A. 如何自学自动控制原理
1、抓住重点掌握基本概念
《自动控制原理》引入了一系列互相关联的基本概念,如稳定性、准确性、快速性,输入与输出,动态与稳态,反馈与前馈等,这些基本概念形成了本课程的知识要点,是学习理解的重点。
2、认真思考提高抽象思维能力
《自动控制原理》的理论性较强,抽象程度较高顷举。因此,要充分了解抽象的基础,认真掌握有关的概念,在应用中反复体会抽象概念的意义,如控制系统中反馈的实质,控制的基本方法等,在学习中不断提高抽象思维能力。
3、抓住主线建立不同方法间的联系
稳定性、准确性、快速性是对控制系统的基本要求,也是系统性能的重要指标。稳、准、快搭拿贯穿了时域分析、根轨迹分析和频域分析方法的始终,也是系统综合设计要满足的性能要求。在本课程的学习中,以稳、准、快为主线,建立各种系统分析与设计方法之间的联系,有助于对课程内容的理解和掌握。
4、提高综合分析能力
《自动控制原理》既是专业基础理论课程,又是一门科学方法论。研究的内容既有一定的复杂性,又有一定的普遍性。因此,在学习中不仅要掌握教材中的结论,更要掌握其中体现出来的研究方法,培养系统的观念,提高综合分析问题的能力。
5、学会自学
要善于在学习中提出问题,解决问题,学会探究式学习,广阅参考书,拓宽视野,从更多控制系统的实例分析中,提高分析问题和解决问题的能力。利用提供的网上教学资源深入学习。
6、知乎搭重视掌握实验技术
实验是人们认识客观世界的最重要的手段之一。认真做好实验,掌握实验技能,不仅有助于学好本课程,而且可以培养科学思维的能力和动手能力,养成良好的科学习惯。
总结学习的原理:
做实验要认真。每次实验都要开动自己的脑筋,不要机械的按照实验手册的步骤做实验。比如由多极运算放大器构成的电路控制系统,要思考为什么通过对一些参数的改变(例如改变电容)会导致被控量(例如电压)的不稳定或者控制精度下降等等。
B. DCS控制系统怎么学习
DCS就是把现场仪表信号传输进控制室统一管理,分软体和硬体。分别需要懂仪表和电脑程序相关知识。
集散控制系统及应用
一、集散控制系统的基本概念
集散控制系统是以微处理为基础的集中分散控制系统,它的主要特征是集中管理和分散控制。
基本思路:
1、把集中的计算机控制系统分解为分散的控制系统,有专门的过程分散控制装置,在过程控制级各自完成过程中的部分控制和操作。
2、从模拟电动仪表的操作习惯出发,开发人—机间良好的操作界面,用于操作人员的监视操作。
3、为了使操作站与过程控制装置之间建立数据的联系,建立数据的通信系统,使数据能在操作人员和生产过程间相互传递。
二、集散控制系统的基本结构
1、分散过程控制装置 2、操作管理装置 3、通信系统
三、DCS的基本组成部分
1、面向被控制现场的现场I/O控制站。
2、面向操作人员的操作员站。
3、面向DCS监督管理的工程师站。
DCS操作员站主要功能是为系统的运行操作提供人机界面,使操作员可以通过操作员站及时了解现场运行状态、各种运行参数、是否有异常情况发生。
四、DCS的特点
1、分级阶梯结构 2、分散控制 3、自治和协调性
五、DCS功能设计
1、现场的数据采集功能
2、监视报警功能
3、日志管理服务器功能
4、事故追忆功能
5、时间顺序记录功能(SOE)
6、二次高级计算功能
7、DCS的人机界面
集散控制系统(DCS)简介
DCS,即所谓的分布式控制系统,或在有些资料中称之为集散系统,是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。在系统功能方面,DCS和集中式控制系统的区别不大,但在系统功能的实现方法上却完全不同。
首先,DCS的骨架——系统网络,它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性,起着决定性的作用,因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说,它必须满足实时性的要求,即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度,是指在无论何种情况下,信息传送都能在这个时间限度内完成,而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此,衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率,即通常所说的每秒比特数(bps),而是系统网络的实时性,即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠,无论在任何情况下,网络通信都不能中断,因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充性的要求,系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样,一方面可以随时增加新的节点,另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态,以确保系统的实时性和可靠性。在系统实际运行过程中,各个节点的上网和下网是随时可能发生的,特别是操作员站,这样,网络重构会经常进行,而这种操作绝对不能影响系统的正常运行,因此,系统网络应该具有很强在线网络重构功能。
