现代自动化系统解析：复杂控制与工业机器人

"自动化专业导论-第三章" 在自动化专业导论的第三章中，我们主要探讨了现代自动化系统的概念及其特点。现代自动化系统已经发展成为复杂而精密的集成体系，涉及多方面的技术和设备。这一章通过不同的实例，如水箱液位自动控制系统、混合槽液位自动控制系统和导弹打飞机系统，来展示现代自动化系统的复杂性和多样性。 水箱液位自动控制系统作为一个简单的例子，它展示了自动化的基本要素：被控量（水位）、控制量（进水量或出水量）和反馈量（实际水位与设定值的比较）。这是一个单输入单输出系统，通过一个传感器检测水位，并由一个执行器（如阀门）进行调整。 混合槽液位自动控制系统则更复杂，涉及到三个控制量，这表示系统可能需要同时调节多个输入以保持液位稳定。这种系统通常需要更多的传感器和执行器来实现精确控制。 导弹打飞机系统是现代自动化控制的一个极端案例，它具有多个被控对象和复杂的控制需求。在这个系统中，不仅有目标（飞机）和控制对象（雷达、导弹发射架、导弹），还有多个传感器和控制器协同工作，以实现对目标的精确追踪和打击。 这些例子共同揭示了现代自动化系统的一个关键特性：它们通常面对复杂的被控对象，需要处理多个被控量，并且配备有多个传感器、执行器和控制器。这样的系统可以被称为设备、装置、装备，甚至单元设备或单元装置。在课程中，我们将统一称之为“设备”。 以工业机器人为例，它们代表了现代化自动设备的高度复杂性。六轴工业机器人拥有复杂的机械结构，每个旋转轴由电机驱动，需要同时协调控制多个电机的动作，例如在焊接作业中，除了六个轴的电机，还有负责夹持工件的额外电机。控制部分通常包含控制器、网络通信接口、伺服驱动和安全保护控制等。示教器作为人机交互的关键设备，用于程序编写、参数配置和手动操纵。 机器人控制系统的核心是控制器，它通过网络（总线）与各个伺服驱动器和电机通信，实现对执行机构的精确控制。示教器作为手持装置，提供直观的人机交互界面，包括触摸屏、急停开关、手动操纵杆、数据备份接口等，方便用户进行各种操作和调试。 自动化专业导论的第三章深入浅出地介绍了现代自动化系统的基本构造、特点和应用，通过实例展示了自动化技术在解决复杂控制问题中的重要角色，同时也预示着自动化在未来的持续发展和创新。