自動(dòng)化學(xué)科知識(shí)體系與課程體系PPT課件

.,自動(dòng)化學(xué)科概論,第5章自動(dòng)化學(xué)科、專(zhuān)業(yè)的知識(shí)體系與課程體系,.,自動(dòng)化學(xué)科概論,5.1自動(dòng)化學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系5.2自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系5.3自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才的知識(shí)、素質(zhì)與能力5.4自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的課程結(jié)構(gòu)與課程體系,第5章自動(dòng)化學(xué)科專(zhuān)業(yè)的知識(shí)體系與課程體系,.,5.1.1自動(dòng)化學(xué)科的研究?jī)?nèi)容5.1.2自動(dòng)化學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)5.1.3自動(dòng)化學(xué)科的知識(shí)體系,第5章自動(dòng)化學(xué)科專(zhuān)業(yè)的知識(shí)體系與課程體系,5.1自動(dòng)化學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系,.,5.1.1自動(dòng)化學(xué)科的研究?jī)?nèi)容,自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的結(jié)構(gòu)框架圖,.,維納給出的負(fù)反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖,5.1.2自動(dòng)化學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu),.,采用計(jì)算機(jī)控制的典型自動(dòng)化系統(tǒng),.,從“反饋”與“控制”的角度看負(fù)反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu),.,從信息與物質(zhì)、能量的角度來(lái)看基本的負(fù)反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu),.,用信息與物質(zhì)、能量轉(zhuǎn)換關(guān)系來(lái)表示的負(fù)反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu),.,從數(shù)字量與模擬量的角度看負(fù)反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu),.,從子系統(tǒng)的角度來(lái)看基本的負(fù)反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)及其等效圖,.,小結(jié)：典型的負(fù)反饋閉環(huán)控制中，包含了“反饋”與“控制”的概念；“信息”與“物質(zhì)、能量”的概念及其關(guān)系；數(shù)字量與模擬量的概念及其關(guān)系；系統(tǒng)、子系統(tǒng)的概念及其關(guān)系。即包含了自動(dòng)化學(xué)科中的各個(gè)重要概念,.,同時(shí)不難發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的與自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科有關(guān)的知識(shí)都能從上圖所示的典型負(fù)反饋閉環(huán)控制中反映出來(lái)，換句話說(shuō)，完成一個(gè)基本系統(tǒng)的反饋控制需要用到幾乎全部自動(dòng)化學(xué)科知識(shí)域中的知識(shí)（雖然只是每個(gè)知識(shí)域中的部分知識(shí)）。,.,負(fù)反饋閉環(huán)控制中的各部分與相應(yīng)的知識(shí)領(lǐng)域的對(duì)應(yīng)關(guān)系,.,自動(dòng)化學(xué)科的整個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)框架,自動(dòng)化學(xué)科的整個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)框架,.,自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的三層知識(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,.,知識(shí)體系由三層知識(shí)構(gòu)成，包括十個(gè)知識(shí)領(lǐng)域：基礎(chǔ)知識(shí)層：三個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，數(shù)理基礎(chǔ)、機(jī)電基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)控制知識(shí)層：含六個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，分別為傳感與檢測(cè)（或信息獲?。?、網(wǎng)絡(luò)與通信（或信息傳輸）、計(jì)算與處理（或信息處理）、控制與智能（或信息控制）、執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)（或信息應(yīng)用）、對(duì)象與建模；系統(tǒng)知識(shí)層：含一個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，系統(tǒng)與工程,5.1.3自動(dòng)化學(xué)科的知識(shí)體系,.,十個(gè)知識(shí)領(lǐng)域中，反映自動(dòng)化學(xué)科特點(diǎn)的五個(gè)知識(shí)領(lǐng)域是：控制與智能、傳感與檢測(cè)、執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)、對(duì)象與建模、系統(tǒng)與工程等；而控制與智能、對(duì)象與建模、系統(tǒng)與工程等三個(gè)知識(shí)領(lǐng)域則可視為自動(dòng)化學(xué)科知識(shí)體系的核心知識(shí)，也是自動(dòng)化學(xué)科與其它學(xué)科的最大區(qū)別。