中南大学自动化1005班
对自动化学科的认识
姓名：袁伦喜
学号：0909102319
指导教师：徐德刚
2013年4月3日
对自动化学科的认识
摘要：通过自动化导论这门课程以及自己平时的一些了解的基础上，首先介绍了自动化的基本概念和发展历史，形成了对自动化的一个整体认识。

然后进一步，更加全面的介绍自动化学科的各个部分内容及其应用于现代生产实践中的重要意义以及专业教育的发展状况。

最后在对自动化有了一个全面了解的情况下，对应如何学习自动化做了探讨，提出素质重视。

概述：自动化学科主要是学习和发挥各种控制方法，策略和理论！自动化学科的发展可以追溯的上世纪的四十年代，发展迅速。

自动化技术在我们的生活中各个方面都有广泛的应用。

随着科技的发展，自动化学科正面临着空前的挑战和发展机遇。

1．自动化的基本概念
自动化，顾名思义是指实现过程或系统的自动运行，但它比用机械取代人的肢体劳动即机械化有着更深更广的含义，其核心就是用控制论、系统论和信息论的思想去实现有目的的行为，这里不仅包含了人类肢体行为的机械化延伸，而且包含了人类高级传感行为和思维行为的信息化延伸。

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。

2．自动化技术的发展
具有不同程度“自动化”功能的装置古以有之。

我国古代的指南车、木牛流马、铜壶滴漏，欧洲的钟表报时装置和一些手工机械，无一不反映人民的聪明智慧，多少都带有一些“自动”的味道。

但真正刻意设计出来取代或增强人的智能功能，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瓦特发明的蒸汽机上的离心调速器。

它自觉地运用了反馈原理，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世纪是自动化技术飞速发展的一个世纪，这与控制科学与技术的发展紧密相关。

它作为自动化技术的理论基础，在20世纪经历了若干重要的发展时期：如20世纪初的Lyapunov稳定理论和PID控制律概念；20年代的反馈放大器；30年代的Nyquist与Bode图；40年代维纳的控制论；50年代贝尔曼动态理论和庞特里亚金极大值原理；60年代卡尔曼滤波器、系统状态空间法、系统能控性和能观性；70年代的自校正控制和自适应控制；80年代针对系统不确定状况的鲁棒控制；90年代基于智能信息处理的智能控制理论等。

3．自动化技术的内容及应用
下面分别对各部分的研究对象及应用范畴做一个简单的介绍. 3．1控制理论
控制理论研究的是如何按被控对象和环境的特性，通过能动地采集和运用信息施加控制作用而使系统正常运行并具有预定的功能。

控制理论在20世纪的人类科技进步中起到了举足轻重的作用，为
解决当今社会的许多挑战性问题产生了积极的影响，提供了科学的思想方法论，为许多产业领域实现自动化奠定了理论基础。

如今，它更是成功的运用并渗透到工农业生产、科学技术、军事、生物医学、社会经济及人类生活的众多领域。

3．2工程系统与控制
工程系统与控制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制造生产的各个领域。

其中最具影响力的、发展前景最为可观的当属现代集成制造系统（CIMS）。

从最广的意义说，CIMS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，到车间一级的具体计划调度、生产活动的监督控制、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。

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[3]。

它主要应用于运筹学、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。

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。

在更广的含义下，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[3]。

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。

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。

人工智能作为一个前沿科学，发展极为迅速，最具影响力的分支有基于“知识表达”的专家系统和“简单处理器的复杂系统”——人工神经元网络。

这些领域不仅具有深刻的认识论意义，对许多科学和技术领域的发展有深远的影响，而且在自动控制、信息处理以及将计算机用于判断决策和问题求解的应用领域里都得到了广泛的应用，表现出巨大的生命力。

