测控技术与仪器学科概论-2003课件

“自动化测试与控制”

专业方向概论

报告人李行善2003.11.15一.本专业涉及较宽的学科领域

●发展空间非常大

“自动化测试与控制”本科专业方向，同时支撑着分属于两个一级学科的三个博士点和硕士点。

●涉及学科领域非常宽

与本专业有关的学科、学会及学报（国内）

●仪器科学与技术——中国仪器仪表学会《仪器仪表学报》电子测量与仪器学会《电子测量与仪器学报》

●计量科学与技术——中国计量测试学会《计量学报》

●控制科学与技术——中国自动化学会《自动化学报》

●航空科学与技术——中国航空学会《航空学报》

●航天科学与技术——中国宇航学会《宇航学报》

●技术类刊物：《测控技术》、《自动化装置与仪表》《自动化仪表》、《计算机测量与控制》二.本专业的一些主要的研究方向1.计算机测试与控制技术（1）计算机测试系统

●智能仪器以计算机为核心，具有初级智能，能远动控制的仪器。

●过程测试系统（电、非电参数）以高精度、快速、可靠的测量某一些物理参数为目的的计算机测试系统。

●智能测试系统（人工智能、神经网络应用）

以形成决策与判断为目的的计算机测试系统

分为：识别型智能测试系统（如识别工件）诊断型智能测试系统（如诊断或者预测故障）●自动测试系统(ATE/ATS技术，虚拟仪器技术，VXI、PXI总线，plug&play）自动化程度更高，与被测对象结合得更加紧密的智能测试系统，达到高速、高效地识别，高准确率地诊断目的。其被测对象可以是大规模集成电路芯片、印刷电路板、设备部件，整个系统（如飞控系统、雷达等）乃至整架飞机、导弹等。图1米—17自动测试系统

图4.1操纵台测试界面综合运载器健康管理（IVHM）IVHM(IntegratedVehicleHealthManagement)由对运载器的智能检测、系统级评估、控制和管理功能所构成，目的是为运载器操作员及任务执行者提供信息和辅助决策，以降低生命周期成本，避免一些不可预料的危险事故。IVHM是实现“以信息为依据的运行与维修”（InformedOperations&Maintenance,IOM或IM）为目标，也就是收集、处理和综合关于整个系统（包括运载器、子系统、部件、传感器和地面保障系统）的健康信息，进而做出以信息为依据的决策，产生确保任务成功的相应的动作或行动。现代飞机、空间飞行器甚至它们的子系统，都是很复杂的系统，综合健康管理技术是提高飞行器可靠性及可维护性的重要技术途径。（2）计算机控制系统

●开环控制（顺控、步进电机控制、可编程控制器应用）

●闭环直接数字控制（DDC）(伺服控制、工业过程控制)●集散型控制（DCS）（前端控制机+控制网络+上位计算机+管控软件）（分级管理控制：现场级、车间级、工厂级、企业级）●智能控制（模糊逻辑控制，神经网络控制，拟人控制等人工智能应用）图2典型的计算机控制系统（3）综合系统：

两类系统均有，“测中有控”,“控中含测”。

需学习的主要专业及专业基础课程有:

控制理论信号处理（数字/模拟）电工理论模拟电路及数字电路微型计算机原理及其应用计量与测试理论与技术计算机及DSP应用技术（硬件/软件）接口技术与网络技术（控制网络、总线技术、接口技术）

2.仪器仪表工程（1）传感技术及应用

最直接、充分体现“信息源头”的作用●经典传感技术及应用（含多参数、多功能组合传感器）（参数测量原理、基本物理效应、实现非电→电的转换、实现高精度、高可靠、长期稳定地测量，采用谐振、光电、光纤原理研制新传感器为北航本专业研究工作的特色。）●智能传感器及系统带有微处理器兼有检测和信息处理功能的传感器（具有自校正、自调零、噪声抑制、自检测、自诊断等初级功能）

图4传感器系统的电路结构框图●微传感器及微机电系统（MEMS）:(MicroelectromechanicalSystem)微机电系统就是采用微机械工艺来制造微传感器或者微作动器，进而组建微机电系统。以微结构形式实现经典或者智能传感器。

图5微型摆式加速度传感器原理图

（2）

工业自动化仪表及现场总线集散控制系统（DCS）正向基于现场总线的开放型控制系统（FCS）转变，要求采用0—10mA，或4—20mA的变送器、执行机等具有通信接口，具有联网能力。

现场总线是一种面向工业控制网络的通信协议，它遵循国际标准化组织ISO（InternationalStandardizationOrganization）制定的开放式系统互连OSI（OpenSystemInterconnection）参考模型，将七层参考模型简化为三层：应用层、数据链路层、物理层，（对网络层、传输层、会议层、表达层未作规定），以满足实时性要求。目前现场总线尚未形成统一的国际标准，许多大公司推出了自己的现场总线标准。

●BitbusIntel公司1984年●HARTRosemount公司1985年●CANBosch公司1983年●PROFIBUSSiemens公司1989年●FF(基金会总线)美国仪表协会1993年●LONWORKSEchelon公司1993年

图73051智能压力变送器结构框图（3）航空航天仪表与显示系统▲大气数据计算机(AirDataComputer,ADC)/中心仪▲电子飞行仪表系统(ElectronicFlightInstrumentSystem,EFIS)▲发动机仪表监视系统▲组合仪表▲平视显示器▲综合显示/控制系统▲航天飞机/载人飞船仪表系统图9航天飞机上的“T”型布局仪表板3.测试信号