自动化导论 第一章 绪论
自动化导论
自动化导论自动化是指利用机电一体化技术、计算机技术和控制技术，使生产过程和管理过程实现自动控制的一种技术手段。
它通过感知、决策和执行三个环节实现对系统的控制和管理，旨在提高生产效率、降低成本、提升产品质量。
自动化导论主要介绍了自动化的基本概念、原理和发展趋势。
自动化的基本概念包括自动化系统、自动化程度和自动化层次。
自动化系统是由人、机、料、法、环等要素组成的一个整体，通过信息传感器、数据处理器、执行机构等实现对生产过程的自动控制。
自动化程度是衡量自动化水平的指标，它反映了自动化系统中自动化技术的应用程度。
自动化层次是指自动化系统在整个生产过程中的位置，分为过程自动化、工厂自动化和企业自动化三个层次。
自动化的原理主要包括自动检测、自动判断和自动执行。
自动检测是指通过传感器感知环境信息，收集、处理和传输数据，实现对生产过程的实时监测。
自动判断是指通过计算机技术和控制算法，对数据进行分析和决策，确定控制策略和优化方案。
自动执行是指通过执行机构实现对生产过程的控制和调节，实现自动化生产。
自动化的发展趋势主要包括智能化、柔性化和网络化。
智能化是指将人工智能技术应用于自动化系统中，使其具备自学习、自适应和自优化的能力，实现智能化生产。
柔性化是指将柔性制造技术应用于自动化系统中，实现生产线的快速转换和产品的个性化定制。
网络化是指将信息技术与自动化技术相结合，构建网络化的生产系统，实现信息的共享和协同工作。
自动化在工业生产中具有重要的应用价值。
它可以提高生产效率，降低劳动强度，减少人为因素对生产过程的影响，提高产品质量和一致性。
同时，自动化还可以降低生产成本，节约能源，减少资源浪费。
此外，自动化还可以提高生产安全性，减少事故发生的可能性，保护工人的身体健康和生命安全。
然而，自动化也面临着一些挑战和问题。
首先，自动化技术的成本较高，需要投入大量的资金和人力物力。
其次，自动化系统的维护和管理需要专业的技术人员，对人才的需求较高。
自动化导论
自动化导论自动化是指利用各种技术手段和设备，对生产过程、工程控制、信息处理和管理等进行自动操作和控制的一种技术和方法。
自动化导论是研究自动化技术的基础理论和方法的学科，它涉及自动化的概念、原理、技术、应用等方面的内容。
自动化导论首先要介绍的是自动化的概念和基本原理。
自动化是基于控制论、信息论和计算机技术等理论和方法，通过传感器、执行器和控制系统等设备，对生产过程或工程系统进行监测和控制，从而实现生产过程的自动化和工程系统的智能化。
自动化的基本原理包括传感器的信号采集、控制器的信号处理和执行器的执行动作，其中控制器是自动化系统的核心，它通过对传感器采集的信号进行处理，并根据设定的控制策略输出控制信号，实现对执行器的控制。
自动化导论还要介绍的是自动化技术的分类和应用。
根据自动化技术的发展和应用领域的不同，可以将自动化技术分为工业自动化、农业自动化、交通运输自动化、建筑自动化等多个领域。
工业自动化是最常见和广泛应用的一种自动化技术，它可以分为生产自动化和过程自动化两大类。
生产自动化主要应用于离散型生产过程，如汽车制造、电子设备制造等；过程自动化主要应用于连续型生产过程，如石油化工、电力发电等。
农业自动化主要应用于农田灌溉、植物种植、农机作业等方面，可以提高农业生产效率和产品质量。
交通运输自动化主要应用于交通信号控制、智能交通系统等方面，可以提高交通运输的安全性和效率。
建筑自动化主要应用于建筑物的智能化控制和管理，如楼宇自动化系统、智能家居等。
自动化导论还要介绍的是自动化技术的发展趋势和挑战。
随着科学技术的不断进步和人工智能技术的发展，自动化技术正朝着高效、智能、柔性和可持续的方向发展。
高效性是指自动化系统能够在较短的时间内完成生产任务，并提高生产效率和产品质量；智能性是指自动化系统具有学习、推理和决策的能力，能够根据环境变化和生产需求自主调整控制策略；柔性性是指自动化系统能够适应不同的生产需求和工作环境，具有较强的适应性和灵活性；可持续性是指自动化系统能够在资源有限和环境友好的条件下进行可持续的生产和运营。
自动化专业导论
自动化专业导论认知学校：专业年级：姓名：摘要：随着21世纪经济的快速发展，科学技术的革新也日新月异，自动化技术也日趋成熟，应用领域也更加广泛，应用前景大好。
人们也力求使生产发展变得更加快捷准确，处理过程更加自动一体化，减少人力劳动。
本文主要介绍进行了自动化专业导论学习后对本专业的认识和感悟和发展。
关键字：快捷准确、自动、认知、发展自动化介绍：自动化(Automation)，是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动的进行操作或运行。
广义地讲，自动化还包括模拟或再现人的智能活动。
机器或装备在无人干预的情况下按照规定的程序或指令制动进行操作或控制的过程。
自动化技术广泛运用于工业、农业、军事、科学研究、商业、医疗、服务和家庭等方面。
采用自动化技术不仅可以让人从繁重的体力、部分脑力劳动和恶劣、危险的工作环境中解放出来，还可以提高工作的准确性与连贯性，更能提高工作效率，提高生产力。
自动化技术的覆盖程度也是衡量一个企业发展能力的一项重要指标。
自动化发展简介：自动化技术的发展历史，大致可以划分为自动化的形成、局部自动化和综合自动化三个时期。
自动化技术形成时期(18世纪末～20世纪30年代)1788年英国机械师J.瓦特发明离心式调速器(又称飞球调速器)﹐并把它与蒸汽机的阀门连接起来﹐构成蒸汽机转速的闭环自动控制系统。
瓦特的这项发明开创了近代自动调节装置应用的新纪元﹐对第一次工业革命及后来控制理论的发展有重要影响。
局部自动化时期(20世纪40～50年代)第二次世界大战时期形成的经典控制理论对战后发展局部自动化起了重要的促进作用。
