1、 本文由梅江枫贡献ppt 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。6控制和自动化的展望自动化技术的发展水平是一个国家在高技术领域发 展水平的重要标志之一，它涉及到工农业生产、 展水平的重要标志之一，它涉及到工农业生产、国防建 商业、家用电器、个人生活诸多方面。 设、商业、家用电器、个人生活诸多方面。16.1计算机集成制造系统计算机集成制造系统（ 计算机集成制造系统（CIMS）的产生和发展 ）在制造业中产生了利用计算机不仅实现单元生产柔性自 动化， 并把制造过程（产品设计、生产计划与控制、生产过 动化， 并把制造过程（产品设计、生产计划与控制、 程等等
2、）集成为一个统一系统的设想， 程等等）集成为一个统一系统的设想，同时企图对整个系统 的运行加以优化。 的运行加以优化。2计算机集成制造系统的初始概念效益包括： 效益包括： （1）降低生产成 ） 本； （2）提高生产效 ） 率； （3）提高生产的 ） 柔性； 柔性； （4）增强产品对 ） 市场的适应性； 市场的适应性；（6）减少生产准备时间和库存； （5）提高产品质量；（ ）减少生产准备时间和库存； ）提高产品质量；（ ；（8）增加用户满意度。 （7）增加企业员工对企业的满足感；（ ）增加用户满意度。 ）增加企业员工对企业的满足感；（3计算机集成制造系统所涉及的自动化技术包括: 数控技术、计算机
3、辅助设计（ 包括 数控技术、计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助 ） 制造（ 立体仓库与自动化物料运输系统、 制造（CAM）等、立体仓库与自动化物料运输系统、自动 ） 化装配与工业机器人、计算机辅助生产计划制定、 化装配与工业机器人 计算机辅助生产计划制定、计算机辅 计算机辅助生产计划制定 助生产作业调度、 助生产作业调度、质量监测与故障诊断系统 、办公自动化 与经营辅助决策 。4我国发展 CIMS 技术的前景 我国发展 CIMS 技术的前景 CIMS我国在 1987 年开始实施“863 高技术计划”的 CIMS 主题 年开始实施“ 高技术计划” 我国在 年开始实施 高技术计划 主题 以少量的
4、科技投入， 以少量的科技投入，鼓励一批专业技术人员很快初步掌握 了计算机集成制造系统及其单元技术， 了计算机集成制造系统及其单元技术，为我国发展该领域 的高技术奠定了基础。 的高技术奠定了基础。 高等院校的校科技人员积极走向社会，与企业结合， 高等院校的校科技人员积极走向社会，与企业结合，大力 在企业中推广计算机集成制造系统及有关单元技术。 在企业中推广计算机集成制造系统及有关单元技术。 通过计算机集成制造系统计划示范项目的实施， 通过计算机集成制造系统计划示范项目的实施，推动了企 业应用信息技术以提高了生产效率和经营管理水平。 业应用信息技术以提高了生产效率和经营管理水平。 建立了计算机集成
5、制造系统工程技术研究中心和一批实验 网点与培训中心，为计算机集成制造系统技术的研究、 网点与培训中心，为计算机集成制造系统技术的研究、试 人员培训打下了良好的基础。 验、人员培训打下了良好的基础。56.2机器人应用于生产和社会生活的各方面机器人作为人类 20 世纪最伟大的发明之一， 机器人作为人类 世纪最伟大的发明之一，在短 世纪最伟大的发明之一 短的 40 年内发生了日新月异的变化 年内发生了日新月异的变化。 短的 年内发生了日新月异的变化。 机器人已经不仅成为先进制造业不可缺少的自动 化装备，而且正以惊人的速度向海洋、航空、 化装备，而且正以惊人的速度向海洋、航空、航 军事、农业、服务、娱
