自动化学科简介
自动化学科分类
自动化学科分类自动化学科是一门涉及多个领域的学科，包括机械、电子、计算机、控制等多个学科。
根据其研究内容和应用领域的不同，可以将自动化学科分为以下几个分类。
1. 工业自动化工业自动化是自动化学科中最为广泛应用的领域之一。
它主要研究如何利用自动化技术来提高工业生产的效率和质量。
工业自动化包括生产线自动化、机器人自动化、过程控制自动化等多个方面。
在工业自动化中，控制系统是一个非常重要的组成部分，它可以实现对生产过程的监控和控制，从而提高生产效率和质量。
2. 智能控制智能控制是自动化学科中的一个重要分支，它主要研究如何利用人工智能、模糊控制、神经网络等技术来实现对复杂系统的控制。
智能控制可以应用于机器人、自动驾驶、智能家居等多个领域。
在智能控制中，人工智能技术是一个非常重要的组成部分，它可以实现对系统的自主学习和优化，从而提高系统的性能和稳定性。
3. 自动化仪器自动化仪器是自动化学科中的一个重要分支，它主要研究如何利用自动化技术来设计和制造各种自动化仪器。
自动化仪器包括传感器、执行器、控制器等多个方面。
在自动化仪器中，传感器是一个非常重要的组成部分，它可以实现对各种物理量的测量和监测，从而为控制系统提供必要的反馈信号。
4. 自动化软件自动化软件是自动化学科中的一个重要分支，它主要研究如何利用计算机技术来设计和开发各种自动化软件。
自动化软件包括控制系统软件、仿真软件、数据采集软件等多个方面。
在自动化软件中，控制系统软件是一个非常重要的组成部分，它可以实现对控制系统的编程和调试，从而实现对系统的自动化控制。
自动化学科是一个非常广泛的学科，它涉及多个领域，包括机械、电子、计算机、控制等多个学科。
通过对自动化学科的分类，我们可以更好地了解自动化学科的研究内容和应用领域，从而更好地推动自动化技术的发展和应用。
自动化学科概论(第二版)
自动化学科概论（第二版）一、引言自动化学科是一门研究如何使用机械、电子和计算机技术来实现自动控制的学科。
它涉及到多个领域，包括机械工程、电子工程、计算机科学和控制理论等。
自动化技术的发展和应用广泛应用于各个行业和领域，为现代社会的发展做出了重要贡献。
二、自动化的基本概念1. 自动化的定义自动化是指利用现代科学技术，通过对被控对象的监测、计算、判断和操作，实现对被控对象的控制，从而使其在规定的条件下完成一定的任务。
2. 自动化系统的组成自动化系统通常包括输入、处理和输出三个基本部分。
输入部分负责采集被控对象的信息，处理部分负责对输入的数据进行处理和判断，输出部分负责根据处理结果对被控对象进行控制。
3. 自动化的特点自动化具有以下几个特点：•自动化可以提高生产效率和质量，降低成本。
通过自动化技术，可以实现对生产过程的精确控制，减少人为因素对生产质量的影响，提高产品的合格率和一致性。
•自动化可以提高安全性和稳定性。
自动化系统可以对危险和复杂的工作进行替代，减少人员的伤害风险，提高工作的稳定性和可靠性。
•自动化可以实现对大规模和复杂系统的管理。
自动化系统可以对大量的数据进行监测和处理，实现对系统的全面管理和控制。
•自动化可以提高人的工作环境和工作负担。
通过自动化系统可以对一些重复性和繁琐的工作进行自动化处理，减轻人员的工作压力，提高工作的舒适性和效率。
三、自动化学科的发展历程1. 自动化学科的起源自动化学科的起源可以追溯到工业革命时期。
当时，人们开始使用机器来替代人力进行生产，从而提高生产效率。
这标志着自动化技术的开始。
2. 自动化学科的发展阶段自动化学科的发展可以分为以下几个阶段：•机械自动化阶段：在这个阶段，机械设备被广泛应用于工业生产，并实现了一定程度的自动化。
•电气自动化阶段：随着电气技术的发展，人们开始使用电气设备来实现自动化控制，提高了控制的精度和可靠性。
•电子自动化阶段：随着电子技术的发展，人们开始使用电子设备来实现自动化控制，同时引入了数字计算技术，提高了控制系统的灵活性和可编程性。
自动化专业概论
自动化专业概论自动化专业属于电气信息类的一个专业，它是以自动控制理论为基础，以计算机技术、微电子技术、电力电子技术、传感器技术等现代科学技术为主要控制手段，组成各种自动化控制装置和系统，实现工业生产和社会生活自动化，是国民经济建设和人民生活急需的专业。
培养目标：本专业培养学生具备电工技术、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。
主要课程：电路原理、电子技术基础、计算机原理及应用、计算机软件技术基础、过程工程基础、电机与电力拖动基础、电力电子技术、自动控制理论、信号与系统分析、过程检测及仪表、运筹学、计算机仿真、计算机网络、过程控制、运动控制、系统辨识基础、计算机控制系统、系统工程导论、人工智能导论等从目前的形势来看，自动化技术和电子计算机技术关系十分密切，相互渗透的趋势日益明显。
然而，从发展过程来看，自动化技术要早于计算机技术。
计算机技术大量出现之前，工业自动化技术已经大量应用在工业生产和电力系统控制等方面，实现了电力代替人力完成工业生产和电力系统的自动控制。