其次,这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制(DOS)功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场I/O控制站,用以分担整个系统的I/O和控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效,提高系统可靠性,也可以使各站点分担数据采集和控制功能,有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面(HMI-Human Machine Interface或operator interface)功能的网络节点。
系统网络是DCS的工程师站,它是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点,其主要功能是提供对DCS进行组态,配置工作的工具软件(即组态软件),并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况,使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定,使DCS随时处在最佳的工作状态之下。与集中式控制系统不同,所有的DCS都要求有系统组态功能,可以说,没有系统组态功能的系统就不能称其为DCS。
DCS自1975年问世以来,已经经历了二十多年的发展历程。在这二十多年中,DCS虽然在系统的体系结构上没有发生重大改变,但是经过不断的发展和完善,其功能和性能都得到了巨大的提高。总的来说,DCS正在向着更加开放,更加标准化,更加产品化的方向发展。
作为生产过程自动化领域的计算机控制系统,传统的DCS仅仅是一个狭义的概念。如果以为DCS只是生产过程的自动化系统,那就会引出错误的结论,因为现在的计算机控制系统的含义已被大大扩展了,它不仅包括过去DCS中所包含的各种内容,还向下深入到了现场的每台测量设备、执行机构,向上发展到了生产管理,企业经营的方方面面。传统意义上的DCS现在仅仅是指生产过程控制这一部分的自动化,而工业自动化系统的概念,则应定位到企业全面解决方案,即total solution 的层次。只有从这个角度上提出问题并解决问题,才能使计算机自动化真正起到其应有的作用。
进入九十年代以后,计算机技术突飞猛进,更多新的技术被应用到了DCS之中。PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备,它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻辑。现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛,以至于有些人已做出预测:基于现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。
C. 控制理论都包括哪些内容应该怎样进行学习
控制理论(包括经典控制理论和现代控制理论)
控制理论是讲述系统控制科学中具有新观念、新思想的理论研究成果及其在各个领域中,特别是高科技领域中的应用研究成果,但是在民用领域即实际生活中有很严重的脱节。
首先,必须明确它是理论性较强的工程学科课程。《自动控制理论》是一门主要研究自动控制系统基础理论、系统分析和设计本技术的专业基础课程,也是自动控制相关专业的一门重要的基础理论课程,与工程实践密不可分。课程目的和任务是使自动化专业的本科生学习《自动控制理论》的基础理论、控制系统的基本分析和设计方法,为今后的学习奠定扎实的基础。继续学习相关课程后,能够及从事国民经济、国防和科研各部门的运动控制、过程控制、机器人智能控制、导航制导与控制、现代集成制造系统、模式识别与智能系统、生物信息学、人工智能及神经网络、系统工程理论与实践、新型传感器、电子与自动检测系统、复杂网络与计算机应用系统等领域的科学研究、技术开发、教学吵茄及管理工作。
其次,针对该课程的特点,学习方法建议如下:
1.根据课程进程表顺序安排学习内容
《自动控制理论》课程是一门内容庞杂、信息量大的课程,因此,应该按照课程进程顺序进行学习,由浅入深,注重基础知识,包括基本概念、基本定理等都是非常必要的。否则,不重视前面基础内容的学习,将会给后续内容学习带来困难。
