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丁
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(在后面的对应周次后打*)
4-8周(*)
11-14周()
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宋运忠教授
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<<自动化传奇>>课程论文
对自动化的认识
我的专业就是自动化,说实在的,对于这个专业我并不了解当初也是无意间选择的这个专业。
开始上学后,对于这个专业毫无所知,每当别人问起,我都是很无奈,真的有点可笑,但确实是不知道。
现在虽然已经学了几年,但是我仍然不敢说自己很清楚的知道他到底是干什么的,因为它实在是太广泛,以至于他在我们生活及生产中无处不在。
对于很多事物,其实他们都有内在的联系,自动化也是一样,很多看是毫无关联的东西,其实都有自动化的内在作用。
因为我学过它,所以我感觉它的博大和宽广,而我们所学的只不过是皮毛罢了,要想揭开它的真面目,就学要我们不断的去深入的学习和探索。
自动化这个词在我们日常生活中很少听到,但并不是代表我们的生活与之无关,其实他是以另一种形式存在,生活中我们经常听到人们说哪个设备是自动的,不用手操作的,或者其他什么,反正是很少有人工操作的,其实这个就是自动化在其中。
既然提到自动化,那么我们也有一定必要知道其发展历程,下面我就来简单介绍一下。
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,涉及许多用现代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﹐为了减轻自己的劳动﹐逐渐产生利用自然界动力代替人力畜力﹐以及用自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。
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。
自动调节器应用标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年世界上第一批系统与控制的专业研究机构成立﹐为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,但ENIAC和EDVA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。
“自动化(Automation)”是美国人D.S.Harder1936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。
纵观一百多年来自动化的发展历程,其有以下几个突出的特点:
重大需求推动;
监事理论指引;
纵多学科支持;
快速技术辐射。
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。
通过如上介绍,可以给自动化下一个简单的定义:
指机器设、系统或过程(生产、管理过程),在没有人或者较少人的直接参与下,按照人的要求,经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制,实现预期目标。
学习自动化,首先我们要知道其研究的是什么,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。
它以自动控制理论为基础,以电子技术、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、各部门的、自动化。
广泛用于工业、农业、国防、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务以及家庭等各方面。
它具有“控(制)管(理)结合,强、弱(电)并重,软、硬(件)兼施”鲜明的特点,是理、工、文、管多学科交叉的宽口径工科专业。
随着社会的发展,自动化越来越显现出其重要性,自动化技术的应用对社会生活各方面都有极大的影响。
1、对经济增长方式的影响。
在工业社会中,经济发展的主要方式是靠资源投入的方式来实现,工业化加工资源的方式是一种高消耗、高污染的实现方式,这种方式必然会引起自然资源的日益枯竭,工业污染的加剧、环境退化的失控。
而自动化技术引发的社会机械化,为各国摆脱高投入、高消耗、高污染的经济发展方式提供了技术可能。
信息化的开展开创了经济增长的新方式,即依靠科技进步,而不是高资源、高投入来促进经济增长。
2、对人类社会时代的影响。
由于自动化技术的发展,使我们时代已经开始发生变化,已经从以物质能量为主的生产力转换到以信息知识和技术为主的生产力,从工业经济转到知识经济,从读写为主的时代转换到视听为主的时代,即虚拟时代、数字时代。
虚拟,就其本身来说,是数字化方式的构成。
它首先是人类中介系统的革命。
人类第一次中介系统的革命,是语言符号系统的发明,它创造了人类思维空间和符号空间,导致了人类文明的长足发展。
而虚拟则是在思维空间中发生的革命,它在思维空间中又创造出了虚拟空间、数字空间、视听空间和网络世界,使不可能的可能在人类历史上第一次成为一种真实性。
虚拟这场中介革命,使人类由以前的语言符号文明进入到更高级的数字文明。
其次,虚拟性激发了人们的创造能力的巨大发展。
对于虚拟而言,现实只是许多可能性中的一种可能性,在虚拟空间中,还有别的可能性,虚拟使现实中的不可能在虚拟空间中复活、再生、创造发展,从而使人的潜能得到充分的发挥。
现代社会的发展早已经离不开自动化,也可以说社会的发展之所以如此快速都是得益于自动化,是自动化加快社会发展的脚步,所以自动化的程度可以作为一个国家或者社会的发达程度来看,因此,发展自动化也是今后很长时期的一项艰巨任务。
自动化的发展要依靠自动化发面的诸多技术人员,这就要求学习和从事自动化这方面的人,具备一定的素质,拥有一定的专业知识。
自动化专业培养的学生要具备电工技术、电子技术、控制理论、自动检测与仪表、信息处理、系统工程、计算机技术与应用和网络技术等较宽广领域的工程技术基础和一定的专业知识,能在运动控制、工业过程控制、电力电子技术、检测与自动化仪表、电子与计算机技术、信息处理、管理与决策等领域从事系统分析、系统设计、系统运行、科技开发及研究等方面工作的高级工程技术人才。
对于现阶段来说,学习自动化应该从以下几个方面来做:
1.确立学习目标。
首先应该确立正确的学习目标。
自动化如此造福于人类,我们应该真正的把它学好,为社会和国家做出自己应尽的贡献。
2.了解学习内容。
正确地把握所要学的内容,才能融会贯通。
3.正确利用书籍。
多去借阅一下这方面的书籍,多关注最新的时事动态。
将自己与专业融为一体,真正体会其中的奥妙和乐趣。
4.重视实践学习。
实践是检验真理的唯一标准。
多参与实践,才能提高我们的动手能力和创新能力。
总之,想在任何事情上学有所成,都必须遵循一定的方法。
只要方法得当,刻苦勤奋,自己又善于摸索,年龄和基础都不会成为成功的障碍。
相信自己,这就是我最后的总结,自行才能成功!
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