自动化学科概论（第二版）

本文由ｘｉａｎｈａｏｗｅｎ贡献 ｐｐｔ文档可能在ＷＡＰ端浏览体验不佳。

建议您优先选择ＴＸＴ，或下载源文件到本机查看。

自动化学科概论　第１　章　绪　论 自动化学科概论 第１　章　绪　论 １．１　课程的目的　１．２　课程的性质　１．３　教与学的方式　１．４　课程安排 第１　章　１．１ 绪论 课程的目的——为什么要开设这门课 读一本书——书名　内容提要　前言　目录　感兴趣部分。

　做一件事——目的、问题、方法、步骤　学习的方法论 如果把整个科学技术比作茂密的树林，各　个学科（专业）比作树林中的一棵棵不同种类　的参天大树，那么构成自动化学科的知识就是　自动化参天大树的枝和叶。

　统揽全局。

不能“只见叶，不见树。

”　不能“只见树，不见林。

”　要了解　“自动化”树全貌及枝、叶、花之间关　系　“自动化”树与其它树之间的关系 课程定位——主要目的：　通过本课程学习，自动化专业学生能较　深入地理解： ⑴自动化的内涵、外延与定位；　⑵自动化科学与技术的基本原理与核心概念；　⑶自动化学科的知识体系，　需要掌握的知识及其相互关系；　⑷自动化专业的课程体系，　需要学习的主要课程及其相互关系；　⑸自动化科学与技术、自动化专业　与相关科学技术、专业之间的联系与区别　并对现代自动化科学与技术有一个大概的了解。

教科书定位——主要目的： 不仅是学生学习“自动化专业”的入门书，而且　可作为“自动化专业”学生４年学习期间的参考书。

　每当学习一门新课（尤其是主要课程）时，都能　通过本书对所学课程、该课程与其他课程之间的关系　有一个大概的了解。

　更进一步，当学生：①进入专业课学习阶段（三年　级），可以（如果可能）选择选修课时；②进入毕业　设计（四年级）阶段，可以（如果可能）选择毕业设　计课题时；③准备报考研究生（三、四年级），选择　研究方向时，能从书中获得做出自己独立　“决策”的　依据。

１．２ 课程的性质——这是一门什么样的课 高级科普？　高级科普？　是：通俗易懂、深入浅出地了解基本原理，学　习　新知识，激发兴趣、爱好。

自动化学科概论（第二版）一、引言自动化学科是一门研究如何使用机械、电子和计算机技术来实现自动控制的学科。

它涉及到多个领域，包括机械工程、电子工程、计算机科学和控制理论等。

自动化技术的发展和应用广泛应用于各个行业和领域，为现代社会的发展做出了重要贡献。

二、自动化的基本概念1. 自动化的定义自动化是指利用现代科学技术，通过对被控对象的监测、计算、判断和操作，实现对被控对象的控制，从而使其在规定的条件下完成一定的任务。

