電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)概論

電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)概論課程主要內(nèi)容電氣工程與自動(dòng)化大類專業(yè)的結(jié)構(gòu)及其沿革

（包括:電氣工程及其自動(dòng)化和自動(dòng)化兩個(gè)專業(yè)）自動(dòng)化專業(yè)概論一、自動(dòng)化的概念二、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容三、自動(dòng)化的作用四、自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)五、控制和自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史六、控制與自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范疇七、控制科學(xué)和自動(dòng)化技術(shù)的展望結(jié)束2電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)的設(shè)置結(jié)構(gòu)及其沿革1）電氣信息類（電類）專業(yè)設(shè)置電機(jī)電器及其控制*電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化*高電壓與絕緣技術(shù)電氣技術(shù)*工業(yè)自動(dòng)化*（5個(gè)專業(yè)）電工類（強(qiáng)電）自動(dòng)控制應(yīng)用電子技術(shù)通信工程………計(jì)算機(jī)及應(yīng)用（14個(gè)專業(yè)）電子與信息類（弱電）

電氣工程及其自動(dòng)化（以強(qiáng)電為主的專業(yè)）

自動(dòng)化

（強(qiáng)、弱電結(jié)合的專業(yè)）1993年本科專業(yè)目錄：

1998年本科基本專業(yè)目錄（電氣信息類）：電子信息工程通信工程電子科學(xué)與技術(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

（弱電專業(yè)）電氣工程與自動(dòng)化（大類專業(yè)）

1998年本科引導(dǎo)性專業(yè)目錄：

信息工程31994年全國(guó)高校相關(guān)的專業(yè)設(shè)置情況（按93年專業(yè)目錄）電機(jī)電器及其控制20高電壓與絕緣技術(shù)6電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化37電氣技術(shù)55工業(yè)自動(dòng)化157自動(dòng)控制402）專業(yè)分布狀況

1999年以來全國(guó)高校相關(guān)的專業(yè)設(shè)置情況（按98年專業(yè)目錄）

1999年2001年2006年2008年電氣工程及其自動(dòng)化109149196200多自動(dòng)化182197372405電氣工程與自動(dòng)化1414（按引導(dǎo)性專業(yè)目錄）（按基本專業(yè)目錄）43）研究生的對(duì)應(yīng)學(xué)科專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化自動(dòng)化

一級(jí)學(xué)科

電氣工程

*☆控制科學(xué)與工程

*

二級(jí)學(xué)科電機(jī)與電器電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化電力電子與電力傳動(dòng)

電工理論與新技術(shù)

高電壓與絕緣技術(shù)控制理論與控制工程模式識(shí)別與智能系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置系統(tǒng)工程導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制5一、自動(dòng)化的概念水溫的手動(dòng)控制水溫的自動(dòng)控制水溫的控制:什么是自動(dòng)化？6

現(xiàn)代社會(huì)和現(xiàn)代生活離不開對(duì)一些物理量的控制，包括實(shí)現(xiàn)對(duì)這種控制的自動(dòng)化。

例如：公共電網(wǎng)上的電壓是50赫茲、220伏的交流電。為此，在發(fā)電廠就要設(shè)法控制頻率、電壓這兩物理量為恒值，這要采用自動(dòng)調(diào)頻和自動(dòng)調(diào)壓裝置。

在工業(yè)生產(chǎn)中，如在化肥廠控制反應(yīng)釜（塔）內(nèi)溫度和壓力，使化學(xué)反應(yīng)速度加快。在機(jī)械加工廠金屬切削機(jī)床上，經(jīng)常是控制工件或刀具的轉(zhuǎn)速，使產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量能提高。而各種現(xiàn)代火炮的俯仰角和方位角都是自動(dòng)控制的。

現(xiàn)代生活中，空調(diào)器保持室內(nèi)溫度、衛(wèi)生潔具水箱的水位保持為恒值。其它如冰箱、洗衣機(jī)無不進(jìn)行一些物理量的控制，而洗衣機(jī)更把洗衣、漂洗和脫水等操作自動(dòng)按程序進(jìn)行。7防空導(dǎo)彈制導(dǎo)控制系統(tǒng)1-目標(biāo)跟蹤雷達(dá)2-導(dǎo)彈導(dǎo)引雷達(dá)3-計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)4-導(dǎo)彈發(fā)射架自動(dòng)導(dǎo)彈測(cè)試與發(fā)射控制8自動(dòng)化包含了兩層基本意思：所謂“自動(dòng)”的，即沒有人或很少人直接參與；自動(dòng)化的概念

自動(dòng)化作為一種行為和一種狀態(tài)，它是通過自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。雖然沒有或不需要人，但肯定應(yīng)按人的要求去做。

自動(dòng)化是指設(shè)備、過程或系統(tǒng)，在沒有人或較少人的參與下，按照人的要求，通過自動(dòng)運(yùn)行或自動(dòng)控制，完成其承擔(dān)的任務(wù)。系統(tǒng)是由相互作用、相互聯(lián)系的若干個(gè)組成部分結(jié)合而成的具有特定功能的整體。自動(dòng)控制系統(tǒng)則是指能夠?qū)崿F(xiàn)“自動(dòng)化”任務(wù)的設(shè)備，它是人造系統(tǒng)，而且是工程技術(shù)領(lǐng)域的人造系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)通常由控制部分和控制對(duì)象組成。9

開環(huán)控制和閉環(huán)控制是按信號(hào)的傳遞路徑來區(qū)分的兩種不同的控制形式。開環(huán)控制與閉環(huán)控制1.開環(huán)控制水箱液位開環(huán)控制10自動(dòng)控制最基本的形式，將被控量測(cè)量出來，反饋至控制系統(tǒng)的輸入端與給定信號(hào)進(jìn)行比較得出偏差信號(hào)，然后根據(jù)偏差對(duì)被控對(duì)象實(shí)施有效控制，達(dá)到消除或減少偏差的目的。2.閉環(huán)系統(tǒng)水箱液位閉環(huán)自動(dòng)控制11一個(gè)典型的自動(dòng)控制系統(tǒng)由下列基本部分組成：

給定環(huán)節(jié)：

產(chǎn)生給定輸入信號(hào)的環(huán)節(jié)

測(cè)量環(huán)節(jié)：

隨時(shí)將被控制量檢測(cè)出來的裝置

比較環(huán)節(jié)：其功能是將給定的輸入信號(hào)（被控制量的希望值）與測(cè)量環(huán)節(jié)得到的被控制量實(shí)際值加以比較控制環(huán)節(jié)：它的功能是根據(jù)偏差信號(hào)，決策如何去操作被控對(duì)象，實(shí)現(xiàn)被控量達(dá)到所希望的目標(biāo)

執(zhí)行環(huán)節(jié)：按控制環(huán)節(jié)的控制決策，具體實(shí)施對(duì)控制對(duì)象的操作

被控對(duì)象：控制系統(tǒng)所要控制的設(shè)備或過程12自動(dòng)化基本設(shè)備

傳感器：信息獲取

信號(hào)轉(zhuǎn)換與傳輸網(wǎng)絡(luò)：信息傳輸

控制器：信息處理執(zhí)行器：信息應(yīng)用13二、自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容有自動(dòng)控制和信號(hào)處理兩個(gè)方面，包括理論、方法、應(yīng)用硬件和軟件等。從應(yīng)用觀點(diǎn)來看，研究?jī)?nèi)容有：過程工業(yè)自動(dòng)化電力系統(tǒng)自動(dòng)化機(jī)械制造自動(dòng)化武器及軍事自動(dòng)化智能建筑自動(dòng)化智能交通系統(tǒng)辦公室自動(dòng)化和家庭自動(dòng)化人工智能與機(jī)器人控制等等。自動(dòng)化指揮系統(tǒng)公路智能系統(tǒng)14自動(dòng)化是一個(gè)國(guó)家或社會(huì)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志

。自動(dòng)化的研究?jī)?nèi)容寬廣，并且越來越寬廣。自動(dòng)化是一門名副其實(shí)的多學(xué)科交叉學(xué)科。其它學(xué)科向自動(dòng)化擴(kuò)展

機(jī)械工程及其自動(dòng)化電氣工程及其自動(dòng)化動(dòng)力工程及其自動(dòng)化

甚至：農(nóng)業(yè)工程及其自動(dòng)化交通運(yùn)輸自動(dòng)化15三、自動(dòng)化的作用1.自動(dòng)化在工業(yè)化進(jìn)程中的作用和地位