,.,知識(shí)體系中各個(gè)知識(shí)領(lǐng)域包含的知識(shí)單元列舉如下：1）“傳感與檢測(cè)”知識(shí)領(lǐng)域，包含的知識(shí)單元有：理化生等傳感器、檢測(cè)與診斷、遙測(cè)、遙感、抗干擾技術(shù)、測(cè)量信號(hào)處理、機(jī)器人感知等等；,.,2）“網(wǎng)絡(luò)與通信”知識(shí)領(lǐng)域，包含的知識(shí)單元有：通信原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體、遙技術(shù)等等；3）“計(jì)算與處理”知識(shí)領(lǐng)域，包含的知識(shí)單元有：數(shù)字信號(hào)處理、圖像處理、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算算法基礎(chǔ)、并行處理、分布處理、軟件工程、搜索與推理等等；,.,4）“控制與智能”知識(shí)領(lǐng)域，包含的知識(shí)單元有：控制理論、穩(wěn)定性與魯棒性、可靠性與容錯(cuò)、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、自學(xué)習(xí)控制、人工智能、智能控制、人機(jī)控制等等；5）“執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)”知識(shí)領(lǐng)域，包含的知識(shí)單元有：機(jī)電汽液驅(qū)動(dòng)與控制、自動(dòng)化儀表、光機(jī)電一體化、各種遙控器、電力電子等等；,.,6）“對(duì)象與建?！敝R(shí)領(lǐng)域，包含的知識(shí)單元有：系統(tǒng)辨識(shí)與參數(shù)估計(jì)、各類(lèi)系統(tǒng)建模技術(shù)、CAD仿真技術(shù)、電機(jī)原理與傳動(dòng)、機(jī)械原理與結(jié)構(gòu)、機(jī)器人原理等等；7）“系統(tǒng)與工程”知識(shí)領(lǐng)域，包含的知識(shí)單元有：多變量系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、分布參數(shù)系統(tǒng)、離散事件系統(tǒng)、大系統(tǒng)、復(fù)雜系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)、集成自動(dòng)化系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、系統(tǒng)工程、運(yùn)籌學(xué)、最優(yōu)化、智能系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)、多智能體等等。,.,5.2.1不同類(lèi)型的知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系的劃分5.2.2“實(shí)體控制”類(lèi)知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系5.2.3“信息控制”類(lèi)知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系5.2.4“模型控制”類(lèi)知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系,第5章自動(dòng)化學(xué)科專(zhuān)業(yè)的知識(shí)體系與課程體系,5.2自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系,.,三類(lèi)不同的知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系指導(dǎo)思想：針從不同的人才需求、不同的培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)同一專(zhuān)業(yè)劃分三類(lèi)各有不同（各有側(cè)重、各有特色）的知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系。,5.2.1不同類(lèi)型的知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系的劃分,.,自動(dòng)化學(xué)科研究的不同層次，分別為：“模型控制”，突出學(xué)科的數(shù)學(xué)特征；“信息控制”，突出學(xué)科的信息特征；“實(shí)體控制”，突出學(xué)科的工程特征。學(xué)科研究的不同層次反映了研究工作者不同的研究角度，將學(xué)科劃分為不同的研究層次可吸引更多的工作者從不同的研究角度來(lái)進(jìn)行研究。,.,對(duì)于本科自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教育，把不同的培養(yǎng)目標(biāo)與不同的研究層次聯(lián)系起來(lái)，從而得到適應(yīng)不同院校、不同專(zhuān)業(yè)設(shè)置需要的不同類(lèi)型的知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系，分別為：“模型控制”類(lèi)知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系“信息控制”類(lèi)知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系“實(shí)體控制”類(lèi)知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系,.,不同類(lèi)的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系與不同型的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)之間的關(guān)系,.,“實(shí)體控制”類(lèi)知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系特點(diǎn)：工程的特點(diǎn)專(zhuān)門(mén)自動(dòng)化的特點(diǎn)：如商業(yè)自動(dòng)化、化工自動(dòng)化、交通自動(dòng)化，建筑自動(dòng)化、電力自動(dòng)化。