核心装置是网络化的电子计算机。
从控制论的观点看，人是最巧妙，最灵 活的控制系统。它善于根据条件的变化而作 出正确的处理。如何将人的智能应用于实际 的自动控制系统中，这是个有重要意义的问 题。 七十年代开始，人们不仅解决社会、经 济、管理、生态环境等系统问题，而且为解 决模拟人脑功能，形成了新的学科--人工智 能科学，这是控制论的发展前沿。
Introduction to Automation
自动化专业概论
主 讲：黄从智
办 公 室：主楼E0521 电 话：61772820
Email：hcz190@
课程目标
解答如下问题： 1，自动化的历史 、现在和未来 ？ 2，自动化的研究内容、应用领域？ 3，自动化专业的学习内容、就业前景？
控制论发展三阶段
第二阶段是六十年代的现代控制理论时期， 着重解决机组自动化和生物系统的多输入多输 出（MIMO-Multi-Input Multi-Output）系统 的控制问题； 主要数学工具是一次微分方程组、矩阵论、 状态空间法等等； 主要方法是变分法、极大值原理、动态规划 理论等； 重点是最优控制、随机控制和自适应控制； 核心控制装置是电子计算机。
上水箱流出的水量增加，导致液位上升；8，最终中水 箱液位稳定在某一稳定值附近；9，由于中水箱液位比 较稳定，流出中水箱的水量基本恒定，下水箱的液位会 随时间成比例地增加，从而可通过刻度指示时间。
铜壶滴漏-中国古代自动计时装置
同样早在1000多年前，我国古代先人们也发明了铜 除了最底下的那个，每个壶的底部都有一个小眼。水从 最高的壶里，经过下面的各个壶滴到最低的壶里，滴得 又细又均匀。最低的壶里有一个铜人，手里捧着一支能
系统(System)：由相互关联、相互制约、
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。
系统与控制
系统输入：系统环境对系统的作用。 系统输出：系统对系统环境的作用。
系统边界
系统输入
系统输出 系统 环境
系统工程：研究大系统和复杂系统。
系统与控制
控制(Control)：为了改善系统的性能或达
公元1788年 J. Watt发明离心式调速器，并将其与蒸汽机的阀门连 接起来，构成蒸汽机转速的闭环自动调速系统。
人们发现蒸汽机转速会忽高忽低，即系统会 发生振荡（不稳定）。这迫使一些数学家从理论 上来加以研究，提出多种稳定性判据。
1868 年英国物理学家J.Maxwell用微分方程描述 并总结了调节器的理论。
技术 农业技术
(种植、畜牧、造林、园艺等)
医疗技术
(中医、西医、临床等)
自动化学科属于工程技术。
科学、技术与工程
工程(Engineering)：应用科学知识使自
然资源最好地为人类服务的一项活动。 工程不等同于技术，还受到政治、经济、 法律、美学等非技术方面的影响。技术存在 于工程之中。 工程也指具体的科研或建设项目，如三 峡工程、发电厂工程等。 工程师(Engineer):专门从事工程活动的 专家，也是一种技术家。
控制论的奠基人
1945年，美国数学家诺伯特· 维纳(Norbert Wiener) 把反馈的概念推广到生物等一切控制系统。1948年， 维纳出版名著<<控制论>> (CYBERNETICS)一书，标 志着控制论正式诞生。
中国自动控制的学术泰斗
工程控制论，1954 钱学森 (Tsue Shen Tsian) (Engineering Cybernetics)
Information Relationship among the correlated data Knowledge Connection among the structured information
Intelligence
Capability of utilizing knowledge
Data, Information, Knowledge, Intelligence
科学、技术与工程
科学家的任务是如何认识，因而可 选择自己感兴趣的研究课题。 工程师的受到多方面因素的制约， 工程师须在多种可能方案中作出选择， 谋求最可靠、最经济的解决方法。
三峡水电站工程
系统与控制
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。
经典控制、现代控制与智能控制
应用对象不同：SISO，SISO和MIMO，各种复杂 系统。 数学方法不同：微分方程或传递函数，状态方程和 输出方程，搜索、自学习和模拟进化等； 对被控对象数学模型的要求不同：经典控制和现代 控制均需要了解被控对象的数学模型，而智能控制则 不需要详细了解被控对象的数学模型。 控制算法的不同：经典控制和现代控制基于精确的 控制算法，而智能控制算法具有随机性和模糊性。