在第二次世界大战期间，每一项新科技的产生都将最先服务于军事，在敌我双方的科技较量中，不断促进科技的发展。
即使是现如今，越来越多得国家都希望军队更加自动化，如无人机的发展，按照预设指令进行目标打击，本方还不存在伤亡问题。
综合自动化时期(20世纪50年代末起至今)20世纪50年代末空间技术迅速发展﹐迫切需要解决多变量系统的最优控制问题。
自动化导论第1章 绪论
工业自动化的作用
1. 提高社会生产率和工作效率； 2. 节约能源和原材料消耗； 3. 保证产品质量； 4. 改善劳动条件，减轻体力、脑力劳动； 5. 改进生产工艺和管理体制。
自动化水平是衡量一个国家现代化水平的 重要标志
自动化的研究内容
• 反馈控制和信号处理两个方面，包括理论
、方法、应用、硬件和软件等。
1.3.1 历史简介
自动化包括：控制理论和控制工程
控制理论主要是以数学为基础，控制工程主要 是以技术为手段，是一门新型的技术科学，也是一 门多学科交叉的边缘科学。它的理论基础是控制理 论和工程控制论。
早在一千多年以前，我国就先后发明了铜壶滴漏 计时器、指南针以及天文仪器等多种自动控制装置， 这些发明促进了当时社会经济的发展。即使从1788 年瓦特（J.Watt）发明蒸汽机飞球调速器算起，控 制工程也已有了二百多年的历史。然而，控制工程 作为一门学科，它的形成并迅速发展却是最近五六 十年的事。
自动化导论
自动化导论
自动化导论 ，主要介绍关于自行运动与控制系统 的基本概念与基本原理，自动化专业的基本体系 和学习内容及科学方法。
1.1 常见的控制现象和自动化技术 1.2 基本概念和术语 1.3 控制理论与自动化技术发展简史
1.1 常见的控制现象和自动化技术
1、日常生活中的控制现象 1）人的行为：大脑、四肢、眼睛 （1）人手取物的过程 （2）行走过程 （3）骑自行车过程 （4）驾驶汽车过程
力技术——能量化 ——人的手、脚、各种行为能力的扩展与增强。
（2）工业自动化的应用：
机器人等自动化机械（机器、设备） 自动化生产线 自动化车间 自动化工厂 新概念：柔性生产线、智能化生产线、
智能化车间或工厂。
自动化专业导论
自动化专业导论自动化专业导论是一门介绍自动化技术和应用的课程，旨在帮助学生全面了解自动化领域的基本概念、原理和应用。
本文将以自动化专业导论为主题，详细介绍自动化专业的背景、课程设置、就业前景和发展趋势等方面的内容。
一、背景介绍自动化技术是指运用计算机、仪器仪表和控制设备等现代科学技术手段，对生产过程、工程设备和系统进行自动控制和管理的一门综合性学科。
自动化技术的应用涉及工业生产、交通运输、环境保护、医疗卫生等众多领域，对提高生产效率、降低成本、改善生活质量具有重要意义。
二、课程设置自动化专业导论课程主要包括以下内容：1. 自动化概述：介绍自动化技术的定义、发展历程、分类和应用领域，让学生对自动化专业有一个整体的认识。
2. 自动控制系统：介绍自动控制系统的基本概念、组成部分和工作原理，包括传感器、执行器、控制器等关键元件的功能和作用。
3. 控制理论与方法：讲解控制系统的数学模型、传递函数、稳定性分析和校正方法，培养学生掌握控制系统设计和调试的基本技能。
4. 工业自动化技术：介绍工业自动化技术的发展现状和趋势，包括PLC、DCS、SCADA等常用自动化设备和系统的原理和应用。
5. 机器人技术：介绍机器人技术的基本原理、分类和应用领域，培养学生对机器人系统的设计、编程和调试能力。
6. 自动化与信息技术：探讨自动化与信息技术的融合，介绍工业互联网、人工智能等新兴技术在自动化领域的应用。
三、就业前景自动化专业毕业生具备扎实的自动化技术理论基础和实践能力，具有较强的工程实施和管理能力，因此在就业市场上具有广阔的发展前景。
主要就业领域包括：1. 工业自动化：毕业生可在制造业、能源行业、化工行业等领域从事自动化设备的研发、设计、安装和调试工作。
2. 控制系统集成：毕业生可在自动化工程公司、系统集成公司等企事业单位从事控制系统的集成、调试和维护工作。
3. 机器人领域：毕业生可在机器人制造公司、自动化设备公司等企事业单位从事机器人系统的研发、应用和维护工作。
自动化导论
1.专业的特点根据你目前的理解, 自动化科学与技术的核心是什么？自动化专业的特点是什么？答：自动化科学与技术的核心是信息、控制、系统，其中控制是核心的核心。
自动化专业的特点：（1）自动化学科的数学属性——严密的理论特征。
（2）自动化科学的对象特性——鲜明的改造世界的特征。
（3）自动化科学的系统与社会属性——系统的复杂性特征。
（4）自动化科学的渗透于扩散特性——普遍适用特征。
（5）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。
（6）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。
（7）突出系统与集成的思想、方法，有利于培养“将才”与“帅才”。
2.开环控制和闭环控制的差异是什么？解释闭环PID控制的作用?答：开环控制和闭环控制是按信号的传递路径来区分的两种不同的控制形式。
闭环控制的被控量要经测量变送元件测量出来送回给输入端与给定信号进行比较得出偏差信号，即有反馈环节，通过反馈（负反馈）使系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求高的系统.。
而开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,精确度不高,使用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。
PID控制器有比例单元、积分单元和微分单元组成。
比例调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用，用以减少偏差。
