A. 如何自學自動控制原理
1、抓住重點掌握基本概念
《自動控制原理》引入了一系列互相關聯的基本概念,如穩定性、准確性、快速性,輸入與輸出,動態與穩態,反饋與前饋等,這些基本概念形成了本課程的知識要點,是學習理解的重點。
2、認真思考提高抽象思維能力
《自動控制原理》的理論性較強,抽象程度較高頃舉。因此,要充分了解抽象的基礎,認真掌握有關的概念,在應用中反復體會抽象概念的意義,如控制系統中反饋的實質,控制的基本方法等,在學習中不斷提高抽象思維能力。
3、抓住主線建立不同方法間的聯系
穩定性、准確性、快速性是對控制系統的基本要求,也是系統性能的重要指標。穩、准、快搭拿貫穿了時域分析、根軌跡分析和頻域分析方法的始終,也是系統綜合設計要滿足的性能要求。在本課程的學習中,以穩、准、快為主線,建立各種系統分析與設計方法之間的聯系,有助於對課程內容的理解和掌握。

4、提高綜合分析能力
《自動控制原理》既是專業基礎理論課程,又是一門科學方法論。研究的內容既有一定的復雜性,又有一定的普遍性。因此,在學習中不僅要掌握教材中的結論,更要掌握其中體現出來的研究方法,培養系統的觀念,提高綜合分析問題的能力。
5、學會自學
要善於在學習中提出問題,解決問題,學會探究式學習,廣閱參考書,拓寬視野,從更多控制系統的實例分析中,提高分析問題和解決問題的能力。利用提供的網上教學資源深入學習。
6、知乎搭重視掌握實驗技術
實驗是人們認識客觀世界的最重要的手段之一。認真做好實驗,掌握實驗技能,不僅有助於學好本課程,而且可以培養科學思維的能力和動手能力,養成良好的科學習慣。
總結學習的原理:
做實驗要認真。每次實驗都要開動自己的腦筋,不要機械的按照實驗手冊的步驟做實驗。比如由多極運算放大器構成的電路控制系統,要思考為什麼通過對一些參數的改變(例如改變電容)會導致被控量(例如電壓)的不穩定或者控制精度下降等等。
B. DCS控制系統怎麼學習
DCS就是把現場儀表信號傳輸進控制室統一管理,分軟體和硬體。分別需要懂儀表和電腦程序相關知識。
集散控制系統及應用
一、集散控制系統的基本概念
集散控制系統是以微處理為基礎的集中分散控制系統,它的主要特徵是集中管理和分散控制。
基本思路:
1、把集中的計算機控制系統分解為分散的控制系統,有專門的過程分散控制裝置,在過程式控制制級各自完成過程中的部分控制和操作。
2、從模擬電動儀表的操作習慣出發,開發人—機間良好的操作界面,用於操作人員的監視操作。
3、為了使操作站與過程式控制制裝置之間建立數據的聯系,建立數據的通信系統,使數據能在操作人員和生產過程間相互傳遞。
二、集散控制系統的基本結構
1、分散過程式控制制裝置 2、操作管理裝置 3、通信系統
三、DCS的基本組成部分
1、面向被控制現場的現場I/O控制站。
2、面向操作人員的操作員站。
3、面向DCS監督管理的工程師站。
DCS操作員站主要功能是為系統的運行操作提供人機界面,使操作員可以通過操作員站及時了解現場運行狀態、各種運行參數、是否有異常情況發生。
四、DCS的特點
1、分級階梯結構 2、分散控制 3、自治和協調性
五、DCS功能設計
1、現場的數據採集功能
2、監視報警功能
3、日誌管理伺服器功能
4、事故追憶功能
5、時間順序記錄功能(SOE)
6、二次高級計算功能
7、DCS的人機界面
集散控制系統(DCS)簡介
DCS,即所謂的分布式控制系統,或在有些資料中稱之為集散系統,是相對於集中式控制系統而言的一種新型計算機控制系統,它是在集中式控制系統的基礎上發展、演變而來的。在系統功能方面,DCS和集中式控制系統的區別不大,但在系統功能的實現方法上卻完全不同。