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领域。
技术的任务：利用和改造世界，以其生
产的产品为人类服务。 技术家(Technologist):专门从事技术工作的 专家。如工程师、农艺师、医师等。
科学、技术与工程
工程技术
(机械、电气、能源、动力、化工、 土木、计算机等)
4，如何学好自动化专业？
基础课和专业课之间的桥梁。
主要内容-Content
一．绪 论 二．自动化发展简史 三．自动控制系统专题 四．自动化专题 五．工业自动化专题 六．火电厂自动化专题 七．自动化专业专题 八．自动化展望及复习
自动化专业概论
第二讲 自动化发展简史
黄从智
hcz190@
壶滴漏计时器、主要由几个铜水壶组成，又叫“漏壶”。
够浮动的木箭，壶里水多了，木箭浮起来，根据它上面
的刻度，就可以知道时间。
铜壶滴漏
指南车-自动指示方向
计里鼓车
自报行车里程
饮酒管
V合适时
吸入饮酒者中的酒 V继续变小 V变大 V恢复为合适速度
V变大时
V变小时
保持均匀饮酒速度
酒杯中的酒
漏水转浑天仪
1877年英国数学家Routh提出Routh判据； 1895年德国数学家A.Hurwitz提出Hurwitz判据； 1892年俄国数学家A.Lyapunov提出稳定性的严 格数学定义并发表专著，至今他的稳定性理论 仍是研究分析系统稳定性的重要方法。
控制理论发展简史
飞球调速器 古希腊水钟 铜壶滴漏 控制论 工程控制论 飞球调速器 微分方程
经典控制理论 现代控制理论 -300 1000 1788 1868 1948 1954 1960
大系统理论 1970
智能控制理论
1985
控制论发展三阶段
第一阶段是四十年代末到五十年代的经典控 制论时期，着重研究单机自动化，解决单输入 单输出（SISO-Single Input Single Output）系 统的控制问题； 主要数学工具是微分方程、拉普拉斯变换和 传递函数； 主要研究方法是时域法、频域法和根轨迹法； 主要问题是控制系统的稳定性、快速性和准 确性。
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。
所有系统分为可控系统和不可控系统。不
可控系统无法进行人工控制、干预；可控系 统可进行人工控制、干预。
反馈、调节与决策
反馈(Feedback)：将系统的实际输出与期
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。
正反馈 Positive Feedback 反馈
第二讲 自动化发展简史
古代自动化装置 一些重要术语 自动化发展简史 自动化教育、科研机构、学术团体 自动化期刊、国际会议
古代自动化装置
自动控制思想及其实践可以说历史悠久。它是 人类在认识世界和改造世界的过程中产生的，并 随着社会的发展和科学水平的进步而不断发展。 早在公元前300年，古希腊就运用反馈控制原 理设计了浮子调节器，并应用于水钟中。
计算机技术的发展为人工智能的发展 提供了坚实的基础。人们通过计算机的强 大的信息处理能力来开发人工智能，并用 它来模仿人脑。在没有人的干预下，人工 智能系统能够进行自我调节、自我学习和 自我组织，以适应外界环境的变化，并作
出相应的决策和控制。
智能控制 (Intelligent Control)
将人工智能引入到自动控制系统中，形成智 能控制系统。 特点：具有智能，能解决一些以往的自动控 制技术解决不好或不能解决的控制问题； 它将人工智能中的专家系统、学习控制、模 糊逻辑控制和人工神经网络等分别与自动控制 和系统工程的一些方法结合，形成一些新的、 具有独特性能的智能自动控制系统。
经典控制、现代控制与智能控制
经典控制主要用于分析线性定常单入单出系
统，其分析工具是微分方程或传递函数。
现代控制还可以分析非线性时变多入多出系
统，其分析工具是状态方程和输出方程。
智能控制是模仿人类智能所构成的一类控制
系统，它可以处理各种复杂系统，其求解过程
主要依靠搜索、自学习、模拟进化。
(反馈信息使系统输出的误差逐渐增大)
负反馈 Negative Feedback
(反馈信息使系统输出的误差逐渐减少)
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。
Intelligence Knowledge Information
房间温度高 解决温度 高的办法
温度高原因
通风量不足
增大通风量
Data
房间温度 32℃
理想温度 23℃
Data, Information, Knowledge, Intelligence