(xué)仿生：是關(guān)于動物飛行、運(yùn)動動力學(xué)的研究?；瘜W(xué)仿生：研究生物體內(nèi)一些特殊的化學(xué)過程，以便使這些過程也能在工業(yè)中實(shí)現(xiàn)。醫(yī)學(xué)仿生：研究用人工仿制品代替人的有機(jī)體的某一部分。生態(tài)與環(huán)境控制生態(tài)控制——用系統(tǒng)和信息觀點(diǎn)與方法分析、設(shè)計(jì)、規(guī)劃和控制人工生態(tài)系統(tǒng)、資源的合理利用和再循環(huán)、環(huán)境的綜合治理和優(yōu)化以及在新的生態(tài)平衡格局下人類怎樣適應(yīng)和協(xié)調(diào)。環(huán)境控制——將環(huán)境當(dāng)作受控的開放系統(tǒng)，研究、實(shí)施有效的控制行為，使人們的生存環(huán)境質(zhì)量維持在一個(gè)良好的水平。環(huán)境控制中的控制行為主要有三個(gè)方面：局部污染處理、綜合環(huán)境治理和環(huán)境系統(tǒng)管理。社會經(jīng)濟(jì)控制將社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)（SocioeconomicSystem）看成是一個(gè)具有反饋調(diào)節(jié)，特別是信息反饋的控制系統(tǒng)；對社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行定量的描述與處理，以求達(dá)到最優(yōu)控制，作出有效、合理的經(jīng)濟(jì)決策;社會經(jīng)濟(jì)控制的主要任務(wù)是：給出最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)決策，通過最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)管理，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。大系統(tǒng)控制大系統(tǒng)是指規(guī)模宏大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)?，F(xiàn)代大型企業(yè)的多級計(jì)算機(jī)管理和控制系統(tǒng)全國或地區(qū)性供電網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度、管理和優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)大都市的交通管理與控制系統(tǒng)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)航天運(yùn)載火箭、洲際導(dǎo)彈……在現(xiàn)代控制理論的基礎(chǔ)上，形成了所謂的大系統(tǒng)理論。主要研究內(nèi)容有大系統(tǒng)建模、分析與綜合等方面，包括研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、模型簡化、控制方案、系統(tǒng)穩(wěn)定性以及最優(yōu)化等。系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程是應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)和電子計(jì)算機(jī)等工具，對系統(tǒng)的構(gòu)成要素、組織結(jié)構(gòu)、信息交換和自動控制等進(jìn)行分析、研究，從而達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理的目標(biāo)。

系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程涉及的領(lǐng)域非常廣泛，除了各種工程領(lǐng)域，還涉及社會、經(jīng)濟(jì)、政治、軍事、文化、教育等領(lǐng)域。系統(tǒng)工程應(yīng)用范圍包括社會系統(tǒng)、軍事系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)以及流通服務(wù)系統(tǒng)、人體對象系統(tǒng)等。

系統(tǒng)工程目前被人們廣泛重視并取得有價(jià)值結(jié)果的應(yīng)用領(lǐng)域有宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)工程、區(qū)域規(guī)劃系統(tǒng)工程、環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)工程、能源系統(tǒng)工程、水資源系統(tǒng)工程、運(yùn)輸系統(tǒng)工程、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程、工程項(xiàng)目管理系統(tǒng)工程、人口系統(tǒng)工程、軍事系統(tǒng)工程等。

內(nèi)容提要控制系統(tǒng)的基本要求

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檢測技術(shù)在自動控制中的作用

3自動控制系統(tǒng)的分類

45自動控制技術(shù)簡要發(fā)展史

自動化學(xué)科的應(yīng)用領(lǐng)域

61自動控制的基本概念控制和自動化的展望

控制和自動化的展望

自動化技術(shù)的發(fā)展水平是一個(gè)國家在高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一，涉及到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、商業(yè)、家用電器、個(gè)人生活諸多方面?，F(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（CIMS）在制造業(yè)中產(chǎn)生了利用計(jì)算機(jī)不僅實(shí)現(xiàn)單元生產(chǎn)柔性自動化，并把制造過程（產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃與控制、生產(chǎn)過程等等）集成為一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)的設(shè)想，同時(shí)企圖對整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行加以優(yōu)化。主要的目標(biāo)包括：

——降低生產(chǎn)成本；

——提高生產(chǎn)效率；

——提高生產(chǎn)的柔性，增強(qiáng)產(chǎn)品對市場的適應(yīng)性；

——提高產(chǎn)品質(zhì)量；

——減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和庫存；

——增加企業(yè)員工對企業(yè)的滿足感；

——增加用戶滿意度。數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）與計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）等；立體倉庫與自動化物料運(yùn)輸系統(tǒng)；自動化裝配與工業(yè)機(jī)器人；計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)計(jì)劃制定、計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)作業(yè)調(diào)度；質(zhì)量監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)；辦公自動化與經(jīng)營輔助決策。CIMS涉及的技術(shù)機(jī)器人及應(yīng)用機(jī)器人作為人類20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，在短短的40年內(nèi)發(fā)生了日新月異的變化。機(jī)器人已經(jīng)不僅成為先進(jìn)制造業(yè)不可缺少的自動化裝備，而且正以驚人的速度向海洋、航空、航天、軍事、農(nóng)業(yè)、服務(wù)、娛樂等各個(gè)領(lǐng)域滲透。用于制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人（如焊接、裝配、噴涂、搬運(yùn)等機(jī)器人）；機(jī)器人化工程機(jī)械：隧道鑿巖機(jī)、大型噴漿機(jī)、機(jī)器人化裝載機(jī)、自動攤鋪機(jī)等；用于非制造環(huán)境下的特種機(jī)器人（如水下機(jī)器人、