自动化专业简介与其学科前沿

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1、自动化专业简介及其学科前沿,自动化一词的起源,自动化（Automation）是指工具或生产过程不依赖或少量依赖人的干预而主要依靠预设指令和程序自动完成工作的过程。 人类自开始进行劳动以来，就一直梦想着制造出能够无需人的参与就可以自己完成任务的劳动工具。 从刀耕火种的年代起，人们就梦想着省时省力地生产出更多的东西，来满足人们生活的需要。人们在几千年的生产过程中，发明了很多节省力气的工具，如在河流上建造的水车。可以通过水的冲击带动轮子转动，实现灌溉、淘米等工作。 工业革命的到来(1788年)，为自动化的发展带来了巨大的动力。此后的一百多年中，人们一直在探索，特别是，经过从1934年到1947年的十

2、几年研究(二战期间),最终提出了自动化的理论基础著作控制论。标志着自动化技术的正式诞生。 从诞生到现在，自动化技术在各个领域大显身手，飞机导航、交通运输、导弹控制中到处都是自动化技术的应用。,自动化在炮火中发展,自动化技术从产生到现在，它的发展始终没有离开武器装备的需要。 在第二次世界大战中，同盟国军队的主要作战武器是火炮。当时的火炮威力大、射程远，但是命中精度比较差。如果没有二战这个巨大的实验场，自动化技术也不会有如此大的发展。可以这样说“军事装备是自动化之父，二战是自动化诞生的产房”。 如果说军事设备是自动化之父，那么工业生产就是自动化之母。自动化生产是人们梦寐以求的事情。 福特发明的汽车

3、生产线是最成功的早期生产线，1913年福特创建了由专用机床组成的“运动中的组装线”在这种生产线上，要组装的部件由传送带运到一个个工人面前，每一个工人只完成一种操作。 自动化技术为生产力的发展起了巨大作用，实现了人们摆脱繁重的劳动的愿望。同时自动化技术也在应用中得到不断发展和完善。,自动化的基础及研究内容,自动化科学以数学和电子学为基础，根据应用对象，还包含力学、热学、电磁学、化学等很多学科，有些极端的研究方向甚至还要包括社会科学。20世纪70年代后，计算机技术和适应计算机技术的新数学方法逐渐取代了源于19世纪末二十世纪初的数学方法和电子学在自动化科学中的地位。而在当今，由于自动控制理论中大量新

4、问题的出现，使得其中涉及的数学和计算机科学问题极端困难。因此，在西方自动化科学已经基本不再作为一个独立学科，而是被分化到数学、计算机科学的研究内容中去。,采用具有自动控制，能自动调节、检测、加工的机器设备、仪表，按规定的程序或指令自动进行作业的技术措施。其目的在于增加产量、提高质量、降低成本和劳动强度、保障生产安全等。自动化程度已成为衡量现代国家科学技术和经济发展水平的重要标志之一。 自动化必须依赖自动识别系统.自动识别系统是现代工业和商业及物流领域中.生产自动化.销售自动化.流通自动化过程中.所必备的自动识别设备以及配套的自动识别软件所构成的体系. 自动识别系统几乎覆盖了现代生活领域中的各个

5、环节.并具有及大的发展空间.其中比较常见的条形码打印设备和扫描设备.手机二维码的应用.指纹防盗锁.自动售货柜.自动投币箱.POS机等.,自动化的基础及研究内容,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。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，是理、工、文、管多学科交叉的宽口径工科专业。,自动化的基础及研究内容,学生在毕业后能从事自动控制、自动化、信