随着电子计算机技术突飞猛进的发展，自动化技术从根本上发生了深刻变化，并大量应用于人类生产和生活的各个角落，真正使人类进入了信息社会。
因此，自动化专业作为信息类学科的重要组成部分，二十年来是非常走俏的，尤其是最近几年，自动化和计算机、电子等信息类专业已成为高等院校工科专业中不争的龙头老大。
按照教育部划分标准，自动化专业主要涵盖以下５个学科方向：控制理论与控制工程、模式识别与智能系统、系统工程、检测技术与自动化装置、导航制导与控制。
1、控制理论与控制工程控制理论与控制工程是控制科学与工程一级学科的基础和核心。
自动化专业简介及其学科前沿
原
也叫反馈执控制行原器理—。 —系统的手脚
理
一几第个部一自 分 ，动组检受化成测控稳系：比对定统较无装象性论置——结。构——多温不么柔可复杂的或都羔缺是由羊下面
第二，控鲁制器棒。性——健康的系统 第第三四， ，执控极行制点机量—构。。—控制系统的精灵
模糊控制——其实我很清楚
自
最优控制---“没有更好只有最好” 自适应控制——以变制变
一
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
词 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
的
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年的十几年
起
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。
展
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
状 况
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。
下面以一个简单的例子，来说明自动化的原理。
自
动
自动化设控备和制机器器—的关—键系就在统于的反馈大的脑存在，
化
正馈是就有 是了自传他动的化感存的器在奥—，妙才所—使在系自。动所统化 以的成自为动耳可控目能自。原反理
自动化专业简介及其学科前沿
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
自 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
动
能够无需人的参与就可以自己完成任务的劳动工 具。
化 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。
自动化学科分类
自动化学科分类
自动化学科是一门交叉学科，涉及到计算机科学、电气工程、机械工程、控制工程等多个领域。
根据其研究内容和方法，自动化学科可以分为以下几个分类：
1. 控制理论：研究控制系统的建模、分析、设计和优化方法，包括传统控制理论、现代控制理论和智能控制理论等。
2. 机器人学：研究机器人的设计、建模、控制和应用，包括机器人运动学、动力学、传感器、控制系统和人机交互等。
3. 系统工程：研究复杂系统的建模、分析、设计和管理方法，包括系统分析、系统综合和系统优化等。
4. 自动化测试：研究测试技术和测试系统的设计、开发和应用，包括测试方法、测试设备和测试软件等。
5. 人工智能：研究人工智能技术在自动化领域的应用，包括机器学习、深度学习、自然语言处理和图像识别等。
6. 自动化生产：研究自动化生产系统的设计、建模、优化和管理方法，包括自动化制造、自动化装配和自动化控制等。
以上分类仅为自动化学科的部分分类，随着科技的不断发展，自动化学科的研究范畴也在不断拓展和深入。
- 1 -。
高考专业详解-自动化专业介绍
自动化一、专业简介1.专业初识自动化专业是以控制理论为基础，以电工技术、电子技术、传感器技术和计算机技术等现代科学技术为主要控制手段，具有控（制）管（理）结合、强（电）弱（电）并重、软（件）硬（件）兼施等鲜明特点的理、工、管等多科学学科交叉且高新技术应用密集的宽口径电器信息类工科专业。
它主要研究系统中信息互相作用的规律以及如何利用这些规律对系统进行设计、控制、决策和管理。
例如，利用计算机对零件进行辅助设计，对零部件进行质量监控，按市场需求制订生产计划等等。
2.学业导航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、开发与研究的基本能力。
主干学科：控制科学与工程、电气工程、计算机科学与技术。
主要课程：电路原理、电子技术基础、计算机原理及应用、计算机软件技术基础、过程工程基础、电机与电力拖动基础、电力电子技术、自动控制理论、信号与系统分析、过程检测及仪表、运筹学、计算机仿真、计算机网络、过程控制、运动控制、系统辨识基础、计算机控制系统、系统工程导论、人工智能导论等。
3．发展前景自动化是年轻的科学技术，近年来又有许多迅猛的发展，如智能控制、人工神经网络、模糊控制、非线性系统及其控制、生物信息学等等。
它与人工智能、计算机、生物科学、数学等的发展有着密切联系，并且在不断开辟着新的研究领域与应用范围。