6、乐等各个领域渗透。 天、军事、农业、服务、娱乐等各个领域渗透。 机器人主要分为两大类： 机器人主要分为两大类：用于制造环境下的工业机器人（如焊接、装配、喷涂、 用于制造环境下的工业机器人（如焊接、装配、喷涂、搬 运等机器人） 运等机器人） 用于非制造环境下的特种机器人（如水下机器人、 用于非制造环境下的特种机器人（如水下机器人、农业机 器人、微操作机器人、医疗机器人、军用机器人、 器人、微操作机器人、医疗机器人、军用机器人、娱乐机 器人等） 。 器人等） 。6智能移动机器人是机 器人研究领域中的一个重 要分支。 要分支。机器人也正在向 个人机器人的方向发展。 个人机器人的方向发展。 特种机器人
7、在海洋与农业、 特种机器人在海洋与农业、 服务与医疗、 服务与医疗、生物与基因 工程、 工程、航空与航天等领域 的应用显示出强大的生命 力，如安全微创的脑外科 辅助定位机器人、 辅助定位机器人、雕刻机 器人、 器人、导游机器人等都进 入实用化阶段。 入实用化阶段。机器人正在清洗瓷砖壁面7迈向二十世纪的中 国机器人我国把智能机器人列为 高技术发展计划， 高技术发展计划，主要是围 绕特种机器人进行攻关。 绕特种机器人进行攻关。完 成 1000m 水下无缆自治机器 水下无缆自治机器 人的研制 ，并完成了无人 驾驶振动式压路机、 驾驶振动式压路机、隧道凿 岩机、大型喷浆机、 岩机、大型喷浆机、机器人
8、化装载机、 化装载机、自动摊铺机等机 器人化工程机械。器人化工程机械。我国在研 制出遥控移动机器人及爬壁 机器人以后， 机器人以后，又根据市场需 求开发出排爆机器人、 求开发出排爆机器人、面壁图 6.3 焊接机器人 清洗机器人、 清洗机器人、医疗辅助机器 机器人足球等。 人、机器人足球等。8机器人涉及的自动化技术变结构控制与学习控制 变结构滑动模控制一 直是机器人控制研究的重点， 直是机器人控制研究的重点，因其直观上的合理 性而得到特别的重视。 性而得到特别的重视。自适应滑动模控制等新的 方法对传统的方法做了重要的改进。 方法对传统的方法做了重要的改进。 机器视觉与机器智能 如何获取场景和目标
9、的 图像信息， 图像信息，并把其处理成机器能够理解的特征或 模式，是机器智能中非常困难的研究课题。 模式，是机器智能中非常困难的研究课题。 智能控制与信息融合 室外智能移动机器人所 涉及的关键技术包括移动机器人的控制体系结构、 涉及的关键技术包括移动机器人的控制体系结构、 机器人视觉信息的实时处理、车体的定位系统、 机器人视觉信息的实时处理、车体的定位系统、 多传感器信息融合技术， 多传感器信息融合技术，以及路径规划技术与车 体控制技术等。 体控制技术等。96.3 高速列车和太空飞行器的智能控制采用交流传动技术， 采用交流传动技术， 流线型头形、 流线型头形、轻量化鼓 形车体、 形车体、动力学
10、性能较 好的小轮径动力车转向 架等，架装了导流板， 架等，架装了导流板， 而 控 制 系 统 采 用 MITRAC 分 布 式 微 机 控制装置等， 控制装置等，使该车组 技术性能进一步完善和 提高。我国高速“ 提高。我国高速“子弹 列车， 时速达300 头 ” 列车 ， 时速达 多 km/h。 。 磁悬浮高速列车已在上海运行，最高速每小时 磁悬浮高速列车已在上海运行，最高速每小时 430km。 。10人类太空飞行与 国际空间站 人类太空飞行与 国际空间站 国际空间站是一座有两 国际空间站是一座有两 个足球场大小的空间站，将 个足球场大小的空间站， 成为人类历史上第一个完备 的太空实验室。 的