工業(yè)化的標(biāo)志是“現(xiàn)代工業(yè)”在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占主要地位。“現(xiàn)代工業(yè)”本身是一個(gè)發(fā)展的概念，世界范圍的工業(yè)化進(jìn)程大致可分為順序發(fā)展的三個(gè)階段：機(jī)械化、電氣化、自動(dòng)化自動(dòng)化是新型工業(yè)化的最重要標(biāo)志。162.自動(dòng)化在信息化進(jìn)程中的作用和地位對(duì)工業(yè)，尤其是制造業(yè)來說，如僅從信息技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的角度，到目前為止，“信息化”發(fā)展也可分為三個(gè)階段順序?yàn)椋河?jì)算機(jī)化（或稱為數(shù)字化）、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化（或稱為集成化）17對(duì)工業(yè)，尤其是對(duì)制造業(yè)來說，信息化就是：在機(jī)械化、電氣化與開始實(shí)施自動(dòng)化之后，在自動(dòng)化的機(jī)電系統(tǒng)中進(jìn)一步使用數(shù)字計(jì)算機(jī)——計(jì)算機(jī)化；再進(jìn)一步聯(lián)網(wǎng)——網(wǎng)絡(luò)化；繼而引入系統(tǒng)與管理——系統(tǒng)化或集成化，從而構(gòu)成計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS與計(jì)算機(jī)集成過程系統(tǒng)CIPS，成為更先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)。18發(fā)達(dá)工業(yè)化國(guó)的工業(yè)發(fā)展順序經(jīng)歷了以下六個(gè)階段：機(jī)械化：在各種生產(chǎn)中大規(guī)模使用機(jī)器系統(tǒng)；電氣化：在機(jī)器系統(tǒng)中普遍使用電機(jī)與供電網(wǎng)絡(luò)；基礎(chǔ)自動(dòng)化：在機(jī)電系統(tǒng)中進(jìn)一步加入自動(dòng)控制器；計(jì)算機(jī)化：在自動(dòng)化機(jī)電系統(tǒng)中大規(guī)模使用計(jì)算機(jī)；網(wǎng)絡(luò)化：在自動(dòng)化機(jī)電系統(tǒng)中大規(guī)模實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)；先進(jìn)自動(dòng)化：綜合集成了系統(tǒng)觀念與管理理念。19

“工業(yè)化”三階段與工業(yè)“信息化”三階段有相當(dāng)明顯的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系：對(duì)于工業(yè)，“信息化”實(shí)質(zhì)上就是“更先進(jìn)的自動(dòng)化”?！跋冗M(jìn)自動(dòng)化”是制造業(yè)“信息化”的最重要標(biāo)志之一。20機(jī)械化（應(yīng)用機(jī)器系統(tǒng)）電氣化（加入電機(jī)、網(wǎng)絡(luò)）自動(dòng)化（加入自動(dòng)控制器）工業(yè)化社會(huì)總發(fā)展自動(dòng)化與工業(yè)化、信息化、知識(shí)化的關(guān)系數(shù)字化（應(yīng)用數(shù)字計(jì)算機(jī)）網(wǎng)絡(luò)化（實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）先進(jìn)自動(dòng)化（系統(tǒng)、管理）信息化智能化（引入智能）知識(shí)化（處理知識(shí)）知識(shí)化21（基礎(chǔ)）自動(dòng)化（核心是控制）是工業(yè)化完成與否的標(biāo)志

自動(dòng)化技術(shù)是工業(yè)化的核心技術(shù)先進(jìn)自動(dòng)化（核心是信息、控制、系統(tǒng)）

是信息化完成與否的標(biāo)志

先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)是信息化的核心技術(shù)自動(dòng)化的重要性223.自動(dòng)化的作用1）提高社會(huì)生產(chǎn)率和工作效率；2）節(jié)約能源和原材料消耗；3）保證產(chǎn)品質(zhì)量；4）改善勞動(dòng)條件，減輕體力和腦力勞動(dòng)；5）改進(jìn)生產(chǎn)工藝和管理體制；6）完成人無法完成的工作；

像機(jī)器人這樣的自動(dòng)化設(shè)備、系統(tǒng)能在危險(xiǎn)、惡劣的環(huán)境下替代人完成各種作業(yè)。7）擴(kuò)展作用——管理、經(jīng)濟(jì)、金融過程智能化。加速社會(huì)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變革和社會(huì)信息化的進(jìn)程。23國(guó)家863高科技發(fā)展計(jì)劃自動(dòng)化是當(dāng)代高科技的集中體現(xiàn)與應(yīng)用。

智能機(jī)器人是當(dāng)代高科技的結(jié)晶。

——宋鍵（原則：有所為，有所不為）分6個(gè)領(lǐng)域：自動(dòng)化、能源、信息、新材料、生物與農(nóng)業(yè)、資源環(huán)境（海洋）就有一個(gè)自動(dòng)化領(lǐng)域分CIMS主題、機(jī)器人主題24四、自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)國(guó)家對(duì)該專業(yè)的定義是：培養(yǎng)出能夠從事運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)過程控制、電力電子技術(shù)應(yīng)用、檢測(cè)與自動(dòng)化儀表、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理等領(lǐng)域的系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、研究、管理與決策的高級(jí)工程技術(shù)人才。自動(dòng)化學(xué)科是一門多學(xué)科交叉的高技術(shù)學(xué)科。（1）學(xué)科特點(diǎn)（2）研究、應(yīng)用特點(diǎn)研究的內(nèi)容寬、廣，并且，伴隨其它技術(shù)發(fā)展，越來越廣?？刂茖W(xué)科具有鮮明的方法論的色彩。25

自動(dòng)化技術(shù)越來越和計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)及通訊相結(jié)合（3C:ControlComputationCommunication）。（3）

學(xué)自動(dòng)化的特點(diǎn)是一個(gè)符合學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方向的寬口徑的專業(yè)。特點(diǎn)：面向控制對(duì)象，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)組成，強(qiáng)弱電并重、軟硬件兼顧；強(qiáng)調(diào)從理論到實(shí)踐，其自然科學(xué)性與工程技術(shù)性并存，它的發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展息息相關(guān)。自動(dòng)化專業(yè)寬基礎(chǔ)、寬專業(yè)面，需要學(xué)的知識(shí)多，并要求扎實(shí)。在工科的學(xué)生中，自動(dòng)化專業(yè)學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)內(nèi)容僅次于計(jì)算機(jī)專業(yè)。自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生適應(yīng)面寬、就業(yè)面寬。26五、控制和自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史自動(dòng)裝置的出現(xiàn)和應(yīng)用（18世紀(jì)以前）

自動(dòng)化技術(shù)形成時(shí)期（18世紀(jì)末至20世紀(jì)30年代）

局部自動(dòng)化時(shí)期（20世紀(jì)40-50年代）綜合自動(dòng)化時(shí)期（20世紀(jì)50年代末起至今）27（1）自動(dòng)裝置的出現(xiàn)和應(yīng)用（18世紀(jì)以前）

中國(guó)和巴比倫出現(xiàn)了自動(dòng)計(jì)時(shí)裝置—刻漏、指南車、水運(yùn)儀象臺(tái)等。公元1世紀(jì)古埃及和希臘的發(fā)明家也創(chuàng)造了教堂廟門自動(dòng)開啟、銅祭司自動(dòng)灑圣水、投幣式圣水箱等自動(dòng)裝置。

1）古代自動(dòng)裝置

公元235年馬鈞研制出能自動(dòng)指示方向的指南車28能自動(dòng)離合的齒輪系車身木人方向車輛轉(zhuǎn)彎

指南車是一種馬拉的雙輪獨(dú)轅車，車箱上立一個(gè)伸臂的木人。車箱內(nèi)裝有能自動(dòng)離合的齒輪系。當(dāng)車子轉(zhuǎn)彎偏離正南方向時(shí)車轅前端就順此方向移動(dòng)，而后端則向反方向移動(dòng)，并將傳動(dòng)齒輪放落，使車輪的傳動(dòng)帶動(dòng)木人下的大齒輪向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，恰好抵消車子轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的影響。