2. 自动化系统的组成自动化系统通常包括输入、处理和输出三个基本部分。

输入部分负责采集被控对象的信息，处理部分负责对输入的数据进行处理和判断，输出部分负责根据处理结果对被控对象进行控制。

3. 自动化的特点自动化具有以下几个特点：•自动化可以提高生产效率和质量，降低成本。

通过自动化技术，可以实现对生产过程的精确控制，减少人为因素对生产质量的影响，提高产品的合格率和一致性。

•自动化可以提高安全性和稳定性。

自动化系统可以对危险和复杂的工作进行替代，减少人员的伤害风险，提高工作的稳定性和可靠性。

•自动化可以实现对大规模和复杂系统的管理。

自动化系统可以对大量的数据进行监测和处理，实现对系统的全面管理和控制。

•自动化可以提高人的工作环境和工作负担。

通过自动化系统可以对一些重复性和繁琐的工作进行自动化处理，减轻人员的工作压力，提高工作的舒适性和效率。

三、自动化学科的发展历程1. 自动化学科的起源自动化学科的起源可以追溯到工业革命时期。

当时，人们开始使用机器来替代人力进行生产，从而提高生产效率。

这标志着自动化技术的开始。

2. 自动化学科的发展阶段自动化学科的发展可以分为以下几个阶段：•机械自动化阶段：在这个阶段，机械设备被广泛应用于工业生产，并实现了一定程度的自动化。

•电气自动化阶段：随着电气技术的发展，人们开始使用电气设备来实现自动化控制，提高了控制的精度和可靠性。

•电子自动化阶段：随着电子技术的发展，人们开始使用电子设备来实现自动化控制，同时引入了数字计算技术，提高了控制系统的灵活性和可编程性。

一、单选题1、解耦控制对于（）的控制是比较有效的。

A.单变量系统B.开环控制系统C.闭环控制系统D.多变量系统正确答案：D2、目前为止，现场最好用的，应用最广的依然是（）控制算法A.模糊控制B.自适应控制C.预测控制D.PID正确答案：D3、一个控制系统总是由四部分组成（）执行器、被控对象、传感器。

A.给定值B.被调量C.控制器D.期望值正确答案：C4、（）的功能是将各种非电量按一定的规律转化成便于处理和传输的另外一种量。

A.控制器B.被控对象C.传感器D.执行器正确答案：C5、（）简称PLC。

A.现场总线控制系统B.可编程逻辑控制器C.顺序控制系统D.分散控制系统正确答案：B二、判断题1、自适应控制就是能自动地适时地调节系统本身的控制规律和参数以适应外界或内部引起的各种干扰及系统本身参数的变化，使系统运行在最佳状态。

正确答案：√2、控制器发生变化一般是指结构发生变化或者参数发生变化。

正确答案：√3、自校正自适应控制就是通过在线检测被控对象的数学模型，根据这个模型不断地整定控制器的参数。

正确答案：√4、模糊控制是一种典型智能控制算法。

正确答案：√5、模糊控制算法也是非线性控制算法。

正确答案：√三、填空题1、数学模型一般有3种形式，微分方程，差分方程和（）。

正确答案：传递函数2、试验建模通常有三种方法，（），最小二乘法，智能辨识方法。

正确答案：飞升曲线法3、衡量控制系统的三个品质指标（）、准确性、快速性。

正确答案：稳定性4、（）和实验建模是建模的两种常用方法。

正确答案：理论建模5、控制系统的（）描述的是系统输入和输出之间的动态关系。

正确答案：数学模型。

3.5 电力系统自动化
主要内容
电力系统自动化的基本概念 电力系统自动化的重要性 电力系统自动化的主要内容
电力调度自动化， 发电厂自动化， 变电站自动化 电力系统自动化发 展趋势与展望
一、电力系统自动化的基本概念
电力主要来源于火电、水电和核电，其他如太阳 能、风能、海洋能、生物能等产生的电力目前还 只能是一种补充。
正是由于采用了自动监控和远动控制技术，才使 得电力系统的规模能够不断扩大；
电力系统中存在各种干扰，包括系统故障等，系 统故障有时会使电力系统失去稳定，造成灾难性 后果，因此，如何控制才能保证稳定，或出现不 稳定后怎样恢复稳定，已成为电力系统自动化的 重大课题之一；
总而言之，安全供电、保证良好的电能质量、经 济运营等都需要自动化。
发电机组厂房
三峡电站水轮机和发电机正在吊装
3. 变电站自动化
变电站的作用是变换电压、接受和分配电能、控 制电力流向等，主要通过变压器将各级电压的电网 联系起来。
随着微机监控监测技术引入变电站，变电站正在 向综合自动化方向发展，我国已实现了变电站的远 程监控、远动和继电保护微机化，同时大力推广无 人值班变电站。
电力调度中心
2. 发电厂自动化
无论是火电、水电、核电或其他发电方式，都是 通过某种动力机械驱动发电机发电，因此其自动化 系统也具有很多共同点，既要分别控制动力装置、 发电机及其他辅助设备，又要对各个控制系统进行 协调和统一管理。
核电已成为继火电、 水电之后的第三大能源， 对自动化系统的要求更 为严格和苛刻，特别是 可靠性。
无人值班变电站将会使变电站综合自动化程度推 向一个更高的阶段，其功能包括变电站的远动、继 电保护、远方开关操作、自动测量、故障和事故的 自动记录以及运行参数自动打印等功能。

