自动化前沿
自动化的前沿技术
PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模 型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制 器。
PID控制器由比例单元（P）、积分单元 （I）和微分单元（D）组成。其输入e (t)与输 出u (t)的关系为:
W (s) U (s) E(s)
KP
KI s
KDs
(1 KD1 S )(KP2
KI2 s
)
在一个成熟的专家系统中，有几项技术是极为关 键的。首先，为了便于知识在计算机中的存贮、检索、 使用和修改，并进行推理和搜索，知识表示技术必须 具有很高的效率，目前主要有产生式表达法、语义网 络表达法、框架表达法、谓词逻辑表达法等技术，并 且新的技术还在开发当中；
其次，因为要在专家系统中用计算机模拟人的思维，不 精确推理方法是必不可少的，
集散控制系统(DCS)
DCS，即所谓的分布式控制系统，或在有些资料 中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言 的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系 统的基础上发展、演变而来的。
在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别 不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。
DCS自1975年问世以来，已经经历了三十多年的 发展历程。在这三十多年中，DCS虽然在系统的体 系结构上没有发生重大改变，但是经过不断的发展 和完善，其功能和性能都得到了巨大的提高。
下面以模型算法控制为例子来说明预测控制的基 本原理:
故障诊断
现代的机械制造系统具有控制规模大、自 动化程度高和柔性化强的特点。
由于制造系统的结构越来越复杂，价格越
来越昂贵，因此因为各种故障而导致的停机 都是不可忍受的负担。
故障诊断系统就能够在这个情况下满足需
要，也就是能够合理制定维修计划，最大限 度减少停机维修的时间，以及在故障发生之 后能够迅速做出反应。
自动化前沿技术
自动化前沿技术随着科学技术的不断进步，自动化技术在各行各业中得到了广泛的应用和发展。
自动化前沿技术的突破不仅令人瞩目，也在很大程度上改变了我们的生活方式和工作方式。
在本文中，我们将探讨几种自动化前沿技术，并分析它们对我们社会和经济的影响。
一、人工智能技术人工智能技术是自动化领域的一个重要组成部分，它通过模拟人类的智能行为来实现一些复杂的任务。
机器学习和深度学习是人工智能的两个重要分支，它们通过分析和理解大量的数据，可以帮助机器模拟人类的思维过程，并做出相应的决策。
人工智能技术在医疗、交通、金融和制造业等领域的应用越来越广泛。
例如，医疗领域的机器人手术系统可以帮助医生进行精确的手术操作，提高手术的成功率和患者的康复速度。
交通领域的无人驾驶技术可以减少交通事故的发生，提高交通流量的效率。
人工智能技术的发展对我们社会的发展和进步具有重要的意义。
二、物联网技术物联网技术是指通过互联网将各种智能设备、物理对象和传感器连接起来，实现信息的实时收集、传输和处理。
物联网技术可以将现实世界与虚拟世界相连接，实现人与物、物与物之间的高效沟通和智能交互。
物联网技术在智能家居、智慧城市、智慧医疗等领域的应用越来越广泛。
例如，智能家居系统可以通过物联网技术实现对家中各种设备的远程控制和监控，提高家居的安全性和便利性。
智慧城市系统可以通过物联网技术实现对城市各项基础设施的智能化管理和优化调度，提高城市的生活质量和可持续发展能力。
三、机器人技术机器人技术是指利用计算机和机械工程技术来设计和制造能够自主执行任务的机器人系统。
机器人可以执行一些危险、繁重、单调或高精度的工作，从而减轻人类的工作负担和提高生产效率。
机器人技术在制造业、物流业、农业和医疗等领域的应用越来越广泛。
例如，在制造业中，机器人可以完成产品的组装、焊接和喷涂等工作，提高生产线的效率和质量。
在医疗领域，机器人可以协助医生进行手术操作和病人的康复训练，提高医疗的精确性和安全性。
自动化前沿科普
自动化前沿科普自动化技术作为一项前沿科学技术，正在改变着我们的生活形态。