29

中國(guó)天文學(xué)家張衡（公元78-139）曾經(jīng)發(fā)明了對(duì)天體運(yùn)行情況自動(dòng)仿真的漏水轉(zhuǎn)渾天儀和自動(dòng)檢測(cè)地震的候風(fēng)地動(dòng)儀。候風(fēng)地動(dòng)儀30公元1088年，中國(guó)蘇頌等人把渾儀（天文觀測(cè)儀器）、渾象（天文表演儀器）和自動(dòng)計(jì)時(shí)裝置結(jié)合在一起建成了水運(yùn)儀象臺(tái)。

“自動(dòng)控制”作為一種技術(shù)掌握在發(fā)明家的手中。水運(yùn)儀象臺(tái)3117世紀(jì)以來，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，在歐洲的一些國(guó)家相繼出現(xiàn)了多種自動(dòng)裝置，其中比較典型的有：2）近代自動(dòng)裝置法國(guó)物理學(xué)家B.帕斯卡（Pascal）在公元1642年發(fā)明的加法器；荷蘭機(jī)械師C.惠更斯（Huygens）于公元1657年發(fā)明鐘表；英國(guó)機(jī)械師E.李（Lee）在公元1745年發(fā)明帶有風(fēng)向控制的風(fēng)磨；俄國(guó)機(jī)械師И.И.波爾祖諾夫（Ползунов）于公元1765年發(fā)明為蒸汽鍋爐水位保持恒定用的浮子式閥門水位調(diào)節(jié)器。32（2）自動(dòng)化技術(shù)形成時(shí)期（18世紀(jì)末至20世紀(jì)30年代）公元1788年J.瓦特將離心式調(diào)速器與蒸汽機(jī)的閥門連接起來，構(gòu)成蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。33控制量負(fù)荷調(diào)節(jié)器(控制器)－誤差

＋被控對(duì)象輸出變量(被調(diào)量)輸入變量(給定規(guī)律)對(duì)象和調(diào)節(jié)器形成調(diào)節(jié)系統(tǒng)蒸汽源蒸汽機(jī)(對(duì)象)負(fù)荷離心式調(diào)速器(調(diào)節(jié)器)進(jìn)汽閥轉(zhuǎn)速測(cè)量反饋控制（Feedback）是指將系統(tǒng)的實(shí)際輸出和期望輸出進(jìn)行比較，形成誤差，從而為確定下一步的控制行為提供依據(jù)。反饋調(diào)節(jié)（控制）系統(tǒng)前向通道反饋通道341）自動(dòng)調(diào)節(jié)的廣泛應(yīng)用

公元1868年法國(guó)工程師J.法爾科（Farcot）發(fā)明反饋調(diào)節(jié)器，并把它與蒸汽閥連接起來，操作蒸汽船的舵，他稱之為伺服機(jī)構(gòu)（Servo-mechanism）。20世紀(jì)20-30年代，美國(guó)開始采用PID模擬式調(diào)節(jié)器（比例-積分-微分調(diào)節(jié)器）。現(xiàn)在還在許多工廠中采用。自動(dòng)調(diào)節(jié)器和被控制對(duì)象（蒸汽機(jī)或船舵）組成自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)（AutomaticRegulationSystem）。

由于第一次工業(yè)革命的需要，人們開始采用自動(dòng)調(diào)節(jié)器（Regulator）或裝置，使一些物理量保持在給定值附近。352）自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（Stability）問題當(dāng)時(shí)人們發(fā)現(xiàn)蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)忽高忽低，即系統(tǒng)會(huì)發(fā)生振蕩（不穩(wěn)定）。這迫使一些數(shù)學(xué)家從理論上來加以研究，創(chuàng)造多種穩(wěn)定判據(jù)。

在拉普拉斯（Laplace）變換的基礎(chǔ)上，引入傳遞函數(shù)（TransferFunction）的概念，成為分析自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要工具。穩(wěn)定判據(jù)加上公元1922年N.米諾爾斯基《關(guān)于船舶自動(dòng)操舵的穩(wěn)定性》和1934年美國(guó)H.L.黑曾（Hazen）發(fā)表的《關(guān)于伺服機(jī)構(gòu)理論》的論文標(biāo)志著經(jīng)典控制理論的誕生。36（3）局部自動(dòng)化時(shí)期(20世紀(jì)40-50年代)

經(jīng)典控制理論的形成和發(fā)展

局部自動(dòng)化的廣泛應(yīng)用

電子數(shù)字計(jì)算機(jī)在控制系統(tǒng)的應(yīng)用

在第二次世界大戰(zhàn)期間，為了防空火力控制系統(tǒng)和飛機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)等軍事技術(shù)問題，各國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)出各種精密的自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，開創(chuàng)了防空火力系統(tǒng)和控制這一新的科學(xué)領(lǐng)域。37自動(dòng)防空火力控制系統(tǒng)38在代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)和傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上加上W.埃文斯（Evans）1948年的根軌跡法（RootLocusMethod），奠定了適用于單變量控制問題的經(jīng)典控制理論的基礎(chǔ)。隨著高速飛行、核反應(yīng)堆、大電力網(wǎng)和大化工廠提出的新控制問題：非線性系統(tǒng)、時(shí)滯系統(tǒng)、脈沖及采樣控制系統(tǒng)、時(shí)變系統(tǒng)、分布參數(shù)系統(tǒng)和有隨機(jī)輸入的系統(tǒng)的控制問題等的深入研究，經(jīng)典控制理論在20世紀(jì)50年代有新的發(fā)展。

1）經(jīng)典控制理論的形成和發(fā)展依據(jù)頻率響應(yīng)的頻率法（或稱頻域法，F(xiàn)requencyMethod）成為分析和設(shè)計(jì)線性單變量自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要方法。早期，反饋控制系統(tǒng)通稱為自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，后稱為自動(dòng)控制系統(tǒng)（AutomaticControlSystem）。因此，調(diào)節(jié)器現(xiàn)也稱為控制器。392）局部自動(dòng)化的廣泛應(yīng)用

二次大戰(zhàn)后，在工業(yè)上已廣泛應(yīng)用PID調(diào)節(jié)器，并用電子模擬計(jì)算機(jī)（ElectronicAnalogComputer）來設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)在工業(yè)上實(shí)現(xiàn)局部自動(dòng)化，即單個(gè)過程或單個(gè)機(jī)器的自動(dòng)化。

在20世紀(jì)30-40年代出現(xiàn)了統(tǒng)一信號(hào)的、通用的、標(biāo)準(zhǔn)的氣動(dòng)單元組合儀表。20世紀(jì)50年代研制出了電動(dòng)單元組合儀表。這些為工業(yè)自動(dòng)化提供了必不可少的技術(shù)工具，并使得構(gòu)成和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)更簡(jiǎn)便、更工程化了。403）電子數(shù)字計(jì)算機(jī)在控制系統(tǒng)的應(yīng)用目前小型電子數(shù)字計(jì)算機(jī)或單片計(jì)算機(jī)已成為復(fù)雜自動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制和算法。

電子數(shù)字計(jì)算機(jī)內(nèi)部元件和結(jié)構(gòu)，經(jīng)歷了電子管、晶體管、集成電路和大規(guī)模集成電路的四個(gè)發(fā)展階段。電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)明，為60-70年代開始的在控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的程序控制、邏輯控制以及應(yīng)用數(shù)字計(jì)算機(jī)直接控制生產(chǎn)過程，奠定了基礎(chǔ)。41（4）綜合自動(dòng)化時(shí)期（20世紀(jì)50年代末至今）復(fù)雜工業(yè)、復(fù)雜工業(yè)過程和航天技術(shù)的自動(dòng)控制問題，都是多變量控制系統(tǒng)的分析和綜合問題，迫切需要加以解決。現(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展