2.结合实验,加深对理论知识的理解,加强工程实际设计能力
《自动控制理论》课程另配有《自动控制理论实验》实验课程。必作实验内容有:控制系斗弯统的数学模型;典型二阶系统的欠阻尼响应;控制系统稳定性分析;控制系统频率特性;连续系统串联校正;典型非线性环节;随动系统模拟PID校正环节的研究与设计;随动系统数字PID校正环节的研究与设计;倒立摆演示实验。
实验前要认真阅读实验指导书,实验时认真操作
,实验后认真完成实验报告,及时分析、总结实验结果。实验过程中,学生可以通过验证、设计和调试程序等实验环节,达到进一步巩固和理解课堂上讲授的知识,提高学生动手实践能力和工程实际设计能力。通过实践环节,使学生空碰闷能够在观察现象、提出问题、分析问题和解决问题方面得到能力上的培养和锻炼。
3.学习中注意归纳总结
《自动控制理论》课程内容庞杂、知识点多,概念多,各部分内容相互交叉,工程实践性强。所以在学习过程的对每一阶段学习都应进行归纳总结。这不仅可以帮助学好《自动控制理论》课程,更可以培养良好的学习习惯。
4.课堂上积极参与讨论
《自动控制理论》课程以课堂教学为主,辅以多媒体图形或曲线,帮助学生加深理解。同时,包含重点例题重点讲解环节。
为启发学生解决综合性习题的能力,课堂上必要时会采用讨论方式。学生应认真对待和参与课堂讨论,在勇于表达自己观点的同时,实际上这也是努力思考的过程。同时,要倾听其他同学的观点,开阔思路,学会从不同角度考虑问题,这样对所学的的知识掌握得更牢固更深入。
D. 怎么学好自动控制原理
1.自动控制原理课程本身要大量用到Laplace变换、复变函数理论,所以要想学好自动控制原理,首先得看看自己的大学数学基础有没有打扎实了(尤其是复变函数与积分变换)。
2.除了应该具备的数学基础外,你还需有处理相关专业知识的能力。比如建立实际系统的物理模型,这里就需要有良好的电路(主要是模拟电路)、大学物理、机械原理的知识。同时还需要有一定的数学建模能力。
3.正是因为课程中充满了数学,所以千万不要把自动控制原理当成数学来学,那样会让你越学越迷糊,甚至会最终怀疑控制理论的科学性。因为若当作一门数学课,你掌握的只是一些方程的操作和图形的画法,你无法理解为什么实际的系统会遵循控制理论所描述的规律(比如水位能够被精确的控制),这会让你觉得是完全是数学的作用,而忽略了自动控制的基本思想以及这些数学方程背后所受到物理规律支配这一事实。很多原本数学还可以的同学也学不好控制理论,都是犯了把自控理论课作为数学课来学的思想错误。一开始方向就错了,你说学得好吗。
4.学自动控制原理,掌握基本的控制思想是最重要的(它有别于数学思想、物理思想)。大学阶段所学的自动控制原理主要涉及经典控制理论,所以它最根本的控制思想是【负反馈思想】,很多稳定性理论都是立足于这一思想上建立的,所以数学虽然很重要,但数学对于自动控制理论来说只是一个腊歼敬强有力的工具。
5.要珍惜每次做练习题的机会。题目不在多、在精,一般把书本上每章后面的习题全部掌握(第一次做不来不要紧,关键是要弄懂),你就算达到基本掌握的程度了。
6.做实验要认真。每次实验都要开动自己的脑筋,不要机械的按照实验手册的步骤做实验。比如轮慎由多极运算放大器构成的电路控制系统,要思考为什么通过对一些参数的改变(例如改变电容)会导致被控量(例如电压)的不稳定或者控制精度下降等等。还要思考为什么老师都让我们用电路来做控制系统实验,因为不同的物理系统(比如机械系统)它们所建立的微分方程的形式是相同的,则抽象的看它们本质上都是同一个系统(打个比方,小摆动的单摆与弹簧振子两个不同系统的振动方程一样,都遵循d^2y/dx^2=-cx这个方程),而电路系统是相对与其他物理系统来说最容易构造(有些机械装置太大,不易放在实验室做实验),所以常用电路系统来模拟其它的控制系统。
7.要树立学好自动控制原理的信心。你要知道,能够接触到人类历史上尤其是19、20世纪的革命性的着名理论与思想,应该感到自豪。19、20世纪的革命性的着名理论:进化论、资本论、相对论、量改者子论、信息论、控制论、系统论。人家学文科专业的会说:“我们学过马克思的经典——资本论嘞。你懂经典吗?”这时你也可以毫不犹豫反驳到:“最先进的科学思想、现代技术科学的三大支柱之一——的控制论,没见识过吧?”(现代技术科学的三大支柱就是信息论、控制论、系统论)
8.平时读读控制论的相关普及读物会提高你的科学修养,尤其是读读控制论的创立人——维纳的故事。
E. 新人如何学习DCS控制系统
下面我就对DCS谈谈自己的一些看法:
我觉得对于DCS,主要关心以下几个问题: 各部分网络的通信协议;冗余(服务器,电源,主控制器,重要I/O模块);如何配置,I/O的输入输出特性。I/O常用的有模拟量输入AI,模拟量输出AO,开关量输入DI,开关量输出DO。此外还有SOE,PI等。其中AI信号有RTD(热电阻信号),TC(热电偶信号),4-20MA信号(也可以是0-20MA,0-5V)。了解完这些,接下来就是学习组态,多练练修改告培控制方案,给主控制器下装方案(不影响生产的情况下进行)袜腊唯。