它的发展促进了工业生产的智能化和自动化程度的提升，使得许多行业迎来了高效率和可持续发展的机遇。
本文将从机器人、人工智能和自动控制等方面介绍自动化技术的前沿发展。
一、机器人——智能化的助手机器人是自动化技术的重要应用领域之一，它通过模拟人类的动作和思维，完成各种任务。
近年来，随着人工智能技术的快速发展，机器人变得越来越智能化。
例如，工业机器人已经能够替代人工完成一些繁重、危险或重复性的工作，大大提高了生产效率。
而在服务领域，社交机器人能够与人进行沟通互动，为人们提供信息查询、休闲娱乐或康复护理等服务。
二、人工智能——智能科技的代表人工智能是自动化技术的核心和灵魂，它使得计算机能够模拟和实现人类的智能行为。
目前，人工智能在图像识别、语音识别、自然语言处理等方面取得了巨大的突破。
例如，人们通过人脸识别技术来解锁手机、支付购物等操作已经非常普遍。
此外，智能语音助手成为人们生活中的得力助手，能够听懂我们的指令并提供相应的服务。
三、自动控制——实现系统优化自动控制是自动化技术的关键环节，它通过电子技术和计算机技术实现对系统的自动监测和控制。
自动控制可应用于制造业、能源管理、交通运输等领域。
例如，工业过程中的自动化控制系统能够自动监测生产过程中的温度、湿度、压力等参数，及时调整生产环境，提高生产效率和产品质量。
在智能交通领域，自动驾驶技术正在逐渐成熟，为我们提供了更安全、更便捷的出行方式。
四、前沿技术带来的挑战和机遇虽然自动化技术取得了许多进展，但也面临着一些挑战。
首先，随着机器人和人工智能的普及，人们对于人机交互性能、隐私保护等问题的关注度也在增加。
其次，自动化技术的快速发展对劳动力市场产生了一定的冲击，需要关注人们的职业发展和就业问题。
然而，自动化技术也为社会带来了许多机遇。
它可以降低生产成本，提高生产效率，为工业转型升级提供加速器。
自动化专业的前沿技术及其相关介绍
自动化专业的前沿技术及其相关介绍1. 人工智能在自动化中的应用人工智能（Artificial Intelligence，AI）是指通过模拟人类智能的方式，让计算机具备类似人类思考、学习、判断和决策的能力。
在自动化领域，人工智能被广泛应用于自主驾驶系统、工业机器人、智能化生产等方面。
通过使用深度学习、图像识别和自然语言处理等技术，人工智能可以实现自动化系统的智能化和自主化。
2. 物联网与自动化结合的发展物联网（Internet of Things，IoT）是指通过互联网连接各种物理设备，实现设备之间的数据交流和共享。
在自动化中，物联网可以实现设备的远程监控和控制。
通过使用传感器和无线通信技术，物联网可以让设备实现自动化的数据采集和分析，从而实现更高效、更智能的自动化系统。
3. 机器学习的应用机器学习（Machine Learning）是人工智能的一个重要分支，通过让计算机从数据中学习和改进算法，来实现自主决策和预测。
在自动化领域，机器学习可以被应用于故障检测和预防、生产计划优化、机器人控制等方面。
通过不断的学习和调整模型，机器学习可以提高自动化系统的准确性和稳定性。
4. 增强现实的应用增强现实（Augmented Reality，AR）是一种将虚拟信息与真实世界融合的技术。
在自动化领域，增强现实可以被应用于设备维护和故障排除、操作技能培训等方面。
通过使用AR技术，工人可以通过头戴式显示设备或移动设备看到虚拟的操作指导和设备信息，从而提高工作效率和精度。
5. 云计算和大数据在自动化中的应用云计算和大数据技术可以帮助自动化系统实现更高效的数据存储和处理。
通过将数据存储在云端，可以实现多地访问和数据共享。
通过数据分析和挖掘技术，可以从大量的数据中发现规律和趋势，进而优化自动化系统的运行和决策。
总结：以上所介绍的是自动化专业的一些前沿技术。
人工智能、物联网、机器学习、增强现实以及云计算和大数据技术的应用，都为自动化系统的智能化、高效化和可持续发展提供了有力的支持。
自动化学科前沿
自动化学科前沿——人工智能1946年，美国福特公司的机械工程师D.S.哈德最先提出“自动化”一词，并用来描述发动机汽缸的自动传送和加工的过程。
50年代，自动调节器和经典控制理论的发展，使自动化进入以单变量自动调节系统为主的局部自动化阶段。
60年代，随现代控制理论的出现和电子计算机的推广应用，自动控制与信息处理结合起来，使自动化进入到生产过程的最优控制与管理的综合自动化阶段。