1956年前蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家Л.龐特里亞金提出極大值原理。同年美國(guó)數(shù)學(xué)家R.貝爾曼創(chuàng)立動(dòng)態(tài)規(guī)劃。兩者為解決最優(yōu)控制問題提供了理論工具。1960年美國(guó)數(shù)學(xué)家R.卡爾曼提出能控性和能觀性兩個(gè)概念，揭示了系統(tǒng)的內(nèi)在屬性。以上這些新概念和新方法標(biāo)志著現(xiàn)代控制理論的誕生。卡爾曼引入狀態(tài)空間法，提出具有二次型性能指標(biāo)的線性狀態(tài)反饋控制律，為自動(dòng)控制系統(tǒng)給出了最優(yōu)調(diào)節(jié)器的概念。42現(xiàn)代控制理論的迅速發(fā)展，形成了多個(gè)重要分支：（1）系統(tǒng)辯識(shí)、建模與仿真經(jīng)典控制理論是以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，提供系統(tǒng)的輸入/輸出外部信息。主要研究單輸入、單輸出一類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，并在工程上比較成功地解決了簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的控制問題?，F(xiàn)代控制理論是建立在線性代數(shù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上，以狀態(tài)空間法（StateSpaceMethod)為基礎(chǔ)。不僅提供系統(tǒng)的外部信息，而且能提供系統(tǒng)的內(nèi)部信息。對(duì)研究多輸入、多輸出、變參數(shù)、非線性、高精度、高性能等更廣泛、更復(fù)雜控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)提供了有效的手段。（2）自適應(yīng)控制（3）最優(yōu)控制（4）遙測(cè)、遙控和遙感

（5）綜合自動(dòng)化（6）大系統(tǒng)理論（7）模式識(shí)別和人工智能（8）智能控制431）系統(tǒng)辯識(shí)、建模與仿真

(SystemIdentification、Modeling&Simulation)

系統(tǒng)辯識(shí)是以系統(tǒng)輸入、輸出數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，來建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的理論和方法。此外建立數(shù)學(xué)模型還可以采用解析法和實(shí)驗(yàn)方法。在仿真設(shè)備上對(duì)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行建立、修改和復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)，這就稱為系統(tǒng)仿真。

要精確地研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制的品質(zhì)等重要問題，必須用微分方程、拉普拉斯變換等高等數(shù)學(xué)的工具，來描述每一個(gè)環(huán)節(jié)或元件以及它們組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)。這些微分方程（或拉普拉斯變換后組成的傳遞函數(shù)）被相應(yīng)地稱為環(huán)節(jié)（元件）和系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。442）自適應(yīng)控制（Self-adaptiveControl）

自適應(yīng)控制能在對(duì)象數(shù)學(xué)模型變動(dòng)和系統(tǒng)外界信息不完備的情況下，改變計(jì)算機(jī)控制的反饋控制器的特性，以保持良好的工作品質(zhì)。自適應(yīng)控制實(shí)質(zhì)上是系統(tǒng)辨識(shí)與控制技術(shù)的結(jié)合，通常有自校正控制系統(tǒng)、模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)兩種類型。計(jì)算機(jī)

自適應(yīng)控制框圖

校正作用被控對(duì)象反饋控制器自適應(yīng)控制器

控制輸入

干擾

輸出45⑴自校正控制系統(tǒng)

（Self-tuningRegulator）被控對(duì)象反饋控制器辨識(shí)器

參數(shù)

控制輸入

干擾

輸出自校正控制框圖計(jì)算機(jī)46⑵模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)

473）最優(yōu)控制（OptimalControl）軍事方面：飛行器同樣的飛行所消耗的燃料愈少愈好（最省燃料的飛行器飛行控制系統(tǒng)）。或者同樣的燃料，飛行的距離愈遠(yuǎn)愈好。直升飛機(jī)上升：在有限的動(dòng)力下，以最短的時(shí)間上升到一定的高度；工業(yè)方面：化學(xué)工業(yè)的過程控制中，選擇一個(gè)被控反應(yīng)塔的溫度控制規(guī)律和相應(yīng)的原料配比，使得化學(xué)反應(yīng)過程的產(chǎn)量最多。工廠合理布局、物質(zhì)合理調(diào)配，使運(yùn)輸費(fèi)用最省。安排生產(chǎn)計(jì)劃：在現(xiàn)有的人力、物力條件下，合理安排產(chǎn)品生產(chǎn)，使產(chǎn)量最高。設(shè)計(jì)產(chǎn)品，在滿足性能要求的前提下，使產(chǎn)品成本最低。潛艇的最速沉降問題。48

最優(yōu)控制器的設(shè)計(jì)主要應(yīng)用龐特里亞金提出的極大值原理和貝爾曼創(chuàng)立的動(dòng)態(tài)規(guī)劃。3）最優(yōu)控制（OptimalControl）這一類的自動(dòng)控制系統(tǒng)中對(duì)于控制都有一定的技術(shù)指標(biāo)，但與以往不同的是：通過設(shè)計(jì)控制作用要使這個(gè)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到極值（極大或極?。?/p>

最優(yōu)控制是根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)控制要求的技術(shù)指標(biāo)，通過設(shè)計(jì)控制作用從而使技術(shù)指標(biāo)達(dá)到極值（極大或極?。Ｉ虡I(yè)方面：合理組織貨源，既滿足顧客的需求，又使企業(yè)的資金周轉(zhuǎn)最快，薄利多銷，使總利潤(rùn)最高。農(nóng)業(yè)方面：利用溫室生產(chǎn)蔬菜，合理控制溫度、濕度，使生產(chǎn)的周期最短，產(chǎn)量最高。49

遙測(cè)：

對(duì)被測(cè)對(duì)象的某些參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量。4）遙測(cè)、遙控和遙感

（Telemetry、RemoteControl&RemoteSensing）遠(yuǎn)距離控制(遙控)系統(tǒng)

遙控：

對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。

遙感：

利用裝載在飛機(jī)或人造衛(wèi)星等運(yùn)載工具上的傳感器，收集由地面目標(biāo)物反射或發(fā)射出來的電磁波，再根據(jù)這些數(shù)據(jù)來獲得關(guān)于目標(biāo)物（如礦藏、森林、作物產(chǎn)量等）的信息。

全程遙控505）綜合自動(dòng)化（SyntheticAutomation）

20世紀(jì)50年代末到60年代初，出現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制的化工廠；

無人加工車間

60年代末在制造工業(yè)中出現(xiàn)了許多自動(dòng)生產(chǎn)線，工業(yè)生產(chǎn)開始由局部自動(dòng)化向綜合（全局）自動(dòng)化方向發(fā)展；70年代出現(xiàn)用專用機(jī)床組成的無人工廠；80年代初出現(xiàn)用柔性制造系統(tǒng)組成的無人工廠。51無人組裝車間52

60年末開始對(duì)出現(xiàn)的大系統(tǒng)如大電力系統(tǒng)、化工聯(lián)合企業(yè)、鋼鐵聯(lián)合企業(yè)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)大系統(tǒng)等開始進(jìn)行了研究。

大系統(tǒng)理論的重要作用在于對(duì)大系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度優(yōu)化和控制優(yōu)化，通過分解-協(xié)調(diào)以較短時(shí)間計(jì)算出優(yōu)化結(jié)果。6）大系統(tǒng)理論（Large-scaleSystem）大系統(tǒng)及其控制高速大型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)為大系統(tǒng)的研究和大量計(jì)算提供了前提條件。

系統(tǒng)工程及應(yīng)用53（一）大系統(tǒng)的概念給大系統(tǒng)下定義困難，具體界定也困難。認(rèn)識(shí)一個(gè)大系統(tǒng)，只能從它所具有的特征出發(fā)。通常，一個(gè)大系統(tǒng)應(yīng)該具有如下基本特征：（1）由一些子系統(tǒng)組成，規(guī)模龐大；（2）子系統(tǒng)間縱橫交錯(cuò)，關(guān)系復(fù)雜；（3）整個(gè)系統(tǒng)目標(biāo)多樣，功能綜合；（4）系統(tǒng)與環(huán)境有物質(zhì)、能量、信息的交換，且往往數(shù)量較大；（5）具有非線性特性和繁殖、擴(kuò)展能力；（6）往往是有人參與的系統(tǒng)，人為因素影響大。大系統(tǒng)及其控制541.集中控制

大系統(tǒng)理論的主要控制方法：將大系統(tǒng)按多層結(jié)構(gòu)或多級(jí)結(jié)構(gòu)分解成子系統(tǒng)，采用分散控制的優(yōu)化控制方法。

“化大為小，化整為零”

能對(duì)全局作出優(yōu)化的控制方案，但控制系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍，應(yīng)變能力差，可靠性差。