首先,DCS的骨架——系統網路,它是DCS的基礎和核心。由於網路對於DCS整個系統的實時性、可靠性和擴充性,起著決定性的作用,因此各廠家都在這方面進行了精心的設計。對於DCS的系統網路來說,它必須滿足實時性的要求,即在確定的時間限度內完成信息的傳送。這里所說的「確定」的時間限度,是指在無論何種情況下,信息傳送都能在這個時間限度內完成,而這個時間限度則是根據被控制過程的實時性要求確定的。因此,衡量系統網路性能的指標並不是網路的速率,即通常所說的每秒比特數(bps),而是系統網路的實時性,即能在多長的時間內確保所需信息的傳輸完成。系統網路還必須非常可靠,無論在任何情況下,網路通信都不能中斷,因此多數廠家的DCS均採用雙匯流排、環形或雙重星形的網路拓撲結構。為了滿足系統擴充性的要求,系統網路上可接入的最大節點數量應比實際使用的節點數量大若干倍。這樣,一方面可以隨時增加新的節點,另一方面也可以使系統網路運行於較輕的通信負荷狀態,以確保系統的實時性和可靠性。在系統實際運行過程中,各個節點的上網和下網是隨時可能發生的,特別是操作員站,這樣,網路重構會經常進行,而這種操作絕對不能影響系統的正常運行,因此,系統網路應該具有很強在線網路重構功能。
其次,這是一種完全對現場I/O處理並實現直接數字控制(DOS)功能的網路節點。一般一套DCS中要設置現場I/O控制站,用以分擔整個系統的I/O和控制功能。這樣既可以避免由於一個站點失效造成整個系統的失效,提高系統可靠性,也可以使各站點分擔數據採集和控制功能,有利於提高整個系統的性能。DCS的操作員站是處理一切與運行操作有關的人機界面(HMI-Human Machine Interface或operator interface)功能的網路節點。
系統網路是DCS的工程師站,它是對DCS進行離線的配置、組態工作和在線的系統監督、控制、維護的網路節點,其主要功能是提供對DCS進行組態,配置工作的工具軟體(即組態軟體),並在DCS在線運行時實時地監視DCS網路上各個節點的運行情況,使系統工程師可以通過工程師站及時調整系統配置及一些系統參數的設定,使DCS隨時處在最佳的工作狀態之下。與集中式控制系統不同,所有的DCS都要求有系統組態功能,可以說,沒有系統組態功能的系統就不能稱其為DCS。
DCS自1975年問世以來,已經經歷了二十多年的發展歷程。在這二十多年中,DCS雖然在系統的體系結構上沒有發生重大改變,但是經過不斷的發展和完善,其功能和性能都得到了巨大的提高。總的來說,DCS正在向著更加開放,更加標准化,更加產品化的方向發展。
作為生產過程自動化領域的計算機控制系統,傳統的DCS僅僅是一個狹義的概念。如果以為DCS只是生產過程的自動化系統,那就會引出錯誤的結論,因為現在的計算機控制系統的含義已被大大擴展了,它不僅包括過去DCS中所包含的各種內容,還向下深入到了現場的每台測量設備、執行機構,向上發展到了生產管理,企業經營的方方面面。傳統意義上的DCS現在僅僅是指生產過程式控制制這一部分的自動化,而工業自動化系統的概念,則應定位到企業全面解決方案,即total solution 的層次。只有從這個角度上提出問題並解決問題,才能使計算機自動化真正起到其應有的作用。
進入九十年代以後,計算機技術突飛猛進,更多新的技術被應用到了DCS之中。PLC是一種針對順序邏輯控制發展起來的電子設備,它主要用於代替不靈活而且笨重的繼電器邏輯。現場匯流排技術在進入九十年代中期以後發展十分迅猛,以至於有些人已做出預測:基於現場匯流排的FCS將取代DCS成為控制系統的主角。
C. 控制理論都包括哪些內容應該怎樣進行學習
控制理論(包括經典控制理論和現代控制理論)
