自动控制原理及其应用
自动控制原理及其应用
自动控制原理及其应用自动控制原理指的是利用传感器和执行器等硬件设备，通过计算机或者类似的控制器来实现对各种设备、系统或过程的自动化监测、调节和控制。
自动控制原理主要包括传感器、控制器和执行器三个部分。
传感器用于将被控制对象的物理量或者状态转变为电信号，以便于控制器的接收和处理；控制器则根据传感器提供的信息，运用特定的控制算法对信号进行处理和判断，产生相应的控制输出信号；执行器则将控制器输出的信号转变为能够直接作用于被控制对象的物理量或者状态，实现对被控制对象的控制。
自动控制原理的应用非常广泛。
其中一个典型的应用是工业自动化控制系统，它可以用于自动化生产线的控制、机械设备的自动化操作，以及监控与调度系统的管理。
工业自动化控制系统可以大幅提高生产效率和产品质量，降低劳动强度和运营成本。
另外，自动控制原理还被广泛应用于交通运输系统中，包括智能交通系统、自动驾驶技术等。
通过利用传感器、控制器和执行器等设备，可以实现对交通流量、红绿灯、车辆速度等的智能调控，提高交通运输系统的效率和安全性。
相应地，自动控制原理也应用于家庭生活，比如智能家居系统。
智能家居系统通过传感器检测家庭中的温度、湿度、光线等环境参数，并通过控制器控制家电设备的开关，实现温度调节、照明控制、电器开关等功能。
智能家居系统带给人们更加智能、舒适和便捷的生活体验。
此外，医疗设备中也广泛应用了自动控制原理。
例如，心脏起搏器通过监测患者的心脏电信号，利用控制器产生适当的刺激信号，通过执行器对患者的心脏进行控制，起到维持心脏正常工作的作用。
另外，医疗监测仪器、手术机器人等也是基于自动控制原理运作的。
随着人工智能和大数据的发展，自动控制原理在各个领域都有更加广阔的应用前景。
比如智能制造领域的自动化生产线、智慧城市领域的城市管理系统、智能农业领域的农业自动化系统等。
这些都是在不同领域中通过传感器、控制器和执行器等自动化设备实现对各种设备、系统或过程的智能化监测、调节和控制，提高生产效率、资源利用效率和生活质量。
自动控制原理及其应用
自动控制原理及其应用自动控制原理及其应用自动控制原理是一种对目标系统进行自动控制的系统工程，其背后基于多种学科知识，包括数学、物理、电子、信号处理等领域。
自动控制原理的应用范围非常广泛，涵盖了工业生产、交通运输、医疗卫生、农业等各个领域，极大地提高了生产效率和品质稳定性。
一、自动控制原理1. 什么是自动控制原理？自动控制原理是通过对目标系统进行监测、分析和反馈等技术手段实现自动控制的原理。
它基于稳定性、灵敏度和稳定精度等考虑因素，通过控制器对目标系统产生影响，以实现期望的控制目标。
2. 自动控制原理的基本流程（1）传感器测量物理量（2）信号调理（3）目标系统建模（4）设计控制器（5）进行系统仿真（6）实际应用3. 自动控制原理的主要方法（1）经典控制方法：包括比例控制、积分控制、微分控制等方法，这些方法的基础是负反馈控制，早期应用广泛。
（2）现代控制方法：包括预测控制、模糊控制、神经网络控制等方法，这些方法主要是依靠计算机实现，能够应对变化多端的控制系统。
（3）优化控制方法：包括模型预测控制、反馈线性化控制、自适应控制等方法，这些方法在对系统各种变量进行优化的同时，能够有效地提高控制精度。
4. 自动控制原理的应用（1）工业制造领域：自动化控制技术在工业制造领域非常常见，它可以对生产线进行智能控制，提高制造效率和品质。
（2）交通运输领域：自动驾驶技术、智能交通灯等都是基于自动控制技术实现的，它们能够提高交通的安全性和效率，减少交通堵塞。
（3）医疗卫生领域：自动控制技术在医疗卫生领域主要应用于生命支持系统等，能够对患者进行监测，提高救治效率和准确性。
（4）农业领域：自动控制技术在农业领域主要应用于农业机械自动化，能够提高生产效率，减少人力成本。
二、自动控制应用案例1. 工业生产领域生产线自动控制系统是一个很好的例子，通过对产品生产流程进行智能控制，能够提高生产效率和品质。