(二)大系統(tǒng)的控制55每個(gè)子系統(tǒng)的控制器需要處理的信息量少，處理速度快，增強(qiáng)了系統(tǒng)的應(yīng)變能力，提高了系統(tǒng)局部控制效果；提高了系統(tǒng)可靠性。

每個(gè)子系統(tǒng)的控制器只能獲得系統(tǒng)的部分信息，而整個(gè)大系統(tǒng)缺乏總體控制和協(xié)調(diào)能力，很難保證全局的控制優(yōu)化。2.分散控制56

(1)分級(jí)遞階控制3.分解—協(xié)調(diào)57總目標(biāo)、總?cè)蝿?wù)總決策目標(biāo)函數(shù)、約束條件、模型參數(shù)優(yōu)化控制決策控制輸出(2)分層58按系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間順序進(jìn)行分解。如生產(chǎn)流水線、導(dǎo)彈飛行控制等。(3)分段控制59(一)系統(tǒng)工程的概念系統(tǒng)工程是一門關(guān)于組織管理的技術(shù)。對(duì)被控過程實(shí)行有效的“控制”，其含義相當(dāng)于將傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)廣義化。它包含了如下幾方面的意思：(1)它面對(duì)的是一個(gè)龐大而復(fù)雜的對(duì)象；(2)它要達(dá)到的目標(biāo)是系統(tǒng)的綜合最優(yōu)；(3)它根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)，把自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)中的某些思想、理論、方法、策略和手段等有機(jī)地結(jié)合起來，應(yīng)用于人們的科研、生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)活動(dòng)；(4)它應(yīng)用數(shù)學(xué)方法和電子計(jì)算機(jī)等工具，并有人的參與系統(tǒng)工程及其應(yīng)用60要建造一個(gè)系統(tǒng)，通常要經(jīng)過五個(gè)階段：系統(tǒng)規(guī)劃階段系統(tǒng)分析階段系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段系統(tǒng)構(gòu)建階段系統(tǒng)運(yùn)行階段提出問題、定義系統(tǒng)、設(shè)定目標(biāo)目標(biāo)分析、收集信息、制定方案(二)系統(tǒng)建立和系統(tǒng)分析61工程系統(tǒng)工程：工程體系的設(shè)計(jì)、組織和管理軟件工程：對(duì)一個(gè)龐大計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)、開發(fā)、調(diào)試的組織和管理軍事系統(tǒng)工程：軍事領(lǐng)域行為的組織和管理社會(huì)系統(tǒng)工程：以社會(huì)活動(dòng)為對(duì)象的系統(tǒng)工程環(huán)境系統(tǒng)工程：例如區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)、流域水污染治理系統(tǒng)交通系統(tǒng)工程：例如城市智能交通管理系統(tǒng)企業(yè)系統(tǒng)工程：企業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整、新產(chǎn)品研發(fā)、市場(chǎng)預(yù)測(cè)、全面質(zhì)量管理、成本核算、材料供應(yīng)等企業(yè)管理系統(tǒng)

(三)系統(tǒng)工程的應(yīng)用62

模式識(shí)別是使用計(jì)算機(jī)直接接受和處理各種自然的模式消息，如語言、文字、圖象、景物等。7）模式識(shí)別和人工智能

（ImageRecognition&ArtificialIntelligence）人工智能學(xué)者已研制出用于醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探、金融決策、軍事指揮、大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)等各種專家系統(tǒng)；研制出智能機(jī)器人，如有視覺和觸覺的機(jī)器人和能與人對(duì)答的機(jī)器人等等。63

機(jī)器人戰(zhàn)勝國(guó)際象棋冠軍——2010年64足球機(jī)器人——小型組6566足球機(jī)器人——中型組678）智能控制（IntelligentControl）將人工智能引入到自動(dòng)控制系統(tǒng)，形成智能控制系統(tǒng)。這是新一代的自動(dòng)控制系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是具有智能，能解決一些以往的自動(dòng)控制解決得不好或者不能解決的控制問題。它將人工智能中的專家系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制、模糊邏輯控制和具有多層感知器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等分別與自動(dòng)控制和系統(tǒng)工程的一些方法相結(jié)合，形成一些新的、具有獨(dú)特性能的智能自動(dòng)控制系統(tǒng)，例如智能機(jī)器人。68

智能機(jī)器人

水下機(jī)器人69機(jī)器手臂70汽車加油機(jī)器人71工程機(jī)器人帶有壓力傳感器的機(jī)器手72壁面清洗機(jī)器人擦玻璃機(jī)器人73飛機(jī)清洗機(jī)器人74家用清潔機(jī)器人75高壓輸電線維修（遙操作）機(jī)器人76采松果機(jī)器人挖樹根機(jī)器人77采摘機(jī)器人嫁接機(jī)器人78醫(yī)用機(jī)器人79中國(guó)骨科機(jī)器人系統(tǒng)80法國(guó)遠(yuǎn)程醫(yī)療機(jī)器人81智能控制系統(tǒng)（IntelligentControlSystem）對(duì)于許多復(fù)雜的被控對(duì)象和它的外界環(huán)境，難以建立有效的數(shù)學(xué)模型和采用常規(guī)的經(jīng)典或現(xiàn)代控制理論去進(jìn)行定量計(jì)算和分析、設(shè)計(jì)。

智能控制的理論和技術(shù)：

專家控制系統(tǒng)

模糊控制系統(tǒng)

神經(jīng)控制系統(tǒng)

學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)

智能優(yōu)化算法

智能控制是一種應(yīng)用擬人化的思維方式和決策方法實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象有效控制的技術(shù)。具有人工智能、控制論和運(yùn)籌學(xué)等形成交叉學(xué)科的特點(diǎn)和定量與定性相結(jié)合的分析方法特點(diǎn)。82a）專家控制系統(tǒng)（ExpertControlSystem）專家系統(tǒng)是人工智能的重要內(nèi)容，它主要是一個(gè)智能計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，內(nèi)部包含某個(gè)領(lǐng)域的專家水平的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，并利用來處理該領(lǐng)域的問題。專家系統(tǒng)通常由知識(shí)庫和推理機(jī)兩部分組成。83專家控制器的結(jié)構(gòu)

控制器根據(jù)反饋環(huán)節(jié)（傳感器）測(cè)量被控制量，判斷瞬時(shí)誤差的正負(fù)和大??；然后識(shí)別調(diào)節(jié)過程的特征，如超調(diào)（在調(diào)節(jié)過程中的調(diào)節(jié)過頭）、振蕩次數(shù)（調(diào)節(jié)過程中的）和穩(wěn)態(tài)誤差等；再根據(jù)以往的控制知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)決定：應(yīng)該施加多大（增加還是減少）的控制器輸出至執(zhí)行機(jī)構(gòu)。RY特征識(shí)別信息處理SKGIU專家控制器eU控制規(guī)則集推理機(jī)（IE）知識(shí)庫（KB）對(duì)象和執(zhí)行機(jī)構(gòu)反饋環(huán)節(jié)RY+_84b）模糊控制系統(tǒng)（FuzzyControlSystem）

系統(tǒng)根據(jù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)在對(duì)被控量（輸出）的特征用語言信息進(jìn)行識(shí)別；然后根據(jù)模糊控制規(guī)則進(jìn)行復(fù)雜的推理和判斷，它們也是基于語言信息的；例如，爐溫作為一個(gè)語言變量,其溫度集T可為:T(溫度)={超高,很高,較高,中等,

較低,很低,過低}

這種模糊控制規(guī)則表達(dá)知識(shí)既方便又有效。這種語言表達(dá)的控制規(guī)則，用于控制就形成了模糊控制。85c）神經(jīng)控制系統(tǒng)（NeuralControlSystem）

人工神經(jīng)元(ArtificialNeuron)由計(jì)算機(jī)模擬一個(gè)生物神經(jīng)元；w11Wnny1y3xnx1輸入層輸出層隱層反向傳播x2y2………前饋多層網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元模型f()∑-1jx1x2xn…yjW

j1Wjny

j

(t)=f

(∑wji

x

i-j)在人工神經(jīng)元基礎(chǔ)上發(fā)展成人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過訓(xùn)練后可以起控制器的作用，稱為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器。86水輪發(fā)電機(jī)組++fG-G+2/S同步控制器速度調(diào)節(jié)器+-NfN水輪發(fā)電機(jī)復(fù)雜控制系統(tǒng)

