自动化专业概论

张雅玲

10.1

201205150 自动化

自动化专业概论

摘要：20世纪科学技术迅速发展，涌现出众多的新兴科学技术分支：如控制论和自动化技术；计算机和信息论；激光技术和光导纤维；分子生物学和遗传工程；核子学和原子能工程；润滑材料与技术；宇航科技等等。它们汇集成一股巨大的力量，急剧地改变着人类的劳动方式和生活方式，促使社会各方面产生深刻的变化，它不仅冲击着生产第一线的工人和农民，而且冲击着企业、事业、政府机关，甚至家庭主妇。这些变革来得如此之快，致使对社会现象最为敏感的社会学家也感到愕然。

一、自动化技术的发展

自动化，是指机器或装置在无人干预的情况下的规定或指令自动地进行操作或运行。自动控制是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术。两者既有联系，但也有一定的区别。

中国古代能工巧匠发明许多原始自动装置，以满足生产、生活和作战需要。其中比较著名的有：

1、 指南车：指南车是一种双轮独辕车，车上立一格伸臂的木人。

车箱内装有自动离合的齿轮。当车转弯偏离正南方向时车辕前端就顺此方向移动，而将传动齿轮放落，使车轮的传动带动木人下的大齿轮向相反方向转动，恰好抵消车子转弯产生的影响。

2、 铜壶滴漏：古代计时的漏器，用铜壶盛水滴漏来计时刻。莲

花漏由4个壶组成。天地壶、平水壶逐级向平水小壶供水。平水小壶有溢水口，可使多余的水泄入减水桶以保持水面会恒定。

3、 饮酒自动调节：这种浮子式阀门可用来保持均匀的饮酒速

度。

4、 计里鼓车：记里鼓车是中国古代用于计算道路里程的车，又有

“记里车”、“司里车”、“大章车”等别名。记里鼓车的基本原理和指南车相同，也是利用齿轮机构的差动关系。

5、 漏水转浑天仪：公元2世纪，东汉的天文学家张衡创造的一

种天文表演仪器。它使用漏水推动的水运浑象，和现在的天球仪相似，可以实现天体运行的自动仿真。

6、 候风地动仪：公元132年东汉的张衡发明的一种观察地震的

自动检测仪器。

7、 水运仪象台：公元1088年苏颂等人把浑仪（天文观测仪）、浑

象（天文表演仪器）和自动计时装置结合在一起建成了水运仪象台。

到了五六十年代，数字计算机日益广泛的应用大大提高了进行复杂数值计算和简单逻辑判断的能力，从而特别适合于实现基

于精确数学模型具有明确算法的信息处理和自动控制问题。使得自动化技术真正应用到了从工业生产到航空航天的各个领域。但由于当时的“老式”计算机功能还很不够，所以一些较为复杂的问题，仍然不能得到很好的解决。

七八十年代以来，各种新型计算机相继出现，这些计算机拥有了更加全面的功能：可以高速地对图象、声音等各种信息进行存取和运算，可以对数据和符号进行定性、模糊的推理和判断，可以容许局部出现错误或故障而保持整体的优良性能。人们可以在这些计算机中存入“专家知识”，从而使它更善于处理未曾遇到过的局势，从而满足自动化技术的更高要求。

总之，自动化技术在本领域的研究进一步深入和其它一些学科发展的深远影响下，在20世纪开始了飞速的发展。而且，可以看出这种发展势头至如今仍没有一点放缓的迹象。由此，我们有理由相信，自动化技术会在不久的将来从众多新兴学科中脱颖而出，从而更好地改进人类的生产结构体系，成为未来社会最具影响力的技术科学。

二、自动控制技术

在自动控制系统进行着：不断的检测被控制量，并反馈、比较，不断地得到误差信号的过程;而且进行着：借助于此误差信号，不断地通过改变，放大执行机构动作，力图使被控制量回复到给定值并消除误差的过程。要精确地研究自动控制系统的稳定性和控制的品质等重要问题，必须用微分方程、拉普拉斯变换等高等数学工具，来描述每一个环节或元件以及他们组成的自动控制系统。

1行为描述○2反馈和扰动○3微积分控制○4最优控控制方法分为：○

5自适应控制○6智能控制○7非线性控制 制○

三、控制与自动化技术的范畴

控制与自动化是不断发展的高新科技，对人类、生活和科学研究有着重要影响。控制与自动化发展至今，可以说是从“人类手脚的延伸”扩展到“人类大脑的延伸”。控制与自动化技术时时为人类谋福利，可谓无所不在，无处没有。

范畴包括：机械制造、过程工程、电力系统、飞行器控制、智能建筑、智能交通、生物控制、生态与环境、社会经济、大系统控制。

四、控制与自动化的展望

工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业控制自动化技术作为20世纪现代制造领域中最重要的技术之一，主要