控制理論是講述系統控制科學中具有新觀念、新思想的理論研究成果及其在各個領域中,特別是高科技領域中的應用研究成果,但是在民用領域即實際生活中有很嚴重的脫節。
首先,必須明確它是理論性較強的工程學科課程。《自動控制理論》是一門主要研究自動控制系統基礎理論、系統分析和設計本技術的專業基礎課程,也是自動控制相關專業的一門重要的基礎理論課程,與工程實踐密不可分。課程目的和任務是使自動化專業的本科生學習《自動控制理論》的基礎理論、控制系統的基本分析和設計方法,為今後的學習奠定扎實的基礎。繼續學習相關課程後,能夠及從事國民經濟、國防和科研各部門的運動控制、過程式控制制、機器人智能控制、導航制導與控制、現代集成製造系統、模式識別與智能系統、生物信息學、人工智慧及神經網路、系統工程理論與實踐、新型感測器、電子與自動檢測系統、復雜網路與計算機應用系統等領域的科學研究、技術開發、教學吵茄及管理工作。
其次,針對該課程的特點,學習方法建議如下:
1.根據課程進程表順序安排學習內容
《自動控制理論》課程是一門內容龐雜、信息量大的課程,因此,應該按照課程進程順序進行學習,由淺入深,注重基礎知識,包括基本概念、基本定理等都是非常必要的。否則,不重視前面基礎內容的學習,將會給後續內容學習帶來困難。
2.結合實驗,加深對理論知識的理解,加強工程實際設計能力
《自動控制理論》課程另配有《自動控制理論實驗》實驗課程。必作實驗內容有:控制系斗彎統的數學模型;典型二階系統的欠阻尼響應;控制系統穩定性分析;控制系統頻率特性;連續系統串聯校正;典型非線性環節;隨動系統模擬PID校正環節的研究與設計;隨動系統數字PID校正環節的研究與設計;倒立擺演示實驗。
實驗前要認真閱讀實驗指導書,實驗時認真操作
,實驗後認真完成實驗報告,及時分析、總結實驗結果。實驗過程中,學生可以通過驗證、設計和調試程序等實驗環節,達到進一步鞏固和理解課堂上講授的知識,提高學生動手實踐能力和工程實際設計能力。通過實踐環節,使學生空碰悶能夠在觀察現象、提出問題、分析問題和解決問題方面得到能力上的培養和鍛煉。
3.學習中注意歸納總結
《自動控制理論》課程內容龐雜、知識點多,概念多,各部分內容相互交叉,工程實踐性強。所以在學習過程的對每一階段學習都應進行歸納總結。這不僅可以幫助學好《自動控制理論》課程,更可以培養良好的學習習慣。
4.課堂上積極參與討論
《自動控制理論》課程以課堂教學為主,輔以多媒體圖形或曲線,幫助學生加深理解。同時,包含重點例題重點講解環節。
為啟發學生解決綜合性習題的能力,課堂上必要時會採用討論方式。學生應認真對待和參與課堂討論,在勇於表達自己觀點的同時,實際上這也是努力思考的過程。同時,要傾聽其他同學的觀點,開闊思路,學會從不同角度考慮問題,這樣對所學的的知識掌握得更牢固更深入。
D. 怎麼學好自動控制原理
1.自動控制原理課程本身要大量用到Laplace變換、復變函數理論,所以要想學好自動控制原理,首先得看看自己的大學數學基礎有沒有打扎實了(尤其是復變函數與積分變換)。
2.除了應該具備的數學基礎外,你還需有處理相關專業知識的能力。比如建立實際系統的物理模型,這里就需要有良好的電路(主要是模擬電路)、大學物理、機械原理的知識。同時還需要有一定的數學建模能力。
3.正是因為課程中充滿了數學,所以千萬不要把自動控制原理當成數學來學,那樣會讓你越學越迷糊,甚至會最終懷疑控制理論的科學性。因為若當作一門數學課,你掌握的只是一些方程的操作和圖形的畫法,你無法理解為什麼實際的系統會遵循控制理論所描述的規律(比如水位能夠被精確的控制),這會讓你覺得是完全是數學的作用,而忽略了自動控制的基本思想以及這些數學方程背後所受到物理規律支配這一事實。很多原本數學還可以的同學也學不好控制理論,都是犯了把自控理論課作為數學課來學的思想錯誤。一開始方向就錯了,你說學得好嗎。