70年代，自动化的对象变为大规模、复杂的工程和非工程系统，涉及许多用现代控制理论难以解决的问题。
这些问题的研究，促进了自动化的理论、方法和手段的革新，于是出现了大系统的系统控制和复杂系统的智能控制，出现了综合利用计算机、通信技术、系统工程和人工智能等成果的高级自动化系统，如柔性制造系统、办公自动化、智能机器人、专家系统、决策支持系统、计算机集成制造系统等。
自动化技术形成时期是在18世纪末～20世纪30年代。
1788年英国机械师J.瓦特发明离心式调速器(又称飞球调速器)﹐并把它与蒸汽机的阀门连接起来﹐构成蒸汽机转速的闭环自动控制系统。
瓦特的这项发明开创了近代自动调节装置应用的新纪元﹐对第一次工业革命及后来控制理论的发展有重要影响。
人们开始采用自动调节装置﹐来对付工业生产中提出的控制问题。
这些调节器都是一些跟踪给定值的装置﹐使一些物理量保持在给定值附近。
自动调节器应用标志着自动化技术进入新的历史时期。
进入20世纪以后﹐工业生产中广泛应用各种自动调节装置﹐促进了对调节系统进行分析和综合的研究工作。
这一时期虽然在自动调节器中已广泛应用反馈控制的结构﹐但从理论上研究反馈控制的原理则是从20世纪20年代开始的。
1833年英国数学家C.巴贝奇在设计分析机时首先提出程序控制的原理。
1939年世界上第一批系统与控制的专业研究机构成立﹐为20世纪40年代形成经典控制理论和发展局部自动化作了理论上和组织上的准备。
20世纪40～50年代是局部自动化时期第二次世界大战时期形成的经典控制理论对战后发展局部自动化起了重要的促进作用。
自动化学科前沿研究
自动化学科前沿研究自动化学科是现代科技的重要组成部分，其研究范围广泛，包括机器人、控制系统、自动化工程等多个领域。
在近年来的发展中，自动化学科已经成为一门重要的前沿学科，具有广泛的应用前景和深远的影响。
机器人技术是自动化学科的重要组成部分，机器人是一种能够模拟人类行为的智能工具。
通过人工智能、计算机视觉、图像处理等技术的应用，机器人可以完成许多人类难以完成的任务，如危险作业、高空作业等。
在工业生产中，机器人已经广泛应用于汽车制造、电子制造、矿业开采等领域，显著提高了生产效率和产品质量。
控制系统是自动化学科的另一个重要领域。
控制系统可以将一个物理过程或系统变量控制在一定的规定范围内。
例如，温度控制系统可以使温度保持在设定值范围之内，从而确保设备或产品的正常运转。
在现代化工业生产和自动控制系统中，控制系统已经成为一项必不可少的工具。
随着信息技术的发展，自动化学科的前沿研究也在逐渐拓展。
自动化技术与人工智能、大数据等新兴技术的结合，使得自动化学科的应用范围更广泛。
例如，智能制造领域的发展，需要自动化技术配合计算机视觉、机器学习等技术，才能实现生产过程的自主控制和智能化生产。
在未来的发展中，自动化学科的前沿研究将会进一步深入，其应用前景也将更加广泛。
在人工智能、机器学习等技术的帮助下，自动化学科将会拓展出更多的应用领域，促进工业化、信息化、智能化的发展。
总的来说，自动化学科是一个应用广泛、前景广阔的学科，其前沿研究为我国工业生产和国民经济的发展做出了重要的贡献。
我们有理由相信，在科技的推动下，自动化学科的发展将会更加迅速，成为国家战略性新兴学科之一。
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。
自动化前沿技术
最优控制
最优控制问题研究的主要内容是：怎样选择控制规律才能使控 制系统的性能和品质在某种意义下为最优，求解最优控制问题的方 法，目前主要的就是上述的两种方法，另外可能还会用到一些数值 解法。用这些方法已经成功的解决了许多动态控制问题，如最小时 间控制，最少燃料控制和最佳调节器等。最优控制已经在航天，航 海，导弹，电力系统，控制装置，生产设备和生产过程中得到了比 较成功的应用，而且在经济系统和社会系统中也得到了广泛的应用。
非线性控制理论