比如，在食品加工过程中，可以通过自动控制系统对产品的温度、湿度、酸碱度等多种参数进行监测和调控，以保证生产出符合质量标准的产品。
自动控制原理及应用
自动控制原理及应用自动控制是一种利用设备和技术手段，在无人干预的情况下实现对一些系统、过程或设备的控制和调节。
自动控制的原理基于传感器采集到的信号，经过计算和分析后，再通过执行器对系统进行调节，使得系统在一定的指令下能够自动地运行并达到所需的状态。
自动控制的原理主要包括信号采集、信号处理、控制器设计和执行器控制四个要素。
首先，信号采集是自动控制的基础。
传感器能够将各种物理量转换为电信号，并将其传递给控制系统。
常用的传感器有温度传感器、压力传感器、光传感器等，它们可以实时地监测系统的状态和变化。
其次，信号处理是对采集到的信号进行分析和处理，提取出有用的信息，并根据需要进行滤波、放大、调整等操作。
信号处理的目的是确保信号的准确性和稳定性，为控制器提供可靠的输入。
然后，控制器设计是自动控制的核心。
控制器根据信号处理得到的信息，根据预先设定的控制策略和算法，计算出当前的控制量，并根据控制信号来调节控制对象。
常见的控制器包括比例控制器、积分控制器、微分控制器，以及经典的PID控制器。
最后，执行器控制是将控制信号转化为动作，对系统进行实际的调节。
执行器可以是电动阀门、电机、液压缸等，通过控制信号来改变其位置、速度或力，从而达到对系统的控制目的。
自动控制的应用非常广泛，涵盖了各个领域。
在工业自动化中，自动控制被应用于生产过程中的温度控制、压力控制、流量控制等环节，提高了生产效率和产品质量，降低了人为操作的风险。
在交通运输领域，自动控制被广泛应用于交通信号灯控制、车辆导航系统和自动驾驶系统中，提高了交通的安全性和效率。
在航空航天领域，自动控制被应用于飞行器的姿态控制、导航和飞行管理系统中，保障了飞行器的安全和可靠运行。
在医疗领域，自动控制可以实现对生命体征、药物剂量和医疗设备的自动控制，提高了医疗治疗的精度和效果。
此外，自动控制还广泛应用于环境监测、能源管理、智能家居等领域，提高了生活质量和资源利用的效率。
总之，自动控制作为一种高效、准确、可靠的技术手段，已经成为现代工业化社会不可或缺的重要组成部分。
精品课件自动控制原理及其应用
经济性优化
在满足系统性能要求的前 提下，考虑控制系统的经 济性，降低系统的成本和 维护费用。
安全性优化
在控制系统设计中充分考 虑安全因素，采取相应的 安全措施和保护机制，确 保系统的安全可靠运行。
04
自动控制系统的应用
工业自动化控制
总结词
工业自动化控制是自动控制系统的重要应用领域，通过自动化控制技术，可以实现生产 过程的自动化、智能化和高效化。
自动控制系统的分类
总结词
根据不同的分类标准，可以将自动控制系统分为多种类型，如开环控制系统和闭环控制系统、线性控制系统和非 线性控制系统等。
详细描述
根据是否有反馈环节，可以将自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统；根据系统变量的关系，可以将自 动控制系统分为线性控制系统和非线性控制系统；根据控制方式，可以将自动控制系统分为连续控制系统和离散 控制系统等。
无人机控制系统
总结词
无人机控制系统是利用自动控制技术实现对 无人机飞行姿态、航迹和任务执行的全自动 控制。
详细描述
无人机控制系统能够实现无人机的自主起飞、 飞行控制、导航定位和任务执行等功能，广 泛应用于航拍、快递、农业植保等领域，提 高了作业效工智能在自动控制系统中的应用
系统达到稳态值所需的时间。
稳态误差
系统达到稳态值后的误差。
超调量
系统达到稳态值前的最大偏差量。
动态响应性能
系统对输入信号的响应速度和动态过程的质 量。
03
自动控制系统设计
控制系统设计方法
线性系统设计
基于线性代数和微积分理论，对系统 进行建模、分析和优化。
非线性系统设计
利用非线性控制理论，设计非线性控 制系统，实现系统的稳定性和性能优 化。
自动控制原理及其应用
自动控制原理及其应用自动控制原理及其应用自动控制，是通过人类创造的自动化设备和技术，使机械系统、电气系统、工艺系统等达到预期的目标。