“Present Developments in Control Applications”， 德国
课程基本情况
学时：27 作业：（无） 成绩评定：
平时（考勤）30% 期末考查（开卷笔试）70%
专业的前身
工业企业电气化及自动化专业 （简称工企专业 ）
工业电气自动化专业 工业自动化专业
生产过程自动化 仪表自动化
自动化概论
本课程的主要内容
1.自动化的概念和发展简史 2.自动控制系统的类型和组成 3.基本的控制方法 4.控制和自动化的应用范畴 5.控制和自动化的展望 6.自动化专业概览
教材与参考书
[1] 西安交大万百五主编《自动化（专业）概论》（第二版），武 汉理工大学出版社，2005年。
[2] 电子书《信息爆炸时代的控制》——关于控制、动力学和系统 未来方向的专家小组报告，2003年。
自动化技术的发展
检测、计算、通信、执行和复杂性技术成本/性能曲线
自动化与工业化、信息化、知识化的关系社 会来自机械化（应用机器系统）
电气化（加入电机、网络）
工业化
自动化（加入自动控制器）
总
数字化（应用数字计算机） 网络化（实现计算机网络）
信息化
发 先进自动化（系统、管理）
展 智能化（引入智能） 知识化（处理知识）
先进自动化（综合集成了系统、管理）
实现先进自动化，就完成（工业）信息化 先进自动化是信息化的最重要标志
（国内总体，数字化、网络化已有一定规模）
（基础）自动化（核心是控制） 是工业化完成与否的标志
自动化技术是工业化的核心技术
先进自动化（核心是信息、控制、系统） 是信息化完成与否的标志
先进自动化技术是信息化的核心技术

22
其他方面
① 学风上勤奋、严谨、求实、进取； ② 作风上谦虚、谨慎、朴实、守信； ③ 具有健康的心理、务实的心态； ④ 具有健全的体质、良好的体能； ⑤ 拥有旺盛的精力、敏捷的思路。
23
自动化（专业）概论
主 讲：杨清宇 副教授 单 位：西安交通大学电信学院自动化系 邮 箱：yangqingyu@ 电 话:(029)82668665-167 办公室：东2楼167 答 疑：周二下午2:30－5:30，东2楼167
1
本课程的目的与任务
• 自动化专业的性质、内容与培育目标； • 自动化的作用和地位； • 自动化技术的当前概貌和它的未来发展； • 自动化专业的教学与教育；
16
前向通道 给定环节
扰 动 输 出
给 定 误差 输入 + _
控制器
放大 环节
执行环 节
被 控 对 象
反 馈 信号
反馈环节
反馈通道
反馈控制系统框图
17
对自动化类专业人才的素质要求
（1） 认知和技能方面 （2） 思想和情感方面 （3） 意识和意志方面 （4） 其他方面
18
认知和技能方面
① 掌握数理等基础理论的原理和方法； ② 了解机械、力学、电器、化工等相关学科的一般 原理和方法； ③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 技能； ④ 掌握控制系统分析和综合（设计）等专业知识和 方法； ⑤ 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； ⑥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 事方面的基本知识；
10
控制科学与工程 学科
图1.1 学科组成示意图
自动控制 电气工程与自动化 工业自动化 机械制造自动化 电力系统自动化

一、单选题1、标准信号是指国际上统一的标准（）到20毫安或者是1到5伏。

A.1B.3C.4D.2正确答案：C2、标准信号是指国际上统一的标准4到20毫安或者是1到（）伏。

A.6B.5C.7D.8正确答案：B3、PI数据库是一种常见的()A.非实时历史数据库B.非关系数据库C.关系数据库D.实时历史数据库正确答案：D4、分散控制系统的（）是把显示的内容集中在几台计算机上。

A.监控层B.控制层C.现场层D.管理层正确答案：A5、（）的硬件组成结构就是一个三点一线的结构方式。

A.SCSB.DCSC.FCSD.PLC正确答案：B二、判断题1、I/O接口数据组态软件就是把I/O通道的地址与某一个设备连接起来正确答案：√2、操作员界面组态软件就是操作员能看到的软件。

正确答案：√3、现场总线控制系统把现场控制站放入了现场当中的具体的设备。

正确答案：√4、现场总线控制系统取消了传统控制系统中的控制层，保留了两层结构。

正确答案：√5、模糊控制算法也是非线性控制算法。

正确答案：√三、填空题1、（）简称是MIS 。

正确答案：管理信息系统2、（）是指通过射频识别红外感应器全球定位系统激光扫描器等信息传感设备按约定的协议把任何物品与互联网连接起来进行信息交换和通信以实现智能化识别定位跟踪监控和管理的一种网络。