6、号与数据处理及计算机应用等方面的技术工作。就业领域也非常宽广，包括高科技公司、科研院所、设计单位、大专院校、金融系统、通信系统、税务、外贸、工商、铁道、民航、海关、工矿企业及政府和科技部门等。未来随着自动化技术应用领域的日益拓展，对这一专业人才的需求将会不断增加，自动化专业的毕业生也将借助这一技术的广泛应用而在社会生活的各个领域、经济发展的各个环节找到发挥自己专长的理想位置。自动化专业一直以来是社会急需的人才。包括电气自动化、铁路、化工等诸多领域。 自动化工程师从事自动化系统的维护、优化等工作；自动化设计师从事自动化系统的设计和开发；软件工程师处理自动化系统中相关的软件的设计和开发。还可以从事

7、教学和相关的研究工作。,自动化专业的就业方向,自动化专业培养目标,本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。,本专业学生主要学习电工技术、电子技术、控制理论、信息处理、系统工程、自动检测与仪表、计算机技术与应用和网络技术等方面的基本理论和基本知识，受到较好的工程实践基本训练；具有系统分析、设计、开发与

8、研究的基本能力。毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 具有较扎实的自然科学基础，较好的人文社会科学基础和外语综合能力； 掌握本专业领域必需的较宽的技术基础理论知识，主要包括电路理论、电子技术、控制理论、信息处理、计算机软硬件基础及应用等； 较好地掌握运动控制、工业过程控制及自动化仪表、电力电子技术及信息处理等方面的知识，具有本专业领域12个专业方向的专业知识和技能，了解本专业学科前沿和发展趋势； 获得较好的系统分析、系统设计及系统开发方面的工程实践训练； 在本专业领域内具备一定的科学研究、科技开发和组织管理能力，具有较强的工作适应能力。,自动化专业培养要求,自动化专业综合介绍,对于一个高中生来

9、说，“自动化”（Automatization）这样一个专业恐怕有些费解，不过要是向在读的大学生或者毕业生咨询自动化专业时，我想他们会不约而同地伸出大拇指向你推荐这个专业。为什么呢，一般来说不外乎有这样几个原因：一是属于信息产业。信息产业被人们誉为“朝阳产业”，发展快、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。本专业课程设置的覆盖面广，所学的东西与其他学科交叉甚多。这也与本专业的来历有关，自

10、动化专业大部分源于计算机或者电子工程系的自动控制专业。,那么我们来看看这样一个“万金油”的专业需要哪些方面的知识和能力吧。自动控制理论、运筹学、信号与系统分析、计算机软件技术应用、算法语言及程序设计、模拟电子技术基础、电路原理等等，甚至连流体力学也要修。可以说自动化专业需要工科各方面的知识，其课程与电子工程、计算机、电机工程甚至化学工程都有交叉，这就难怪自动化人才可以到各种各样的领域工作了。以上的学习特点要求学生有较强的理工科背景，不能偏科。当然，各高校自动化专业侧重点的不同也使得后期的专业课有较大的差异。在同样的几年要修比别人多的课程也就意味着比别人更累，所以希望那些对大学生活存在天真幻想，

11、或者想在本科几年好好休息、期待风花雪月的同学不要报考这个专业，繁重的学业压力以及全面发展的要求对你来说将是个痛苦。但是，对那些有志于学到真本领、硬功夫的同学来说，这个专业真的是一个非常好的选择。如此热门的专业带来的当然是激烈甚至残酷的竞争，像电子、计算机这些电类专业一样，自动化的报考难度也不小。,自动化专业综合介绍,自动化专业的优势在就业时候体现得更为突出。首先，所有的行业都可以同自动化挂钩，转行非常容易，“硬”可转电子工程，“软”可转计算机，也可转通信，当然待遇也是非常不错。如果考研，还有中国科学院一些相关院所可供选择。同“电类”的其他几个专业类似，自动化在出国方面也并不是特别容易，而且国外

12、大学基本没有对应专业，一般来说需要申请电子工程或者计算机科学专业，这也使自动化专业的毕业生在选择出国留学时更为不利。不过总体说来，自动化专业就前途来看还是让人相当满意的。,自动化专业综合介绍,自动化专业教育是伴随着自动化技术在社会生产、生活中的广泛应用而兴起的。它主要研究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。在这一领域，美国处于世界领先水平。由于自动化技术的广泛应用，社会对这一专业的人才需求也大为增加，为了适应这一形势，美国的大学及时地把这一专业的教育引进了课堂。因为这一专业技能的适用性，这很快引起了青年学生浓厚的兴趣，这为以后美国在这一领域的迅速发展并遥遥

