自动化学科概论-第6章+总结

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注: 以 “信息控制”类知识结构体系的自动 化学科(专业)作为比较的基础。
6.2.1
与计算机学科专业的联系与区别
(计算机)软件中心论者:计算机=自动化。 认为各种自动化系统之间并无本质差别,相对于庞 大的计算系统而言,控制算法只是一个很小的部分。 控制中心论者:计算机=工具。 认为自动化系统中的计算机仅是实现控制的工具。 计算机不但是工具,本身也成为系统中的被控对象。
以电气工程及其自动化专业为例,比较联系与区别: 电气工程及其自动化专业的学习重点是电气工程 (包括各种电机、发电设备、输配电系统等),学习自 动化的目的是将“控制”和“自动化”作为手段与工具 之一,学生往往把“控制”和“自动化”作为一种有用 的技术去学(以便将来用),并不把它作为一门学问去 深入研究。 而对自动化专业学生来说,必须将自动化(科学与 技术)作为一门学问,去深入地学,并在学习过程中去 研究它。自动化专业也学习电气工程的有关强电知识 (必修的有三相电路、电机等,选修的有发电设备、输 配电系统等),但仅作为“控制”和“自动化”的手段 与工具之一,或作为“控制”和“自动化”的对象之一。
+
信息控制
信息处理
信 息 传 输
信息应用
物质对象
信息获取
充分表明,自动化科学技术与信息科学技 术之间也是你中有我、我中有你。 结合具体的各个信息类学科(专业),分析 比较其与自动化学科(专业)的联系与区别。
在“工学”学科门类下的“电气信息类”中, 除了自动化专业、计算机科学与技术专业外,还包 含了信息类专业中的电子信息工程专业、通信工程 专业、电子科学与技术专业。 从信息的角度,这三个信息类专业的重点(特 点)是: ⑴ 电子信息工程专业重点是应用微电子技术, 研究各种信号的处理——信息处理; ⑵ 通信工程专业重点是研究信息传输; ⑶ 电子科学与技术专业重点是研究微电子科学 与技术,而微电子技术是信息技术的主要基础,故 常常被称为信息基础技术。
其它专业向自动化扩展
以自动化或控制工程(技术)作为其专业名称 一部分或后缀(如“电气工程及其自动化”专业、 “机械设计制造及其自动化”专业、“过程装备与 控制工程”专业、“农业机械化及其自动化”专业 等)的专业数为8种,
占全部专业数的3%强, 占全部工学类专业数的11%多。
自动化学科(专业)与其他相关学科 (专业),尤其是与计算机类、信息类、工 程类学科(专业)到底有哪些联系与区别?
6.2.2
与信息类学科专业的联系与区别
自动化科学技术与信息科学技术的关系: ⑴ 自动化科学与信息科学同根、同源; ⑵ 自动化技术涉及到信息技术中信息获取、信 息传输、信息处理与信息应用四部分的全部,重 点是在信息的控制应用和系统集成上; ⑶ 自动化技术的作用是如何有效地利用信息来 促进能量与物质的有效利用,自动化技术是信息 与能量、物质之间的桥梁。
自动化专业与电子信息工程、通信工程、 电子科学与技术等其他信息类专业的区别十分 明显。 三个专业的重点分别是信息处理、信息传 输和信息基础,属于自动化专业需要学习的内 容,但均不属于自动化专业的重点内容。
换言之,自动化专业人才与这三个专业人 才的“通用性”远低于自动化专业人才与计算 机专业人才之间的“通用性”。
第二次挑战:
随后几十年的发展中,由于没有产业或行业背景, 反而促使自动化专业逐步发展成为我国工科专业中专业 面最宽的专业之一,培养的学生知识面宽、基础扎实、 适应面宽,成为我国打破“行业性的专业”、第一个真 正的“跨行业的专业”,走在了我国高等教育改革的最 前列。
但反过来,由于专业面宽,产业或行业针对性不强, 又因此被人戏称为“万金油”专业,甚至被贬为“四不 像”专业。
自动化的明天一定更美好! 自动化专业的明天一定更美好!
