导图社区 控制理论与控制系统的发展
这是一篇关于控制理论与控制系统的发展的思维导图
编辑于2023-09-05 15:53:27 湖北省控制理论的发展
经典控制理论
20世纪40年代~60年代
面向单输入单输出系统,其中多数是线性定常系统
数学工具是微分方程和拉氏变换
研究方法有传递函数法、频率响应分析法、根轨迹法和描述函数法
还包含脉冲控制理论
香农定理
离散控制系统的稳定性判据
Z变换
现代控制理论
20世纪50年代~70年代
面向多输入多输出的线性系统和非线性系统,也可以是时变系统
数学工具是线性代数和微分方程,主要通过计算机完成计算
研究方法主要是状态空间法。不仅描述了系统的外部特性,而且描述和揭示了系统的内部状态和性能。
进一步发展包括
建模和系统辨识
最优控制理论
自适应控制理论
遥感、遥测和遥控
思政素材
钱学森弹道(4分钟) https://www.bilibili.com/video/av686598623/
嫦娥五号(5分钟) https://haokan.baidu.com/v?pd=wisenatural&vid=4628859006787346445
智能控制理论
20世纪80年代至今
已被学界公认为解决复杂系统控制问题的主要途径
把重点从传统控制器的分析和设计转移到对非数学模型的描述、符号和环境的识别、知识库和推理机设计和开发等
是一门包含人工智能、自动控制、运筹学和信息论的边缘交叉学科理论
思政素材
无人机的飞控系统(6分钟) https://www.bilibili.com/video/BV13L411U7XX/?buvid=Y24C8320ED54E23F41E4A0F47ACD9F72611B&is_story_h5=false&mid=Jn57%2Fyi%2BnN9vNsV2ZjnsmQ%3D%3D&p=1&plat_id=114&share_from=ugc&share_medium=iphone&share_plat=ios&share_session_id=5AB289AD-5B60-4CDE-843E-B2446B9391CF&share_source=WEIXIN&share_tag=s_i×tamp=1693883873&unique_k=1RNU7Wj&up_id=511911702
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复杂系统建模与发展
新型控制系统结构、方法与算法的研究
混杂控制系统理论与应用
非线性控制系统理论及应用
微观控制或纳米控制技术的研究
智能机器人系统
CIMS(计算机集成制造系统)与智能制造系统
大规模复杂工业过程智能化控制与决策
工业互联网(5分钟) https://mp.weixin.qq.com/s/m5RWlFN_Dn89Z7oDFnfGKQ
控制系统的发展
PLC(可编程逻辑控制)系统
20世纪60年代
目的是用来取代继电器,执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能,主要用于工业过程中的顺序控制
DCS(分散控制系统)
20世纪70年代
集计算机技术、控制技术、网络通信技术和图形显示技术于一体的系统
生产过程控制的方式最好是分散进行,而监视、操作和最佳化管理应以集中为主
各公司开发生产的DCS系统是封闭式系统,各公司产品基本不兼容。
进一步发展包括
建模和系统辨识
最优控制理论
自适应控制理论
遥感、遥测和遥控
FCS(现场总线控制系统)
20世纪90年代至今
FCS系统的本质是信息处理现场化,遵循一定现场总线协议的现场仪表可以组成控制回路,使控制站的部分控制功能下移分散到各个现场仪表中,使得控制站专职于执行复杂的高层次的控制算法。
通信协议一致公开,各不同厂家的设备之间可实现信息交换,通过现场总线可构筑自动化领域的开放互连系统。
一方面结构更加简化,节约硬件设备,另一方面性能进一步提高。
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智能化:将专用的CPU置入传统的测控仪表,使它们各自都具有了数字计算和通信能力
网络化:采用可进行简单连接的双绞线、I—J轴电缆等作为联系的纽带,把挂接在总线上作为网络节点的多个现场级测控仪表连接成网络,并按公开、规范的通信协议,使现场测控仪表之间及其与远程监控计算机之问实现数据传输与信息交换,形成多种适应实际需要的控制系统
分散化:由于这些网上的节点都是具备智能的可通信产品,因而它所需要的控制信息(如实时测量数据)不采取向PLC或计算机存取的方式,而可直接从处于同等层上的另一个节点上获取,在现场总线控制系统(FCS)的环境下,借助其计算和通信能力,在现场就可进行许多复杂计算,形成真正分散在现场的完整的控制系统,提高了系统的自治性和可靠性。
管控一体化:用以太网作为高速现场总线框架,建立全集成的、开放的、全厂综合自动化的信息平台,把企业的横向通信(同一层不同节点的通信)和纵向通信(上、下层之问的通信)紧密联系在一起,通过对经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理,形成一个意义更广泛的综合管理系统。
5G工业互联网