解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程有明显的提升作用。

我国工业控制自动化的发展道路，大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展，我国工业计算机系统行业已经形成。工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展

动化一是属于信息产业。信息产业被人们誉为“朝阳产业”，发展快、需要人才多、待遇高，是当今科技发展的趋势所在。因此，作为信息产业中的重要一员，自动化专业同样有着光辉的前途。二是自动化应用范围广。目前，几乎所有的工业部门都可以同自动控制挂上钩，现代化的农业、国防也都与自动化息息相关。三是本专业对于个人发展非常有利。本专业课程设置的覆盖面广，所学的东西与其他学科交叉甚多。这也与本专业的来历有关，自动化专业大部分源于计算机或者电子工程系的自动控制专业。

随着我国经济的不断发展，现代化工业的不断发展使电气自动化技术方面的人才市场有着相当大的潜力。尤其是广东地区，自动化生产技术不断提高，自动化产品不断普及，智能楼宇和智能家居的应用，智能交通的不断发展，为电气自动化技术专业提供了广阔的发展前景。

电力电子技术和微机控制技术是高新技术产业的重要组成部分，智能控制电器及电气控制设备、自动控制系统及生产线广泛应用于工业、农业、国防等领域，在国民经济中其着举足轻重的作用。通常情况下，毕业生可以选择国有的质量技术监督部门、研究所、工矿企业等；也可以是一些外资、私营企业，待遇当然是相当可观的。如果学生能力足够强，又在学习期间积累了比较好的研究成果，完全可以自己创业，闯出一片属于自己的天空。需要指出的是，由于国外在该专业方向的研究要领先于我们，因此如果想要有进一步的发展，确立自己在国内该方向的领先地位，出国深造是一个不错的选择

五、学习原理与方法

自动化专业作为一门理论与技术相结合的学科，其学习方法与纯理论知识和纯实践技术的学习有很大的不同。那么究竟该如何学习自动化呢？我认为有以下几个值得注意的地方。

（一）数学

数学，作为几乎一切工科知识的必备理论工具，应该首先引起我们的高度重视。

一个数学好的人不一定专业知识也那么出众，但一个专业强的人必定拥有扎实的数学功底。道理很简单。一个电工没有必要的仪表如何能完成一个电路检测的工作？一位医生没有必要的医

药材料，如何能治愈奄奄一息的病人？静坐湖边的老者若没有手中的鱼杆、鱼钩、鱼线，如何能钓起湖中的游鱼？同样，一个没有扎实数学功底的人，如何能够学好自动化专业呢？

因此，自动化专业的学习应该把数学的学习放在首位。

（二）专业理论知识

没有深厚广博的专业理论知识就不可能在本专业方向有所成就。牛顿为什么会成为数学家、物理学家而非“自动化学家”呢？就是由他的专业理论知识所决定的。

其次，自动化学科内容繁多，对于更高层次学习之前，应该对自己的发展方向有一个大致的规划设想。不求面面俱到，而应有所突破；不求泛泛而谈，而应深刻领会，使自己对于专业知识不仅“广博”而且“精专”。这样才能在未来的人才战场上得到一个较好的军衔。

（三）实践

自动化专业不仅仅是一门理论，更是一门广泛应用于生产实践的技术，因此理论实践对于自动化的学习而言，是不可或缺的。

“实践是检验真理的唯一标准”，一门理论只有应用于实践才能显现出其本来的面貌。对于自动化而言，专业的学习最终是指向工作的，因此，在学习阶段就加强理论的实践环节，无疑对以后工作有百益而无一害。

（四）知识更新

自动化，作为新兴的前沿学科，几乎每天都在发生着巨大的变化。真正要学好自动化专业，最起码得保证自己能跟上时代发展的进程。对于飞速发展的科技知识要保持高度的敏锐感和终生学习的基本素质。

“活到老学到老”不应仅仅是一句漂亮的口号，作为我们学习自动化的人而言，应该真真正正将其溶进自己的血液里，始终以饱满的热忱迎接新思想的冲击。

（五）软件和计算机语言的学习

随着科技的发展，自动化的实现更加地依赖计算机等高新科技的，要想较好的运用计算机来解决问题，那就只有掌握一些语言如C语言、C++、VB、VF等，同时应该充分利用科技资源，学习应用一些仿真软件如matlab,multisim，pspice等。

