博鱼河北联合大学《自动化导论》课程论文4月10日一、我对自动化、自动化专业的认识自动化就是在无人人工操作或干预的情况下，系统能够按照预先设定好的程序自动工作。自动化主要是人造系统的问题，如工厂中的机床、飞行器的飞行姿态控制等。而相比之下自动控制的概念就要广泛一些，它不仅涉及人造系统问题，还涉及社会的方方面面，如环境的控制、人口的控制、经济的控制。自动控制系统是随着自动化学科的发展应运而生的，学者们把“转速自动调节系统”和“伺服机构”统一起来称为“自动控制系统”。其中伺服系统又叫做“随动系统”，它的特点是给定环节的信号是我们未知的，我们需要按照未知的规律来控制被控制量。由此可见，自动控制系统是一个不断变化的、动态的系统。自动控制系统分为几个部分：给定环节、比较环节、执行环节。给定环节，顾名思义给出输入信号反馈环节，通过对系统输出测量，将它转换成反馈信号；比较环节，对输入信号和反馈信号测量比较，从而产生“误差”信号，控制器就按照它实行调节；执行环节是将控制信号进行放大，是被控对象的被控量变化。自动控制系统又分了很多种：恒值自动调节系统、程序自动控制系统、伺服系统。恒值自动调节系统应用于克服各种对于被调节量的扰动而带来的控制问题，程序自动控制系统应用于给定信号已知的情况，这是与伺服系统相反的。它的控制方式又可以细分为开环控制系统、反馈控制、复合控制。其中在工业上用的最多的是反馈控制。它的关键在于对系统输出量进行测量，将它转换成反馈信号。对于自动化专业，我想它是一个大有前景、应用广泛的“万金油”专业。它可以使人们从繁重的工作中解脱出来，更好的享受科技给我们带来的乐趣。自动化专业是在不断向前发展的博鱼·体育官网、工业化与信息化相结合的一门技术，自动化专业已从早期的局部自动化发展到了综合自动化时代，一些新技术和其它学科的发展与它相互促进，共同发展。按照这些思路已经研究出的智能控制的理论和技术有专家控制系、模糊控制系统、神经控制系统及学习控制系统等。它应用广泛是因为它在我们生活中所占有的重要地位所决定的。火力发电、柔性生产线、彩印伺服系统无不是它应用广泛的生动例证。二、自动化概述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控制的过程，其目标是“稳，准，快”。通过传感器对被控对象各状态信息的获取并由处理器对这些信息进行分析与计算，使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。自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。三、自动化发展概况1946年，美国福特公司的机械工程师D.S.哈德最先提出“自动化”一词，并用来描述发动机汽缸的自动传送和加工的过程。50年代，自动调节器和经典控制理论的发展，使自动化进入以单变量自动调节系统为主的局部自动化阶段。60年代，随现代控制理论的出现和电子计算机的推广应用，自动控制与信息处理结合起来，使自动化进入到生产过程的最优控制与管理的综合自动化阶段。70年代，自动化的对象变为大规模、复杂的工程和非工程系统，涉及许多用现控制理论难以解决的问题。这些问题的研究，促进了自动化的理论、方法和手段的革新，于是出现了大系统的系统控制和复杂系统的智能控制，出现了综合利用计算机、通信技术、系统工程和人工智能等成果的高级自动化系统，如柔性制造系统、办公自动化、智能机器人、专家系统、决策支持系统、计算机集成制造系统等。自动装置的出现和应用是在18世纪以前。古代人类在长期生产和生活中为减轻自己的劳动逐渐产生利用自然界动力代替人力畜力动装置代替人的部分繁难的脑力活动的愿望经过经过漫长岁月的探索他们互不相关地造出一些原始的自动装置。古代中国的指南车以及17世纪欧洲出现的钟表和风磨控制装置虽然都是毫无联系的发明但对自动化技术的形成却起到了先导作用。自动化技术形成时期是在18世纪末～20世纪30年代。1788瓦特发明离心式调速器(又称飞球调速器)并把它与蒸汽机的阀门连接起来构成蒸汽机转速的闭环自动控制系统。瓦特的这项发明开创了近代自动调节装置应用的新纪元对第一次工业革命及后来控制理论的发展有重要影响。人们开始采用自动调节装置来对付工业生产中提出的控制问题。这些调节器都是一些跟踪给定值的装置使一些物理量保持在给定值附近。自动调节器应志着自动化技术进入新的历史时期。进入20世纪以后工业生产中广泛应用各种自动调节装置促进了对调节系统进行分析和综合的研究工作。这一时期虽然在自动调节器中已广泛应用反馈控制的结构但从理论上研究反馈控制的原理则是从20世纪20年代开始的。1833年英国数学家C.巴贝奇在设计分析机时首先提出程序控制的原理。1939世界上第一批系统与控制的专业研究机构成立20世纪40年代形成经典控制理论和发展局部自动化作了理论上和组织上的准备。20世纪40～50年代是局部自动化时期第二次世界大战时期形成的经典控制理论对战后发展局部自动化起了重要的促进作用。在问题的过程中形成了经典控制理论设计出各种精密的自动调节装置开创了系统和控制这一新的科学领域。这一新的学科当时在美国称为伺服机构理论在苏联称为自动调整理论主要是解决单变量的控制问题。