自动化专业概论

自动化的昨天今天及明天

与我的未来

摘要

本文论述了（1）自动化专业的历史及发展。包括经典控制论，现代控制论和智能控制论。（2）自动化专业的现状及应用。包括自动控制系统相关知识，具体应用领域和具有的价值。（3）自动化专业的未来和前景。包括智能机器和未来发展。（4）我的大学四年规划及职业目标。

关键词：自动化历史现状前景我的规划职业目标

引言

经过了6周的《自动化专业概述与导论》课的学习，我知道了自动化专业的大致特点以及就业方向。如今，《自动化专业概述与导论》课结束了，为了圆满地完成这门课的学习，我总结了这几周所学的知识，查阅了各种相关书籍，希望能向教师交上一份满意的答卷，同时也为我的自动化专业学习做一个简单的规划。

本文主要描述了自动化的历史，现状，未来展望以及我的职业规划，其中部分内容来自讲师上课时所传授的知识，部分内容由网络，课外书籍等途径获得。

这是我人生中第一份科技论文，有许多不足和缺漏之处，但这是由我认认真真，经过反复的学习和修改自主完成的，这是对我自己最好的答卷。在以后的学习中，我会不断总结经验和不足，提高自己写此类论文的水平。

另外，衷心感谢高宪文教授对我的教导。

正文

一自动化总述

（一）自动化是什么？

所谓自动化就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地进行操作或运行。广义的讲，自动化还包括模拟或再现人的智能活动。

自动化技术广泛用于工业、农业、国防、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务以及家庭等各方面。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、放大人的功能和创新的功能，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。

因此自动化是一个国家或社会现代化水平的重要标志。【1】

（二）研究的核心问题

是信息。包括信息提取，信息传播，信息处理，信息存储和信息利用。

（三）培养目标

在控制理论，控制系统，生产过程自动化等具有创新和开拓精神的高级工程技术人员

（四）工作去向

在国民经济及国防各部门和行业从事信息及控制系统的研究，设计，集成，开发，制造和应用。

二自动化历史

（一）自动化理论的形成及发展

（1）经典控制理论——单变量控制问题

时间：1956年前

数学工具：微分方程

常用理论：传递函数，频率特性，根轨迹

代表人物：维纳，钱学森

（2）现代控制论——多变量控制问题

时间：1956年-1980年

数学工具：状态方程

常用理论：极大值原理，动态规划，可控性客观性

对应人物：庞特里亚金，贝尔曼，卡尔曼

（3）智能控制理论——复杂系统的控制问题

时间：1980年以后

最大特点：不要求有准确的数学模型

主要方法：模糊控制，专家控制，神经网络

（二）中国的自动化历史

在我国的古代，很多的能工巧匠就发明了许多原始的自动装置，以满足生产、生活和作战的需要。其中比较著名的就有以下几种：

（1）指南车

指南车是中国古代用来指示方向的一种具有能自动离合齿轮系装置的车辆。指南车是一种马拉

的双轮独辕车，车箱上立一个伸臂的木人。《宋史·舆服志》中对指南车的构造和各齿轮大小和齿轮数都有详细的记载。【2】

（2）铜壶滴漏

即漏壶，中国古代的自动计时装置，又称刻漏或漏刻。漏壶的最早记载见于《周记》。这种计时装置最初只有两个壶，由壶上滴水到下面的受水壶，液面使浮箭升起以示刻度（时间）。

（3）漏水转浑天仪

公元2世纪，中国东汉的天文学家张衡创制的一种天文表演仪器。它是一种用漏水推动的水运浑象，和现在的天球仪相似，可以用来实现天体运行的自动仿真。【3】

（二）世界的自动化历史

18世纪末至20世纪30年代自动化技术形成，由于第一次工业革命的需要，自动化调节有了更广泛的应用。公元1968年法国工程师J.法尔科发明反馈调节器；到了20世纪20~30年代，美国开始采用PID调节器。这是一种模拟式调节器，现在还在许多工厂中采用。

随着自动化装置的广泛应用，就暴露了许许多多的问题，许多人就对自动调节系统的稳定性提出了质疑。自动调节器和控制对象组成自动调节系统。有许多科学家对自动调节系统从理论上加以研究。公元1868年英国物理学家J.麦克斯韦尔用微分方程描述并总结了调节器的理论。公元1876年俄国机械学家H.A.维什捏格拉茨基进一步总结了调节其理论，归结为只要研究描述自动调节系统的线性其次微分方程的通解。公元1877年英国数学家E.劳思、1895年德国数学家A.胡尔维茨提出代数稳定判据，沿用到现在。公元1892年俄国数学家A.李雅普诺夫提出稳定性的严格数学定义并发表了专著。他的稳定性理论至今还是研究分析线性和非线性系统稳定性的重要方法。

20世纪40～50年代局部自动化时期，第二次世界大战期间，为了防空火力控制系统和飞机自动导航系统等军事技术问题，各国科学家设计出各种精密的制动调节装置开创可防空火力系统和控制这一新的科学领域。

第二次世界大战后工业迅速发展，随着高速飞行、核反应堆、大电力网和大化工厂提出的新控制问题：非线性系统、时滞系统、脉冲及采样系统、时变系统、分布参数系统和有随机信号输入的系统的控制问题的深入研究，经典控制理论在20世纪50年代有新的发展。

与此同时，在工业上已广泛应用PID调节器，并用电子模拟计算机来设计自动控制系统。20世纪50年代研制出了电动单元组合仪表，这些为工业自动化提供了必不可少的技术工具，并使得构成和设计自动控制系统更简便、更工程化了，我国也能生产系列化得国产气动单元组合仪表QDZ 型和电动单元组合仪表DDZ型，在国内使用很广。