二、人才塑造1.考生潜质有较强的理工科背景，不偏科。
能阅读家用电器的电路图，希望实现某方面的自动化。
观察过电动机的结构，会使用万用表，能绘制照明电路图。
对家电维修感兴趣，对机器人感兴趣等等。
2.学成之后本专业培养具备电工技术、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的专门人才。
3.职场纵横本专业毕业生能在运动控制、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。
自动化简介
制定单元
比较水位 当水位低时进水 当水位高时出水
制定单元
制定单元
自动化是一门涉及学科较多、应用广泛的综合性 科学技术。作为一个系统工程，它由5个单元组成
1、程序单元 2、作用单元 3、传感单元 4、制定单元
5、控制单元
控制单元
进行制定并调节作用单元的机构。
简单说 它就像收音机 控制音量旋钮， 像手电筒控制 亮度的旋钮
2、作用单元
3、传感单元 4、制定单元 5、控制单元
作用单元
施加能量和定位
V 型6缸发动机
物流小车马达
作用单元
转子发动机
星形发动机
自动化是一门涉及学科较多、应用广泛的综合性 科学技术。作为一个系统工程，它由5个单元组成
1、程序单元 2、作用单元
3、传感单元
4、制定单元 5、控制单元
传感单元
④人无法承受高温、高压、深水、核等环境下的工 作，必须采用各种自动化设备或机器人
自动化技术的十八般兵器
物理传感器
红外传感器 感器
压力传感器 器
虚拟仪表
电磁阀 器控制设备
单片机
光纤传感器 电磁传感器
仿生传感器 磁光效应传
温度传感器
超声波传感
步进电机 液压装备
变频器 继电
可编程控制器（PLC）
自动化是一门涉及学科较多、应用广泛的综合性 科学技术。作为一个系统工程，它由5个单元组成
自动化的魅力
自动化设备能克服人的局限性——生理阈值，完成人无 法完成的工作，如：
①人易出错，自动化设备与系统完成作业的一致性 与重复性要远高于人，使生产的产而集成电路的制作必须采用高精尖的自动化设备；
③人的“庞大”的躯体，无法在窄小空间中作业， 从而各种管道（油管、水管）内的检修，需要各种管道 机器人。
自动化专业概述总结
自动化专业概述总结
自动化专业是一个涉及面广泛、应用性强的学科，旨在培养学生掌握自动化领域的基本理论、基本知识和基本技能，具有自动化系统的设计、开发、应用和维护能力。
自动化专业涵盖了控制理论、电子技术、计算机技术等多个方面，主要研究如何通过各种传感器和执行器实现自动控制和智能控制，以提高生产效率、降低能耗和减少人力成本。
自动化专业的主要课程包括电路理论、电子技术基础、计算机原理及应用、控制理论、信号与系统分析等。
学生需要掌握自动控制系统的基本原理、设计方法、系统集成等方面的知识，并具备一定的实验能力、工程实践能力和创新能力。
自动化专业的就业前景非常广阔，可以在工业、农业、军事、科研等领域从事自动化系统的设计、开发、应用和维护工作。
同时，自动化专业也是考研的热门专业之一，研究生阶段可以从事更加深入的理论和应用研究。
总的来说，自动化专业是一个充满挑战和机遇的学科，对于喜欢电子技术、计算机技术和控制理论的同学来说是一个不错的选择。
同时，自动化专业也是一个实践性很强的学科，需要学生在实践中不断积累经验，提高自己的技能水平。
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网关设 备
高速 数据 网络
因特网
GPS
物联网基本理论模型
从物联网本质上看，物联网是现代信息 技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性
应用与技术提升。物联网将各种感知技术、
现代网络技术和人工智能与自动化技术聚
合与集成应用，使人与物智慧对话，创造
一个智慧的世界。
物联网= 物理世界 与信息网络的无缝 连接
2）.自动化和控制概念的外延
第一.从控制科学开始“延伸”，即控制科学→控制理 论→控制技术→控制系统→控制工程； 第二.从自动化应用开始“延伸”，即自动化工程→自 动化设备→自动化技术→自动化理论→自动化科学。
3）.自动化科学和控制科学
基础科学— — — 信息科学 控制科学 系统科学
技术科学— — — — — — 自动化科学
自动化（Automation）
1）.指设备、过程或系统的自动运行或自动控制
（The automatic operation or control of
equipment,a process,or a system)； 2）.用于实现自动运行或自动控制的技术或设备 （The techniques and equipment used to achieve automatic operation or control)； 3）.被自动控制或自动操作的状态（The condition of being automatically controled or operatted).
