自动化专业导论课程报告

自动化专业导论课程报告

高考时，因为成绩并不十分理想，所以填志愿时没考虑专业的问题，只比较了各个大学的历年分数线就报了志愿。之后被交大工业工程专业录取时，我自己对专业也没有特别的喜好或其他想法。而通过大一时对专业的接触，我发现自己并不适合工业工程这种侧重管理的学科，而是对技术型的专业更感兴趣，经过比较，我最终选择了自动化专业。经过这半个学期的学习，虽然有时会觉得自动化的课程太过辛苦费脑，但从没觉得学习是枯燥的。学得累，却并不乏味。这跟大一时的状态完全是相反的。而在转专业之前，出于兴趣，我也曾查找过各种资料，来了解自动化这个专业。

人类使用自动化装置的历史最早可追溯到公元前，中国、巴比伦、埃及等出现的自动计时漏壶。公元初世纪相继出现的中国的自动候风地动仪、中国的指南车等。

自动化技术及应用的发展经历了三个重要的里程碑：

第一个里程碑是1788年英国机械师瓦特在发明蒸汽机的同时发明的蒸汽离心式调节器。第一次出现被控量的自动调节。第二个里程碑是20世纪20年代电子管反馈放大器的诞生，各种电子式控制器在各种机械与电子装置中的广泛应用，实现了机构和系统的自动化工作。

第三个里程碑是从20世纪70年代开始，计算机控制技术诞生，并逐步形成基于数字计算机控制与管理的一系列先进自动化模式与理念。70年代以来，随着智能技术和知识工程的普遍应用，现代的自动化装置及系统具有极强的环境适应能力和交互能力、复杂行为的控制能力、高智能的决策行为。

而自动化技术的发展历史，大致可以划分为自动化技术形成、局部自动化和综合自动化三个时期：

社会的需要是自动化技术发展的动力。自动化技术是紧密围绕着生产、军事设备的控制以及航空航天工业的需要而形成和发展起来的。1788年，J.瓦特为了解决工业生产中提出的蒸汽机的速度控制问题，把离心式调速器与蒸汽机的阀门连接起来，构成蒸汽机转速调节系统，使蒸汽机变为既安全又实用的动力装置。瓦特的这项发明开创了自动调节装置的研究和应用。在解决随之出现的自动调节装置的稳定性的过程中，数学家提出了判定系统稳定性的判据，积累了设计和使用自动调节器的经验。

20世纪40年代是自动化技术和理论形成的关键时期，一批科学家为了解决军事上提出的火炮控制、鱼雷导航、飞机导航等技术问题，逐步形成了以分析和设计单变量控制系统为主要内容的经典控制理论与方法。机械、电气和电子技术的发展为生产自动化提供了技术手段。50年代以后，自动控制作为提高生产率的一种重要手段开始推广应用。它在机械制造中的应用形成了机械制造自动化；在石油、化工、冶金等连续生产过程中应用，对大规模的生产设备进行控制和管理，形成了过程自动化。电子计算机的推广和应用，使自动控制与信息处理相结合，出现了业务管理自动化。

50年代末到60年代初，大量的工程实践，尤其是航天技术的发展，涉及大量的多输入

多输出系统的最优控制问题，用经典的控制理论已难于解决，于是产生了以极大值原理、动态规划和状态空间法等为核心的现代控制理论。现代控制理论提供了满足发射第一颗人造卫星的控制手段，保证了其后的若干空间计划（如导弹的制导、航天器的控制）的实施。控制工作者从过去那种只依据传递函数来考虑控制系统的输入输出关系，过渡到用状态空间法来考虑系统内部结构，是控制工作者对控制系统规律认识的一个飞跃。

60年代中期以后，现代控制理论在自动化中的应用，特别是在航空航天领域的应用。产生一些新的控制方法和结构。与此同时，模式识别和人工智能也发展起来，出现了智能机器人和专家系统。现代控制理论和电子计算机在工业生产中的应用，使生产过程控制和管理向综合最优化发展。

70年代中期，自动化的应用开始面向大规模、复杂的系统，如大型电力系统、交通运输系统、钢铁联合企业、国民经济系统等，它不仅要求对现有系统进行最优控制和管理，而且还要对未来系统进行最优筹划和设计，运用现代控制理论方法已不能取得应有的成效，于是出现了大系统理论与方法。80年代初，随着计算机网络的迅速发展，管理自动化取得较大进步，出现了管理信息系统、办公自动化、决策支持系统。与此同时，人类开始综合利用传感技术、通信技术、计算机、系统控制和人工智能等新技术和新方法来解决所面临的工厂自动化、办公自动化、医疗自动化、农业自动化以及各种复杂的社会经济问题。研制出柔性制造系统、决策支持系统、智能机器人和专家系统等高级自动化系统。