比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，是系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。
积分调节作用：是使系统消除稳态误差，提高误差度。
加入积分调节可是系统稳定性下降，动态响应变慢。
积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器。
微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预测性，能预见偏差变化的趋势，因此具有超前的作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。
自动化导论
自动化导论姓名：侯小超专业班级：自动化1004班指导老师：邹润民目录一.自动化概述 (3)1.对自动化的认识 (3)2.自动化的知识结构与课程体系 (4)3.国内外的发展水平的比较 (6)4.自动化的目标培养与定位 (7)二．自动化的应用领域及典型案例分析 (8)1.家庭自动化 (8)2. 办公自动化 (9)3.智能交通 (11)4.智能建筑与楼宇自动化 (11)三．自动化面临的挑战与展望 (12)四．有关服务器的知识 (12)一.自动化概述1.对自动化的认识在这个现代化的时代，自动化正在飞速发展，迅速普及，自动化正在朝每个人和每个行业走来。
今天的自动化离我们已不再遥远，自动化的身影随处可见。
空调机自动地是房间温度保持恒定，洗衣机自动的洗净衣服，银行的自动门随顾客接近和离开而自动关闭，数控车床和数控加工中心自动的完成零部件的加工，机器人自动的完成装配、焊接、抛光、喷漆、钻孔、处理危险品等各种各样的任务，汽车、飞机、火车等交通工具中的自动化系统是人们能安全、舒适、快捷的到达目的地，等等。
当我们享受着自动化带来的便利和好处时，我们想过自动化到底是怎么一回事吗？简单地说，自动化就是在无人的情况下，用各种元件和仪表执行控制电机。
专业的说，自动化就是以控制理论为指导；以计算机和网络为工具来控制被控对象。
具体的话，自动化就是指在没有人的参与下，利用各种技术手段，通过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，使机器、设备等按照预定的规律自动运行，完成预期的目标，或使生产过程、管理过程、设计过程等按照人的要求高效自动的完成。
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，仍然在飞速的发展。
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。
2.自动化的知识结构与课程体系自动化属于基础知识面广、应用领域广阔的综合性交叉学科，在以信息化带动工业化、以信息化改造和提升传统产业、推进国民经济与社会信息化的过程中起到了关键的桥梁和纽带作用。
东南大学自动化导论
自动化导论1.学习本课程的收获与体会从比较功利的角度出发，在这门课上并没有学习到很多对目前有用的知识,因为我们才只是刚进入大学的大一新生，能听懂的实在有限，很多专业知识并没有学习.不过这也正是这门课的开设的目的，初步认识自动化,比如定轴式指南车的工作原理，到之后介绍工厂里的自动化系统，包括参观我们自动化的实验室,都是为了让我们了解以后要学习的东西，对我们的学习起到辅助的作用，让我们对自动化有一个系统性的了解.一，理解到自动化的基本含义及其定位，知道了我们专业是干什么的-—控制。
由我们创造的设备、系统在工作时，不需要或者很少需要人的参与，却能按照人的要求“自动”完成任务。
二，理解到自动化的知识体系，对将来要学习的课程有初步认识，如我们自动化学院对数学的要求仅次于数学院系，对编程的要求仅次于计算机学院，为我们未来要学习的知识做好准备，并了解我们需要掌握的知识元。
三，理解到自动化的课程体系,在将来我们学习到一门新课的时候，能通过自动化导论这堂课和这本书，对该课程与其他课程之间的关系有一个大概的了解.四,理解到自动化与其他专业之间的关系,与其他学科有所交叉与侧重.比如与信息科学技术的关系,与计算机专业的关系等。
五,理解到自动化未来的发展前景，在了解我们自动化的各种分支后，我个人对知识工作自动化有较大兴趣，自己对将来的目标也有了更加深刻的了解。
2.成功的工厂自动化案例及特点工厂自动化，也称车间自动化,指自动完成产品制造的全部或部分加工过程。
指自动完成产品制造的全部或部分加工过程的性质：指整个工厂实现综合自动化，它包括设计制造加工等过程的自动化，企业内部管理、市场信息处理以及企业间信息联系等信息流的全面自动化.它和信息与通信、办公自动化、新材料、生物工程、保健与医疗技术并列为当代六大主导新技术。
它的常规组成方式是将各种加工自动化设备和柔性生产线（FML)连接起来,配合计算机辅助设计(CAD）和计算机辅助制造(CAM)系统，在中央计算机统一管理下协调工作，使整个工厂生产实现综合自动化。
自动化学科导论
自动化学科概论[文档副标题]自动化卓越班姓名学号严筱钧为我国机械工业自动化做出了重要贡献严筱钧于1946年去美国西屋电气公司深造，参加该公司工业控制部，学习研究设计方法，并承担部份定货及实际设计工作。
工作中曾经去美国多处工厂矿山考察。
1948年回国，任中央电工器材厂湘潭分厂及上海分厂副工程师。
中华人民共和国成立后，严筱钧主管设计及工艺工作，他当时深感我国工业自动化及国外发达国家有较大差距。
虽然华通开关厂当时厂房条件还不具备，严筱钧亲自领导并参加设计了我国第一台 69 000V高压油断路器，我国第一台无轨电车控制设备，制成产品并投入运行成功，得到了华东工业部的嘉奖。
在第一个五年计划时，严筱钧曾经负责设计国家重点工程哈尔滨机电厂大型机电试验站，获得成功。