,5.2.2實(shí)體控制類(lèi)知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系,.,“信息控制”類(lèi)知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系特點(diǎn)：信息的特點(diǎn)。學(xué)習(xí)信息科學(xué)技術(shù)的許多內(nèi)容，重點(diǎn)在信息的控制應(yīng)用上；通識(shí)自動(dòng)化的特點(diǎn)。帶有一定普遍性或共性的對(duì)象（機(jī)器、系統(tǒng)）的信息控制問(wèn)題；系統(tǒng)的特點(diǎn)。通過(guò)“綜合”與“集成”的方法，學(xué)習(xí)從系統(tǒng)的觀點(diǎn)研究信息的控制；學(xué)科分類(lèi)的特點(diǎn)。很大部分學(xué)生將讀研究生，因而在本科階段的后半期按研究生教育的學(xué)科分開(kāi)設(shè)一些（二級(jí)）學(xué)科課程（稱(chēng)之為專(zhuān)業(yè)方向課程）是通常的做法。,5.2.3信息控制類(lèi)知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系,.,“模型控制”類(lèi)知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系特點(diǎn)：突出堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、堅(jiān)實(shí)的控制理論基礎(chǔ)；突出對(duì)典型的控制系統(tǒng)進(jìn)行抽象、加工、改造（使具有普適性）和分析的能力。,5.2.4模型控制類(lèi)知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系,.,5.3.1自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)5.3.2自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才的完整知識(shí)結(jié)構(gòu)5.3.3自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才的素質(zhì)、能力要求,第5章自動(dòng)化學(xué)科專(zhuān)業(yè)的知識(shí)體系與課程體系,5.3自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才的知識(shí)、素質(zhì)與能力,.,自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)對(duì)本科生的培養(yǎng)目標(biāo)是：自動(dòng)化工程師或科學(xué)家的“雛形”或“毛坯”。包含了兩重意思，或者說(shuō)可分解成近期目標(biāo)與長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)兩部分：長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)：使每一位學(xué)生將來(lái)都能成為自動(dòng)化工程師或科學(xué)家；近期目標(biāo)：通過(guò)四年自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教育的培養(yǎng)，使每一位學(xué)生都具備自動(dòng)化工程師或科學(xué)家的基本素質(zhì)、基本能力和基本完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)。,5.3.1自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo),.,對(duì)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人才的知識(shí)、素質(zhì)與能力要求綜合表,.,5.4.1自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的課程結(jié)構(gòu)5.4.2“實(shí)體控制”類(lèi)課程體系5.4.3“信息控制”類(lèi)課程體系5.4.4“模型控制”類(lèi)課程體系,第5章自動(dòng)化學(xué)科專(zhuān)業(yè)的知識(shí)體系與課程體系,5.4自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的課程結(jié)構(gòu)與課程體系,.,5.4.1自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的課程結(jié)構(gòu),.,5.4.2“實(shí)體控制”類(lèi)課程體系,針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的參考課程結(jié)構(gòu)與體系注：考慮到生源與培養(yǎng)目標(biāo)的差異和制訂教學(xué)計(jì)劃的見(jiàn)仁見(jiàn)智，課程結(jié)構(gòu)與體系間的差別可能較大。當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)發(fā)現(xiàn)，自己所在的學(xué)校、專(zhuān)業(yè)的課程結(jié)構(gòu)、體系與后面給出的參考體系有