11、太空实验室。神舟号载人飞船 (2003 年 10 月,神舟 号,杨利伟 年 月 神舟 5 号 杨利伟) 神舟 杨利伟 (2005 年 10 月,神舟 号,费俊龙 聂海胜 年 月 神舟 神舟 6 号 费俊龙 聂海胜) 费俊龙,聂海胜 (2008 年 09 月,神舟 号,翟志刚 刘伯明 景海鹏 年 月 神舟 神舟 7 号 翟志刚 刘伯明,景海鹏 翟志刚,刘伯明 景海鹏)116.4 虚拟现实技术常用的虚拟现实系统 （1）飞行仿真系统 ） （2）作战仿真系统 ） （3）与虚拟生物对话 ） （4）用于遥控机器人的遥 ） 现技术虚拟现实涉及的自动化关键技术: 虚拟现实涉及的自动化关键技术 动态环境建模技术
12、 、实时三维图形生成技术 、立体显示和传感 器技术 、应用系统开发工具 、系统集成技术126.5 巡航导弹和预警飞机巡航导弹及其测 控系统在翼式导弹和无 人驾驶遥控飞机的基 础上， 础上，利用红外成像 技术、 技术、精密制导技术 隐形技术， 、隐形技术，配之以 先进的电子集成电路 微型计算机等， 、微型计算机等，研 制出小巧、 制出小巧、机动灵活 、精度高、成本低的低空突防武器巡航导弹。巡航导弹在 精度高、成本低的低空突防武器 巡航导弹。 巡航导弹 现代战争特别是局部战争中发挥着重要作用。 现代战争特别是局部战争中发挥着重要作用。13预警飞机概述空中预警飞机是用 于搜索、 于搜索、监视和跟踪空
13、 中和海上目标的作战支 援飞机。 援飞机。其目的是达到 快捷准确发现敌人目标、 快捷准确发现敌人目标、 有效跟踪目标，并指挥 有效跟踪目标， 拦截或阻击敌人目标。 拦截或阻击敌人目标。 机载预警系统中的自 动化技术 ：图 6-9 美制 E-3“望楼”空中预警飞机有源相控阵雷达技术、阵列信号、空时二维信号处理技术、 有源相控阵雷达技术、阵列信号、空时二维信号处理技术、机 载环境下光学探测及图像处理技术、 载环境下光学探测及图像处理技术、多目标跟踪与多传感信息 融合技术、 机载并行计算机技术、态势评估、融合技术、敌我识别技术 、机载并行计算机技术、态势评估、 威胁评估和战斗辅助决策指挥技术 、导航
14、技术146.6 数字地球与机敏传感网络数字地球北京宣言设想把有关地球海量的、多分辨的、 维的 维的、 设想把有关地球海量的、多分辨的、3-维的、动态的数据 按地理坐标集成起来，形成一个一体化的“数字地球” 按地理坐标集成起来，形成一个一体化的“数字地球” 。 把整个地球“数字化”之后，装进计算机里面，借助它， 把整个地球“数字化”之后，装进计算机里面，借助它， 人们无论走到哪里都可以按地理坐标了解地球上任何一处、 人们无论走到哪里都可以按地理坐标了解地球上任何一处、 任何方面的信息。 任何方面的信息。机敏传感网络机敏传感网络将为士兵提供实时图像、微观气象、 机敏传感网络将为士兵提供实时图像、微观气象、移动目 集成信息等有用信息， 标、集成信息等有用信息，所采用的技术可能包括物理模 动态数据库、无线通信和下一代互联网等。 型、动态数据库、无线通信和下一代互联网等。 在未来的社会中，传感器将无处不在， 在未来的社会中，传感器将无处不在，到处充满了各种各 样的传感器，包括军用的和商用的。 样的传感器，包括军用的和商用的。15机敏传感网络的概念161