正确答案：物联网3、（）就是通过数学表达式来描述一个系统的运动过程。

正确答案：数学模型4、（）是一种通过互联网来处理事情的方法和手段。

正确答案：云计算5、（）简称为DAS是一个开环系统。

正确答案：数据采集系统。

自动化学科概论
自动化学科概论 第3章 自动化的基本原理
3.1 自动化、自动控制系统与自动控制理论 3.2 被控对象及其数学模型的建立 3.3 自动控制基本原理 3.4 数字控制及计算机控制系统 3.5 自动化基本设备 3.6 小结
第3章 自动化的基本原理
3.1自动化、自动控制系统与自动控制理论
自动化作为一种行为和一种状态，它是通过自 动控制系统实现的。
非线性控制系统的分析方面 相平面法 描述函数法
在非线性系统的综合方面 基于几何方法的反馈线性化方法 基于微分代数的代数方法
各种智能控制方法
第3章 自动化的基本原理
3.4 数字控制及计算机控制系统
3.4.1 从模拟量到数字量 3.4.2 计算机控制 3.4.3 基于网络技术的计算机控制
3.4.1 从模拟量到数字量
3.2.1 被控对象的类型
工程技术领域的被控对象不同的分类法
（1）按被控对象的特性可分为线性和非线性 （2）按被控对象结构参数可分为定常和时变 （3）按系统传输信号的性质可分为连续系统和 离散系统 （4）按系统期望输出信号的变化规律还可分为 恒值控制系统和随动控制系统
3.2.2 建立被控对象数学模型 的基本方法
3.5.1 信息获取——传感器
传感器的任务 检测系统内部或外部的物理参数，以获取
相应的信息
待测量的物理量
电压、电流等电量
温度、流量、物位、成分等非电量
传感器种类繁多
按被测参量 温度传感器、流量传感器、位移传感器、 速度传感器、荷重传感器等
按信号转换机理 电阻式、电容式、电感式、压电式、霍 尔式
按输出信号形式 模拟式传感器、数字式传感器
3. 位置随动系统
3.3.4 基本控制规则

1）根据你目前的理解, 自动化科学与技术的核心是什么？自动化专业的特点是什么？答：自动化科学与技术的核心是控制，也是精髓所在，我认为要想学好控制要打好信息处理的能力和对操作控制系统的学习，像学习操作系统时stm32中的UCOS，ARM中的Linux系统，这样才学好控制。

自动化专业的特点：自动化专业主要研究的是自动控制的原理和方法，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。

它具有“控（制）管（理）结合，强（电）弱（电）并重，软（件）硬（件）兼施”鲜明的特点。

2.开环控制和闭环控制的差异是什么？解释闭环PID控制的作用?答：开环系统制在一个控制系统中系统的输入信号不受输出信号影响的控制系统。

也就是，不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统闭环系统就比较复杂，输出量直接或间接地反馈到输入端，形成闭环参与控制的系统称为闭环控制系统。

也叫反馈控制系统。

为了实现闭环控制，必须对输出量进行测量，并将测量的结果反馈到输入端与输入量进行相减得到偏差，再由偏差产生直接控制作用去消除偏差。

整个系统形成一个闭环。

对于自动控制系统而言闭环系统，任何一个环节的输入都可以受到输出的反馈作用。

控制装置的输入受到输出的反馈作用时，该系统就称为全闭环系统，或简称为闭环系统PID控制的作用：PID是比例，积分，微分的缩写比例调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现偏差；比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。

比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，是系统的稳定是下降，甚至造成系统的不稳定。

积分调节作用：实时系统小车稳态误差，提高无差度。

因为有误，差，积分调节就进行，只制无差，积分调节停止，积分调节输出一常值，积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti，Ti越小，积分作用越强。