水輪發(fā)電機(jī)同步控制系統(tǒng)fN和фN為電網(wǎng)的頻率和相位；fG和фG為發(fā)電機(jī)的頻率和相位；水輪發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行的理想條件為：發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)間的電壓差Δu=0，頻率差Δf=0和相位差Δф=0。并網(wǎng)連接時(shí)間應(yīng)盡可能短。該復(fù)雜控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤和相位跟蹤的復(fù)雜控制方案。轉(zhuǎn)換器裝置++NfKφ水輪發(fā)電機(jī)組++KfNφw1w3w2w4w5x1x2x3x5x4Z(t)Zf

(t)u(t)uf(t)++...u(t)轉(zhuǎn)換器水輪發(fā)電機(jī)雙神經(jīng)元同步控制系統(tǒng)...利用兩個(gè)神經(jīng)元Nφ和Nf實(shí)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)雙神經(jīng)元同步控制：

Kf〉0和Kφ〉0為神經(jīng)元的比例系統(tǒng)；Zf(t)和Zφ(t)為控制的性能指標(biāo)，即測(cè)量Δf和Δф；xi為神經(jīng)元輸入，wi為xi的權(quán)系數(shù)（i=1,2,…,5）。經(jīng)訓(xùn)練神經(jīng)元后，雙神經(jīng)元同步控制系統(tǒng)具有良好的控制效果，可直接用于控制水輪發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行。87d）學(xué)習(xí)控制（LearningControl）

學(xué)習(xí)控制是指在控制系統(tǒng)的進(jìn)程中估計(jì)某些信息并據(jù)以改善控制的一種控制方法，以便逐步改進(jìn)控制系統(tǒng)的性能。

學(xué)習(xí)系統(tǒng)是自適應(yīng)系統(tǒng)的發(fā)展與延伸，它能夠按照運(yùn)行進(jìn)程中的“經(jīng)驗(yàn)”和“教訓(xùn)”來不斷增長(zhǎng)知識(shí)、改進(jìn)算法，更廣泛地模擬人類的某些行為（如判斷、推理等）。輸出誤差輸入+_由智能決策單元(IntelligentDecisionUnit)來修正控制器參數(shù)IDU推理機(jī)規(guī)則庫學(xué)習(xí)機(jī)數(shù)據(jù)庫控制器工業(yè)過程88e）智能優(yōu)化算法

（IntelligentOptimalAlgorithm）

遺傳算法（GeneticAlgorithm，GA）是模擬自然界生物進(jìn)化過程中的“優(yōu)勝劣汰，適者生存”的生物進(jìn)化機(jī)制，并模擬人類的優(yōu)生學(xué)原理。利用隨機(jī)信息交換思想，使生成的子代不斷向著優(yōu)化方向發(fā)展，直到滿足終止優(yōu)化條件。

基本步驟為：基因編碼、形成初始群體、計(jì)算適應(yīng)度、執(zhí)行遺傳操作和終止操作。

基本思想是：從一組隨機(jī)生成的初始個(gè)體出發(fā)，經(jīng)過對(duì)基因的選擇、交換、變異等操作，并根據(jù)適應(yīng)度的大小進(jìn)行個(gè)體的優(yōu)勝劣汰，提高新一代群體的質(zhì)量，再經(jīng)過多次反復(fù)選代，逐步逼近優(yōu)化問題的最優(yōu)解。89六、控制與自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范疇

控制與自動(dòng)化是不斷發(fā)展的高、新科學(xué)技術(shù)，對(duì)人類生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究有著非常重要的影響?？刂婆c自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展至今，可以說是已從“人類手腳的延伸”擴(kuò)展到“人類大腦的延伸”?？刂婆c自動(dòng)化技術(shù)時(shí)時(shí)在為人類“謀”福利，可謂無所不在、無處沒有。

從廣度來看，涉及第二產(chǎn)業(yè)——工業(yè)自動(dòng)化

、第一產(chǎn)業(yè)——農(nóng)業(yè)自動(dòng)化

、第三產(chǎn)業(yè)——服務(wù)自動(dòng)化（如辦公自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、商務(wù)自動(dòng)化、交通自動(dòng)化等等）；涉及的系統(tǒng)可有人造系統(tǒng)（如機(jī)器系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、軍事系統(tǒng)）和自然系統(tǒng)（如生命系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)）；涉及的過程有生產(chǎn)過程、管理過程、決策過程等等。90自動(dòng)化技術(shù)的主要應(yīng)用范疇：機(jī)械制造自動(dòng)化過程工業(yè)自動(dòng)化電力系統(tǒng)自動(dòng)化飛行器控制智能建筑智能交通系統(tǒng)生物控制生態(tài)與環(huán)境控制社會(huì)經(jīng)濟(jì)控制大系統(tǒng)控制與系統(tǒng)工程91（一）機(jī)械制造自動(dòng)化（1）數(shù)控技術(shù)和數(shù)控系統(tǒng)在產(chǎn)品加工中，對(duì)于多品種、加工批量小、零件形狀復(fù)雜、精度要求高的零件的加工，必須采用一種靈活、通用、高精度、高效率的自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)——數(shù)字控制（簡(jiǎn)稱數(shù)控）技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是一門以數(shù)字的形式實(shí)現(xiàn)控制的技術(shù)。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

921952年

美國(guó)MIT研制出

第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床

現(xiàn)代高速大型數(shù)控中心（沈陽第一機(jī)床廠）93（2）柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem）

柔性制造系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱FMS）是在計(jì)算機(jī)直接數(shù)控(DNC)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高度自動(dòng)化加工形式。它是由統(tǒng)一的控制系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)連接起來的一組加工設(shè)備，包括數(shù)控機(jī)床、材料和工具自動(dòng)運(yùn)輸設(shè)備、產(chǎn)品零件自動(dòng)傳輸設(shè)備、自動(dòng)檢測(cè)和試驗(yàn)設(shè)備等，不僅能進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)，而且還能在—定范圍內(nèi)完成不同工件的加工任務(wù)。中央管理和控制計(jì)算機(jī)物流控制裝置CNC機(jī)床機(jī)器人附屬工作站制造單元....自動(dòng)輸送車附屬工作站CNC機(jī)床機(jī)器人自動(dòng)化倉(cāng)庫工廠主計(jì)算機(jī)夾具站信息傳輸網(wǎng)刀具庫941913年美國(guó)建成最早的汽車裝配流水線1926年美國(guó)建成第一條汽車自動(dòng)生產(chǎn)線

現(xiàn)代自動(dòng)化工廠生產(chǎn)線（國(guó)產(chǎn)）奇瑞、長(zhǎng)安汽車沖壓生產(chǎn)線長(zhǎng)春汽車焊接生產(chǎn)線95（3）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)

（ComputerIntegratedManufacturingSystem）

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是在自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)及其軟件，將制造工廠全部生產(chǎn)活動(dòng)（設(shè)計(jì)、制造及經(jīng)營(yíng)管理，包括市場(chǎng)調(diào)研、生產(chǎn)決策、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造以及銷售經(jīng)營(yíng)等）與整個(gè)生產(chǎn)過程有關(guān)的物料流與信息流實(shí)現(xiàn)高度統(tǒng)一的綜合化管理，構(gòu)成一個(gè)優(yōu)化的完整的生產(chǎn)系統(tǒng)。

經(jīng)營(yíng)決策管理系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)組成框圖

柔性制造單元與系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造96計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)是面向制造業(yè)的集成自動(dòng)化系統(tǒng)。特點(diǎn)：

(1)系統(tǒng)包括控制和管理兩個(gè)方面(2)系統(tǒng)采用分級(jí)遞階結(jié)構(gòu)(3)系統(tǒng)的信息集成(4)系統(tǒng)的功能集成(5)人的介入和參與97（二）過程工業(yè)自動(dòng)化

（ProcessIndustrialAutomation）在連續(xù)型工業(yè)中，主要對(duì)系統(tǒng)的溫度，壓力、流量、液位（料位）、成分和物性等六大參數(shù)進(jìn)行控制的工業(yè)，稱為過程工業(yè)。