在现代工业，自动控制不仅可以提高生产效率，而且可以保证产品质量，降低生产成本。
自动控制在现代社会中得到广泛的应用，包括机械制造、自动化生产流程、交通运输、建筑设施等多个领域。
本文将对自动控制原理及其应用进行详细阐述。
一、自动控制原理自动控制原理是实现自动控制的理论基础。
它主要包括感知、比较、执行三个基本环节。
1. 感知感知是指通过传感器将被控制系统的参数转换为电信号送入控制器。
传感器可以测量物理量，例如温度、压力、位置、速度等等。
这些数据会被传输到控制器中进行分析，并根据要求生成控制信号。
2. 比较比较是指将感知信息与设定值进行比较，然后根据比较结果产生误差信号。
误差信号是在控制系统中最常见的信号，它是根据实际值和设定值之间的偏差计算出来的。
在图像处理领域中，误差信号通常用于锐化图像或者将不同的像素区分为相似或不相似的区域。
3. 执行执行是指将误差信号转换为执行信号，然后控制执行器（例如电动机、神经元等等）来实现目标状态。
执行器的作用是将控制信号转换为具体的控制行为，以保持系统在正确的状态下运行。
它们包括电机、阀门、气缸等等。
二、自动控制应用自动控制的应用非常广泛，并且不断地不断发展。
在此，我们将鉴定其主要应用领域。
1. 工厂自动化工厂自动化是所有自动化控制应用中最具代表性的应用之一。
在这个方面，控制系统需要控制很多机械设备和流程，例如搬运、加工、装配等。
在自动化过程中，任何一个细节错误可能会导致生产线停机、零件丢失甚至影响整个生产线的正常运行。
自动化控制可保证生产的精度、速度和可靠性，还能减少人工错误和错误组装等因素。
2. 汽车工业汽车工业也是自动化控制的主要应用领域之一。
从汽车外壳生产、焊接、涂漆、组装等方面来看，自动化控制已经被广泛应用。
自动化技术不仅可以大幅提高生产效率，更重要的是提高了产品的质量和制造速度。
自动控制的原理及其应用
自动控制的原理及其应用1. 引言自动控制是一种基于控制理论、电子技术、计算机技术等多学科交叉的技术，通过对系统状态的监测和控制指令的发送，实现对机械、电子、化工等各种设备和系统的自动化运行和控制。
本文将介绍自动控制的基本原理以及其在不同领域的应用。
2. 自动控制的基本原理自动控制的基本原理可以总结为以下几个方面： 1. 传感器与执行器：传感器负责将所测量的物理量（如温度、压力、速度等）转化为电信号，而执行器则负责将电信号转化为相应的控制行为（如启动电机、调节阀门等）。
2. 控制器：控制器是自动控制系统的核心，负责接收传感器的信号，并对其进行处理和判断，最后输出控制信号给执行器。
常见的控制器包括比例控制器、积分控制器、微分控制器等。
3. 反馈控制：反馈控制是指将系统输出与期望输出进行比较，并根据比较结果对控制信号进行修正。
通过不断地进行反馈，系统能够更快地达到目标状态。
4. 开环控制：开环控制是指控制信号不依赖于系统输出的控制方式。
虽然开环控制简单，但无法对外部干扰和内部变化进行修正，容易导致系统偏离目标状态。
3. 自动控制的应用领域自动控制技术在各个领域都有广泛的应用，下面列举几个典型的应用领域：3.1 工业自动化工业自动化是自动控制技术最早应用的领域之一。
在工厂生产线上，自动控制系统可以实现对设备和流程的自动化控制，提高生产效率和产品质量。
例如，汽车生产线上的机器人可以自动完成车身焊接、喷漆等工序。
3.2 交通运输交通运输领域也是自动控制技术的应用领域之一。
自动驾驶技术在汽车、无人机等交通工具上的应用日益广泛，能够提高交通安全性，并减少交通事故发生率。
此外，交通信号灯、高速公路收费系统等也是自动控制的应用实例。
3.3 全自动化家居全自动化家居系统可以实现对家居设备的智能控制。
通过感应器、智能控制器和执行器的协同工作，可以实现灯光、温度、安防等方面的智能化控制。
例如，智能家居系统可以根据主人的离开时间自动关闭电器设备，实现节能和安全控制。
自动控制原理工作中的应用
自动控制原理工作中的应用1. 概述自动控制原理是研究系统自动控制的基本理论和方法，应用于各个领域中。