自动化专业概论第二版课程设计引言自动化技术已经是现代工业领域的关键技术之一，自动化技术的发展在世界发展历程中处于一个快速增长阶段。

在我国，自动化技术的发展在经济领域产生了巨大的成果。

为了更好地满足国家和社会对自动化领域的需求，自动化专业概论正在全面升级优化，严谨与实用并重的课程设计也成了本课程的一大特点。

课程目标本课程意在使学生全面掌握自动化技术的相关知识，具备掌握该领域所需的基本理论和基本方法的能力，并能够熟练使用自动化技术实现相关工程，培养学生的综合素养和创新能力。

课程大纲1.自动化技术发展概述–自动化技术发展历程–自动化技术的主要应用领域2.自动化系统基础知识–自动化系统的组成–自动化系统的分级结构–自动化系统的性能指标3.控制系统基本理论–控制系统的分类–控制系统的数学模型–控制系统的稳定性分析4.自动化硬件–传感器及其应用–控制器及其应用–执行器及其应用5.自动化软件–PLC编程基础–基本运算指令和程序结构–HMI设计与应用6.工业自动化应用案例–机械加工自动化–电力系统自动化–铁路信号自动化课程教学设计1.教学方法本课程采用讲授课程知识、案例实践、课堂讨论等多种教学方法，注重知识与实践的结合，强化应用能力培养。

同时，开展创新实验设计，提高学生的创新意识和创新能力。

2.实验教学设计本课程根据实际需求，设置多项实验教学环节，如PLC编程实验、控制系统仿真实验、工业自动化系统实践等，使学生在实践中掌握理论，提高实践能力。

3.课程考核设计本课程考核采用笔试和实践考核相结合的方式，既考查学生对理论知识的理解，也考查学生的实际操作能力。

同时，考试中将重点考查学生在实践中创新的思维方式和实践能力。

总结通过本课程的学习和实践，学生将全面掌握自动化技术的相关知识和基本原理，具备对自动化技术进行工程实践的能力与素质，特别是在掌握PLC编程等技术方面，具备扎实的编程能力，注重实践与创新，实现基于实践技能和独立思考的教育目标。

自动化学科概论姓名：赵聪杰班级：自卓越2012学号：12671062251)根据你目前的理解, 自动化科学与技术的核心是什么？自动化专业的特点是什么？答：自动化科学与技术的核心是信息、控制和系统，控制与系统不但是自动化科学与技术与其他学科技术最大的不同点，更是自动化对其他许多科学技术发展所做的重要贡献所在。

控制的核心是反馈。

自动化专业的特点：强弱电并重，软硬件兼顾，控制理论和实际系统相结合，面向运动控制、过程控制和其他控制，使学生的知识面宽、基础扎实，适应面宽。

2）开环控制和闭环控制的差异是什么？解释闭环PID控制的作用?答：开环控制与闭环控制的区别就在于控制系统中有无反馈环节，所谓闭环控制就是存在反馈环节的控制。

这样的系统能够适时地检测控制的输出结果，并将检测到的信息通过反馈环节反映到输入端，调整输入量，达到修正控制误差、提高控制精确度的目的。

比例调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用，用以减少偏差。

积分调节作用：是使系统消除稳态误差，提高误差度。

因为有误差，积分调节就进行，直至无差。

积分调节停止。

积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器。

微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预测性，能预见偏差变化的趋势，因此具有超前的作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。

因此，可以改善系统的动态性能。

微分作用不能单独作用，需与另外两种调节规律相结合，组成PD或PID控制器。

为了使系统更加稳定，易于调节往往使三者结合起来组成P（比例）I（积分）D(微分)闭环控制系统。

3）“实体控制”类知识结构与体系的特点是什么？参照内蒙古科技大学自动化专业培养教学计划，你认为在基础课、专业基础课和专业课中，各有哪几门课程是主要的？你准备如何学好这些课程？答：特点：（1）工程的特点。

学习如何将自动化科学技术的原理和方法转换为工程应用技术；同时学习如何将自动化技术应用于具体对象，使其成为自动化设备，自动化系统或自动化工程。

自动化专业概论（合集5篇）第一篇：自动化专业概论自动化专业概论自动化专业属于电气信息类的一个专业，它是以自动控制理论为基础，以计算机技术、微电子技术、电力电子技术、传感器技术等现代科学技术为主要控制手段，组成各种自动化控制装置和系统，实现工业生产和社会生活自动化，是国民经济建设和人民生活急需的专业。