13、领先于他国奠定了雄厚的人才基础。,自动化专业教育发展状况,我国在这一技术领域内的研究也比较早，但真正作为一门专业教育走进大学的课堂较之国外就比较晚了。这也是后来我国这一领域的后备人才不足，与其他国家产生差距的一个重要原因。建国初期，人民政权面临的是百废待兴的局面，社会主义经济建设需要有先进的生产技术。于是在党和国家的支持下，一批学校如清华大学、北京大学、上海交通大学、北京理工大学都纷纷设立了相关专业教育和专业技术研究所。改革开放后，迎着第四次新科技革命的浪潮，自动化专业教育得到了长足的发展。除原先已经开设与此相关专业的高等院校外，另有一大批高校如北京邮电大学、北京航空航天大学、东南大学、南京大

14、学等都增设有此专业。,自动化专业教育发展状况,据统计目前开设有自动化专业教育的学校已占全国高等院校的90%还多，因为其广泛的适用性和社会对这一专业人才的广泛需求，它受到了越来越多的人的青睐。一般的院校每年都以200300人的招生量广纳贤人，有的高校甚至还要多，学历层次也由专科、本科到硕士、博士不等，形成了梯级人才培养的教育模式。近些年，在这一领域涌现出许多著名的教授、专家，师资力量大为增强，例如清华大学自动化系的吴澄教授在系统集成技术方面的造诣很深，陈禹六、熊光楞、杨家本、杨士元、萧德云教授等在各自的研究领域成果颇丰，同济大学的吴启迪教授长期从事现代控制理论与应用，自动化系统工程和计算机集成制

15、造系统及智能自动化系统的理论与应用研究。东南大学自动控制系和自动化研究所拥有以钱钟韩教授、冯纯佰教授两位中科院院士为首的高水平学科带头人。这些优秀的学者、专家为我国新时期高科技的发展作出了卓越的贡献。,自动化专业教育发展状况,展望新的世纪，随着信息革命的兴起和新经济的冲击，自动化专业教育必然会受到世界各国的更加重视。因为这一技术已从办公自动化、工业自动化逐渐向家庭自动化发展，它与普通民众的日常生活发生了千丝万缕的联系，更进一步的发展势在必然 。我国在进入90年代以后，随着社会主义市场经济的搞活和对外开放政策的深入，社会对自动化专业人才的需求日益扩大，并连续几年出现供不应求的状况（近几年此专业毕

16、业生的供需比为110还强）。随着外国一些大型企业进入国内市场，本国的一些知名企业也将走向世界，这样高科技人才的竞争将日趋激烈，对本专业人才的需求也将大为扩大。所以在未来几十年内，自动化专业教育必将会有一个充分发展的空间。,自动化专业教育发展状况,自动化原理,下面以一个简单的例子，来说明自动化的原理。,自动化设备和机器的关键就在于反馈的存在，正是有了他的存在，才使自动化成为可能。反馈就是自动化的奥妙所在。所以自动控自原理也叫反馈控制原理。 一个自动化系统无论结构多么复杂都是由下面几部分组成： 第一，检测比较装置。 第二，控制器。 第三，执行机构。 第四，控制量。,控制器系统的大脑 传感器系统的耳目 执行器系统的手脚 受控对象温柔的羔羊 稳定性不可或缺 鲁棒性健康的系统 极点控制系统的精灵,自动化的前沿技术,模糊控制其实我很清楚 最优控制-“没有更好只有最好” 自适应控制以变制变 鲁棒控制以静制动 线性控制理论纵横 非线性控制理论的发展 PID控制简而优秀 预测控制未卜先知 故障诊断