自动化前沿

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