自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科ppt課件

1、自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的內(nèi)容、位置與體系東南大學(xué) 戴先中 報 告 內(nèi) 容一研討的背景 開展研討的重要性二對自動化的認(rèn)識 開展自動化的重要性三對自動化學(xué)科的認(rèn)識 開展自動化學(xué)科的重要性 四對自動化專業(yè)的認(rèn)識 開展自動化專業(yè)的重要性一研討的背景 有一系列難回答的問題！ 如： 1在工業(yè)化、信息化中， 自動化的位置在哪？ 2自動化學(xué)科要處理的科學(xué)問題是什么？ 過去很清楚，如今說不清了？ 3自動化學(xué)科涉及范圍那么廣， 如何有效開展研討？ 4自動化學(xué)科與信息學(xué)科的關(guān)系， 是包容、還是相對獨立？ 5我國的自動化專業(yè)有無特征， 開展前景如何？ 二 對自動化的認(rèn)識 自動化與工業(yè)化的關(guān)系 工業(yè)化特點：專指工業(yè)，尤其

2、是制造業(yè) 工業(yè)化開展三階段：機械化大規(guī)模運用機器系統(tǒng) 電氣化參與電機、電網(wǎng)絡(luò) 自動化參與自動控制器 實現(xiàn)自動化，就完成工業(yè)化 目前來說：自動化是工業(yè)化的最重要標(biāo)志 國內(nèi)總體來說，已機械化、電氣化 自動化與信息化的關(guān)系 信息化特點：不單指工業(yè)，包含第一、三產(chǎn)業(yè) 僅從工業(yè)的角度，信息化開展也可分三階段： 一定在工業(yè)化的根底上 計算機化大規(guī)模運用數(shù)字計算機 網(wǎng)絡(luò)化實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò) 先進(jìn)自動化綜合集成了系統(tǒng)、管理 實現(xiàn)先進(jìn)自動化，就完成工業(yè)信息化 先進(jìn)自動化是信息化的最重要標(biāo)志國內(nèi)總體，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化已有一定規(guī)模機械化運用機器系統(tǒng)電氣化參與電機、網(wǎng)絡(luò)自動化參與自動控制器計算機化運用數(shù)字計算機網(wǎng)絡(luò)化實現(xiàn)計

3、算機網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)自動化系統(tǒng)、管理智能化引入智能知識化處置知識工業(yè)化信息化知識化社 會 總 發(fā) 展根底自動化中心是控制 是工業(yè)化完成與否的標(biāo)志 自動化技術(shù)是工業(yè)化的中心技術(shù)先進(jìn)自動化中心是信息、控制、系統(tǒng) 是信息化完成與否的標(biāo)志 先進(jìn)自動化技術(shù)是信息化的中心技術(shù)三對自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的認(rèn)識自動化科學(xué)處理什么科學(xué)問題？ 自動化技術(shù)研討什么針對技術(shù)？傳統(tǒng)意義上如何？ 當(dāng)前又如何？傳統(tǒng)意義上，自動化科學(xué)研討的焦點 系統(tǒng)的物理學(xué)特性 需求處理的根本問題 給定值控制問題、跟蹤問題和自主問題 其根本科學(xué)問題 建模問題、穩(wěn)定性問題、動態(tài)特性問題 順應(yīng)性魯棒性問題和自主性問題自動化技術(shù)研討的針對性工程運用技術(shù) 模

4、型技術(shù)、檢測技術(shù)、執(zhí)行技術(shù)、 控制計算技術(shù)。 當(dāng)前 自動化科學(xué)與技術(shù) 焦點和難點在哪？自動化科學(xué)與技術(shù)的開展特點之一 最初處置系統(tǒng)的物理特性， 根底自動化，物質(zhì)、能量 當(dāng)前處置系統(tǒng)的復(fù)雜性， 先進(jìn)自動化，主要是信息檢測、計算、通訊、執(zhí)行和復(fù)雜性技術(shù)本錢/性能曲線 當(dāng)前，自動化科學(xué)研討的焦點和難點 系統(tǒng)的復(fù)雜性，需求處理的根本問題或根本科學(xué)問題 復(fù)雜系統(tǒng)的建模問題 綜合集成問題包括人 整體優(yōu)化問題、失效容錯問題 和系統(tǒng)智能問題自動化技術(shù)主要包括 模型技術(shù)、仿真技術(shù)、集成技術(shù)、 優(yōu)化技術(shù)、可靠性技術(shù)和運轉(zhuǎn)技術(shù)。 三 對自動化學(xué)科的認(rèn)識續(xù) 自動化學(xué)科與信息學(xué)科的關(guān)系 自動化科學(xué)與信息科學(xué)同根、同源信