再者就是软硬件结合理解,在实际面对控制现场生产,你很快便会入门。在此以后可以学习DCS系统与PLC的局纳通信,MIS,SIS。
对理论知识的建议:
自动控制原理(不用深究,了解到PID即可,因为就算是很基本的PID,现场也未必能投上自动);常用编程语言(FBD,LD等),这个在组态的过程中自然就学会了;模拟电路和数字电路初步,这个也不用深入;计算机知识,尤其是网络知识,说到底现在DCS的发展完全是建立在计算机软硬件飞速发展的基础上的。 以上仅个人经验之谈,希望对你有用。
F. 怎么才能学好现代控制理论
1、现代控制理论的学习策略
俗话说的好,兴趣是最好的老师。然而从状态空间表达式开始,就从没有离开过大量复杂的数学公式和生硬的理论,这些内容是十分生硬枯燥的,记得自己看书的时候经常看着看着就犯困了。
首先,必须有较好的数学基础。由于现代控制理论这门课里面有大量的数学公式和数学推导过程,没有扎实的饿数学基础显然是学不搏扰好这门课的。只有理解数学表达式的含义之后才可能对理论有更深层次的理解。
其次,基于自己的专业背景,要结合自己所在课题组的研究项目,在学习过程中尽可能的把课堂上学习到的知识技能应用到课题项目中来。这样无疑可以更好地、更有目的性的学习该门课程。
最后,再学习过程中要注重控制工程的背景和意义,不用过于追究理论推导,突出现代控制理论中基本概念、性质的工程含义。例如,可以利用能量的增加或衰减来分析系统的稳定性,从而引出了反映系统能量的李雅普诺夫函数概念;通过分析影响系统性能的因素,归纳出系统的极点是影响系统稳定性和动态性能的关键,从而提出极点配置的控制问题等。
2、现代控制理论的学习方法
首先,学习现代控制理论要有选择性。由于在本科期间已经学习过了机械工程控制这门课,并且现代控制理论课程的课时也不多有必要有选择性的重点学习一些与平时科研项目相关的内容。以自己为例,所在实验室主要从事的机电一体化的研发工作,控制理论昌蔽是必不可少的一门基础课程,在学习较为熟悉的控制应用案例和问题(如PLC、PID控制等)时,需要从这些控制现象、需求的分析入手,逐渐进入到问题的物理本质和在现代控制中的描述与求解方法,从而建立起机械工程中的实际控制问题与现代控制理论的关联。在学习过程中,通过所提出机械控制问题的系统深化,揭示这些表面上独立的理论学习内容之间的必然联系和规律,这样可以帮助发现隐含在这些基本概念、方法背后的问题求解模式,从而使所学知识结合到课题中的实践去。
其次,要用数学数学建模的方法来解决现代控制理论的实际问题。对现代控制理论来说,首先遇到的问题是将实际系统抽象为数学模型,有了数学模型,才能有效地去研究系统的各个方面。许多机电系统、经济系统、管理系统常可近似概括为线性系统。线性系统和力学中质点系统一样,是一个理想模型,理想模型是研究复杂事物的主要方法,是对客观事物及其变化过程的一种近似反映。现代控制论从自然和社会现象中抽象出的理想模型,用状态空间方法表示,再作理论上的探讨。
最后,在学习现代控制理论这门课时,要沿着逻辑思路,逐步深入理解,而不是仅仅注重思维的结果,在学习中还不断提出“疑团”,然后去寻求解答。比如,一些定理的逆命题是否成立? 成立就证明,否则举反例。若不成立,则加什么条件可使之成立。有些定理只说“存在”,是否“唯一”等等。从而使读者的思维不致被书本禁锢起来,不仅能学习真理,力争要发
展真理。从而,逐步熟悉和掌握一定的学习方法,也就是在实践中学习方法论。这一点对研究生来说是非常重要的。
3、现代控制理论的学习心得
时间过得很快,转眼之间一学期快要结束了,对于现代控制理论这门课程的学习也接近了尾声。在学习这门课的过程当中,感觉需要深入理解教材中所说的应用条件的限制,不能不考虑条件,生搬硬套地去运用理论。只有对基本概念、基本原理真正了解了,掌握住各个概念所处的位置和它们之间的区别,才能把它们真正纳入自己的知识结构中来。在人一生的学习中,必须逐步培养一种正确的学习方法,才能通过自己的深入体会,加深对教材的真正理解。特别是概念耐银州的外延和内涵,不能随意扩大或缩小,否则会在运用公式定理去解答复杂问题时出现错误。
现代控制理论 (建立在状态空间法基础上的一种控制理论)
建立在状态空间法基础上的一种控制理论,是自动控制理论的一个主要组成部分。在现代控制理论中,对控制系统的分析和设计主要是通过对系统的状态变量的描述来进行的,基本的方法是时间域方法。现代控制理论比经典控制理论所能处理的控制问题要广泛得多,包括线性系统和非线性系统,定常系统和时变系统,单变量系统和多变量系统。它所采用的方法和算法也更适合于在数字计算机上进行。现代控制理论还为设计和构造具有指定的性能指标的最优控制系统提供了可能性。