本文将介绍自动控制原理在工作中的一些应用，并对其进行列举和解释。
2. 自动控制原理的应用以下是自动控制原理在工作中的一些常见应用：2.1 机械工程•自动化生产线：在制造业中，自动控制原理被广泛应用于自动化生产线的控制系统中，通过传感器、执行器和控制器等设备，实现对生产过程的自动控制和调节。
•机械装置控制：自动控制原理可以应用于机械装置的控制，如机械手臂的运动控制、机械传动装置的速度控制等，提高了机械装置的准确性和效率。
2.2 电力系统•发电机调节：在电力系统中，自动控制原理可以用于发电机的负荷调节和频率控制，确保电力系统的稳定运行。
•电力配电：通过自动控制原理，电力系统中的配电设备可以实现自动切换、保护和远程控制等功能，提高了电力系统的稳定性和安全性。
2.3 自动化仪表•温度控制：自动控制原理可以应用于温度控制领域，通过温度传感器和控制器，实现对温度的自动调节，保持系统在一个稳定的温度范围内工作。
•流量控制：在流程控制领域，自动控制原理可用于流量计和控制阀的控制，实现对流体流量的自动控制，提高工艺流程的稳定性和精度。
2.4 智能交通系统•交通信号控制：自动控制原理在智能交通系统中被广泛应用于交通信号灯的控制，通过车辆传感器和交通控制器，实现对交通信号灯的智能调节，提高交通效率和道路安全性。
•交通流量监测：自动控制原理可以用于智能交通系统中的交通流量监测，通过车辆传感器和数据分析算法，实时监测和预测交通流量变化，为交通管理提供数据支持。
3. 总结自动控制原理在工作中有广泛的应用，无论是在机械工程、电力系统、自动化仪表还是智能交通系统中，都可以看到它的身影。
通过自动控制原理的应用，可以实现系统的自动化控制和调节，提高工作效率和准确性。
随着技术的不断发展，自动控制原理的应用前景将更加广阔，为各行各业的发展带来更多的机遇和挑战。
自动控制原理的原理及应用
自动控制原理的原理及应用1. 前言自动控制原理是一门研究系统控制的学科，它通过对各种物理量进行感知、测量、比较和调整，实现对系统的自动化控制。
本文将介绍自动控制原理的基本原理和常见的应用。
2. 自动控制原理的基本原理自动控制原理是基于反馈原理的一种控制方法。
它通过传感器感知系统的实际状态，与期望状态进行比较，并根据比较结果调整系统的控制信号，使系统保持在期望状态。
自动控制原理的基本原理包括以下几个要素： - 传感器：用于感知系统的实际状态，并将其转化为电信号。
- 比较器：将传感器输出的实际状态与期望状态进行比较，产生误差信号。
- 控制器：根据误差信号调整控制信号，控制系统的行为。
- 执行器：根据控制信号执行相应的操作，调整系统参数。
3. 自动控制原理的应用自动控制原理广泛应用于各个领域，以下是几个常见的应用。
### 3.1 自动温度控制系统自动温度控制系统是自动控制原理的典型应用之一。
它通过感知室内的温度，并与设定的温度进行比较，调整空调或暖气的输出，使室内温度保持在设定的范围内。
自动温度控制系统包括以下几个组成部分：- 温度传感器：用于感知室内温度。
- 控制器：根据温度传感器的输出和设定的温度，调整空调或暖气的输出。
- 空调或暖气：根据控制器的输出调整制冷或加热效果。
3.2 自动流量控制系统自动流量控制系统用于实现对流体流量的自动控制。
它通过感知流体的流量并与设定的流量进行比较，调整阀门或泵的开度，使流体流量保持在设定的范围内。
自动流量控制系统包括以下几个组成部分： - 流量传感器：感知流体的流量。
- 控制器：根据流量传感器的输出和设定的流量，调整阀门或泵的开度。
- 阀门或泵：根据控制器的输出调整流体的流量。
3.3 自动化生产线自动化生产线是自动控制原理在制造业中的重要应用之一。
它通过传感器感知产品的状态，与期望状态进行比较，并根据比较结果调整机械臂、输送带等设备的运行，实现产品的自动化生产。
