自动化技术的发展与应用

自动化技术的发展与应用-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

自动化技术的发展与应用

自动化技术的发展与应用

摘要: 论述了自动化技术产生、发展与应用，对机械制造设计主动引入人工智能技术作了介绍.

关键词: 自动化; 发展; 应用

Abstract: The emergence, development and application of automation technology in mechanical manufacture design, the introduction of artificial intelligence technology is introduced in this paper.

Key words: automation; development; application

中图分类号: TP317 文献标识码: A文章编号:

1 自动化的基本概念

何谓“自动化” 简单地说，自动化就是在无人的情况下，用各种传感器执行控制功能。它始于人们用机器实现按固定程序自动进行的各种操作，把人类从笨重、单调、重复性的劳动中解放出来。但仅仅如此是不够的，要进一步解放人力就要求机器不断提高在不确定或变化的环境中自动保持必要的功能以达到预定目标的能力。因此，自动化系统必须是开放和可控的，不断从外界环境中获取信息并进行必要的分析、处理、判断、决策、调整和控制。自动化技术研究的是如何通过各种技术工具和系统( 包括计算机) 延伸人的信息获取、处理和决策控制的功能，从而更好地进行生产和生活，以提高劳动生产率和生活质量。

2 自动化技术的发展

具有低层次“自动化”功能的装置古已有之。我国古代的木牛流马、指南车、铜壶滴漏，欧洲的钟表报时装置和一些手工机械，无一不反映出人类追求自动化的聪明才智。但真正刻意设计出来取代或增强人的智能，从而能在不确定的条件下保证实现预定目标的自动装置最早应属木制水轮灌溉系统。其后瓦特发明的蒸汽机的离心调速器，也自觉地运用了自动原理，从而能在锅炉压力和负荷变化

的条件下把转速保持在一定的范围。20 世纪20 年代，电子信息技术的发展提供了信息反馈和随机处理的各种强有力手段，使得自动控制和信息处理技术有了质的飞跃，并逐渐形成了一门新兴学科－自动化。到了五六十年代，数字计算机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，使得自动化技术真正应用于从工业生产到航空航天的各个领域。钱学森的“控制论”在此基础上应运而生，从而为人类自觉地实现自动化奠定了理论基础。但由于当时的“老式”计算机体积庞大功能不全，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，芯片集成技术飞速提升，使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”，使它更善于处理未曾遇到过的问题，例如火星探测车，从而满足人类无法身临其境实现的更高要求。总之，自动化进一步深入发展和其它一些学科发展的相互作用，将彻底改变人类的生产结构体系和生活质量体系，成为影响未来社会进程最具影响力的

前沿科学。

3 自动化技术的内容及应用

自动化技术的内容按其理论归纳、技术手段和处理对象的不同，可以大致划分为控制理论、工程系统与控制、系统科学与系统工程、模式信息处理、智能系统与知识工程，以及机器人学和机器人技术六大部分。

3. 1 控制理论

控制理论研究的是根据被控对象和所处环境的特性，能动地运用信息施加控制作用而使系统正常运行并达到预定的功能。控制理论为解决当今社会的许多挑战性问题发挥了重大作用，提供了科学的思想方法论，这是人类实现自动化的理论基础。

3. 2 工程系统与控制

工程系统与控制技术是研究各种工程系统控制和设计的问题。从单一的自动控制装置到一个生产( 生活) 过程的自动化，直到整个

工厂、企业的控制、管理和经营决策一体化，都是其研究的内容。工程系统与控制技术广泛应用于生产的各个领域。其中最具影响力的、发展前景最为可观的当属现代集成运行系统。从最广的意义说，可以包括从企业长远规划、市场分析、研发策略、产品规划、设计投产、资源分配，到全系统的具体计划调度、生产活动的全程监控、质量控制、产品检验，直到销售服务、市场反馈等整个企业经营的全过程。这样一种全盘、综合自动化的生产过程可以使企业以更高效高质的服务更好地满足市场需求，提高企业效益，增强企业的市场竞争力。航天工程和具有世界先进水平的中国高速铁路运行客车是这一现代集成运行系统的最好典范。

3. 3 系统科学与系统工程

系统科学研究的是在最一般意义下，由相互作用、相互联系的事物按一定结构组成并具有某种总体功能的各种系统的运动规律、行为特征以及如何进行设计和控制的问题。它主要应用了运筹学、控制论、信息论等多个学科分支，成为自动化学科的一个重要研究领域并得到蓬勃的发展。数控机床、无人飞机、探测月球、火星的工程车是这一工程的杰出代表。

3. 4 模式信息处理

模式识别，亦称模式信息处理，其本来意义是研究用计算机对一般由人类感觉器官接受的图象、文字、语音等模式信息进行处理、描述和分类的学科。模式识别也可泛指任何对一般事物抽取概念特征进行判断和分类的过程。模式识别的应用方向包括计算机视觉，文字、文本识别，语音识别和理解等多个领域。中国在模式识别领域正处于世界领先地位，许多中国学者都为此做出了重要贡献。自动翻译系统，自动识别系统显示了这一技术广阔发展远景。

3. 5 人工智能

人工智能研究的主要是如何用机器模仿人类智能活动的某些方面，延伸人脑功能的问题。现代科学技术的迅速发展和重大进步，已经对控制和系统科学提出了新的更高的要求，自动化控制理论正面临着新的发展机遇和严峻挑战。传统控制理论在解决一些具有不确定性、难以构建精确数学模型、复杂多变的问题上遇到了不少难