4.學自動控制原理,掌握基本的控制思想是最重要的(它有別於數學思想、物理思想)。大學階段所學的自動控制原理主要涉及經典控制理論,所以它最根本的控制思想是【負反饋思想】,很多穩定性理論都是立足於這一思想上建立的,所以數學雖然很重要,但數學對於自動控制理論來說只是一個臘殲敬強有力的工具。
5.要珍惜每次做練習題的機會。題目不在多、在精,一般把書本上每章後面的習題全部掌握(第一次做不來不要緊,關鍵是要弄懂),你就算達到基本掌握的程度了。
6.做實驗要認真。每次實驗都要開動自己的腦筋,不要機械的按照實驗手冊的步驟做實驗。比如輪慎由多極運算放大器構成的電路控制系統,要思考為什麼通過對一些參數的改變(例如改變電容)會導致被控量(例如電壓)的不穩定或者控制精度下降等等。還要思考為什麼老師都讓我們用電路來做控制系統實驗,因為不同的物理系統(比如機械繫統)它們所建立的微分方程的形式是相同的,則抽象的看它們本質上都是同一個系統(打個比方,小擺動的單擺與彈簧振子兩個不同系統的振動方程一樣,都遵循d^2y/dx^2=-cx這個方程),而電路系統是相對與其他物理系統來說最容易構造(有些機械裝置太大,不易放在實驗室做實驗),所以常用電路系統來模擬其它的控制系統。
7.要樹立學好自動控制原理的信心。你要知道,能夠接觸到人類歷史上尤其是19、20世紀的革命性的著名理論與思想,應該感到自豪。19、20世紀的革命性的著名理論:進化論、資本論、相對論、量改者子論、資訊理論、控制論、系統論。人家學文科專業的會說:「我們學過馬克思的經典——資本論嘞。你懂經典嗎?」這時你也可以毫不猶豫反駁到:「最先進的科學思想、現代技術科學的三大支柱之一——的控制論,沒見識過吧?」(現代技術科學的三大支柱就是資訊理論、控制論、系統論)
8.平時讀讀控制論的相關普及讀物會提高你的科學修養,尤其是讀讀控制論的創立人——維納的故事。
E. 新人如何學習DCS控制系統
下面我就對DCS談談自己的一些看法:
我覺得對於DCS,主要關心以下幾個問題: 各部分網路的通信協議;冗餘(伺服器,電源,主控制器,重要I/O模塊);如何配置,I/O的輸入輸出特性。I/O常用的有模擬量輸入AI,模擬量輸出AO,開關量輸入DI,開關量輸出DO。此外還有SOE,PI等。其中AI信號有RTD(熱電阻信號),TC(熱電偶信號),4-20MA信號(也可以是0-20MA,0-5V)。了解完這些,接下來就是學習組態,多練練修改告培控制方案,給主控制器下裝方案(不影響生產的情況下進行)襪臘唯。
再者就是軟硬體結合理解,在實際面對控制現場生產,你很快便會入門。在此以後可以學習DCS系統與PLC的局納通信,MIS,SIS。
對理論知識的建議:
自動控制原理(不用深究,了解到PID即可,因為就算是很基本的PID,現場也未必能投上自動);常用編程語言(FBD,LD等),這個在組態的過程中自然就學會了;模擬電路和數字電路初步,這個也不用深入;計算機知識,尤其是網路知識,說到底現在DCS的發展完全是建立在計算機軟硬體飛速發展的基礎上的。 以上僅個人經驗之談,希望對你有用。
F. 怎麼才能學好現代控制理論
1、現代控制理論的學習策略
俗話說的好,興趣是最好的老師。然而從狀態空間表達式開始,就從沒有離開過大量復雜的數學公式和生硬的理論,這些內容是十分生硬枯燥的,記得自己看書的時候經常看著看著就犯困了。
首先,必須有較好的數學基礎。由於現代控制理論這門課裡面有大量的數學公式和數學推導過程,沒有扎實的餓數學基礎顯然是學不搏擾好這門課的。只有理解數學表達式的含義之後才可能對理論有更深層次的理解。