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AI&Robots Ins. (Institute of Artificial Intelligenceand Robots)，即人工智能与机器人研究所，是隶属于北京工业大学控制科学与工程学科的研究机构，自然地，其所致力于研究的，是人工智能(ArtificialIntelligence)和机器人(Robot)。
Robot是大家熟悉的一个英文名词，常常被译作“机器人”。
然而，无论就其形态或结构，还是就其运动方式或行为方式，多数Robot 不象人。
准确地说，Robot是一种自动机器，一种仿生的自动机器，具有类似生命的特征，具有类似生物的行为，甚至具有类似生物的智慧。
《控制论》之父Wiener有一句名言：“就其控制行为而言，所有的技术系统都是模仿生物系统的，然而，决没有哪一种生物系统是模仿技术系统的。
”Wiener 所说的“技术系统”(Technical System)就是人造系统，就是机器，准确地说，就是自动机器。
AI&Robots 旨在研究具有智能的自动机器，并努力使机器具有生命特征和生物行为，具有感知能力和认知能力，包括记忆和学习的行为能力。
实际上，AI&Robots 的研究领域是综合而宽广的，是一个多学科融合的科学研究领域，其中：•控制论(Cybernetics)•人工智能(Artificial Intelligence)•机器人学(Robotics)扮演着重要角色。
在AI&Robots 的标识中，黄色代表着“控制论”，红色代表着“人工智能”，蓝色代表着“机器人学”。
AI&Robots渗透着《控制论》的思想。
1948年，美国科学家Norbert Wiener 将机器与动物类比，将计算机与人脑类比，创立了《控制论》。
Wiener 是一个天才，8 岁上中学，11 岁上大学，14岁大学毕业，18岁获得博士学位，其后，师从英国数学家和哲学家Rosu。
虽然主修数学和哲学，Wiener 却始终思索着动物和机器的辨证关系。
Wiener 的《控制论》是关于动物和机器共性的科学，是关于动物和机器同一性和统一性的科学。
Wiener 兴趣广泛，在理论物理学、生物学、神经生理学和心理学、哲学、文学等领域都有涉猎和建树。
正是Wiener 广博的知识，使《控制论》成为科学融合的艺术。
正如Wiener 在《控制论》中所指出：“我们正研究这样一种自动机器，它不仅通过能量流动和新陈代谢，而且通过信息流动和传递信号，引起动作流动，并和外界有效地联系起来。
自动机器接收信息的装置相当于人和动物的感觉器官；相当于动作器官的可以是电动机或其它不同性质的工具。
自动机器接收到的信息不一定立即使用，可以储存起来以备未来之需，这与记忆相似。
自动机器运转时，其操作规则会依历史数据产生变化，这就象是学习的过程。
”在《控制论》中，Wiener虚拟设计了一个机器蠕虫，模拟蠕虫的负趋光行为，以阐明动物和机器的共性。
Wiener的机器蠕虫具有类似动物神经的反射弧结构：感觉器官：一对左右对称的光电管传入神经：带信号放大器的输入线路神经中枢：一个用于平衡两个光电管输出的电桥传出神经：带功率放大器的输出线路动作器官：两个推电动马达其中，光电管受光刺激并将光信号变换为电信号；电信号放大后经输入线路送达电桥；电桥对来自不同光电管的信号进行鉴别和比较，给出关于运动方向的指令信号；指令信号经功率放大后送达运动机构，驱动电马达，于是，蠕虫就避开光，向光线较弱的方向运动。
Wiener 的机器蠕虫是《控制论》的一个思想实验，其深刻的思想，既是控制科学与工程的源泉，也是人工智能和机器人学的源泉。
《控制论》是一种理念，一部哲学；是世界观和方法论；是AI&Robots 一切科学活动的思想基础。
阮晓钢2006年4月6日星期四诺伯特·维纳（Norbert Wiener）（1894年11月26日－1964年3月18日），美国应用数学家，在电子工程方面贡献良多。
他是随机过程和杂讯过程的先驱，又提出了“控制论”一词。
1894年11月26日，美国数学家、控制论的创始人诺伯特·维纳（Norbert Wiener） (1894～1964)诞生。
1894年11月26日生于美国密苏里州的哥伦比亚，1964年3月18日卒于斯德哥尔摩。