严筱钧被派去东北地区电工局所属企业的“以提高产品质量为中心”的技术改造工作，取得了较好成绩。
19 5 6年严筱钧参加编写中国的十二年科学规划，担任“电气传动及自动化”卷的执笔人，这套规划书后送苏联评审，得到苏联专家代表团的高度评价，。
严筱钧在第一机械工业部电器科学研究院领导研究室的同事们在国内首创了磁放大器系列产品和饱和电抗器系列，用于调压、调温、调速等多种工业自动化系统获得成功。
严筱钧还领导并亲自参加特殊磁放大器的材料、机理、工艺、等研究，为军工任务用的特殊磁放大器作出贡献。
主持研制以半波磁放大器控制引燃管栅极的离子传动系统，为我国高速舰艇试验池的传动及自动控制作出了重要贡献。
1964年，我国国家科委提出工业自动化的重点试验规划，其中包括有兰州炼油厂的工业控制机的试点，由严筱钧亲自担任课题负责人，试制出第一台国产的分立元件工业控制计算机。
其工业产品由北京开关厂平谷分厂创造成功，型号定为SK－100。
因为兰炼已引进了日本计算机，所以这一台工业控制机应用于北京化工二厂，实现了用直接数字控制(DDC)代替仪表控制。
磁放大器及磁性元件的开辟者在50年代，我国工业自动化领域主要应用电子管式放大器或者机电式放大机 (ЭMУ)。
自动化专业导论
自动化专业导论导论是一门介绍和概述特定领域的学科或课程，旨在为学生提供对该领域的基本了解和全面认识。
在自动化专业导论中，我们将介绍自动化技术的基本概念、原理和应用，以及相关的学科和领域。
一、自动化技术的基本概念和原理1. 自动化的定义和发展历程自动化是指利用各种技术手段和设备，使某个过程或系统在不需要人工干预的情况下，能够自动地运行、控制和调节。
自动化技术的发展经历了机械自动化、电气自动化和计算机自动化等阶段，现代自动化已经进入了智能化、网络化和集成化的时代。
2. 自动控制系统的基本原理自动控制系统是实现自动化的核心，它由传感器、执行器、控制器和反馈环路等组成。
传感器用于采集系统的状态信息，执行器用于执行控制指令，控制器根据传感器的反馈信息进行决策和控制，反馈环路用于实现系统的稳定性和鲁棒性。
3. 自动化技术的应用领域自动化技术广泛应用于工业制造、交通运输、能源管理、环境保护、医疗卫生等各个领域。
例如，在工业制造中，自动化技术可以提高生产效率、降低成本和提高产品质量；在交通运输中，自动驾驶技术可以提高交通安全和交通效率；在能源管理中，智能电网可以实现对能源的高效利用和管理。
二、自动化专业的学科和领域1. 自动化工程学科自动化工程是研究和应用自动化技术的学科，它涉及到控制理论、信号处理、电气工程、计算机科学等多个学科的知识。
自动化工程的目标是设计、开发和应用自动化系统，解决实际问题并提高生产效率和质量。
2. 机器人技术机器人技术是自动化专业中的一个重要领域，它研究如何设计、制造和控制机器人系统。
机器人可以代替人类完成危险、繁重和重复性工作，广泛应用于制造业、医疗卫生、军事等领域。
3. 自动化信息技术自动化信息技术是将自动化技术与信息技术相结合，实现自动化系统的智能化和网络化。
它包括传感器网络、物联网、云计算、人工智能等技术，可以实现设备之间的互联互通和远程控制。
三、自动化专业的就业前景和发展趋势1. 就业前景随着工业自动化水平的不断提高和自动化技术的广泛应用，自动化专业的就业前景非常广阔。
自动化概论第1章
❖ ⒊自动化科学 自动化科学或控制科学是以控制论为理论基 础，并与系统论、信息论密切相关的一门技术 科学，是一门应用基础科学。
自动化技术或控制技术是实现自动化科学与自 动化工程（包括非工程）之间的桥梁。
❖ 自动化技术将自动化科学原理与方法转换为工 ❖ 程实用技术（包括工具和手段），使之应用于 ❖ 工程实际，将自动化科学的研究成果迅速转化 ❖ 为生产力。并将工程实际中遇到的问题提炼、 ❖ 抽象成为科学问题，为自动化科学研究提供新 ❖ 的研究对象。
装配机器人
绕线机 注塑机
弯管机
龙门式五轴联动混联机床
高速五轴龙门铣床
全弹自动装配生产线 汽车自动焊接生产线
自动立体仓库
自动搬运车
1.1.2 自动化的一些相关术语
1.系统
系统是指由若干个称为子系统相互依存和相互作用的 部分为达到某些特定目的所组成的完整综合体。
给定
控制器
执行器
控制对象
输出
传感器
1913年美国建成最早的汽车装配流水线 1926年美国建成第一条汽车自动生产线
长春汽车焊接生产线
1.2.3 局部自动化时期
❖ 20世纪40～50年代 ❖ ⒈经典控制理论的形成和发展 ❖ ⒉局部自动化的广泛应用 ❖ ⒊电子数字计算机的发明
1952年美国MIT 研制出第一台 数控机床
1954年第一台工业机器人
1.2.1自动装置的出现和应用
公元前我国的自动计时漏壶
公元132年张衡研制出自动测量地震的候风地动仪
公元235年马钧研制出能自动指示方向的指南车
1.2.2自动化技术形成时期
18世纪末到20世纪30年代
⒈自动调节的广泛应用 ⒉自动调节系统的稳定性问题 ⒊反ห้องสมุดไป่ตู้控制理论和奈奎斯特频率法
《自动化导论》课程报告
《自动化导论》课程报告自动化，这个在现代科技领域中熠熠生辉的词汇，正以前所未有的速度改变着我们的生活和社会。
通过《自动化导论》这门课程的学习，我仿佛打开了一扇通往未来科技世界的大门，领略到了自动化的无限魅力和广阔应用前景。
一、自动化的定义与发展历程自动化，简单来说，就是让机器或系统在没有人直接干预的情况下，按照预定的程序或规则自动运行，完成指定的任务。
它的发展可以追溯到古代，从水车、风车等简单的机械装置，到工业革命时期蒸汽机的自动控制，再到现代的计算机控制和智能自动化系统，自动化技术经历了漫长而曲折的发展道路。
在 20 世纪中叶，随着电子技术、计算机技术和控制理论的迅速发展，自动化技术迎来了一个新的飞跃。
数字计算机的出现使得复杂的控制算法得以实现，自动化系统的性能和功能得到了极大的提升。