课程简要总结
1、自动化研究的内容
自动化学科是一门多学科交叉的高技术学科。 研究内容宽、广,几乎无所不包。并且,伴随其 它学科、技术的发展,研究内容越来越广。
但:控制、信息、系统是其核心
自动化学科知识体系中的核心知识是: 控制与智能、对象与建模、系统与工程等三 个知识领域,也是自动化学科与其它学科的最大 区别。
计算机与自动化之间你中有我、我中有你, 但两者的研究重点并不一样。 从计算机研究的角度来看基本负反馈闭环控 制 ,重点是在 “控制与智能”与“计算与处理” 两个知识域上。 从自动化研究的角度来看基本负反馈闭环控 制 ,重点是在反映自动化学科特点的 “控制与 智能”、“传感与检测”、“执行与驱动”、 “对象与建模”、“系统与工程”等五个知识域。 这就是计算机与自动化之间的同异(其中 “控制与智能” 知识域是交叉的)。
6.3.3
自动化高等教育的发展趋势
自动化专业的发展理念与发展现状完全符合 整个高等工程教育的改革方向与发展趋势。
自动化专业:
符合宽基础、宽口径专业设立的要求; 符合淡化机、电等单机概念,
突出含机、含电的系统概念; 符合淡化“行业性的专业”, 突出“跨行业的专业”的理念。
为了进一步保持自动化学科(专业)的特色、 优势,应该: 进一步厚基础、宽口径, 并向重(视)系统与管理的方向发展; 进一步淡化机、电、计算机、通信等“单机”概念, 突出含机、含电、含计算机、含通信网络的 “复合”Leabharlann Baidu复杂系统的概念; 进一步淡化电气信息类的“自动化专业”的特征, 向真正的“跨行业的专业”方向努力。 培养出能处理各行各业复杂的系统问题的“系统集成 者”,进一步满足经济、社会、科技发展的需求,为 现代化建设做出新的贡献。
6.2.3
与工程类学科专业的联系与区别
自动化学科与其他学科、技术与应用领域之间联系 紧密,是在与众多应用领域的相互推动下发展起来的。 这众多应用领域包括机械制造系统、化工与冶金等过程 系统、电厂与电力系统、交通运输系统、农业系统、生 态系统等等。
众 多 应 用 领 域 相互推动 自动化的理论、方法与技术 支撑 基础与交叉学科 支持 技术与工具
课程简要总结
2、自动化学科、专业的特点
计算机能力: 比不上计算机专业 控制理论功底: 比不上应用数学专业 机械、电力知识: 比不上机械专业、电力专业
第一次挑战:
1952年刚设立自动化专业时,按苏联办学模式,各 工科专业按行业划分——称为“行业性的专业”(如: 对应着机械部、机械行业,有机械类专业;对应着电力 部、电力行业,有电力类专业;对应着化工部、化工行 业,有化工类专业等等)。而国内并没有形成“自动化” 这个产业或行业,国家又从未设立过“自动化部”,挂 靠、归属成了问题。没有主管部门,缺乏产业或行业支 持,自动化专业只能“自谋生路”、“在夹缝中求生
第6章 自动化学科(专业)发展 6.3
自动化学科(专业)的发展前景
6.3.1 自动化学科(专业)发展面临的挑战 6.3.2 自动化科学技术的发展趋势 6.3.3 自动化高等教育的发展趋势
6.3.1自动化学科专业发展面临的挑战
在我国高等学校自动化学科(专业)的发展历史上, 先后经历了四次(有的还在延续)大的挑战。
反映在高等教育中,国内的许多工程类专业 近年纷纷以自动化作为专业名称的一部分。 例如: ⑴ 电气类:电气工程及其自动化专业、农业 电气化与自动化专业; ⑵ 机械类:机械设计制造及其自动化专业、 农业机械化及其自动化专业。
这两类四个专业有一个共同的特点,就是虽 然以自动化作为其专业内容的一部分,但其重点 并不在自动化上面,而是各有其自身专业的重点。 如: ⑴ 电气工程及其自动化专业是最典型的电 气类专业,也称为强电类专业。其专业重点是电 气工程,包括各种电机、发电设备、输配电系统 等; ⑵ 而机械设计制造及其自动化专业是最典 型的机械类专业。其专业重点是机械设计与制造, 涉及各种机械设备的设计与制造技术。
计算机(控制)
+
广义的被控对象
D/A
-
控制器
执行器
对 象
信号处理
A/D
传感器
从计算机中心论的角度看自动化的负反馈闭环控制结构图