隨著微處理器和工業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的過程控制系統(tǒng)目前被廣泛采用。近年來迅速發(fā)展起來的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(FCS)，更是控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)物。直接數(shù)字控制系統(tǒng)生產(chǎn)過程數(shù)字計(jì)算機(jī)A/D轉(zhuǎn)換D/A轉(zhuǎn)換操作臺(tái)動(dòng)擾控制變量輸出變量……控制臺(tái)控制臺(tái)過程控制計(jì)算機(jī)控制單元控制單元多路采集器工程師/操作員控制臺(tái)其他系統(tǒng)分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可編程邏輯控制器數(shù)據(jù)通道98（三）電力系統(tǒng)自動(dòng)化

（ElectricPowerSystemAutomation）

經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)對(duì)于火力發(fā)電廠，不但要考慮每個(gè)電廠的煤耗量，更要考慮電廠的煤耗微增率（即增加單位負(fù)荷所需的煤耗量）。不同電廠在輸電過程中的不同線路損耗。電力系統(tǒng)形成復(fù)雜的聯(lián)網(wǎng)時(shí)，需要依靠自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)。對(duì)于單個(gè)的火力發(fā)電系統(tǒng)，為了保障發(fā)電機(jī)的安全，需要采用自動(dòng)裝置進(jìn)行過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)、接地保護(hù)、功率反向保護(hù)或差動(dòng)保護(hù)。對(duì)汽溫、汽壓、真空度、水位、爐膛壓力、燃燒情況以及汽輪發(fā)電機(jī)的電流、電壓、軸承溫度等等參數(shù)需要進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控。由不同規(guī)模、不同性質(zhì)的電力系統(tǒng)形成復(fù)雜的聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。安全供電離不開自動(dòng)化經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)需要自動(dòng)化99供電質(zhì)量需要自動(dòng)化供電質(zhì)量主要指頻率質(zhì)量和電壓質(zhì)量。我國(guó)電力系統(tǒng)的頻率標(biāo)準(zhǔn)是50hz，頻率下降時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)出力減少，鍋爐給水泵打不上水，火力發(fā)電廠的鍋爐將不能運(yùn)行；油泵不能供應(yīng)軸承潤(rùn)滑油，汽輪發(fā)電機(jī)的軸瓦將被燒壞。頻率變化對(duì)電子設(shè)備的影響更大。

頻率變化是電力系統(tǒng)內(nèi)電力盈虧的標(biāo)志。電力系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電出力多于用電量時(shí)，多余的電力轉(zhuǎn)化為加速電機(jī)轉(zhuǎn)速的動(dòng)能，頻率將加快；發(fā)電不足時(shí)，發(fā)電機(jī)付出動(dòng)能來滿足用電的需要，頻率將下降。所以，電力系統(tǒng)運(yùn)行中，需要自動(dòng)調(diào)頻裝置來保持電力的正常盈虧平衡，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的出力或限制負(fù)荷。

電壓質(zhì)量直接影響到用戶的用電質(zhì)量。電壓過高會(huì)損害用電電器，或響應(yīng)其壽命；電壓過低則電燈不亮、熒光燈不能啟動(dòng)、燒壞電動(dòng)機(jī)等。100從一次停電事故看電力系統(tǒng)自動(dòng)化1965年11月9日下午5點(diǎn)16分11秒，紐約一條線路的后備保護(hù)誤動(dòng)作把線路開關(guān)跳開，負(fù)荷轉(zhuǎn)加給了其他四條線路，使它們先后在2.72秒內(nèi)斷開?？梢?，先進(jìn)、可靠的電力自動(dòng)化系統(tǒng)是多么重要和必要！于是貝克水電站的發(fā)電機(jī)由于失去負(fù)荷而加速，頻率上升，電力向紐約州強(qiáng)送，使紐約州涌進(jìn)了大量電力，在大約1.5秒內(nèi)，這些線路的過負(fù)載保護(hù)先后動(dòng)作而斷開，造成紐約市缺電大約130萬kw。從而又使附近紐澤西州的電力向紐約市涌進(jìn)了100萬kw，以至電壓和頻率不能平衡。幾分鐘內(nèi)，該區(qū)內(nèi)頻率下降，電廠的風(fēng)機(jī)和水泵出力降低，甚至停轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)只得相繼斷開。由于潤(rùn)滑泵停運(yùn)，區(qū)內(nèi)三臺(tái)大機(jī)組因軸承損壞而停運(yùn)，最終導(dǎo)致全市停電。高樓電梯、地鐵、交通信號(hào)燈以至路燈等都不工作，全市大亂。斷電時(shí)間長(zhǎng)達(dá)13.5小時(shí)。

101（四）飛行器控制（FlyerControl）

現(xiàn)代飛行器有很多種類，例如有飛機(jī)、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、直升機(jī)、運(yùn)載火箭、宇宙飛船、航天飛機(jī)等。飛行器控制系統(tǒng)飛行控制系統(tǒng)測(cè)試發(fā)射控制系統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)制導(dǎo)系統(tǒng)姿態(tài)控制系統(tǒng)電子綜合系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)射控制系統(tǒng)監(jiān)視控制系統(tǒng)飛行器控制系統(tǒng)的構(gòu)成

102導(dǎo)航系統(tǒng)

飛行器是六自由度運(yùn)動(dòng)體，包含角運(yùn)動(dòng)和線運(yùn)動(dòng)，一般分別稱為繞質(zhì)心運(yùn)動(dòng)和質(zhì)心運(yùn)動(dòng)。繞質(zhì)心運(yùn)動(dòng)參數(shù)(如姿態(tài)角度、角速度)的測(cè)量主要利用慣性器件，質(zhì)心運(yùn)動(dòng)參數(shù)(如位置、速度、加速度)的測(cè)量有慣性測(cè)量方法和依靠外界參照信息的無線電測(cè)量、光學(xué)測(cè)量方法。

導(dǎo)航是指利用敏感器件測(cè)量飛行器的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并將測(cè)量的信息直接或經(jīng)過變換、計(jì)算來表征飛行器在某種坐標(biāo)系的角度、速度和位置等狀態(tài)量。導(dǎo)航系統(tǒng)是由測(cè)量、傳遞、變換、計(jì)算幾個(gè)環(huán)節(jié)組成并給出飛行器初始狀態(tài)和飛行運(yùn)動(dòng)參數(shù)的系統(tǒng)。103制導(dǎo)系統(tǒng)制導(dǎo)系統(tǒng)的主要功能是利用導(dǎo)航系統(tǒng)提供的飛行器運(yùn)動(dòng)參數(shù)，對(duì)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，使飛行器從某一飛行狀態(tài)達(dá)到期望的終端條件，保證飛行器以足夠的精度命中目標(biāo)。

導(dǎo)彈與控制追蹤法示意圖比例導(dǎo)引法示意圖三點(diǎn)法示意圖104（五）智能建筑（IntelligentBuilding）

智能建筑通過綜合布線系統(tǒng)與各種信息終端來“感知”建筑物內(nèi)各個(gè)空間的信息，經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理作出相應(yīng)對(duì)策，使建筑物具有某種“智能”?？梢詫?duì)大樓的供熱、供水、空調(diào)、電氣、電梯、照明、音樂、防火、防盜、電話、傳真、閉路電視(或衛(wèi)星電視)、計(jì)算機(jī)通信、購(gòu)物、保健等設(shè)施實(shí)現(xiàn)按需控制，對(duì)建筑物的關(guān)鍵部位或特殊部位進(jìn)行監(jiān)控并提供與互聯(lián)網(wǎng)的有效連接。綜合布線系統(tǒng)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(OA)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(BA)通信自動(dòng)化系統(tǒng)(CA)日常事物處理中上層管理決策設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)火警消防系統(tǒng)公共安全系統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)電視網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)3A智能建筑的構(gòu)成105樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)大樓供電、照明、報(bào)警、消防、電梯、空調(diào)等設(shè)備監(jiān)控和管理，對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制與監(jiān)視、或節(jié)能控制、非正常運(yùn)行狀態(tài)報(bào)警。并通過與辦公自動(dòng)化及通信自動(dòng)化系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)，支持面向用戶的服務(wù)功能，提高大樓的舒適性、安全性、節(jié)能性，降低費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)高度的集成化管理。傳統(tǒng)的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)采用集中監(jiān)視、集中控制的方式。集中式樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)106由于并行的分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及集散型監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，分布式樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)成為目前樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)廣為采用的一種結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)各現(xiàn)場(chǎng)控制器通過通信的方式與監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)連接在一起，各控制器獨(dú)立地完成系統(tǒng)分配給自己的任務(wù)，如數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、處理、檢測(cè)、控制等。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫大樓主干通信網(wǎng)樓宇控制局域網(wǎng)監(jiān)控中心操作站……操作站控制器……監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制器分布式樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)107通信自動(dòng)化系統(tǒng)