如今，自动化已经渗透到了工业、农业、交通、医疗、通信等各个领域，成为推动社会进步和经济发展的重要力量。
二、自动化的核心技术自动化的实现离不开一系列核心技术的支撑，其中最重要的包括控制理论、传感器技术、计算机技术和通信技术。
控制理论是自动化的基础，它研究如何设计控制器，使系统能够按照预定的性能指标运行。
经典控制理论主要针对线性定常系统，而现代控制理论则可以处理更加复杂的非线性、时变系统。
控制理论的不断发展为自动化系统的设计和优化提供了强大的理论支持。
传感器技术是获取系统状态信息的关键。
各种传感器能够将物理量（如温度、压力、位置、速度等）转换为电信号，为控制系统提供准确的输入数据。
随着传感器技术的不断进步，传感器的精度、可靠性和智能化程度不断提高，为自动化系统的性能提升提供了保障。
计算机技术在自动化中起着至关重要的作用。
从控制器的计算到数据的处理和分析，计算机都扮演着核心角色。
高性能的计算机硬件和先进的软件算法使得自动化系统能够快速、准确地处理大量的数据，实现复杂的控制策略。
通信技术则实现了系统中各个部分之间的信息交换和协同工作。
自动化导论
自动化导论自动化（Automation）是指机器设备、系统或过程（生产、管理过程），在没有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标。
对自动化技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高工作效率。
自动化的概念起源于最早的自动控制，而最早的自动控制可以追溯到公元前，如我国的指南车。
对自动化的大量需求始于工业革命时期：1978年瓦特改良蒸汽机，人类开始进入蒸汽机时代。
它借助于离心调速装置而使其本身的转速保持稳定。
这种离心调速装置就是世界上最早的自动化机器。
20世纪40年代，美国机械工程师D.S哈德最早提出“自动化”一词，并用来描述发动机气缸的自动传送和加工的过程。
在维纳等人的努力下，通过对通信技术、计算机、仿生学和自动调节各学科的整合，产生了控制论。
20世纪60年代，随着工业生产过程日趋复杂，航空航天技术高速发展，自动控制理论和自动化技术水平得到大大提高。
而进入21世纪，自动化技术进入了计算机自动设计的年代。
自动化作为一种行为，是通过自动控制系统实现的。
系统是由相互作用、相互联系的若干个组成部分结合而成的具有特定功能的整体。
系统是一个广义的概念，它无处不在，无时不有。
大到宇宙，小到一个原子都可以看成一个系统。
系统可以是自然的，也可以是人造的。
自动控制系统是指能够实现“自动化”任务的设备，它是工程领域的人造系统。
自动控制系统通常由控制部分和控制对象组成。
一个典型的自动控制系统由以下不同功能的基本部分组成：（1）被控对象指控制系统所要控制的设备或过程，它的输出就是被控量，而被控量总是与自动控制系统的任务和目标紧密相连。
（2）给定环节产生给定输入信号的环节。
给定的输入信号通常与我们希望的被控量相关，它可以是一个定制，对应的控制系统就是恒值控制系统，希望控制系统的被控量稳定在一个固定值上；它也可以是一个变量，对应的控制系统是随动系统，希望被控量跟随给定输入信号变化。
自动化专业导论
自动化专业导论引言概述：自动化专业是一门涉及自动控制系统、机器学习和人工智能等领域的学科，它在现代社会的各个领域都有广泛的应用。
本文将从五个大点出发，详细阐述自动化专业的重要性和应用领域。
正文内容：1. 自动化专业的基础知识1.1 控制理论：自动化专业的核心基础，包括传感器、执行器、控制器等基本概念和原理。
1.2 电子技术：自动化系统中常用的电子元件和电路设计，如模拟电路、数字电路和嵌入式系统等。
1.3 计算机科学：自动化系统中广泛应用的计算机编程和算法设计，如C/C++、Python等编程语言。
2. 自动化专业的应用领域2.1 工业自动化：自动化技术在工业生产中的应用，包括自动化生产线、机器人技术和智能制造等。
2.2 智能交通：自动驾驶技术和交通信号控制系统等，提高交通效率和安全性。
2.3 智能家居：智能家居系统的设计和开发，实现家居设备的自动控制和远程监控。
2.4 医疗器械：自动化技术在医疗设备中的应用，如手术机器人和医疗数据分析等。
2.5 能源管理：自动化系统在能源生产和消费中的应用，如智能电网和能源优化控制等。
3. 自动化专业的发展趋势3.1 人工智能与自动化的结合：人工智能技术的发展为自动化专业带来了新的机遇和挑战。
3.2 大数据与自动化的融合：大数据技术的应用使得自动化系统能够更好地进行数据分析和决策。
3.3 智能化与自动化的融合：自动化系统的智能化程度越来越高，能够更好地适应复杂的环境和任务。
4. 自动化专业的就业前景4.1 工业自动化领域的需求：随着工业自动化的普及，对自动化专业人才的需求越来越大。
4.2 科技创新领域的机会：自动化专业人才在科技创新领域有着广阔的发展机会。
4.3 跨学科合作的需求：自动化专业需要与其他学科进行合作，如机械工程、电子工程和计算机科学等。
5. 自动化专业的学习与发展建议5.1 多学科知识的学习：自动化专业需要掌握多个学科的知识，建议学生广泛涉猎相关领域的知识。
自动化专业导论
自动化专业导论 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-《自动化专业导论》教学大纲学时：18 学分： 1课程类别：专业基础课（基础课程）课程编码：开设年级：大一（第一学期）撰写人：周妮娜审核人：胡皓一、课程说明本课程是轨道交通信号与控制专业的一门先修专业基础课。
本课程是面向一年级本科生、对于自动化学科、专业和技术背景的介绍性课程。