以上两种观点虽各有偏颇,但说明了一个 问题:计算机与自动化有不解之缘。 权威的《中国计算机科学与技术学科教程 2002》在论述计算机科学与技术学科的定义时这 样说:“简单地讲,计算机科学与技术学科的根 本问题是:什么能被(有效地)自动化。”
第三次挑战:
改革开放后,随着我国工业的迅猛发展和对宽口径 人才需求的不断高涨,高等教育专业设置再次向美英体 系靠拢,逐渐淡化专业,向“跨行业的专业”发展(专 业总数从最多时的1343种逐步减少到目前的249种)。 到2004年,全国已有239所学校设立了“自动化”专业, 自动化专业已成为设置学校最多的专业之一。 但由于美英等国从未设立过“自动化”专业(有关 控制与自动化的科研与教学分散在相关的应用数学系及 电气电子、机械、化工等系),我国的自动化专业能否 与国际主流教育体制接轨受到了质疑。
自动化学科概论
第 6章 自动化学科(专业)发展
自动化学科概论
第6章 自动化学科(专业)发展
6.1 自动化学科(专业)的特点
6.2
与其他学科(专业)的关系
6.3 自动化学科(专业)的发展前景
结尾——课程简要总结
第6章 自动化学科(专业)发展 6.1
自动化学科(专业)的特点
(1)学科特点 自动化学科是一门多学科交叉的高技术学科, 是当代高技术的集中体现与应用。 自动化研究范围宽广,几乎无所不包。 并且,随着其它技术的发展,将会越来越 广。
在这种新形势下,自动化专业如何保持自己的特色、 保持自己的优势,不至于沦落为可有可无的陪衬,是当 前自动化专业面临的真正的、也是最严峻的挑战。
6.3.2 自动化科学与技术的发展趋势
“如果一门科学学科是真正有生命力的,它的 引人兴趣的中心就必须而且应该随着岁月而转移, ┅ ┅。因此,控制论科学家应该继续走向新的 领域,应该把它的大部分注意力转移到近十年的 发展新思想上去。” ——维纳
自动化专业基础面宽,
需要学的知识多,并要求扎实。
常说: 在所有工科专业中,自动化专业需要的 数学知识最多。 在所有工科专业中,自动化专业 学习的计算机 知识 仅次于计算机专业。
从而: 学自动化专业的适应面宽、分配好,且工 作容易取得成就。
这符合大学改革的方向——宽基础、宽专业面
第6章 自动化学科(专业)发展 6.2
第四次挑战:
尽管自动化专业被戏称为“万金油”专业,自动化 专业能否与国际接轨受到质疑,但自动化专业作为具有 中国特色的“跨行业的专业”受到了全国上上下下的认 可和欢迎。
在一片喜人的形势下,又带来了新问题、新挑战: 各相关专业纷纷以自动化作为其专业名称的一部分(如 “电气工程及其自动化”专业、“机械设计制造及其自 动化”专业、“农业机械化及其自动化”专业等)。
当前,自动化所处的环境与以往大为不同。大型系 统和网络的规模和复杂程度已大大超出了控制的传统应 用范围,发展为有着复杂的相互间联系和影响的物质和 信息系统的庞大集合,研究的瓶颈已从处理系统的物理 学特性转变为处理系统的复杂性。 与此同时,自动化的各种新的应用机会也已明显出 现。无所不在的分布式计算、通信和检测系统的出现使 人们能方便地获得大量的信息和采用二十年前想象不到 的方式和速度来处理这些信息。这对于实时控制来说是 如此重要,这使得我们有可能研发出真正带有智能的机 器,解决各类有着复杂联系和影响的物质和信息系统的 控制与协调问题,从而将对物质世界的一切产生深远的 影响。 可以说,自动化科学与技术进入了又一个创新发展 的黄金时期。
与其他学科(专业)的关系
6.2.1 与计算机学科(专业)的联系与区别
6.2.2 与信息类学科(专业)的联系与区别
6.2.3 与工程类学科(专业)的联系与区别
交叉学科的集中体现
自动化学科是一门多学科交叉、覆盖面非常宽 的高技术学科,在自动化学科体系中包含了其他学 科的交叉分支(如计算机学科、数学学科)。
(2) 专业特点 具有中国特色和创新。主要特点有: : * 具有多学科交叉、内涵丰富、外延宽 广的特点,因而 利于培养宽口径、多面手、 综合复合型人才; * 得益于具有方法论性质的科学方法、科 学思想的熏陶,思想更开阔、也更有深度, 非常利于培养具有创新能力的人才; * 突出系统与集成的思想、方法, 有利于 培养“将才”与“帅才”。
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