自动化学科简介
一．对自动化的认识
二．对自动化科学与技术的认识 三．对自动化学科的认识
四. 对自动化专业的认识
一． 对自动化的认识
1. 什么是自动化 2. 控制和自动化的关系 3. 自动化和工业化的关系
4. 自动化和信息化的关系
5. 自动化技术的应用
1.什么是自动化？
(a) 手动控制漫画 (b) 自动控制 图1 水温的手动控制和自动控制的示意图
什么是物联网？
物联网——“The Internet of Things” ,
IOT。顾名思义就是 “物物相连的互联网”,有两
层意思：
第一 物联网的核心和基础仍然是互联网，是在
互联网基础之上延伸和扩展的一种网络；
第二 其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品
之间，进行信息交换和通信 。
其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方 便识别和管理。
目前在许多场合，控制与自动化似乎是同义词， 两者区分并不显著 。但严格说来，控制与自动化 的含义是不同的，控制较强调科学思想和方法，自 动化则较强调系统的实现。控制既可以是自动的， 也可以是人工的，而自动化最直接的含义是使系统 自动运行，这里并非一定需要有控制行为。虽然如 此，我们还是要承认控制与自动化在大多数情况下 是一致的，因为我们希望控制最好能自动实现以减 少人工控制的负担和不稳定性，同时我们也希望自 动化系统的性能更优更好，常常会用控制的思想和 方法提高系统的质量。
• 办公自动化：现代办公自动化正朝着计算机
网络化和智能化方向发展。
• 家庭自动化：主要是指自动地实现生活服务
或提供信息服务。
• 农业自动化
• 军事自动化
航空航天与运输
（a）F-18飞机，第一种运用能遥控的自动驾驶 仪技术的军用飞机之一，（b）X-45（UCAV） 无人飞行器。
机器人技术和智能机械
“e-enabling”目标：
让公司所有业务都以网络为基础，所有员 工都能通过单一的、个人化的门户网站获得 自己的档案和公司的数据以及外部的信息。 尽管公司的管理团队可能分散在世界各地， 但所有运作都将通过互联网进行集中操作。
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物联网
• 计算机网络，实现了计算机与计算机的 连接。 • Internet网（即互联网），实现了网络 间的互联；Web 在某种意义上实现了人 与人的互联。 – 如：QQ，邮件，游戏
十七大报告(2007)
• 科学分析我国全面参与经济全球化的新 机遇新挑战,全面认识工业化,信息化,城 镇化,市场化,国际化深入发展的新形势 新任务… • 发展现代产业体系,大力推进信息化与工 业化融合
如何理解?如何贯彻?