目的是通过课程讲授、自学和演示介绍或参观，使学生对自动化技术在电气工程专业、自动化专业、轨道交通信号与控制专业应用中的科学方法和手段有个初步而全面的了解认识，并对国内和本校轨道交通信号与控制专业的教学环境和教学思想有初步的认识，以便为今后四年乃至更长时间内的专业学习、交叉学科应用和研究打下基础，使学生学习工程技术课程的方法更合理，针对性更强，学习更主动，进一步促使学生热爱本专业正确应用自动化新技术。
二、教学目标通过本课程的设置使学生初步认识和了解自动化类专业，了解专业的培养目标和教学课程体系、课程在专业中的地位及课程之间的前后联系；了解本专业中的主要学科方向和各学科的领域范围、主要内容、发展现状及学科前沿。
四、教学方式本课程采用课堂讲授和参观实习相结合的教学方法。
在教学方法上通过参观实习，提高学生的学习兴趣和创新能力。
本课程布置的作业来自相关章节的课后思考题，每周布置作业，作业量2～3小时，主要针对本周所学习的内容以加深理解。
五、教材及参考资源1、使用教材周献中.自动化导论（第二版）.北京：科学出版社，2014.2、参考书目[1]万百五，自动化（专业）概论.武汉：武汉理工大学出版社，2010.[2]戴先中，自动化学科概论.北京：高等教育出版社,2006.六、教学基本内容第一章：培养目标和教学体系介绍[教学目的] 了解本专业的培养目标及教学要求。
[重点难点] 本专业培养要求。
[教学内容]第一节本科教育的总体培养目标和教学要求第二节电气工程专业、自动化专业的培养目标和课程体系第三节轨道交通信号与控制专业的培养目标和课程体系第四节本校轨道交通信号与控制专业的发展情况[考核目标] 每周布置作业，作业量1～2小时，主要针对基本概念。
自动化专业导论
自动化专业导论引言概述：自动化是一门涵盖多学科知识的综合性学科，它研究如何利用计算机、仪器和控制系统来实现自动控制和自动操作。
随着科技的不断发展，自动化在各个领域都得到了广泛应用，成为现代工业和社会发展的重要支撑。
本文将从五个方面介绍自动化专业的基本概念、应用领域、学科内容、就业前景和发展趋势。
一、自动化专业的基本概念1.1 自动化的定义自动化是指利用计算机、仪器和控制系统来实现对生产过程、工业设备和社会系统的自动控制和自动操作的技术和方法。
1.2 自动化的特点自动化具有高效性、精确性、可靠性和灵便性等特点，能够提高生产效率、降低生产成本、改善产品质量和工作环境。
1.3 自动化的发展历程自动化起源于工业革命，经历了机械自动化、电气自动化和计算机自动化三个阶段的发展，并逐渐向智能化、网络化和集成化方向发展。
二、自动化专业的应用领域2.1 工业自动化工业自动化是自动化技术最早和最广泛应用的领域，它包括生产线自动化、机器人技术、工艺控制和过程优化等方面，广泛应用于创造业、能源行业和交通运输等领域。
2.2 智能家居与智能城市随着物联网和人工智能的发展，智能家居和智能城市成为自动化技术的新应用领域，通过智能传感器和自动控制系统，实现家居设备和城市基础设施的智能化管理和优化。
2.3 医疗与健康自动化技术在医疗领域的应用越来越广泛，如医疗设备的自动化控制、医疗信息系统的建设和医疗机器人的应用等，为医疗服务和健康管理提供了新的手段和方法。
三、自动化专业的学科内容3.1 控制理论与方法控制理论是自动化专业的核心学科，包括传统的控制理论、现代控制理论和智能控制理论等，研究如何设计和实现自动控制系统。
3.2 传感器与测量技术传感器与测量技术是自动化系统的重要组成部份，研究如何利用传感器获取被控对象的信息，并通过测量技术对其进行准确的测量和监测。
3.3 人工智能与机器学习人工智能和机器学习是自动化专业的新兴学科，研究如何利用计算机和算法摹拟人类的智能行为和学习能力，实现自动化系统的智能化和自适应。
自动化专业导论
自动化专业导论作者姓名：贾慧作者单位：中南大学信息科学与工程学院自动化1202班摘要：随着社会的发展，自动化也在我们的生活中运用的更为广泛，本文在论证未来时代将会是自动化时代的基础上，首先介绍了对自动化的基本认识及其发展历史，形成了对自动化的一个整体认识。
然后进一步，更加全面的介绍自动化学科的研究内容及其应用于现代生产实践中及其它们的重要意义。
其次在对自动化有了一个全面了解的情况下，对应自动化的专业方向、就业方向进行了分析，最后在看到了社会对于自动化技术的革新，本文总结出其发展趋势，让我们明白未来的时代会是自动化的时代。
关键词：基本概念；发展历程；研究内容；智能建筑；发展趋势1对自动化的认识装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程。
自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。
采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。
因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。
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。
自动化的概念是一个动态发展过程，其也在不断完善。
今天，自动化已远远突破了传统的概念，具有更加宽广和深刻的内涵。
自动化的广义内涵至少包括以下几点：在形式方面，制造自动化有三个方面的含义：代替人的体力劳动，代替或辅助人的脑力劳动，制造系统中人机及整个系统的协调、管理、控制和优化。
在功能方面，自动化代替人的体力劳动或脑力劳动仅仅是自动化功能目标体系的一部分。
自动化的功能目标是多方面的，已形成一个有机体系。
在范围方面，制造自动化不仅涉及到具体生产制造过程，而是涉及产品生命周期所有过程。
2自动化的发展历史2.1自动装置的出现与应用自动化的概念起源于最早的自动控制，而最早实行自动控制的自动装置可以追溯到公元前，如我国古代发明的指南车、漏壶、候风地动仪等。
自动化绪论简介
