对电气自动化的认识

电气工程及其自动化涉及电力电子技术，计算机技术，电机电器技术信息与网络控制技术，机电一体化技术等诸多领域，是一门综合性较强的学科，其主要特点是强弱电结合，机电结合，软硬件结合。该专业培养具有工程技术基础知识和相应的电气工程专业知识，受过电工电子，系统控制及计算机技术方面的基本训练，具有解决电气工程技术分析与控制问题基本能力的高级工程技术人才。

现代自动化的重要意义、作用与地位

•今天，衡量一个国家是否实现工业化，不仅要看其机械化水平、电气化水平，更要看其自动化水平。因此从这个意义上可以说，在当代，自动化是工业化的最重要标志。

•十五届五中全会公报提出“以信息化带动工业化”发展战略。

•本学科领域的资深专家提出：以信息化带动工业化的根本途径就是自动化；认为自动化技术是信息技术和现代工业技术之间的桥梁，实现以信息化带动工业化，自动化技术任重道远

自动化概述

•与机械化、电气化和工业化发展历程一样，自动化是电气化技术不断发展演进而产生的现代科学技术的，是现代社会发展与进步的重要推动力。

•自动化科学是自动化的源泉与基础，其物化是自动化技术、设备与系统(硬件和软件)，其应用包括自动化设计、自动化制造、自动化工程、自动化管理、自动化决策、自动化运行等等。

•主要从应用的角度，论述自动化的定义、包含的内容及发展历史，论述自动化在工业化、信息化、现代化与经济全球化进程中的重要性与突出地位。

自动化定义

自动化英文名词"Automation或Automatization"，其含义或解释有三:

设备、过程或系统的自动运行或自动控制

用于实现自动运行或自动控制的技术或设备

被自动控制或自动操作的状态

简言之，"Automation"包含了设备、过程或系统的自动化;自动化技术或设备;自动化状态。可看出，自动化的定义是明确的，其内容是十分丰富的。

自动化应用范围

•从自动化的定义可看出，自动化涉及的范围极其广阔，几乎是无所不包。

•从深度来看，以工业生产为例，从一个普通的设备如电机，大到企业的整个加工、制造系统乃至企业的整个生产过程，都可以是自动化的，可称之为自动化设备、自动化系统和自动化过程;

•从广度来看，涉及第二产业--工业自动化、第一产业-- 农业自动化、第三产业--

服务自动化(如办公自动化、楼宇自动化、商务自动化、交通自动化等等)，涉及的系统有人造系统(如机器系统、交通系统、电力系统、军事系统)和自然系统(如生命系统、生态系统)，涉及的过程有生产过程、管理过程、决策过程等等。

自动化技术的功能

•自动化是指设备、过程或系统，在没有人或较少人的参与下，按照人的要求，通过自动运行或自动控制，完成其承担的任务。由此可看出，自动化对人类的重要性。

•一方面，通过实施自动化，能极大地提高劳动生产率、降低工人的劳动强度，并使蓝领工人转变为白领工人。

•另一方面，像机器人这样的自动化设备、系统能在危险、恶劣的环境下，替代人完成各种作业。

•自动化的魁力还远不止这些。由于人基本不直接参与，从而自动化设备与系统完成作业的一致性与重复性要远高于人，使生产的产品质量大幅度提高，从而使产品的竞争力(尤其是国际竞争力)大幅度地提高。

自动化的技术支撑

•自动化的发展之所以如此之快、自动化应用的范围之所以如此广阔、自动化对人类的贡献之所以如此巨大，其原因是自动化是当代高科技的集中体现与应用；计算机、信息、网络技术发展不断支持、丰富自动化内涵和技术提升；自动化科学与技术理论是自动化的源泉与基础。因此要大力发展自动化，首先要大力发展自动化科学与技术*。

研究内容

自动化是一门涉及学科较多、应用广泛的综合性科学技术。它的研究内容主要有自动控制和信息处理两个方面，包括理论、方法、硬件和软件等，从应用观点来看，研究内容有各个领域的过程自动化、机械制造自动化、管理自动化、实验室自动化和家庭自动化等。

