自动化(专业)概论

1、1自动化（专业）概论自动化（专业）概论主主 讲：杨清宇讲：杨清宇 副教授副教授单单 位：西安交通大学电信学院自动化系位：西安交通大学电信学院自动化系邮邮 箱：箱：电电 话话:(029)82668665-167:(029)82668665-167办公室：东办公室：东2 2楼楼167167答答 疑：周二下午疑：周二下午2:302:305:305:30，东，东2 2楼楼1671672本课程的目的与任务自动化专业的自动化专业的性质、内容与培育目标；性质、内容与培育目标；自动化自动化的作用和地位；的作用和地位；自动化技术的当前概貌和它的未来发展；自动化技术的当前概貌和它的未来发展；自动化专业的教学与教育

2、自动化专业的教学与教育；大学学习生活的大学学习生活的特点与学习方法。特点与学习方法。3本课程参考书自动化（专业）概论（第自动化（专业）概论（第2版）版）万百五、韩崇昭、蔡远利万百五、韩崇昭、蔡远利 编著编著武汉理工大学出版社，武汉理工大学出版社，2002005 5年年有些内容初学者比较不易理解有些内容初学者比较不易理解适用于学生在大学学习的整个过程适用于学生在大学学习的整个过程可以作为在校期间专业学习的导引可以作为在校期间专业学习的导引4水温控制系统水温控制系统 (a) 手动控制漫画手动控制漫画 (b) 自动控制自动控制 水温的手动控制和自动控制的示意图水温的手动控制和自动控制的示意图5 1-

3、1-目标跟踪雷达目标跟踪雷达2-导弹导引雷达导弹导引雷达3-3-计算机计算机4-导弹发射架导弹发射架防防 空空 导导 弹弹 制制 导导6自自 动动 化化 的的 作作 用用自动化是一个国家或社会现代化水平的重要标志自动化是一个国家或社会现代化水平的重要标志1. 提高社会生产率和工作效率；提高社会生产率和工作效率；2. 节约能源和原材料消耗；节约能源和原材料消耗；3. 保证产品质量；保证产品质量；4. 改善劳动条件，减轻体力、脑力劳动；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。改进生产工艺和管理体制。7自动化的研究内容自动化的研究内容有反馈控制和信号处理两个方面有反馈控制和信

4、号处理两个方面，包括理论、，包括理论、方法、应用硬件和软件等。从应用观点来看，研究方法、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自动化、办公室自动化和家庭自动化等。主要工具：数学主要工具：数学/ /计算机计算机8党的十六大提出：党的十六大提出：以信息化带动工业化以信息化带动工业化以工业化促进信息化以工业化促进信息化自动化是信息化的核心与基础自动化是信息化的核心与基础9主主 要要 内内 容容1. 专业培养目标和人才素质要求专业培养目标和人才素质要求 2. 自动化的概念和发展简史

5、自动化的概念和发展简史 3. 自动控制系统的类型和组成自动控制系统的类型和组成 4. 基本的控制方法基本的控制方法 5. 控制和自动化的应用范畴控制和自动化的应用范畴 6. 控制和自动化的展望控制和自动化的展望 7. 自动化自动化类专业类专业的教学安排的教学安排 8. 学习原理与学习方法学习原理与学习方法 101 自动化专业培养目标和人才素质要求自动化专业培养目标和人才素质要求自动化和自动化类专业自动化和自动化类专业自动化、自动控制、控制论自动化、自动控制、控制论自动化自动化，指机器或装置在无人干预的情况下按规定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。的程序或指令

6、自动地进行操作或运行。自动控制自动控制是关于受控系统的分析、设计和运行的理是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术。论和技术。11 控制科学与工程控制科学与工程 学科学科 图图1.1 学科组成示意图学科组成示意图自动控制自动控制 电气工程与自动化电气工程与自动化 工业自动化工业自动化 机械制造自动化机械制造自动化 电力系统自动化电力系统自动化 121.2 自动化专业的培养目标自动化专业的培养目标 l 培养适合社会主义现代化建设需要，德智体全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、控制系统、生产过程自面发展，在控制理论、控制系统、生产过程自动化、人工智能与机器人控制等领域

7、具有动化、人工智能与机器人控制等领域具有宽广宽广理论基础和相关专门知识理论基础和相关专门知识，具有创新和开，具有创新和开拓精神的高级工程技术人才。拓精神的高级工程技术人才。l 毕业生能在国民经济及国防各部门和行业从事毕业生能在国民经济及国防各部门和行业从事信息及控制系统的信息及控制系统的研究、设计、集成、开研究、设计、集成、开发、制造和应用发、制造和应用等工作。等工作。 如何将培养目标具体化、时代化如何将培养目标具体化、时代化13一些术语（1）l 科学（科学（Science）是指对各种事实和现象进行观是指对各种事实和现象进行观察、分类、归纳、演绎、分析、推理、计算和实察、分类、归纳、演绎、分析