3、70年代后以来，单元组合Ⅱ型仪表得以应用。 计算机在自动化中发挥越来越重要作用。
4、90 年代～至今，单元组合Ⅲ型仪表广泛应用。现代自 动化技术已不局限于对生产过程中重要参数的自动控制。 现代自动化技术主要有以下特点： 1、现代自动化技术已发展为综合自动化，其应用领域和 规模越来越大，控制与管理一体化的系统得以应用。 2、其社会、经济效益也越来越大；自动化技术显示知识 密集化、高技术集成化的特点。 3、呈信息技术、自动化技术、管理科学等相结合的现代 高技术，自动化技术过程中软设备所起作用日益被重视； 4、自动化过程中的智能化程度日益增加，各种智能仪表 不断出现，控制精度越来越高，控制方式日益多样化。 5、自动化技术已不仅是减轻和代替了人们的体力劳动， 也在很大程度上代替了人们的脑力劳动。
的各个环节。 为石油能源产业中集生产、储存、运输、销售于一体
化的产业物流供应链。 储运特点：①、环节多、方式多。②、储运环节过程： 因应用行业不同、产品不同，供应方式与要求不同。 储运自动化涉及问题： 油气市场销售：计量交接问题。 运输储存：油气易燃易爆，安全问题。 生产过程监控类型：运输方式、设备、、加工类型、 工艺过程不同，生产过程监控类型不同。 运行管理：运输、储存、供应方式不同，管理运行方 式不同。
程的动态自动化管理。 1、检测：工艺参数检测。
计量流量计量、罐液位计量、油气质量检测。 2、安全监控：安全事故监控
工艺系统安全状态监测、消防系统监控 3、工艺过程监测与控制：工艺管理、保证正常 生产。
动力与运行设备及系统监控 4、动态销售管理：销售特性的管理与监控等
储运自动化的目的与作用： 自动化是提高社会生产力的有力工具之一。
二、油气储运工业仪表、自动化及发展现状 储运自动化：涉及油气田及管道自动化、炼油厂储运自 动化、油库自动化等多个方面。 主要为相关工艺流程参数（流量、压力、温度、液位 等）及动力设备工艺参数的测量与在线监测和控制。 1、油气田及管道自动化：采用合适自动化设备对生产过 程进行监测、分析和控制。
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•典型的控制过程 ___ 伸手去取一件物品的过程
大脑通过神经系统传递信息操控手移向目标物品，眼睛将 手和物品等信息传递给大脑，并有大脑将此信息进行处理后决 定前进方向和速率，再将此结果用于操作手（臂）的动作。整 个过程虽简单迅速，但不失为一个完整的控制过程。
杯子的位置 人眼
偏差
大脑
指令
手臂
手的位置
贝尔曼 (1945)动 态规划
庞特里亚 金(1959) 极大值原 理
卡尔曼(1960)《控 制系统一般理论》 状态空间描述、 能控、能观
• 2008奥运会降雨量控制 2008年8月8日晚20~24时，一条暴雨云带自西南向东 北顽强地向北京城进发，向“鸟巢”进发，但气象部门 自2008年8月8日下午16时到23时39分，共在北京21个作 业点持续发射1104枚火箭弹，最终将其成功拦截在北京 城外。
• 2008年北京奥运会主火炬控制
1.2.3 反馈、调节与决策
调节 (Regulation) ：通过系统的反馈信息 自动校正系统的误差，使诸如温度、速度、 压力或位置等参量保持恒定或在给定范围之 内的过程。
调节：以反馈为基础。
闭环控制：以反馈为基础。 控制 开环控制：无反馈。
1.2.3 反馈、调节与决策
决策(Decision Making)：为最优地达到目 标，对若干准备行动的方案进行选择。
3.2实现技术与需求推动了现代控制理论的形成与发展
计算机与航天需求推动了现代控制理论的形成
电子管 计算机 （1946）
晶体管 计算机 （1959）
集成电路 计算机 （1964）
阿波罗计算 机控制系统 1961-1975
1970
1950
1960
空间飞行 器和导弹 的登陆、 导航与跟 踪的需求 推动
自动化发展简史的启示
控制系统的发展推动了经典控制理论的发展与形成
蒸汽机调速器推动了反馈系统的稳定分析
蒸汽机 调速器 1788
1880
1900
1920
麦克斯韦(1868) 《论调节器》
劳斯判据 (1877)
注：麦克斯韦推导出蒸汽机 调速器的微分方程，并分析 稳定性，是对反馈控制稳定 性的第一次系统的研究
日常 生活
空调：室内的温度 汽车的方向和速度 洗衣机
人体温度和血压 计划生育和人口控制
工业 生产
电网电压 电机转速 锅炉的温度和压力 机器人的控制
生物 工程
市场经济中的商品质量和价格的控制
1.2 基本概念和术语
1.2.1 举例：水温的手动控制和自动控制
在手动控制系统中，图中的操作员要用 手（通过感觉）来测试水温，并将其与他要 求的值（给定值）相比较（通过大脑）。同 时他要决定他的手对阀门的控制动作。
如何科学地进行决策是各项工作顺利 开展的重要保证，也是本学科近年来研 究和发展的新领域之一。
1.3 控制理论与自动化技术发展简史
一
二 三
自动装置的出现和应用（18世纪以前）
自动化技术形成时期（18世纪末至20世纪30年代） 局部自动化时期 (20世纪40-50年代)
四
五
综合自动化时期（20世纪50-90年代）
主火炬直径3m多、行程11m多，运行控制误差不到2mm，精确度达 到万分之二。
根据反馈信息，控制系统能够自动调整设备运行方向、速度。其中 燃烧塔火焰调节装置、长明火燃烧器、高能点火器、回旋式燃烧器等， 均获得国家知识产权局实用新型专利。
•
“神舟七号”---“神舟十号”和“天宫一号”飞船控制
无论从功能、结构、设计以及实现的角度来看，神舟七号都是一个极为 复杂的大系统，而这个复杂的大系统又是由航天员系统、飞船应用系统、载 人飞船系统、运载火箭系统、发射场系统、测控通信系统和着陆场系统等七 个子系统组成。这七个子系统又由各自相应的子系统组成，组合在一起就形 成了展现在世人面前的具有特定功能的神七飞天系统。