5、息科學(xué)的根底 與、自動化科學(xué)的根底 、與自動化技術(shù)涉及到信息技術(shù)的全部留意兩點：1自動化科學(xué)與信息科學(xué)的同根、同源，自動化技術(shù)涉及到信息技術(shù)的全部，并不隱含著： 自動化技術(shù)可替代信息技術(shù)2我國國家自然科學(xué)基金，將自動化科學(xué)劃歸信息科學(xué)部。并不隱含著： 信息技術(shù)包含了自動化技術(shù)自動化技術(shù)的重點是在 信息的控制運用上 自動化技術(shù)的作用是如何有效地 利用信息來促進(jìn)能量與物質(zhì)的有效利用。 對自動化學(xué)科的認(rèn)識續(xù)自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的研討層次為什么要分自動化學(xué)科的研討層次？ 自動化科學(xué)技術(shù)包含面太寬 多學(xué)科交叉難以從最根底的實際到最實踐的詳細(xì)工程運用 都面面俱到地、平衡地去研討或?qū)W習(xí)。應(yīng)該確?？茖W(xué)與技術(shù)工

6、程不分家的前提 分層次的、有重點的去研討與學(xué)習(xí)如何分自動化學(xué)科的研討層次？ 根據(jù)被控制的對象的 不同物理、數(shù)學(xué)形狀 自動化學(xué)科研討可分為三個不同層次： 1 模型的控制，突出學(xué)科的數(shù)學(xué)特征； 2 信息的控制，突出學(xué)科的信息特征； 3 實體的控制，突出學(xué)科的工程特征。實體的控制 工程中詳細(xì)對象實踐設(shè)備的控制 最根本、最真實的控制 最充分地表達(dá)了自動化科學(xué)技術(shù)的作用是如何有效地利用信息來促進(jìn)能量與物質(zhì)如能源、資料和環(huán)境資源、人力資源等的有效利用。 實體的控制的特點是：1工程特征，明顯的使能特性與對象依賴性；2橋梁特性，信息與能量、物質(zhì)之間的橋梁；3交叉特征，與其它工程學(xué)科親密交叉。 信息的控制 “控

7、制論對控制的定義: 這門新學(xué)科的一個非常突出的特點就是完全不思索能量、熱量和效率等要素，可是在其他各門自然科學(xué)中這些要素是非常重要的?？刂普撍懻摰闹饕獑栴}是一個系統(tǒng)的各個不同部分之間的相互作用的定性性質(zhì)以及整個系統(tǒng)的總的運動形狀。 控制論的著眼點: 信息與控制，或說信息的控制。信息的控制的特點： 1信息特征。重點研討信息， 是信息科學(xué)技術(shù)的重要部分；2系統(tǒng)特征。從系統(tǒng)的觀念研討信息的控制 經(jīng)過“綜合與“集成 處理信息的控制3浸透與分散特性。處理帶有一定普遍性或共性的對象的信息控制問題，目的又是為了改造世界，因此有強的浸透與分散特性、寬廣的運用范圍。 模型的控制 面向控制的模型與普通模型的不同

8、:* 描畫子系統(tǒng)間的交互作用的方法不同，要求反映出系統(tǒng)的根本輸入/輸出特性以及噪聲抑制才干和互聯(lián)穩(wěn)定性；* 在輸入/輸出特性的框架下，比較容易將一個高逼真度的復(fù)雜模型降階成為低逼真度的簡單模型，從而為復(fù)雜互連系統(tǒng)的控制設(shè)計打下根底。 對自動化學(xué)科的實際研討來說，與其它學(xué)科的交叉更多地就表達(dá)在系統(tǒng)建模中。模型的控制的特點： 1)籠統(tǒng)特征。模型提煉，使具有普適性。 對實踐的復(fù)雜互連系統(tǒng)進(jìn)展模型化，進(jìn)展加工、改造，使更籠統(tǒng)、具有普適性； 2)數(shù)學(xué)特征。堅實的數(shù)學(xué)根底。 許多新的數(shù)學(xué)方法都是先用在自動化學(xué)科之后再用于其它技術(shù)學(xué)科的。 3)實際特征。研討與自動化有關(guān)的原理性問題、提出具有普適性的新的控制