对非线性控制系统的研究，到上个世纪四十年代，已取得 一些明显的进展。主要的分析方法有：相平面法、李亚普诺夫法 和描述函数法等。这些方法都已经被广泛用来解决实际的非线性 系统问题。但是这些方法都有一定的局限性，都不能成为分析非 线性系统的通用方法。例如，用相平面法虽然能够获得系统的全 部特征，如稳定性、过渡过程等，但大于三阶的系统无法应用。 李亚普诺夫法则仅限于分析系统的绝对稳定性问题，而且要求非 线性元件的特性满足一定条件。虽然这些年来，国内外有不少学 者一直在这方面进行研究，也研究出一些新的方法，如频率域的 波波夫判据，广义圆判据，输入输出稳定性理论等。但总的来说， 非线性控制系统理论目前仍处于发展阶段，远非完善，很多问题 都还有待研究解决，领域十分宽。
控制器——系统的大脑 传感器——系统的耳目 执行器——系统的手脚 受控对象——温柔的羔羊
稳定性——不可或缺 鲁棒性——健康的系统 极点——控制系统的精灵
自动化的前沿技术
模糊控制——其实我很清楚 最优控制---“没有更好只有最好” 自适应控制——以变制变 鲁棒控制——以静制动 线性控制理论纵横 非线性控制理论的发展 PID控制——简而优秀 预测控制——未卜先知 故障诊断——神医妙手 人工智能——智慧之巅 专家系统——身边的专家 推理控制——经验的作用 集散控制系统（DCS）
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课程论文
学院: 电气工程学院
专业: 自动化
班级: 122班
学号: 1202100338 姓名: 黄利生
指导教师: 林靖宇老师
二〇一六年三月二十五日
班级：自动化122班学号：1202100338 姓名：黄利生
一、什么是自动控制技术
自动控制技术是20世纪发展最快、影响最大的技术之一，也是21世纪最
重要的高技术之一。
今天，技术、生产、军事、管理、生活等各个领域，都离不开自动控
制技术。
就定义而言，自动控制技术是控制论的技术实现应用，是通过具有一
定控制功能的自动控制系统，来完成某种控制任务，保证某个过程按照预想进行，或者实现某个预设的目标。
随着电子计算机技术和其他高技术的发展，自动控制技术的水平越来越高，应用越来越广泛，作用越来越重要。
尤其是在生产过程的自动化、工厂自动化、机器人技术、综合管理工程、航天工程、军事技术等领域，自动控制技术起到了关键作用。
二、自动化技术发展过程
自动化技术形成
自动化技术形成时期是在18世纪末～20世纪30年代。
1788年英国机械师J.瓦特发明离心式调速器(又称飞球调速器)﹐并把它与蒸汽机的阀门连接起来，构成蒸汽机转速的闭环自动控制系统。
瓦特的这项发明开创了近代自动调节装
置应用的新纪元，对第一次工业革命及后来控制理论的发展有重要影响。
人们
开始采用自动调节装置，来对付工业生产中提出的控制问题。
这些调节器都是
一些跟踪给定值的装置，使一些物理量保持在给定值附近。
自动调节器应用标
志着自动化技术进入新的历史时期。
进入20世纪以后，工业生产中广泛应用各种自动调节装置，促进了对调节系统进行分析和综合的研究工作。
这一时期虽然在自动调节器中已广泛应用反馈控制的结构﹐但从理论上研
究反馈控制的原理则是从20世纪20年代开始的。
1833年英国数学家C.巴贝奇在设计分析机时首先提出程序控制的原理。
1939年世界上第一批系统与控制的
专业研究机构成立﹐为20世纪40年代形成经典控制理论和发展局部自动化作
了理论上和组织上的准备。
20世纪40～50年代是局部自动化时期第二次世界大战时期形成的经典控制理
论对战后发展局部自动化起了重要的促进作用。
在问题的过程中形成了经典控
制理论﹐设计出各种精密的自动调节装置，开创了系统和控制这一新的科学领域。
这一新的学科当时在美国称为伺服机构理论，在苏联称为自动调整理论﹐
主要是解决单变量的控制问题。
经典控制理论这个名称是1960年在第一届全美联合自动控制会议上提出来的。
1945年后由于战时出版禁令的解除，出现了系
统阐述经典控制理论的著作。
1945年美国数学家维纳﹐N.把反馈的概念推广到
一切控制系统。
50年代以后﹐经典控制理论有了许多新的发展。
经典控制理
论的方法基本上能满足第二次世界大战中军事技术上的需要和战后工业发展上
的需要。
但是到了50年代末就发现把经典控制理论的方法推广到多变量系统时会得出错误的结论，经典控制理论的方法有其局限性。
起源
1946年，美国福特公司的机械工程师D.S.哈德最先提出“自动化”一词，并用来描述发动机汽缸的自动传送和加工的过程。
50年代，自动调节器和经典
控制理论的发展，使自动化进入以单变量自动调节系统为主的局部自动化阶段。
发展
60年代，随现代控制理论的出现和电子计算机的推广应用，自动控制与信