4、自动化学科的特点
自动化学科有着其鲜明的技术特征。

首先，自动化是信息科学与技术的重要组成部分，它是在信息获取、传输和处理的基础上，实现信息的利用，是人类改造自然目标的最终落实；其次，自动化不仅包含利用信息实现目标的原理和方法，而且包含作为其载体的技术和装备，并最终将它们集成在自动化系统中，涉及到从理论、方法、技术到设备的各个层面，具有包容数学、软件、电子、电气及各类专业技
术人才的特点；第三，自动化科学与技术是以控制论、系统论、信息论为基础的通用科学与技术，与各领域具体实践相结合，可形成各门各类的自动化，如机械制造自动化、化工自动化、核工程自动化、农业自动化等，因而其理论、方法和技术对各行各业具有普适性；第四，自动化的水平和程度不仅取决于控制的思想和方法，而且与检测技术、执行装置、特别是各类信息技术密切相关，因而在信息技术飞速发展的今天，始终面临着新的挑战而充满发展生机。

5.自动化学科面临的机遇与挑战
当前，从全球范围来看，自动化学科正面临着空前的挑战和发展机遇。

这种挑战首先来自社会经济和科技的发展，随着经济全球化及市场竞争的日趋激烈，自动化作为一种高科技，其作用已远不止传统理解上的以自动机器取代人工劳动，而成为优质高产、节能降耗、快速应变、整体优化的关键技术，不仅传统工业领域，而且各种新兴工业领域，乃至诸多社会工程，如建筑、交通、物流、港口、环保、通信等，以及农业、经济、生物等广泛领域，都对自动化提出了以提高效率、实现优化为目标的各种要求。

其次，现代信息技术的发展使人们获取信息的能力大为提高，但紧接着的问题就是：面对从网络获取的大量信息，有着处理能力不断提高的新型计算机，应该如何充分有效地利用这些信息去实现人们改造自然的最终目标，这一任务又落到了自动化的身上。

可以说，发展的需求和信息技术的支撑，从不同角度为自动化学科的发展注入了新的活力。

总而言之，自动化本来就是一门宽口径的学科，当前它的应用领
域正在不断扩展，它与其它信息技术的结合越来越紧密，这两方面的推动力正在改变着自动化学科的传统研究内容。

作为自动化专业的学生，我们应该学好本专业的知识，努力的充实自己，将来要为祖国的现代化做出自己的贡献。

6．如何学习自动化
对于新事物新知识的学习开始于对它的了解，但仅如此是远远不够的。

当真正了解一门学科之后，更重要的是真正的去进入它、去学习它。

自动化专业作为一门理论与技术相结合的学科，其学习方法与纯理论知识和纯实践技术的学习有很大的不同。

那么究竟该如何学习自动化呢？我认为有以下几个值得注意的地方。

数学，作为几乎一切工科知识的必备理论工具，应该首先引起我们的高度重视。

一个数学好的人不一定专业知识也那么出众，但一个专业强的人必定拥有扎实的数学功底。

道理很简单，“工欲善其事，必先利其器”。

一个电工没有必要的仪表如何能完成一个电路检测的工作？一位医生没有必要的医药材料，如何能治愈奄奄一息的病人？静坐湖边的老者若没有手中的鱼杆、鱼钩、鱼线，如何能钓起湖中的游鱼？同样，一个没有扎实数学功底的人，如何能够学好自动化专业呢？
因此，自动化专业的学习应该把数学的学习放在首位。

自动化专业不仅仅是一门理论，更是一门广泛应用于生产实践的技术，因此理论实践对于自动化的学习而言，是不可或缺的。

“实践是检验真理的唯一标准”，一门理论只有应用于实践才能显现出其本来的面貌。

对于自动化而言，专业的学习最终是指向工作的，因此，在学习阶段就加强理论的实践环节，无疑对以后工作有百益而无一害。

自动化，作为新兴的前沿学科，几乎每天都在发生着巨大的变化。

真正要学好自动化专业，最起码得保证自己能跟上时代发展的进程。

对于飞速发展的科技知识要保持高度的敏锐感和终生学习的基本素质。

“活到老学到老”不应仅仅是一句漂亮的口号，作为我们学习自动化的人而言，应该真真正正将其溶进自己的血液里，始终以饱满的热忱迎接新思想的冲击。