9、實際與方法?！澳Ｐ偷目刂茻o電根底研討“信息的控制弱電運用根底研討 信息學(xué)部 “實體的控制強電運用根底研討 工程學(xué)部 不同控制之間的區(qū)別與聯(lián)絡(luò)籠統(tǒng)，根底科學(xué)詳細(xì)，實踐工程自然科學(xué)基金模型的控制無電信息的控制弱電 實體的控制強電 自動化科學(xué)根底研討973自動化技術(shù)高技術(shù)研討863籠統(tǒng)，根底科學(xué)詳細(xì)，實踐工程不同控制之間的區(qū)別與聯(lián)絡(luò)續(xù)四 對自動化專業(yè)的認(rèn)識 * 自動化專業(yè)的知識體系； * 自動化專業(yè)的課程體系； * 自動化專業(yè)的特點； * 自動化專業(yè)的開展前景。根本的負(fù)反響閉環(huán)控制構(gòu)造 自動化專業(yè)的知識體系 由三層知識構(gòu)成，包括八個知識領(lǐng)域 反映自動化專業(yè)特點的五個知識領(lǐng)域 控制與智能、傳感與檢測

10、執(zhí)行與驅(qū)動、模型與仿真 系統(tǒng)與工程； 自動化專業(yè)知識體系的中心知識是 控制與智能、模型與仿真 系統(tǒng)與工程等三個知識領(lǐng)域 也是自動化專業(yè)與其它專業(yè)的最大區(qū)別。 四 對自動化專業(yè)的認(rèn)識續(xù) 自動化專業(yè)的課程體系自動化專業(yè)的不同課程體系 對應(yīng)學(xué)科不同的研討層次 順應(yīng)不同院校、不同專業(yè)設(shè)置： 1 “模型的控制類課程體系，適宜文科院校；2“信息的控制類課程體系，適宜重點工科院校 通識自動化3) “實體的控制類課程體系，適宜普通工科院校 “專業(yè)自動化，如：商業(yè)自動化 化工自動化、建筑自動化。 設(shè)置不同類型的課程體系,有利于吸引更多的人來學(xué)習(xí)自動化、掌握自動化、從而投身自動化事業(yè)，更有利于學(xué)科與專業(yè)的開展。

11、四 對自動化專業(yè)的認(rèn)識續(xù) 自動化專業(yè)的特點自動化學(xué)科的特點 一門多學(xué)科交叉的高技術(shù)學(xué)科自動化運用的特點 寬、廣，幾乎無所不包， 并且，伴隨其它技術(shù)開展，越來越廣學(xué)自動化專業(yè)的特點 需求學(xué)的知識多，并要求扎實 在學(xué)工的學(xué)生中，學(xué)自動化需求的數(shù)學(xué)知識最多 學(xué)自動化學(xué)習(xí)的計算機僅次于計算機專業(yè)自動化專業(yè)的特點從培育學(xué)生角度 ：1多學(xué)科交叉、內(nèi)涵豐富、外延廣大。利于培育寬口徑、多面手、綜合復(fù)合型人才；2得益于具有方法論性質(zhì)的科學(xué)方法、科學(xué)思想的熏陶，思想更開闊、也更有深度。非常利于培育具有創(chuàng)新才干的人才；3特別需求從工程實踐問題中籠統(tǒng)出系統(tǒng)問題的分析與綜合才干，特別需求綜合集成處理系統(tǒng)問題的才干。有利于培育“將才與“帥才。三自動化的特點及與其他學(xué)科的關(guān)系自動化專業(yè)的特點從專業(yè)開展角度： 符合厚根底、寬口徑專業(yè)設(shè)立的要求； 符合淡化機、電等單機概念， 突出含機、含電的系統(tǒng)概念； 符合淡化“行業(yè)性的專業(yè)， 突出“跨行業(yè)的專業(yè)的理念， 具有中國特征。為建立新的教育體系做出了有益的探求與嘗試、提供了新的思緒與可供自創(chuàng)的閱歷。 四 對自動化專業(yè)的認(rèn)識續(xù) 自動化專業(yè)的開展前景按目前的開展思緒與開展趨勢， 我國自動化專業(yè)，應(yīng) 進(jìn)一步向厚根底、重視系統(tǒng)與管理的方向開展；