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“发展战略”对信息化的界定
信息化是充分利用信息技术，开发利 用信息资源，促进信息交流和知识 共享，提高经济增长质量，推动经 济社会发展转型的历史进程。
物联网
感知技术RFID/传感器/智能
芯片/纳米技术
无线传感网(WSN) 蓝牙/ZigBee/ WiFi/NFC
智 慧 地 球
M2M 物物通信
互联网
移动网
智能处理 自动控制/模式识别/云计算 /SAAS
5. 自动化技术的应用
• 工业自动化：主要包括自动完成加工生产的
设备自动化，自动完成正常生产进程的过程自 动化，以及自动实现业务管理的管理自动化。
自动化学科与信息学科的关系
自动化科学与信息科学同根、同源
信息科学的基础 《信息论》与《控制论》、《系统论》 自动化科学的基础 《控制论》、《系统论》与《信息论》
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企业转型:扩展型/协同型企业
• 扩展型/协同型企业是基与协作-信用 -多赢的价值网络, 或称平台型企业 • 新思维: “一流企业做平台,二流企业 做产品,三流企业做加工” • 案例: Cemex
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Cemex:扩展型水泥企业
• 一家位于墨西哥的水泥生产商,藉助杰出的平 台技术和精明管理, 成功兼并十多个国家企业, 统一标准化运营, 成为业务复盖30多个国家的 跨国公司,不仅提供水泥产品,而主要提供有关 建筑的优质解决方案服务 • 其核心竞争力在于包含九个商业组件的协同平 台 • “在实现企业潜力的过程中,唯一的威胁是传 统观念,认为水泥产业是静态的,其产品是一种 商品”---L.Zambrano • “信息技术平台不是一种”系统”,而是一种在 人与人之间进行协调的核心手段” 24
当前——处理系统的复杂性，
先进自动化，主要是信息
当前，自动化科学研究的焦点和难点 ——系统的复杂性， 需要解决的基本问题或基本科学问题 ——复杂系统的建模问题 综合集成问题（包括人） 整体优化问题、失效容错问题 和系统智能问题 自动化技术主要包括 ——模型技术、仿真技术、集成技术、 优化技术、可靠性技术和运行技术。
2.控制和自动化的关系
1）.自动化和控制是有不同内涵的两个概念
自动化与“设备、过程或系统等具体物理对象”的自 动运行密切相关，脱离了具体物理对象谈自动化 是毫无意义的。 控制（Control)有驾驭或支配的含义，是人们为实现 所要达到的目标而采用的方法与手段，因而可以 脱离物理对象而去研究控制。 控制的应用范围比自动化广，但本身的含义却要比自 动化窄；就工程控制范围而言，控制只是自动化 中的核心概念之一；自动化是多个概念交叉、融 合的产物，而控制却不是。
自动化科学的特点
1. 自动化科学的数学属性——严密的理论特征 2. 自动化科学的对象特性——鲜明的改造世界 的特征 3. 自动化科学的系统与社会属性——系统的复 杂性特征 4. 自动化科学的渗透与扩散特性——普遍适用 特征
自动化科学与技术的发展特点之一
最初——处理系统的物理特性，
基础自动化，物质、能量
社 会 总 发 展
机械化（应用机器系统） 电气化（加入电机、网络） 自动化（加入自动控制器） 计算机化（应用数字计算机） 网络化（实现计算机网络） 先进自动化（系统、管理） 智能化（引入智能） 知识化（处理知识）
工业化 信息化
知识化
（基础）自动化（核心是控制） 是工业化完成与否的标志 自动化技术是工业化的核心技术 先进自动化（核心是信息、控制、系统） 是信息化完成与否的标志 先进自动化技术是信息化的核心技术
3.自动化与工业化的关系
工业化特点：专指机械化（大规模使用机器系统） 电气化（加入电机、电网络） 自动化（加入自动控制器）
实现自动化，就完成工业化 目前来说：自动化是工业化的最重要标志 （国内总体来说，已机械化、电气化）
4. 自动化与信息化的关系
信息化特点：不单指工业，包含第一、三产业 仅从工业的角度，信息化发展也可分三阶段： 一定在工业化的基础上 计算机化（大规模使用数字计算机） 网络化（实现计算机网络） 先进自动化（综合集成了系统、管理） 实现先进自动化，就完成（工业）信息化 先进自动化是信息化的最重要标志 （国内总体，数字化、网络化已有一定规模）
（a）火星旅居者漫游者 （b）索尼爱波娱乐表演机器人
二、对自动化科学与技术的认识
科学技术
基础科学
技术科学
工程技术
研发技术
科 学 技 术
现场技术
基础科学— — 自然科学
数学
系统科学
社会科学
技术科学— — 信息科学 自动化科学 运筹学 其他技术科学 工程技术— —
信息技术
自动化技术
广义的信息技术
• 自动化科学（Automation Science/Automatics) 或 称控制系统科学（Control System Science),是一 门技术科学，起源于20世纪初，《控制论》与《工 程控制论》的问世标志着这门技术科学的基本成型。 • 自动化技术（Automation Technology) 或称控制系 统技术（Control System Technology) 或控制技术。 作为一门工程应用技术，自动化技术的发展历史要 更长，但其获得广泛应用是在自动化科学基本成熟 和计算机与通信技术普及之后。
物联网的定义：
物联网是通过射频识（RFID）、
红外感应器、全球定别位系统、激光扫
描器等信息传感设备，按约定的协议， 把任何物品与互联网连接起来，进行信 息交换和通信，以实现智能化识别、定 位、跟踪、监控和管理的一种网络。