自动化学科概论

结课论文

学生：武文

08013330

自动化学科概论结课论文

关键词：选择自动化、核心概念、控制系统组成、发展方向

摘要：1、选择自动化因为兴趣和特长

2、自动化科学与技术的核心概念是控制

3、自动控制系统及其组成分为了六部分

4、自动化将来的发展方向

正文：

一、选择自动化

一）很早就有了解，有兴趣

与许多人不同的是，我并不是在高考结束后才开始了解专业并选择专业的。相反，我在高三的闲隙中，就不断收集有关专业的资料。我瞄准的是工科专业，因为我觉得理科似乎太重于理论而轻实际而用处不是特别突出，而且始终研究、演算也不是我擅长的地方。而工科能将理论和实际结合起来。在工科中，我比较感兴趣的是建筑、土木以及自动化，因为这三者的特点是能做出一种东西来。建筑和土木这里不必多说，自动化我了解到的是它分为几个方面，而我感兴趣的控制理论及智能化发展迅猛，单片机等是它的基础。我所希望的，就是能做出机器人或者其他智能化的东西甚至理论上的突破（理论也算做出的东西）。另外，东大的自动化，尤其是研究生方面的自动化，也在国内属于顶尖水平。

二）自己在物理和计算机方面有所特长。

在小学时我就是校计算机小组的，并且做为同龄中很早接触编程（也就是在这个小组，当时所学为Pascal）的同学。编程学得还好，但因为视力问题在没有最终去竞赛的情况下就退出了小组，是一个遗憾吧。初中仍然是，竞赛获得三等奖。而物理，一直是我最喜欢的一门课，因为它既需要理论需要联系实际，既灵活有意思。物理成绩始终处于最前列，参加了物理竞赛培训，但有点遗憾的是，没有坚持下来。总之，编程和物理是我擅长的一面，而我相信这有助于我在自动化方面取得成就。

三）自己选择这个专业的一些问题。

说实话，自动化并不是我选择的第一专业。如上文所说，土木我也很感兴趣，它是我选的第一专业。而且现在我发现自己仍然对这方面有着浓厚的兴趣。在一年之后，我可能会选择转系。但自动化，我同样有兴趣，这也并不是一个不好的选择，并且也有可能在这方面一直探索下去。我希望自己在大一这一年去努力实现转系，但与此同时，学好有关自动化的知识，作为同样有兴趣的第二条路。如果以后能将二者结合起来，那是多好。

二、自动化科学与技术的核心概念

自动化科学与技术的核心是信息、控制和系统，其中控制是核心的核心

从人类使用机械开始，人类就开始思索如何让机器进行自动化工作。从人工耕地，到使用牲畜、再到现在的大型联合收割机；从南京长江上都木舟，到现在的大型游艇，机器或者说工具的自动化程度越来越高。但无论是对小型控制过程系统操作还是对大型过程系统进行自动化操作，控制与系统都是必不可少的，因此，自动化的核心是控制和系统。维纳指出：“在现代管理系统中，人、财、物等要素的组合关系是多种多样的，时变化和环境影响很大，内部运行和结构有时变化也很大，加上组织关系错复杂，随机因素很多，处在这样一个十分复杂的系统中，要想实现既定的标，执行为此而拟定的计划，求得组织在竞争中的生存和发展，不进行控工作是不可想象的。”由此可见控制与系统在自动化学科中的重要性和在人们日常生活中的重要性，这也是自动化学科对其他学科的重要贡献所在之处。

而对于控制来说核心的概念就是反馈。控制器的检测、计算和执行就构成了一个基本的反馈环。控制器先是检测实际输出与预期输出的误差，然后计算出控制量并用执行器来控制工作对象，是实际输出像预期输出逼近。通过重复的反馈使实际输出不断地接近预期输出，从而实现自动化的控制。

而随着被控对象自身与所处环境的复杂程度的提高、规模不断扩大等因素，现在已不仅要求自动化提供控制原理和方法，而且要求提供相应的可实现的技术和手段。也就是说，自动化已从上文所说的自动机器替代劳动的概念中超越出来，现在自动化科学与技术研究的使如何通过运用各种技术工具延伸人的信息获取、处理和决策控制的能力，来促进能源、材料和环境资源、人力资源等的有效利用，提高生产水平和人类生活质量。

当下，自动化科学与技术急需研究解决的是如何应用信息去处理高度复杂的系统控制问题，从而挑战更大，同时也表明额自动化科学与技术的核心是信息、控制和系统。虽然说信息越来越复杂，但不管是实现还是理论，控制仍然是核心的核心。

三、自动控制系统及其组成

自动化做为一种行为和一种状态，它是通过自动控制系统实现的。“系统”是由相互作用、相互联系的若干个组成部分结合而成的具有特定功能的整体。自动控制系统则是指能够实现“自动化”任务的设备，它是人造系统，而且是工程技术领域的人造系统，是在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。

一个典型的自动控制系统由下列不同功能的基本部分组成：

（1） 被控对象。指控制系统所要控制的设备或过程，它的输出就是被控量，而被控量总是与自动控制系统的任务和目标相关联。

（2） 给定环节。产生给定输入信号的环节。给定的输入信号通常与我们希望的被控量相关，它可以使一定值，或者一变值，那它对应的就是恒值控制系统（希望被控量稳定在一个固定值上），或者随控系统（希望被控量跟随给定输入信号变化）。

（3） 测量环节。随时被控制量检测出来的装置。

（4） 比较环节。将给定的输入信号（被控制量的希望值）与测量环节得到的被控制量实值加以比较。这里涉及到自动控制的一个关键概念——反馈。正是由于把被控制量反馈至输入端，在比较环节中与被控制量的希望之进行比较，得到偏差信号，自动控制系统才能得出如何去实现操作来消除或减少这一偏差信号的决策。在自动控制系统中，由反馈得到偏差信号，在比较环节中实现的事给定输入信号与反馈信号相减，或者反馈信号呈负形式，称为负反馈。正反馈在自动控制系统中没有。

（5） 控制环节。根据偏差信号，决策如何去操作被控对象，使被控量达到所希望的目标。这一环节是系统实现有效控制的核心，因为这并不简单，它需要对控制对象的了解和对控制系统性能的要求，并遵循一定的规律，需经过推导和涉及。

（6） 执行环节。按照控制环节的要求，具体实施对控制对象的操作。

总之，可以把一个自动控制系统看成是一个将输入信号加工或变换为所希望输出信号的装备，系统的控制过程就是信号的加工、处理过程。

四、自动化专业的发展方向

东大有很多专业名称中带自动化，如电气工程及其自动化、机械工程及其自动化，自动化专业也被戏称为“万金油”专业。但随之也有问题，自动专业也需要保持自己的特色，融合的同时保持特色，正是自动化专业的发展方向。

自动化专业的发展趋势我们上课已经充分讨论过，及面临处理系统复杂性的挑战、计算机的出现和发展极大地改变并推动了自动化的发展和拓宽了它的应用方向，并且让我们有可能研制真正有智能的机器。最重要的是，将系统看作是一个有着复杂联系和影响的物质和信息系统的庞大集合。

在笔者看来，即从学生的角度看，自动化专业自然会面临越来越复杂的挑战，技术也会随之越来越复杂、越来越高端，但从当今社会的角度看，自动化的方向肯定会包含绿色化，即以越来越环保的方式实现信心采集和自动控制。另外，自动控制会与人类的交互越来越多，越来越人性化，也就是让人使用的越来越舒服。

参考文献：《自动化学科概论》（戴先中、赵光宙编著）、百度

作者介绍：08013330 武文

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