第二篇：自动化概论档

自动化概论自动化是指机械或装置在无人干扰的情况下按规定的程序或指令自动的进行操作或运行。自动化专业教育是伴随着自动化技术在社会生产、生活中的广泛应用而兴起的。它主要研究自动控制的原理和方法，自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。自动化专业主要研究的是自动控制的原理和方法，自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。它以自动控制理论为基础，以电子技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具，面向工业生产过程自动控制及各行业、各部门的自动化。它具有“控（制）管（理）结合，强（电）弱（电）并重，软（件）硬（件）兼施”鲜明的特点，是理、工、文、管多学科交叉的宽口径工科专业。自动化的概念起源于最早的自动控制，而自动控制的起源可以追溯到公元前。但是，到了20世纪40年代才有了控制论，以后才逐渐形成了自动化学科。对自动化的大量需求开始于工业革命时期。应用自动控制的方法来代替人工控制各种机械设备，使其能在无人的情况下连续不断的工作，并能使其更有效、更安全地运行。现在，自动化技术时时在为人类“谋”福利，可谓无所不在、无处没有。自动化技术正在迅速地渗入家庭生活中。比如全自动洗衣机，不用人动手就能把衣服洗得干干净净。电脑控制的微波炉，不但能按时进行自动烹调，做出美味的饭菜，而且安全节电。电脑控制的电冰箱，不但能自动控温，保持食物鲜美，而且能告诉食物存储的数量和时间，还能为烹饪美味佳肴提供建议。还有空调机能提供温暖如春的环境，清扫机器人能打扫房间等。在工厂，人们使用各种自动化装置或系统，如机器人、自动化小车、数控机床、柔性生产线和计算机集成制造系统等，完成产品的加工、装配、包装、运输、存储等工作。在办公室，人们广泛地引入微型电脑及信息网络、文字处理机、电子传真机、专用交换机、多功能复印机和秘书机器人等技术和设备，不断实现办公自动化。在交通运输中采用自动化设备，实现交通工具自动化及管理自动化。在医疗保健事业及图书馆、商业服务行业中，在农作物种植、养殖业生产过程中，都可实现自动化管理及自动化生产。在生态环境和社会等复杂系统中，控制科学和技术为人类开辟了崭新的研究途径，为决策和管理的科学化提供了可能。在现代的和未来的战场上，飞机、舰艇、战车、火炮、导弹、军用卫星以及后勤保障、军事指挥等，更是时时离不开控制和自动化技术。四、自动化的发展展望自动化技术的

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，他涉及到工业生产、国防建设、商业、家用电器、个人生活诸多方面。随着自动化技术的发展，计算机集成制造系统将得到进一步的发展，机器人将应用于生产和社会生活的各个方面，高速列车和太空飞行器的智能控制将有一番新天地，虚拟现实技术更将我们带入一个新的世界，数字地球与机敏传感网络将更加发达，巡航导弹和预警飞机使祖国更加安全，人们的社会生活将得到大大改善。当前，自动化领域高速发展，各种先进技术，热门领域层出不穷。诸如先进传感器与自动检测技术、精确控制精确跟踪与精确制导技术、基于网络的控制理论与控制技术、基于全系统及全过程优化与控制技术、多任务机器人协调控制技术、支持新制造模式的自动化技术以及人工智能与模式识别等技术。科技在发展，社会在进步，作为一名大学生，我们更应该学习好自动化专业的主要内容。由于自动化的概念起源于最早的自动控制，所以，自动化领域的首要研究内容就是自动控制理论。其次，就是控制设备与装置的研发与生产。实际的控制理论，无论是传统的模拟控制系统，还是以计算机为核心的数字控制系统都是有一些基本的自动化设备组合而成，所以物理上的自动控制系统是为了完成既定的自动控制任务，由一些基本自动化设备（部件、装置）有机组成的系统。还有，计算机控制已经在自动化领域得到了广泛应用。与此同时，人们对计算机在信息与管理方面的应用也提出了更高的要求。信息与管理已经成为自动化领域的主要内容。最后，为了实现数字化工厂，把负责生产过程自动化的数字自动控制系统与负责管理自动化的管理信息化系统有机地集成为一体，实现管理和控制的一体化，这就是自动化系统的集成，也是自动化领域的内容之一。最后我们为了学好自动化专业，应该：1、培养对自动化专业的兴趣。兴趣是最好的老师，是学好自动化的强劲动力。首先通过对一些科学技术的了解，发掘知识的奥妙，培养自己对自动化专业的浓厚兴趣。2、学好理论课。广泛阅读教材和参考书籍，深刻理解理论体系；完成大量练习，积极讨论问题；理论联系实际，演绎归纳并重。3、重视实践环节。重视实验课，重视计算机的应用，同时要有意识地培养自己解决实际问题的能力。结语：伴随着计算机技术的发展，自动化技术仍在飞速发展。只有把握现在，才能改变未来；只有抓住机遇，迎接挑战，才能谋求发展