自动化概论总复习

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1、自动化概论总复习一 专业培养目标和人才素质需求1.1自动化和自动化类专业1. 自动化( Automation )的概念：所谓自动化，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进行 操作或运行。广义地讲，自动化还包括模拟或再现人的职能 活动。2. 自动化是一个或社会现代化水平的重要标志。3. 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。4. 自动控制( Automatic Control )的概念：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。5. 自动

2、化和自动控制的之间的相互联系：一般地说，自 动化主要研究的是人造系统的控制问题，自动控制则除了上 述研究外，还研究社会、经济、生物、环境等非人造系统的 控制问题。6. 控制论（Cybernetics ）的定义：1948年 N.维纳提出 了控制论，将控制论定义为“研究动物和机器中控制和通信的科学”。7. 控制科学与工程的核心问题：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等。8. 控制科学与工程（Control Scienee and Technology）与其他一般信息学科的不同：控制科学与工程是在理论上用 较抽象的方式来研究一切控制系统的信息传输和信息处理的 特点和规律，研

3、究不同的控制规律达到不同的控制目的。9作为我国一级学科的控制科学与工程，下设有控制理 论与控制工程、检测技术与自动化装置、系统工程、模式识 别与智能系统和飞行器导航、制导与控制等二级学科。控制科学与Eft（级学科）（二嬪学科）（二畫学科）厘式谀别弓曾能系撞 （二辭科）飞F器导配，制号加 （二敷学科10.自动化类专业是一个口径宽、适应面广的专业，具有明显的跨学科特点。对实现我国工业、农业、国防和科学技 术现代化、对迅速提升我国综合国力具有重要和积极的作用。1.2我国高等院校自动化类专业的培养目标1. 我国高等院校自动化类专业的培养目标：培养适合社 会主义现代化建设需要，德智体全面发展，在控制理论

4、、控 制系统、生产过程自动化、人工智能与机器人控制等领域具 有宽广理论基础和相关专门知识，具有创新和开拓精神的高 级工程技师人才。2. 将培养目标具体化、时代化：1) 培养德、智、体全面发展，掌握科学思维方法并具 有实际动手能力的控制科学与工、2) 在自动控制理论、 控制系统分析与设计、 工业控制、 人工智能、计算机应用、信号处理、系统建模与仿真以及 检测技术等方面， 掌握坚实的基础理论和系统的专业知识；3) 具备在工业、农业、交通、能源、国防各部门和行 业从事信息及控制系统的设计、分析、集成、管理、维护 及开发的能力；4) 具有创新和开拓精神以及从事科学研究的基本素质。3. 毕业生能在国民经

5、济及国防部门和行业从事信息及控 制系统的研究、设计、集成、开发、制造和应用等工作。1.3一 些术语1. 科学( Science )：科学是指对各种事实和现象进行观 察、分类、归纳、演绎、分析、推理、计算和实验，从而发 现规律，并对各种定量规律予以验证和公式化的知识体系。2. 科学的任务：揭示事物发展的客观规律，探求真理， 作为人们改造世界的指南。3. 在科学属性上，本学科属于技术科学。4. 科学家( Scientist )：专门从事科学研究的专家称为 科学家。5. 技术( Technology )：技术是指人类根据生产实践经验 和自然科学原理改变或控制其环境的手段和活动，是人类活 动的一个专门

6、领域。6. 技术的任务：利用和改造自然，以其生产的产品为人 类服务。7. 在技术属性上，本学科属于工程技术。8. 技术家( Technologist )：专门从事技术工作的专家称 为技术家。9. 工程( Engineering )：工程是指应用科学知识使自然 资源最好地为人类服务的专门技术。10. 工程师( Engineer )：专门从事工程活动的专家称为工 程师。11. 工程师(包括其他技术家)和科学家的职责不同：科学家的任务是如何认识，因而他可以选择自己感兴趣的研究课题；工程师的任务是如何实现，所以他必须解决面临的实 际问题。12. 系统(System)：系统是指由相互关联、相互制约、相互

7、影响的一些部分组成的具有某种功能的有机整体。13. 信息( Information )：信息是指符号、信号或消息所 包含的内容，用来消除对客观事物认识的不确定性。14. 控制( Control )：控制是指为了改善系统的性能或达 到特定的目的，通过信息的采集和加工而施加到系统的作用。1 5.控制部分一般由传感器 ( Sensor ) 、控制器( Controller ) 和执行器( Actuator )组成。16. 传感器用来采集信息，并把它变换到合适的形式，传送到控制器。17. 控制器用来加工信息、产生控制信号，这是控制系统 的核心。18. 执行器则将控制器产生的控制信号进行放大和变换， 以