1.1常见的控制现象和自动化技术
1.1.2 一起进入到自动化时代
3.电气化时代 20世纪初，发电机、变压器、电灯、电网、电 动机等的广泛应用，人类社会进入电气化时代。 4.自动化（信息）时代 21世纪是自动化时代，在自动化时代中，不仅 能量变换，而且信息变换都可由机器来完成。 半导体、集成电路、无线电、电子计算机等的 先后问世，这些技术几乎同步解决了信息变换的 速度问题。
在自动控制系统中，图中的测温计 （传感器）代替上面的手测试水温，用跟给 定水温值比较后的差值对调节阀进行调节， 从而调节蒸汽的进入量，使水温朝给定值方 向变化，实现对水温（控制量）的控制。
控制信号 操作量 目标值 ＋ 误差 控制量 ○ 控制器 驱动器 控制对象
－
传感器
上例中涉及到的基本概念有： 1）控制（Control)： 定义为“为达到某种目的，对某一对象施加 所需的操作。” 含有“调节/调整”，“管理/ 监督”，“运用/操作”等意思。
1.2.2 系统与控制 系统(System)：由相互关联、相互制约、 相互影响的一些部分组成的具有某种功能的 有机整体。 如构成系统的组成部分本身也是系统， 则称之为子系统。
对于一个具体的系统，
系统环境：系统以外的部分。 系统边界：系统与系统环境的分界。
1.2.2 系统与控制 系统输入：系统环境对系统的作用。
控制信号 操作量 目标值 ＋ 误差 控制量 ○ 控制器 驱动器 控制对象
－
传感器
8）反馈控制方式： 反馈控制方式就是测出控制对象的输出量， 同目标值进行比较得到偏差值，然后对控制对象 进行控制以减少乃至消除偏差。
9）手动控制： 由人本身通过判断和操作进行的控制叫做手 动控制。 10）自动控制： 由控制装置自动进行的控制叫自动控制。 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。
轮船自动 掌舵系统 （1911） PID方法
M9火炮 指挥控 制系统 1943
1950
奈奎斯特稳定 性（1932）
Zicglcr-Nichols 埃文斯(1948) (1942)PID参数 根轨迹 伯德图 整定方法 (1945)
在贝尔实验室中 解决电话通讯系 统的问题 飞机导航与 控制问题
数学工具 1、拉普拉斯变换(1805-1827)
二、自动化技术形成时期
公元1788年 J.瓦特发明离心式调速器
19世纪末詹姆斯·瓦特发明蒸汽机的同时发 明了离心式调速器，离心式调速器是最初的 控制装置。离心式调速器能够自动调节进气 阀门的开度，从而控制蒸汽机的转速。这是 现代自动化发展中的第一个里程碑。 但是随着离心调速器的蒸汽机的普及，人们 发现调速器舞蹈（摆动）现象，即某种使用 条件下，蒸汽机的转速和调速器的套筒位置 都周期性的发生很大变化，即系统会发生震 荡（不稳定）。这就迫使一些科学家对控制 系统的稳定性问题进行了进一步的研究。
轮船掌舵系统，电话系统和火炮系统推动了经典控制理论的产生与发展
采用PID控制并 可以自动调节增 益来补偿海洋环 境带来的干扰
对轮船位置控 制系统有了一 个清晰的分析， 并推导出了PID 控制律 布莱克(1928) 负反馈放大器 轮船自动 掌舵系统 （1922） 电话 系统
1935 1940
1910
1）指南车
一种具有能自动离合齿轮 系装置的车辆。是一种马 拉的双轮独辕车。无论车 转向何方，都能使其上的 木人的手臂始终指向南方。
2)饮酒速度的自动调节 这是一种竹制饮酒 管。 饮酒时吸地太 快或太慢，小孔都会 被饮酒管中的小鱼自 动堵塞，这种浮子式 阀门可以用来保持均 匀的饮酒速度。
3）铜壶滴漏——中国古代的自动 计时（测量时间）装置，又称刻漏或
第一章 绪论
1.1 1.2 1.3 1.4
常见的控制现象和自动化技术 基本概念和术语 控制理论和自动化技术发展史 自动化与自动化学科、专业
1.1常见的控制现象和自动化技术
1.1.1 控制的身影随处可见
2008年8月8日，作为北京奥运会重头戏之一 的开幕式，将此次奥运会三大理念之一的“科技 奥运”展现得淋漓尽致。创新方案和高新技术的 大量结合，使得北京向世界完美呈现了一场精彩 的文化视觉盛宴。北京奥运会开幕式采用了历届 奥运会最复杂的技术系统，应用了大量世界尖端 的新技术，涉及多个领域，包括地面升降舞台、 焰火、地面LED系统、指挥系统、通信系统等。此 外，航天材料也被运用到了开幕式上。
三
、局部自动化时期
1.经典控制理论的形成和发展
2.局部自动化的应用
三、局部自动化时期
1. 经典控制理论的形成和发展 1932年，奈奎斯特（Nyquist)提出代数稳定判 据 1945年，伯德（H·W·Bode)提出传递函数 1948年，伊文思（N·Evans）提出根轨迹法 1948年，维纳（N · Wiener)发表控制论—关 于在动物和机器中控制和通信的科学。这标 志着控制论的出现。
集成自动化时期 （20世纪90年代至今）
1.3 控制理论与自动化技术发展简史
一、自动装置的出现和应用
自动化技术源远流长。人类自古以来就不断的 创造一些巧妙的自动装置，用以减少或代替劳 动。中国古代能工巧匠发明许多原始的自动装 置，其中比较著名的有下述的：指南车 、铜 壶滴漏 、饮酒速度的自动调节、计里鼓车、 候风地动仪等等。
自动化概论
林小峰 广西大学电气工程学院 gxulinxf@
参考文献
1.周献中.《自动化导论》. 科学出版社 2.戴先中.《自动化学科概论》.高等教育出版社. 3.教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会.《自 动化学科专业发展战略研究报告》.高等教育出版社. 4.万百五.《自动化（专业）概论》. 武汉理工大学出 版社. 5.龚元明.《电气信息科学》.新时代出版社. 6.冯飞等.《新能源技术与应用概论》．化学工业出版 社.