自动化专业概论

成绩：重庆邮电大学2014-2015学年第二学期“专业概论”课程综合报告题目自动化专业报告姓名：杨鹏班级：0801310学号：20132127082015年5月1摘要自动化专业是个口径宽，适应面广，具有跨学科明显特点的专业。文中阐述了自动化技术的基本概念、在智能家居方面的研究发展、应用和未来展望，提高人们的生活质量。关键词：自动化技术；自动化研究及其方向；展望未来自动化正文：一．自动化简介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地进行操作或运行。广义上，自动化还包括模拟或再现人的智能活动。自动化技术在国防军事、科学研究、交通运输、工农商业、生命系统、管理行业和家庭服务等有很广泛的应用，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力,推动着人类文明的进步。自动化专业主要研究的是自动控制的原理和方法，自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用，以自动控制理论为基础，（电力）电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具，面向工业生产过程自动控制及各行业、部门的自动化。它具有“控（制）管（理）结合，强（电）弱（电）并重，软（件）硬（件）兼施”等鲜明特点，是理、工、文、管多学科交叉的宽口径工科专业。自动化技术发展主要体现在两方面：系统论、信息论、控制论的三论；稳定和优化的主题和建立被控对象的控制的关键。二．自动化发展背景及发展趋势（1.）发展背景自动化技术的发展历史，大致可以划分为自动化技术形成、局部自动化和综合自动化三个时期。1）自动化技术形成时期(18世纪末～20世纪30年代)1788年英国机械师J.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(见图瓦特离心式调速器对蒸汽机转速的控制)。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。2）局部自动化时期(20世纪40～50年代)第二次世界大战时期形成的经典控2制理论对战后发展局部自动化起了重要的促进作用。在第二次世界大战期间，德国的空军优势和英国的防御地位，迫使美国、英国和西欧各国科学家集中精力解决了防空火力控制系统和飞机自动导航系统等军事技术问题。在解决这些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。3）综合自动化时期(20世纪50年代末起至今)20世纪50年代末空间技术迅速发展，迫切需要解决多变量系统的最优控制问题。许多学者试图把经典控制理论推广到多变量系统的控制，都遭到了失败。需要寻求新的理论和方法，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。在这一时期，微电子技术有了新的突破。1958年出现晶体管计算机，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。1957年9月12日国际自动控制联合会(IFAC)在巴黎召开成立大会。有18个国家的代表团出席了这次大会。中国是发起国之一。会上通过了大会的章程和细则，选举美国自动控制专家H.切斯特纳为IFAC第一届主席。从1960年起每三年召开一次国际自动控制学术大会，并出版《自动学》、《IFAC通讯》等期刊，IFAC的成立标志着自动控制这一学科已经成熟，通过国际合作来推动系统和控制领域的新发展。自动化技术的发展主要体现在以下两个方面：1、三论：系统论、信息论、控制论。2、两个主题和一个关键。主题：稳定和优化，关键：建立被控对象的控制。自动化学科的发展，主要体现在其理论越来越丰富，并且在用理论解决实际课题方面有一系列重大突破。理论的意义在于指导实践。自动化正是因此而得到飞快的发展。(2.)发展趋势如今,机械制造技术、微电子技术以及计算机技术的飞速发展推动了自动化技术的前进,在交通运输、建筑领域、电力领域、机械制造行业以及信息技术等方面获得了广泛地的应用,也促进了整个工业体系的进步。【1】自动化技术就是探索和研究实现自动化过程的方法和技术。它是涉及机械,微电子,计算机等技术3领域的一门综合性技术。同时自动化技术也促进了工业的进步,如今自动化技术已经被广泛的应用于机械制造,电力,建筑,交通运输,信息技术等领域,成为提高劳动生产率的主要手段。【2】而20世纪90年代走向实用化的FCS现场总线控制系统正以迅猛的势头快速发展，是目前全球最新型的控制系统，倾应了自动控制系统的发展潮流，但现阶段的FCS尚没有统一的国际标准而呈群雄逐鹿之势，但它将逐渐走向成熟，取代DCS分散控制系统。【3】三．关键技术及其研究方向（1.）关键技术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。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、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。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。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。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。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4方面，延伸人脑功能的问题。传统控制理论在解决一些具有不确定性、难以构建精确数学模型、复杂多变的问题上遇到了不少难题。这就需要建造出这样的机器，使它能够在复杂变化的环境中，能够实时应变，进行灵活判断、决策以实现更高层次的自动化系统智能控制。简单地说，自动控制的出路之一就是实现控制系统的智能化[5]。5、机器人学与机器人技术：机器人是一类特殊的自动化机器，它具有与人的四肢相比拟的运动机构，可接受视觉、听觉、触觉等传感信息，在处理器的指挥下完成各种机器操作功能。（2.）研究方向①总研究方向：1．工业过程控制方向：以自动控制、计算机技术为支撑，针对实际工业生产过程实现自动控制，由信号检测与变换、过程控制、计算机控制系统、智能控制和现场总路线控制技术等组成方向主干课。2．电气工程方向：使学生能够从事电力系统自动化、工厂企业、楼宇系统的供电和电气控制、监控等领域的设计开发、维护和管理工作。由电气控制技术、运动控制、PLC应用技术、供电技术、电力系统继电保护等组成方向主干课。3．嵌入系统方向：注重对嵌入式系统设计与软件设计能力的培养，理论结合实践，通过课堂教学、实验等多种形式的学习，培养嵌入式系统方向的专业人才；由嵌入式系统设计、嵌入式实时操作系统、DSP技术、先进显示技术、控制电机等组成方向主干课。②本科研究方向：研究电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域。四．我对自动化的看法（1.）就业前景：自动化一是属于信息产业。信息产业被人们誉为“朝阳产业”，发展快、5需要人才多、待遇高，是当今科技发展的趋势所在。因此，作为信息产业中的重要一员，自动化专业同样有着光辉的前途。二是自动化应用范围广。目前，几乎所有的工业部门都可以同自动控制挂上钩，现代化的农业、国防也都与自动化息息相关。三是本专业对于个人发展非常有利。①主要就业方向：[4]1.电厂，配电厂，发电厂（包括各个公司，工厂的配电室）2.软件开发（特别是单片机或EDA等）3.产品设计，就是硬件电路设计4.PLC/DCS/SIS（工控方向，搭建操作平台，主要方向为大小化工厂，以及各大系统集成厂商）5.各个矿山，或金属冶炼场所（进行自动化设备的维护，操作等）6.去学校当老师7.做销售工作（专门卖自己专业相关的东西）8.公务员，每个专业都可以的9.关于电气类，计算机类的研究所（例如清华大学浙江长三角研究所）（2.）我的看法：1.做为一门信息产业，自动化前途光明。国内现阶段自动化水平相对较低，大型机床、重工业机械专利掌握在欧美国家，价格昂贵。这意味着国内市场还处于萌芽期，大有可为。2.自动化不是靠某一两个人就能把它搞起来的，需要大家的共同努力，所有这就涉及到了自动化专业的建设，以及自动化人才的培养了，人才是强国之本，兴业之资，只有庞大的人才储备，共同来搞，才能够加快实现自动化产业化的步伐，早日实现高水平自动化，向工业4.0发展。参考文献[1]《浅谈自动化控制的现状和未来发展趋势》宋长顺孙刚.[2]《自动控制系统的发展与工业自动化展望》史岩清景志强[3]《浅谈自动控制系统发展过程与展望》范昕林李霞[4]中国自动化招聘网[引用日期2013-05-14]