自动化技术发展历史

•首先从应用的角度简要回顾自动化的发展历史，分别分析自动化在工业化、信息化与现代化、全球经济化进程中的作用与地位，进一步论述自动化对发展国民经济所起的重要作用，自动化对人类文明发展的重要性。

•自动化的概念起源于最早的自动控制，应用自动控制的方法来代替人工控制各种机械设备是人类发展史中的一大创举。

•对自动化的大量需求开始于工业革命时期。瓦特(wat）在发明蒸汽机的同时，于1788年发明了离心式调速器*。这种采用机械式调节原理实现的动力机速度自动控制是自动化应用的第一个里程碑。

自动控制的基本概念

• 1. 自动控制

–所谓自动控制，就是在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置(控制装置) ，使机器、设备或生产过程(控制对象) 的某个工作状态或参数

(被控量) 自动地按照预定的规律运行。

•现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。如数控车床按预定程序自动切削，人造卫星准确进人预定轨道并回收，雷达自动跟踪空中的飞行

体等，所有这些都离不开自动控制技术。

• 2. 自动控制系统

–自动控制系统：能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统，它一般由被控对象和控制装置组成。

–被控对象是指那些要求实现自动控制的机器、设备或生产过程。

–控制装置是指对被控对象起控制作用的设备总体。

–自动控制系统的功能和组成是多种多样的，其结构有简单的也有复杂的。

•它可以只控制一个物理量，也可以控制多个物理量，甚至一个企业

机构的全部生产和管理过程

•它可以是一个具体的工程系统，也可以是比较抽象的社会系统、生

态系统或经济系统。

• 3. 自动控制系统的种类

常用的分类方法有三种：

–1、按被控对象的特征分类

–2、按控制的设定值分类

–3、按控制系统的结构分类

自动化应用发展

•随着自动化技术的发展，控制理论也在不断发展。系统控制的理论和实践是二十世纪对人类生产活动和社会生活发生重大影响的科学领域。

•50年代，自动调节器和经典控制理论的发展，是自动化进入到以单变量自动调节系统为主的局部自动化阶段。

•60年代，随着现代控制理论的出现和电子计算机的推广应用，自动控制与信息处理结合起来，使自动化进入到生产过程控制的最优控制与管理的综合自动化阶段。

•70年代，自动化的对象变为大规模、复杂的工程和非工程系统，涉及许多用现代控制理论难以解决的问题。这些问题的研究，促进自动化的理论、方法和手段的革新。

•80年代到90年代，在进一步基于经典和现代控制理论基础上的控制技术应用研究同时，已经开展了模糊控制论和智能控制的进一步研究*。于是出现了大系统的系统控制和复杂系统的智能控制，出现了综合利用计算机、通信技术、系统工程和人工智能等成果的高级自动化系统，如柔性制造系统(、办公自动化、智能机器人、专家系统、决策支持系统、计算机集成制造系统等。

•这一阶段融入计算机信息技术的自动化技术在各领域应用取得了非凡的成功，作为独立单元乃至系统的自动化控制达到了很高水平，并有大量的应用成果于各个领域，但被称作“自动化孤岛”*

• 90年代以后，随着计算机信息技术飞速发展，网络技术首先在资讯、办公、金融和商业等领域获得了成功（internet,intranet,ethernet)。

•信息网络技术也开始广泛地应用到国防、科学研究和经济等各个领域，为实现更大规模的工业自动化提供了必要条件，

•从90年代后期，网络技术开始进入自动化领域，使自动化如虎添翼，例如大型企业的综合自动化系统、全国铁路自动调度系统、国家电力网自动调度系统、空中交通管制系统、城市交通控制系统、自动化指挥系统、国民经济管理系统等。而且自动化的应用也从工程领域向非工程领域扩展，如医疗自动化、人口控制、经济管理自动化等。

•由此引发了一场自动化内涵的革命变迁*，显著的标志就是将网络技术应用自动化系