自动化概论 教学课件 ppt 作者 夏洪永 编自动化概论5.ppt

自动化概论 第二单元 信息与信号 回顾一下: 1.什么是自动化?——无人直接操作,按预定程序或指令,自动地运行. 2.自动化的本质?——自动控制。不同的控制形式与控制策略，具有不同的控制效果。 3.自动化的核心? ——“系统”、“信号”、“控制”。 4.自动化技术实践——使用自动化设备、构建硬件系统、匹配与协调信号、优化控制策略与参数。 5.职业岗位/价值——安装、调试、运行管理、维护检修。 2.1.1 信息 从图中你能感悟出什么？ 自然事物图例 人类交换信息方式 为什么会有如此感觉呢？ 图像传递出某种？？？ 第一节 信息与信息技术 通过电话你了解到什么？ 电磁波 电脉冲 通讯信号传递方式 电波？ 声音？ 语言表达的意思？ 信息！！！ 《信息论》创始人（美国,C.仙农,1916－2001）: 客观世界的三大要素是物质、能量和信息。体现了信息地现代社会中的重要作用. 1. 信息——客观存在的一切事物通过载体所发生的消息、情报、指令、数据、信号和所包括的一切可传递和交换的知识内容 2. 认识事物的关键——事物的特征 ——各种特征将通过一定的物质形式传递； ——通过不同特征区别不同事物； 3. 知识是一种特定的人类信息 ——有区别、有选择，对自然、对社会、对思维的认识与掌握。 信息技术（IT）——用于管理、处理信息所采用的各种技术的总和。 收集、识别、提取、存贮、传递、处理、检索、检测、分析、利用……主要包括下列四大技术: 传感技术-扩展人获取信息的感觉器官功能。它包括信息识别、信息提取、信息检测等技术。 通讯技术-实现信息快速、可靠、安全的转移。 计算机技术-对信息的编码、压缩、加密以及再生（更深层次的决策信息 ） 控制技术-应用信息为人类生活、生产服务的技术问题，主要包括控制技术、显示技术。 2.1.2 信息技术 2.1.3 信息技术与自动化技术关系 从技术要素层次上看，四大技术相互包含、相互交叉、相互融合的。传感、通信、计算机都离不开控制；传感、计算机、控制也都离不开通信；传感、通信、控制更是离不开计算机。 在自动化系统运行过程中，必须真实、准确、快速地获取设备、过程的运行信息，对相关的信息进行判断、运算、决策，并能准确地传递指令与控制信息，正确地执行指令，施加控制作用，以使生产可靠地、稳定地运行。 《控制论》:控制的基础依据是信息，一切信息传递都为了控制，任何控制又都有赖于信息来实现。 从信息技术体系角度看，自动化技术包括信息获取-传递-决策-应用：控制与自动化技术的核心问题仍然是信息问题。 获取设备、过程运行状态——传感获取信息； 匹配各环节间信号及传递——信息传递； 控制策略与信号运算——计算与处理信息； 指令与控制信号的输出、执行——信息的应用 信息技术与自动化技术两者关系： 自动化技术以基础地位支撑信息技术。 信息技术发展推动自动化技术进步； 第二节 信号—信息载体 2.2.1 信号 1、信号 C.仙农认为：对客观事物的物理特征进行抽象后的最低级表达层次——信号。 茫茫宇宙，存在无数的信号——含义是？？？ 人为的/自然的；有效的/无效的；已知/末知； ——“信息”是传递与交换的具体内容（包括知识、意识），那么“信号”就是信息的一种表现形式。 ——信号（也称为讯号）是运载消息的工具，是消息的载体。 ——工程上，信号就是一种通过媒介传递的、含有某种信息的实际物理量。 2、信号的两个要素 人类通过对光、声、电信号进行信息传递-接收，表达-确认信息。 ① 信号应有一种载体媒介。如“声波”、“电脉冲”、“电磁波”、“光脉冲”等。 ② 信号媒介的一种特性或多种特性组合应含有要反映的“信息”。 比如“声波”、“电脉冲”、“电磁波”、“光脉冲”等能量的强弱、变化快慢及规律等应能反映要描述的信息，或者说信息被信号的能量强弱、变化快慢及变化规律等特征所表达。 另外，含有信息的“信号”必须要能被人类所接收、描述、应用才有实际意义。 2.2.2 信号的描述 1．数学描述——描述为一个或若干个自变量的函数或序列的形式。 被测 t 温度 温度信号 Rt 图2-4 热电阻测温 光电 元件 电压 u 信号 光照 i 图2-5 光电检测元件 2．波形描述——按照函数随自变量的变化关系，以曲线、图形方式表示出来。 Rt t i u (b) 热电阻 (c) 光敏电阻 2.2.3 信号的种类 1.按信号的描述形式划分 ① 确定信号与随机信号； 要点：给定的自变量是否对应唯一确定的信号取值。 对于确定信号，每一个信号值均有一个确定的信息，因此确定信号最简单、最容易利用的信号， ② 时间连续信号与离散信号； 要点：自变量的定义域是否是整个连续区间。 ③ 模拟与数字信号