培养目标：本专业培养学生具备电工技术、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。

主要课程：电路原理、电子技术基础、计算机原理及应用、计算机软件技术基础、过程工程基础、电机与电力拖动基础、电力电子技术、自动控制理论、信号与系统分析、过程检测及仪表、运筹学、计算机仿真、计算机网络、过程控制、运动控制、系统辨识基础、计算机控制系统、系统工程导论、人工智能导论等从目前的形势来看，自动化技术和电子计算机技术关系十分密切，相互渗透的趋势日益明显。

然而，从发展过程来看，自动化技术要早于计算机技术。

计算机技术大量出现之前，工业自动化技术已经大量应用在工业生产和电力系统控制等方面，实现了电力代替人力完成工业生产和电力系统的自动控制。

随着电子计算机技术突飞猛进的发展，自动化技术从根本上发生了深刻变化，并大量应用于人类生产和生活的各个角落，真正使人类进入了信息社会。

因此，自动化专业作为信息类学科的重要组成部分，二十年来是非常走俏的，尤其是最近几年，自动化和计算机、电子等信息类专业已成为高等院校工科专业中不争的龙头老大。

按照教育部划分标准，自动化专业主要涵盖以下５个学科方向：控制理论与控制工程、模式识别与智能系统、系统工程、检测技术与自动化装置、导航制导与控制。

1、控制理论与控制工程控制理论与控制工程是控制科学与工程一级学科的基础和核心。

机遇
同时，自动化学科也迎来了前所未有的发展机遇，如人工智能、物联网、大数据 等技术的融合应用为自动化学科的发展提供了广阔的空间和无限的可能。
THANKS
感谢观看
自动化学科的发展
自动化学科起源于20世纪初的控制论和系统工程，随着计算机技术的发展和普 及，自动化学科在20世纪后半叶得到了迅速的发展。目前，自动化学科已经成 为工程领域中最重要、最活跃的学科之一。
自动化学科的研究领域
控制理论与控制工程
研究控制系统的建模、分析、设计 和优化，包括线性系统、非线性系
信息的基本概念
包括信息的定义、度量和性质等。
信道编码理论
研究信息在信道中传输时如何进行有效的 编码和解码，以提高信息传输的可靠性和 效率。
信息论在控制系统中的应用
信息论与其他学科的交叉
探讨信息论在控制系统设计和分析中的应 用，如最优控制、鲁棒控制等。
介绍信息论与计算机科学、通信科学等其 他学科的交叉融合和应用前景。
家庭安防系统
应用自动化技术对家庭安全进行实时监控和报警，保障家庭安全。
智能家居服务机器人
提供家务助理、娱乐陪伴等智能化服务，提高家居生活的便利性和 舒适性。
05
自动化学科的未来发展
人工智能与自动化学科的融合
1 2
深度学习在自动化控制中的应用
通过深度学习算法，实现对复杂系统的建模与控 制，提高自动化系统的智能化水平。
重要贡献。
02
自动化学科的核心理论
控制理论
控制系统的基本概念
包括开环控制和闭环控制，以及控制系统的 组成要素。
控制系统的稳定性分析
研究系统稳定性的判据和方法，如劳斯判据、 奈奎斯特判据等。
控制系统的数学模型

自动化学科概论-第2章
足球机器人——中型组
自动化学科概论-第2章
足球机器人——小型组1
自动化学科概论-第2章
足球机自器动化人学科—概论—-第2章小型组2
拾球机器人
自动化学科概论-第2章
机器人能否干活？
自动化学科概论-第2章
机器人干活！
自动化学科概论-第2章
机器人战胜国际象棋冠军——2010年
先进自动化是信息化的最重要标志
（国内从总体来说，数字化、网络化已有一定规）自动化学科概论-第2章
自动化与工业化、信息化、知识化的关系
社 会
机械化（应用机器系统）
电气化（加入电机、网络）
工业化
自动化（加入自动控制器）
总
数字化（应用数字计算机） 网络化（实现计算机网络）
信息化
发 先进自动化（系统、管理）
当前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系统的控制问题，从而具有更大的 挑战性和潜在的经济效益。
自动化科学与技术的核心是信息、控制与系
统，其中控制是核心的核心。
自动化学科概论-第2章
2.2.3自动化科学技术与信息科学技术的关系
信息技术的四个组成部分及其信息链
信息 获取
信息 传输
自动化学科概论
第2章 自动化与自动化学科、专业
自动化学科概论-第2章
自动化学科概论 第2章 自动化与自动化学科、专业
2.1 自动化 2.2 自动化科学与技术 2.3 自动化学科、专业
自动化学科概论-第2章
第2章 自动化与自动化学科、专业
2.1 自动化
2.1.1 自动化的内容与应用范围 2.1.2 自动化的发展历史 2.1.3 自动化在工业化建设中的作用与地位 2.1.4 自动化在信息化建设中的作用与地位 2.1.5 自动化在现代化建设中的作用与地位