息处理结合起来，使自动化进入到生产过程的最优控制与管理的综合自动化阶段。
70年代，自动化的对象变为大规模、复杂的工程和非工程系统，涉及许多
用现代控制理论难以解决的问题。
这些问题的研究，促进了自动化的理论、方
法和手段的革新，于是出现了大系统的系统控制和复杂系统的智能控制，出现
了综合利用计算机、通信技术、系统工程和人工智能等成果的高级自动化系统，如柔性制造系统、办公自动化、智能机器人、专家系统、决策支持系统、计算
机集成制造系统等。
三、自动化技术的应用
现代生产和科学技术的发展，对自动化技术提出越来越高的要求，同时也
为自动化技术的革新提供了必要条件。
70年代以后，自动化开始向复杂的系统
控制和高级的智能控制发展，并广泛应用到国防、科学研究和经济等各个领域，实现更大规模的自动化，例如大型企业的综合自动化系统、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。
自动化的应用正从工程领域向非工程领
域扩展，如医疗自动化、人口控制、经济管理自动化等。
自动化将在更大程度
上模仿人的智能，机器人已在工业生产、海洋开发和宇宙探测等领域得到应用，专家系统在医疗诊断、地质勘探等方面取得显著效果。
工厂自动化、办公自动化、家庭自动化和农业自动化将成为新技术革命的重要内容，并得到迅速发展。
人工智能
人工智能是属于自动化技术领域的一门边缘学科，用来模拟人的思维，已
经引起了许多学科的日益重视，并且有越来越多的实用意义，而且许多不同专
业背景的科学家正在人工智能领域内获得一些新的思维和新的方法。
作为一个
计算机科学中涉及智能计算机系统的一个分支，这些系统呈现出与人类的智能
行为有关的特性。
人工智能的主要领域包括问题求解、语言处理、自动定理证明、智能数据
检索等领域。
这些综合概念在自然语言处理、情报检索、自动程序设计、数学
证明都有重要应用。
人工智能的第一个大成就是发展了能够求解难题的下棋程序。
人工智能包含的领域非常广泛，问题的求解只是其中的一个重要方面。
其
他的方面包括比如谓词演算、规则演绎系统、机器人问题以及专家系统等一系
列问题。
人工智能作为一个复杂的边缘学科，正在有着越来越广阔的前景，随
着新的数学理论的完善以及计算机新的硬件的出现，人工智能必将能够更好地
模拟人的思维。
电力自动化
电力自动化系统基于先进的网络通讯、自动化控制、微机继电保护技术以
及可靠产品，为用户提供现代化的设备监视控制管理和远程在线监测，确保电
力系统稳定可靠供应以及最优化的电力负荷管理灵活多样的系统结构。
电力系统是一个地域分布辽阔，有发电厂、变电站、输配电网络和用户组
成的统一调度和运行的复杂大系统。
电力系统自动化是指对电能生产、传输和
管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。
电力系统自动化的领域包括生产
过程的自动检测、调节和控制，系统和元件的自动安全保护，网络信息的自动
传输，系统生产的自动调度，以及企业的自动化经济管理等。
电力系统的主要
目标是保证供电的电能质量（频率和电压），保证系统运行的安全可靠，提高
经济效益和管理效能。
电力系统自动化是我们电力系统一直以来力求的发展方向，现代电力系统的迅速发展使电网的结构和运行方式口趋复杂，电力市场化
使系统行为的不可预知性增大，电力系统运行必须做到经济性和安全性兼顾。
新的形势要求调度中心能够快速、准确而全面地掌握电力系统实时运行状态，
客观分析系统的运行趋势，并进而对运行中发生的各种问题提出对策，及时制
定出下一步的控制策略。
四、学习自动化对自身的发展
随着社会主义市场经济的搞活和对外开放政策的深入，社会自动化专业人
才的需求日益扩大，最近这几年将出现供不应求的状况而且随着外国一些大型
企业进入国内市场，本国的一些知名企业也将走向世界，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卫扩大。
自动化应用范围广，目前，几乎所有的工业部门都可以同自动化控制挂钩，现代化的农业、国防也都与自动化息息相关。
自动化属于信息产业。
信息产业
被人们誉为“朝阳产业”，发展快、需要较多的人才、待遇较高，是现在科技
发展的趋势所在。
因此，作为信息产业中的重要一员，自动化专业有着光明的
前途。