近年来，人工智能在控制方面的应用成为自动化发展的新兴领域，正日益受到重视。智能控制的概念和原理主要是针对被控对象、环境、控制目标或任务的复杂性提出来的。它的指导思想是依据人的思维方式和处理问题的技巧，解决那些目前需要人的智能才能解决的复杂的控制问题。被控对象的复杂性体现在：模型的不确定性，高度非线性，分布式的传感器和执行器，动态突变，多时间标度，复杂的信息模式，庞大的数据量以及严格的特性指标等。环境的不确定性表现为变化的不确定性和难以辨识。

自动化的概念是一个动态发展过程。过去，人们对自动化的理解或者说自动化的功能目标是以机械的动作代替人力操作，自动地完成特定的作业。这实质上是自动化代替人的体力劳动的观点。后来随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，自动化的概念已扩展为用机器不仅代替人的体力劳动而且还代替或辅助脑力劳动，以自动地完成特定的作业。现代生产和科学技术的不断发展。使得其对自动化技术的要求越来越高，而自动化的概念也随之变得越来越复杂。70年代以后，自动化的发展方向开始转变为复杂的系统控制和智能控制，并在国防、科研、教育等领域得到了广泛的应用，使更大规模的自动化得以实现，例如大型企业的综台自动化系统、全国铁路自动调度系统、国家电力网自动调度系统、空中交通管制系统、城市交通控制系统、自动化指挥系统、国民经济管理系统等。对于自动化的应用，也正从工程领域逐渐扩展到非工程领域，例如医疗、人口控制、经济管理等领域。自动化将对人的智能进行更大的模仿，在工业生产、宇宙探测、海洋开发等领域机器人得到了广泛应用，在医疗诊断、地质勘察等领域专家系统也取得了很好的效果。

正如上文中所提到的，现在自动化被广泛应用于生活中的各个方面，其中很重要的一部分就是交通。而我们学校本身就拥有交通特色，所以我对交通方面的自动化应用也比较关心。

11年的7.23温州动车事故发生时，因为在距温州不远的杭州读高中，所以当时处处可听可闻关于事故的报道、跟踪。那时除了觉得这是一起过于惨烈的意外之外，并没有其他的感觉。但现在，作为刚刚入门自动化的学生，我再查找当时的资料，却可以发现这绝不是意

外这么简单。

自动化在交通上的使用，比如综合运用计算机、通信、检测、自动控制等先进技术，目的是实现对交通运输系统的自动化管理和控制，使得交通运输变得更加安全、快捷、舒适、准点和经济。

而在7.23列车追尾事故中，信号系统遭受了怀疑。信号系统中的列车自动控制系统，堪称“高铁运行的中枢神经”。事故中，D301、D3115两趟列车均采用的是CTCS-2列车自动控制系统。

此外，调查认定通号集团所属通号设计院在LKD2—T1型列控中心设备研发中管理混乱，通号集团作为甬温线通信信号集成总承包商履行职责不力，致使为甬温线温州南站提供的LKD2—T1型列控中心设备存在严重设计缺陷和重大安全隐患。国家铁道部在LKD2—T1型列控中心设备招投标、技术审查、上道使用等方面违规操作、把关不严，致使其在温州南站上道使用。当温州南站列控中心采集驱动单元采集电路电源回路中保险管F2遭雷击熔断后，采集数据不再更新，错误地控制轨道电路发码及信号显示，使行车处于不安全状态。

雷击也造成5829AG轨道电路发送器与列控中心通信故障。使从永嘉站出发驶向温州南站的D3115次列车超速防护系统自动制动，在5829AG区段内停车。由于轨道电路发码异常，导致其三次转目视行车模式起车受阻，7分40秒后才转为目视行车模式以低于20公里/小时的速度向温州南站缓慢行驶，未能及时驶出5829闭塞分区。因温州南站列控中心未能采集到前行D3115次列车在5829AG区段的占用状态信息，使温州南站列控中心管辖的5829闭塞分区及后续两个闭塞分区防护信号错误地显示绿灯，向D301次列车发送无车占用码，导致D301次列车驶向D3115次列车并发生追尾。

可以看出，这起事故，是一起责任事故，而事故的原因很大一部分是因为自动控制方面的缺陷。计算机或机械自有它的严谨性、准确性，但却缺少了同人一样的应变能力与调节能力，所以要想是机器更加安全可靠，必须要有严密周到的自动控制体系。

作为生活中处处不可缺少的重要方面，自动化所肩负的，不止有效率上的提高，更要保障所有流程的安全可靠。这也是我们学习自动化的意义所在。

参考文献：

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【5】马国华.自动化软件平台发展趋势[J].电子技术应，2010，36(3)