自动化装置的发展
经典控制理论时代——机械装置为主，包括 气动、液压装置，逐渐由电子装置取代（电 子管、晶体管等模拟电路）
现代控制理论时代——计算机技术快速发 展，模拟电路逐步由数字电路取代，功能越 来越强，体积越来越小，性能也越来越可靠
目前计算机技术已经非常普及，自动化装置 也充满人类生产生活的几乎所有方面——嵌 入式控制系统
¾ 材料和加工—在电子学、化学、材料生物学的纳米技术，薄膜加 工和微集成系统的设计，供应链管理和企业资源配置等方面的控 制，特别是颗粒系统和生物过程控制方面的挑战
¾ ……
由Computer Motion Inc. 开发的机器人外科手术系统 ZEUSTM，能完成远程的创口最小的显微手术
北美的UUNET网络中枢
自动控制的分类
9 运动控制：机械装置、机器人、电机控制 9 过程控制：物质流动、交换过程的控制 9 其它控制：楼宇、办公自动化；金融、医疗自
动化
自动化技术
“自动化”的积累与发展，已成为一门应用性的 技术科学。从信息、能量与物质的角度来说， “自动化”研究的是物质世界的信息运动规律和 信息处理方法，以及能量与物质的有效利用 等。
“自动化”技术已广泛应用于工业、农业、军事、科学研 究、交通运输、商业、医疗、经济、建筑、教育、服务 业及家庭等方面。
人类社会的进步和生产力的发展，促进了人类劳动和生 活方式的不断改进，由人力劳动发展到机械化、工业 化，然后又出现自动化。不同时期的“自动化”概念及其 功能，均有可能发生变化（定义的修正、功能的扩充或 概念的延伸）。
浙江大学本科生通识课程
自动化技术概论
控制科学与工程学系 宋执环
课程安排
理论课：第一周---第四周

自动化概论
2020/12/17
自动化概论
本课程的主要内容
1.自动化的概念和发展简史 2.自动控制系统的类型和组成 3.基本的控制方法 4.控制和自动化的应用范畴 5.控制和自动化的展望 6.自动化专业概览
自动化概论
教材与参考书
[1] 西安交大万百五主编《自动化（专业）概论》（第二版），武 汉理工大学出版社，2005年。
机械化（大规模使用机器系统）
电气化（加入电机、电网络） 自动化（加入自动控制器）
实现自动化，就完成工业化 目前来说：自动化是工业化的最重要标志 （我国总体来说，已机械化、自动电化概论气化）
信息化特点：不单指工业，包含第一、三产业 仅从工业的角度，信息化发展也可分三阶段： 一定在工业化的基础上
计算机化（大规模使用数字计算机） 网络化（实现计算机网络） 先进自动化（综合集成了系统、管理） 实现先进自动化，就完成（工业）信息化
的控制问题。
自动化概论
自动化技术的两方面：
①动力方面的自动化技术 ——工业化 ——人的手、脚、各种感觉的延长
②信息处理方面的自动化技术——信息化 ——延伸人的信息获取、 处理和决策控制等功能
自动化概论
自动化学科的内容
自动化是一门涉及多个学科、应用广泛的综
合性科学技术，它主要涉及自动控制和信息处理 两个方面，主要研究内容包括理论、方法、硬件 和软件。在我国，自动化学科的正式名称为“控 制科学与工程” 学科，属工科门类下的一级学科， 共包括五个下属二级学科：
先进自动化是信息化的最重要标志 （国内总体，数字化、网络化已有一定规模）
自动化概论
（基础）自动化（核心是控制） 是工业化完成与否的标志
自动化技术是工业化的核心技术