8、此产生控制作用，最终施加到被控对象上。19. 控制算法( Algorithm )：通常把进入可控系统的信息 加工成控制信息的规则，称为控制算法。20. 反馈(Feedback)：反馈是指将系统的实际输出和期望 输出进行比较，形成误差，从而为确定下一步的控制行为提 供依据。21. 反馈的过程是信息传递的过程。22. 反馈控制又称为闭环控制，与此完全不同的控制方式 是开环控制，或称程序控制，它按事先规定的顺序或逻辑控 制系统。23. 调节( Regulation )：调节是指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。24. 管理(

9、Managemen)t ：管理是指为了充分利用各种资源 来达到一定的目标而对社会或其组成部分施加的一种控制。25. 决策( Decision Making )：决策是指为最优地达到目标，对若干准备行动的方案进行选择。1.4当前自动化类专业对所培养人才的素质要求1. 人的素质的概念：人在先天生理基础上手后天环境、 教育影响，通过个体自身的认识和社会实践，养成的比较稳 定的身心发展的基本品质。2. 自动化专业人才的素质要求：1）认知和技能方面 掌握数理等基础理论的原理和方法； 了解机械、力学、电器、化工等相关学科的一般原理和方法； 掌握计算机、 通信、电子等关联学科的基本原理、 方法以及相应的实验

10、仪器和设备的使用技能； 掌握控制系统分析和综合 （设计） 等专业知识和 方法； 掌握系统仿真、 科学计算、 软硬件开发等科学实 验方法和技术； 具有哲学、 方法论、 经济学、 历史、法律、伦理、 社会学、文学、艺术等人文社会科学方面以及军事方面的基本知识； 具有良好的资料收集、 文献检索以及口头表达和书面写作等技巧和能力，并形成很强的自主学习能力， 培养终身学习的观念； 具有辩证的、 逻辑的、 形象的和创造的可学思维方式和对事物进行统计、分析、综合、归纳的技能，并 形成较强的发现问题、分析问题和解决问题的能力； 具有一定的适应、 协调、合作、组织和管理能力。2) 思想和情感方面 政治品质 热爱

11、祖国、关心集体、尊敬师长、爱 护同志和家人，关心国家大事、时事政治，有较强的法 治、法规观念； 思想品质 树立了积极向上的人生观、正确的价 值观和辩证唯物主义世界观， 对我国自动化事业有情感、 有信念、有责任心； 道德品质 有良好的品德修养和文明的行为准则， 具有敬业精神和职业道德。3) 意识和意志方面 实践意识 坚持一切从实际出发，不迷信书本、不迷信权威。 质量意识 认认真真做好每一件事，在研制和开 发的每一个环节都坚持质量至上的思想。 协作意识 现代科学研究和现代工程已经很少是 一个人可以独立完成的了，所以要能与同事协同工作、 协调配合。不会和他人协作的工程师，一定不会是一个 合格的人才。

12、 创新与竞争意识 现代社会是充满挑战和竞争的 社会，只有那些不断追求新意境、新见解、敢于竞争的 人才能把握机遇、走向成功。那些墨守成规、固步自封 的人只会在抱怨声中错失良机。 坚毅意志 人生路漫漫，每个人在生活、学习和 工作中都可能遇到这样或那样的困难和挫折，要敢于面 对困难、善于克服困难。只有拥有坚强的意志和顽强的 精神，才可能克服眼前的困难，实现预定的目标。4) 其他方面 学风上勤奋、严谨、求实、进取； 作风上谦虚、谨慎、朴实、守信； 具有健康的心理、务实的心态； 具有健全的体质、良好的体能; 拥有旺盛的精力、敏捷的思路。二 自动化的概念和发展简史2.1控制和自动化的概念1. 自动化的概念

13、：自动化表示机器或设备在无人干预的 情况下，按规定的程序或指令自动进行操作或控制以达到预 定的要求。温水2.基本概念举例2）防空导弹制导系统:汁Mi3. 自动化的研究内容有自动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。从应用观点来看，研 究内容有过程自动化、 机械制造自动化、 武器及军事自动化、 办公室自动化和家庭自动化等。2.2我国古代自动装置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。2. 铜壶滴漏：漏壶，中国古代的自动计时（测量时间） 装置，又称刻漏或漏刻。3. 饮酒速度的自动调节4. 计里鼓车5. 漏水转浑天仪6. 候风地动仪7. 水运仪象台2.3控制和自动化技术发展简史1. 控制和自动化技术的发展经历了四个历史时期。1） 自动装置的出现和应用（ 18 世纪以前） 古代自动装置 近代自动装置a. 法国物理学家 B. 帕斯卡在公元 1642 年发明 的加法器；b. 荷兰机械师 C. 惠更斯于公元 1657 年发明钟 表；c. 英国机械师 E. 李在公元 1745 年发明带有风向控制的风磨；