其次,基於自己的專業背景,要結合自己所在課題組的研究項目,在學習過程中盡可能的把課堂上學習到的知識技能應用到課題項目中來。這樣無疑可以更好地、更有目的性的學習該門課程。
最後,再學習過程中要注重控制工程的背景和意義,不用過於追究理論推導,突出現代控制理論中基本概念、性質的工程含義。例如,可以利用能量的增加或衰減來分析系統的穩定性,從而引出了反映系統能量的李雅普諾夫函數概念;通過分析影響系統性能的因素,歸納出系統的極點是影響系統穩定性和動態性能的關鍵,從而提出極點配置的控制問題等。
2、現代控制理論的學習方法
首先,學習現代控制理論要有選擇性。由於在本科期間已經學習過了機械工程式控制制這門課,並且現代控制理論課程的課時也不多有必要有選擇性的重點學習一些與平時科研項目相關的內容。以自己為例,所在實驗室主要從事的機電一體化的研發工作,控制理論昌蔽是必不可少的一門基礎課程,在學習較為熟悉的控制應用案例和問題(如PLC、PID控制等)時,需要從這些控制現象、需求的分析入手,逐漸進入到問題的物理本質和在現代控制中的描述與求解方法,從而建立起機械工程中的實際控制問題與現代控制理論的關聯。在學習過程中,通過所提出機械控制問題的系統深化,揭示這些表面上獨立的理論學習內容之間的必然聯系和規律,這樣可以幫助發現隱含在這些基本概念、方法背後的問題求解模式,從而使所學知識結合到課題中的實踐去。
其次,要用數學數學建模的方法來解決現代控制理論的實際問題。對現代控制理論來說,首先遇到的問題是將實際系統抽象為數學模型,有了數學模型,才能有效地去研究系統的各個方面。許多機電系統、經濟系統、管理系統常可近似概括為線性系統。線性系統和力學中質點系統一樣,是一個理想模型,理想模型是研究復雜事物的主要方法,是對客觀事物及其變化過程的一種近似反映。現代控制論從自然和社會現象中抽象出的理想模型,用狀態空間方法表示,再作理論上的探討。
最後,在學習現代控制理論這門課時,要沿著邏輯思路,逐步深入理解,而不是僅僅注重思維的結果,在學習中還不斷提出「疑團」,然後去尋求解答。比如,一些定理的逆命題是否成立? 成立就證明,否則舉反例。若不成立,則加什麼條件可使之成立。有些定理只說「存在」,是否「唯一」等等。從而使讀者的思維不致被書本禁錮起來,不僅能學習真理,力爭要發
展真理。從而,逐步熟悉和掌握一定的學習方法,也就是在實踐中學習方法論。這一點對研究生來說是非常重要的。
3、現代控制理論的學習心得
時間過得很快,轉眼之間一學期快要結束了,對於現代控制理論這門課程的學習也接近了尾聲。在學習這門課的過程當中,感覺需要深入理解教材中所說的應用條件的限制,不能不考慮條件,生搬硬套地去運用理論。只有對基本概念、基本原理真正了解了,掌握住各個概念所處的位置和它們之間的區別,才能把它們真正納入自己的知識結構中來。在人一生的學習中,必須逐步培養一種正確的學習方法,才能通過自己的深入體會,加深對教材的真正理解。特別是概念耐銀州的外延和內涵,不能隨意擴大或縮小,否則會在運用公式定理去解答復雜問題時出現錯誤。
現代控制理論 (建立在狀態空間法基礎上的一種控制理論)
建立在狀態空間法基礎上的一種控制理論,是自動控制理論的一個主要組成部分。在現代控制理論中,對控制系統的分析和設計主要是通過對系統的狀態變數的描述來進行的,基本的方法是時間域方法。現代控制理論比經典控制理論所能處理的控制問題要廣泛得多,包括線性系統和非線性系統,定常系統和時變系統,單變數系統和多變數系統。它所採用的方法和演算法也更適合於在數字計算機上進行。現代控制理論還為設計和構造具有指定的性能指標的最優控制系統提供了可能性。