经典控制理论这个名称是1960年在第一届全美联合自动控制会议上提出来的。1945年后由于战时出版禁令的解除出现了系统阐述经典控制理论的著作。1945年美国数学家维纳N.把反馈的概念推广到一切控制系统。50年代以后经典控制理论有了许多新的发展。经典控制理论的方法基本上能满足第二次世界大战中军事技术上的需要和战后工业发展上的需要。但是到了50年代末就发现把经典控制理论的方法推广到多变量系统时会得出错误的结论。经典控制理论的方法有其局限性。20世纪40年代中发明的电子数字计算机开创了数字程序控制的新纪元虽然当时还局限于自动计算方面，EDVAC的制造成功开创了电子数字程序控制的新纪元。电子数字计算机的发明为60～70年代在控制系统中广泛应用程序控制和逻辑控制以及广泛应用电子数字计算机直接控制生产过程奠定了基础。20世纪50年代末起至今是综合自动化时期，这一时期空间技术迅速发展迫切需要解决多变量系统的最优控制问题。于是诞生了现代控制理论。现代控制理论的形成和发展为综合自动化奠定了理论基础。同时微电子技术有了新的突破。1958现晶体管计算机1965年出现集成电路计算机1971年出现单片微处理机。微处理机的出现对控制技术产生了重大影响控制工程师可以很方便地利用微处理机来实现各种复杂的控制使综合自动化成为现实。“自动化(Automation)”是美国人D.S.Harder 1936年提出 的他认为在一个生产过程中，机器之间的零件转移不用人去搬运就是 “自动化” 自动化的概念是一个动态发展过程。过去，人们对自动化的理解或者说自动化的 功能目标是以机械的动作代替人力操作，自动地完 成特定的作业。这实质上是自动化代替人的体力劳动的观点。后来随 着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，自 动化的概念已扩展为用机器(包括计算机)不仅代替人的体力劳动而 且还代替或辅助脑力劳动，以自动地完成特定的作业。今天看来自动 化的上述概念也还不完善。把自动化的功能目标看成是用机器代替人 的体力劳动或脑力劳动是比较狭窄的理解。这种理解甚至在某种程度 上阻碍了自动 化技术的发展，例如，有人就认为，中国人多，搞自 动化没有很大的必要。今天，自动化已远远突破了上述传统的概念， 具有更加宽广和深刻的内涵。 自动化的广义内涵至少包括以下几点：在形式方面，制造自动化 有三个方面的含 义：代替人的体力劳动，代替或辅助人的脑力劳动， 制造系统中人机及整个系统的协 调、管理、控制和优化。在功能方 面，自动化代替人的体力劳动或脑力劳动仅仅是自 动化功能目标体 系的一部分。自动化的功能目标是多方面的，已形成一个有机体系。 在范围方面，制造自动化不仅涉及到具体生产制造过程，而是涉及产 品生命周期所有 过程。 四、研究内容 自动化是一门涉及学科较多、应用广泛的综合性科学技术。作为 一个系统工程， 个单元组成：程序单元。决定做什么和如何做。作用单元。施加能量和定 位。传感单元。检测过程的性 能和状态。制定单元。对传感单元送来的信息进行 比较，制定和 发出指令信号。控制单元。进行制定并调节作用单元的机构。 自动化 的研究内容主要有自动控制和信息处理两个方面，包括 理论、方法博鱼·体育官网、硬件和软件等博鱼·体育官网， 从应用观点来看，研究内容有过程自 动化、机械制造自动化、管理自动化、实验室自动化和家庭自动化等。 过程自动化 石油炼制和化工等工业中流体或粉体的化学处理自动 化。一般采用由检测仪表、调节器和计算机等组成的过程控制系统， 对加热炉、精馏塔等设备或 整个工厂进行最优控制。采用的主要控 制方式有反馈控制、前馈控制和最优控制等。 机械制造自动化 这是 机械化、电气化与自动控制相结合的结果，处理的对象是 离散工件。 早期的机械制造自动化是采用机械或电气部件的单机自动化或是简 动生产线 年代以后，由于电子计算机的应用， 出现了数控机床、加工中心、机器人、计算机辅助设计、计算机辅助 制造、自动化仓库等。研制出适应多品种、小批量生产型式的柔性制 造系统（FMS） 。以柔性制造系统为基础的自动化车间，加 上信息 管理、生产管理自动化，出现了采用计算机集成制造系统（CIMS）的 工厂自 管理自动化工厂或事业单位的人博鱼·体育官网、财、物、生产、办公等业务 管理自动化，是以信息处理为核心的综合性技术，涉及电子计算机、 通信系统与控制等学科博鱼·体育官网。一般采用由多台具有高速处理大量信息能力 的计算机和各种终端组成的局部网络。现代已在管理信息系统的基础 上研制出决策支持系统（DSS） ，为高层管理人员决策提供备选的方 对社会的影响自动化是新的技术革命的一个重要方面。自动化技术的研究、应用和推广，对人类的生产、生活等方式将产生深远影 响。生产过程自动化和办公室自 动化可极大地提高社会生产率和工 作效率，节约能源和原材料消耗，保证产品质量， 改善劳动条件， 改进生产工艺和管理体制，加速社会的产业结构的变革和社会信息化 的进程。 五、发展趋势 现代生产和科学技术的发展，对自动化技术提出越来越高的要 求，同时也为自动 化技术的革新提供了必要条件。70 年代以后，自
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