8、、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。科学的任务是揭示事物发和公式化的知识体系。科学的任务是揭示事物发展的客观规律，探求真理，作为人们改造世界的展的客观规律，探求真理，作为人们改造世界的指南。指南。l 技术（技术（Technology）是指人类根据生产实践经验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，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。技术的任务是利用是人类活动的一个专门领域。技术的任务是利用和改造自然，以其生产的产品为人类服务。和改造自然，以其生产的产

9、品为人类服务。l 工程（工程（Engineering）是指应用科学知识使自然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。资源最好地为人类服务的专门技术。14一些术语（2）l 系统（系统（System）是指由相互关联、相互制约、相是指由相互关联、相互制约、相互影响的一些部分组成的具有某种功能的有机整体。互影响的一些部分组成的具有某种功能的有机整体。 (线性和非线性系统线性和非线性系统)1、线性系统、线性系统 同时满足叠加原理和齐次性条件；同时满足叠加原理和齐次性条件；2、非线性系统、非线性系统 不同时满足叠加原理和齐次性条件；不同时满足叠加原理和齐次性条件；15一些术语（3）l 信息（

10、信息（Information）是指符号、信号或消息所包是指符号、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。含的内容，用来消除对客观事物认识的不确定性。l 控制（控制（Control）是指为了改善系统的性能或达到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特定的目的，通过信息的采集和加工而施加到系统的作用。的作用。 l 反馈（反馈（Feedback）是指将系统的实际输出和期望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。制行为提供依据。16一些术语（4）l 调节（调节（

11、Regulation）是指通过系统的反馈信息自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。位置等参量保持恒定或在给定范围之内的过程。l 管理（管理（Management）是指为了充分利用各种资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。的一种控制。l 决策（决策（Decision Making）是指为最优地达到目是指为最优地达到目标，对若干准备行动的方案进行选择。标，对若干准备行动的方案进行选择。17反馈控制系统框图

12、反馈控制系统框图给 定给 定输入输入给定环节给定环节控制器控制器 放大放大环节环节执行环执行环节节被 控 对被 控 对象象误差误差反 馈反 馈信号信号输输出出扰扰动动+_反馈环节反馈环节前向通道前向通道反馈通道反馈通道18对自动化类专业人才的素质要求对自动化类专业人才的素质要求（1） 认知和技能方面认知和技能方面（2） 思想和情感方面思想和情感方面 （3） 意识和意志方面意识和意志方面 （4） 其他方面其他方面 19认知和技能方面认知和技能方面 掌握数理等基础理论的原理和方法；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了解机械、力学、电器、化工等相关学科的一般

13、原理和方法；原理和方法；掌握计算机、通信、电子等关联学科的基本原理、掌握计算机、通信、电子等关联学科的基本原理、方法和应用以及相应的实验仪器和方法和应用以及相应的实验仪器和 技能；技能； 掌握控制系统分析和综合（设计）等专业知识和掌握控制系统分析和综合（设计）等专业知识和方法；方法； 掌握系统仿真、科学计算、软硬件开发等科学实掌握系统仿真、科学计算、软硬件开发等科学实验方法和技术；验方法和技术；有哲学、方法论、经济学、历史、法律、伦理、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；事方面的基本知识

14、；20认知和技能方面认知和技能方面具有良好的资料收集、文献检索以及口头表达和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书面写作等技巧和能力，并形成很强的自主学习能力；能力；具有辨证的、逻辑的、形象的和创造的科学思维具有辨证的、逻辑的、形象的和创造的科学思维方式和对事物进行统计、分析、综合、归纳的技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、分析问题和解决问能，并形成较强的发现问题、分析问题和解决问题能力；题能力； 具有一定的适应、协调、合作、组织和管理能力。具有一定的适应、协调、合作、组织和管理能力。 21思想和情感方面思想和情

15、感方面l 政治品质政治品质 热爱祖国、关心集体、尊敬师长、爱护同志和热爱祖国、关心集体、尊敬师长、爱护同志和家人，关心国家大事、时事家人，关心国家大事、时事 政治，有较强的政治，有较强的法治、法规观念法治、法规观念; ;l 思想品质思想品质 树立了积极向上的人生观、正确的价值观和辨树立了积极向上的人生观、正确的价值观和辨证唯物主义世界观；证唯物主义世界观；l 道德品质道德品质 有良好的品德修养和文明的行为准则，具有敬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业精神和职业道德. .22意识和意志方面意识和意志方面l 实践意识实践意识 坚持一切从实际出发，不迷信书本、不迷信权威。坚持

16、一切从实际出发，不迷信书本、不迷信权威。l 质量意识质量意识 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。持质量至上的思想。l 协作意识协作意识 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工程师。协作的工程师，一定不会是一个合格的工程师。l 创新与竞争意识创新与竞争意识 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。意境、新见解、敢于竞争的人才能把握机遇、走向成功。l 坚毅意志坚毅意志 人生路漫