通信自動(dòng)化系統(tǒng)是大廈智能化的“中樞神經(jīng)”。它由各種通信設(shè)備、通信線路以及相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件組成。它主要包括傳送話音、數(shù)據(jù)和圖像的基本通信網(wǎng)絡(luò)；實(shí)現(xiàn)樓層間(內(nèi))各種終端、微機(jī)、工作站之間通信的樓層局域網(wǎng)；溝通樓群或樓內(nèi)計(jì)算機(jī)與樓內(nèi)各個(gè)局域網(wǎng)間通信聯(lián)系的樓群或樓內(nèi)高速主干網(wǎng)以及與公共信息資源(如Internet)相通的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。智能建筑的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)108辦公自動(dòng)化系統(tǒng)

辦公自動(dòng)化系統(tǒng)具有文字處理、資料管理、行政管理、圖像或圖形處理、聲音處理、網(wǎng)絡(luò)通信等多種功能，可以對(duì)智能大廈內(nèi)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制中心提供動(dòng)態(tài)信息資源分配、故障診斷及恢復(fù)、信息處理及網(wǎng)絡(luò)性能等進(jìn)行監(jiān)控。綜合布線系統(tǒng)建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)主要是針對(duì)計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備的布線系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，它能滿足各類計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備傳輸信號(hào)的不同要求。智能大樓布線系統(tǒng)是一種靈活性很高的建筑布線網(wǎng)絡(luò)，能連接話音、圖像和數(shù)據(jù)以及各種用于樓宇控制與管理的裝置。智能大樓布線系統(tǒng)是一種工程化的、專門設(shè)計(jì)的完整系統(tǒng)。109（六）智能交通系統(tǒng)

（IntelligentTransportationSystem）

智能交通系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于包括高速公路、城市道路、橋梁等設(shè)施的龐大的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，也可應(yīng)用于數(shù)量日益增多的各種車輛。

智能交通系統(tǒng)的主要內(nèi)容：

1.出行與運(yùn)輸管理系統(tǒng)

2.出行需求管理系統(tǒng)

3.公共交通運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)

4.商用車輛運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)

5.電子收費(fèi)系統(tǒng)

6.應(yīng)急管理系統(tǒng)

7.先進(jìn)的車輛控制和安全系統(tǒng)110

生物控制具體研究方向有生物控制系統(tǒng)（血壓控制系統(tǒng)、呼吸控制系統(tǒng)、體溫控制系統(tǒng)、神經(jīng)控制系統(tǒng)、內(nèi)分泌控制系統(tǒng)和肌肉起動(dòng)控制系統(tǒng)等）、遺傳及其控制、神經(jīng)控制、生物行為控制、仿生學(xué)等等。（七）生物控制（BiologicalControl）機(jī)器蛇機(jī)器魚（仿生）機(jī)器魚111（八）生態(tài)與環(huán)境控制（Ecological&EnvironmentControl）

生態(tài)控制的基本任務(wù)之一是用系統(tǒng)和信息觀點(diǎn)和方法分析、設(shè)計(jì)、規(guī)劃和控制人工生態(tài)系統(tǒng)、資源的合理利用和再循環(huán)、環(huán)境的綜合治理和優(yōu)化以及在新的生態(tài)平衡格局下人類怎樣適應(yīng)和協(xié)調(diào)。

環(huán)境控制將環(huán)境當(dāng)作受控的開放系統(tǒng)，研究、實(shí)施有效的控制行為，使人們的生存環(huán)境質(zhì)量維持在一個(gè)良好的水平。環(huán)境控制中的控制行為主要有三個(gè)方面：局部污染處理、綜合環(huán)境治理和環(huán)境系統(tǒng)管理。112（九）社會(huì)經(jīng)濟(jì)控制(1)將社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)（SocioeconomicSystem）看成是一個(gè)具有反饋調(diào)節(jié)，特別是信息反饋的控制系統(tǒng)；（2）

對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行定量的描述與處理，以求達(dá)到最優(yōu)控制，作出有效、合理的經(jīng)濟(jì)決策;(3)社會(huì)經(jīng)濟(jì)控制的主要任務(wù)是：給出最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)決策，通過最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)管理，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。113

大系統(tǒng)理論主要研究：規(guī)模宏大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、模型簡(jiǎn)化、控制方案、系統(tǒng)穩(wěn)定性以及最優(yōu)化等。

系統(tǒng)工程是以系統(tǒng)(特別是大系統(tǒng))為研究對(duì)象的一門跨學(xué)科的邊緣科學(xué)。是應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)和電子計(jì)算機(jī)等工具，對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)成要素、組織結(jié)構(gòu)、信息交換和自動(dòng)控制等進(jìn)行分析、研究，從而達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理的目標(biāo)，是為更加合理地研制和運(yùn)用大系統(tǒng)而采取的各種組織管理技術(shù)的總稱（如長(zhǎng)江三峽施工組織管理系統(tǒng)）。涉及工程、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治、軍事、文化、教育等領(lǐng)域。（十）大系統(tǒng)控制與系統(tǒng)工程114七、控制科學(xué)與自動(dòng)化技術(shù)的展望控制科學(xué)的發(fā)展

國(guó)家基礎(chǔ)研究——認(rèn)知科學(xué)的研究國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)——復(fù)雜控制系統(tǒng)理論數(shù)學(xué)工具的突破人（生物）大腦研究的突破寄希望于自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展依托計(jì)算機(jī)發(fā)展生物工程發(fā)展納米技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)：系統(tǒng)、集成技術(shù)115（一）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）在制造業(yè)中利用計(jì)算機(jī)不僅實(shí)現(xiàn)單元生產(chǎn)柔性自動(dòng)化，并把制造過程（產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃與控制、生產(chǎn)過程等等）集成為一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)，同時(shí)企圖對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行加以優(yōu)化。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)所涉及的自動(dòng)化技術(shù)：數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）與計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）等、立體倉(cāng)庫與自動(dòng)化物料運(yùn)輸系統(tǒng)、自動(dòng)化裝配與工業(yè)機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)計(jì)劃制定、計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)作業(yè)調(diào)度、質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化與經(jīng)營(yíng)輔助決策。116（二）機(jī)器人應(yīng)用于生產(chǎn)和社會(huì)生活的各方面

機(jī)器人涉及的自動(dòng)化技術(shù)

（1）變結(jié)構(gòu)控制與學(xué)習(xí)控制（2）機(jī)器視覺與機(jī)器智能（3）智能控制與信息融合

機(jī)器人主要分為兩大類：用于制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人（如焊接、裝配、噴涂、搬運(yùn)等機(jī)器人）;用于非制造環(huán)境下的特種機(jī)器人（如水下機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、微操作機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、娛樂機(jī)器人等）。1171954年第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)100公斤點(diǎn)焊機(jī)器人118

智能移動(dòng)機(jī)器人是機(jī)器人研究領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支。機(jī)器人也正在向個(gè)人機(jī)器人的方向發(fā)展。特種機(jī)器人在海洋與農(nóng)業(yè)、服務(wù)與醫(yī)療、生物與基因工程、航空與航天等領(lǐng)域的應(yīng)用顯示出強(qiáng)大的生命力，如安全微創(chuàng)的腦外科輔助定位機(jī)器人、雕刻機(jī)器人、導(dǎo)游機(jī)器人等都進(jìn)入實(shí)用化階段。機(jī)器人正在清洗瓷磚壁面醫(yī)療輔助機(jī)器人119微形機(jī)器人120

微型（幾毫米）機(jī)器人121122軍用機(jī)器人軍用機(jī)器人反恐機(jī)器人123機(jī)器人能否干活？124機(jī)器人干活！操作機(jī)器人125人形機(jī)器人——真正像“人”!126Pino人形機(jī)器人人形機(jī)器人127邁向二十世紀(jì)的

中國(guó)機(jī)器人我國(guó)把智能機(jī)器人列為高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，主要是圍繞特種機(jī)