维纳于1909年毕业于塔弗茨大学，获文学士学位，1912年获哈佛大学博士学位。
后留学英国和法国，回国后先在哈佛大学等校任教，1919年到马萨诸塞州理工学院任教，直到1960年退休。
维纳在第二次世界大战期间从事雷达和防空火力控制的研究，以后研究通信和控制技术，于1948年发表了有名的《控制论》一书，用统一的数学观点讨论了通信、计算机和人类的思维活动，提出了自动化工厂、机器人、由数字电子计算机控制的装配线等新概念，促进了通信、计算机、机器人和人工智能等理论的发展。
他生于密苏里州哥伦比亚，父亲里奥·维纳是波兰籍犹太移民，母亲是德国籍犹太人。
里奥是哈佛大学斯拉夫语族的讲师，他用他自创的高压方法培育诺伯特。
凭他的天份再加上父亲的培育，他成为神童。
1903年，他开始上学；1906年（12岁），高中毕业，同年9月入读塔夫斯学院修读数学；1909年（15岁）时他已取得学士学位，入读哈佛大学研究动物学。
一年后他往康乃尔大学转读哲学。
1912年，18岁的他取得数理逻辑的博士学位。
他到英国剑桥随罗素、哈代学习，1914年又到德国格丁根跟大卫·希尔伯特和埃德蒙·兰道。
之后他回到剑桥，再回到美国。
1915至16年，他在哈佛教授哲学，其后为通用电气和大美百科全书工作。
战争期间在马里兰州阿伯丁试验场钻研弹道学。
战后他在麻省理工教授数学。
他讲课技巧恶劣，常常闹的笑话或心不在焉。
在麻省理工任教时，他不时到欧洲。
1926年和一名德国移民结婚。
他们有两个女儿。
他主要在格丁根和剑桥，研究布朗运动、傅里叶变换、调和分析、狄利克雷问题和Tauber型定理等。
二战时，他在枪炮控制方面工作，引发了他对通讯理论的兴趣，促成了控制论的诞生。
战后发生了一件怪事。
他邀请了人工智能、计算机科学和神经心理学的年轻学者到麻省理工。
当这批学者来到时，他却突然断绝所有来往。
这可能由他的神经质性格引起。
二战后，他对科学研究的政治影响和科学的军事用途更为关注。
他拒绝为军事机械工作。
1964年他在瑞典斯德哥尔摩逝世。
目录••简述••昔日神童••现代大师••成果[显示全部]简述编辑本段回目录维纳是美国数学家，控制论的创始人。
维纳1894年11月26日生于密苏里州的哥伦比亚，1964年3月18日卒于斯德哥尔摩。
维纳的父亲列奥?维纳是语言学家，又有很高的数学天赋。
他出生于俄国，智力早熟，13岁就会好几种语言；他朝气蓬勃，富于冒险精神，18岁那年单独一个漂洋过海，移居美国；他刻苦自学，凭掌握40多种语言的才能，成为哈佛大学斯拉夫语教授。
这位才气横溢、不畏艰难而又性情急躁的人决心要使儿子在学术上超人一等。
维纳认为他父亲是天生的学者，集德国人的思想、犹太人的智慧和美国人的精神于一身。
从童年到青年，维纳一直在他的熏陶下生活，并逐步成长为一个学者。
作品《行为、目的和目的论》《控制论:或关于在动物和机器中控制和通讯的科学》自传：1953年 Ex-Prodigy: My Childhood and Youth（旧神童：我的童年与青年时代）1956年 I am a Mathematician（我是数学家）昔日神童编辑本段回目录幼受庭训维纳是一个名符其实的神童。
维纳的父亲列奥很早就发现了儿子的天赋，并坚信借助于环境进行教育的重要性，他从一开始学习就实施的教育计划，用一种多少无情的方式驱使他不寻常的儿子。
维纳三岁半开始读书，生物学和天文学的初级科学读物就成了他在科学方面的启蒙书籍。
从此，他兴致勃勃，爱不释卷的埋首于五花八门的科学读本。
七岁时，开始深入物理学和生物学的领域，甚至超出了他父亲的知识范围。
从达尔文的进化论、金斯利的《自然史》到夏尔科、雅内的精神病学著作，从儒勒·凡尔纳的科学幻想小说到18、19世纪的文学名著等等，几乎无所不读。
维纳怀有强烈的好奇心，而他父亲却以系统教育为座右铭，两者正好相得益彰。
维纳自己学习科学，而他父亲则用严厉的态度坚持以数学和语言学为核心的教学计划。
维纳极好地经受了这种严格的训练，他的数学长进显著。
六岁那年，维纳有一次被A乘B等于B乘A之类的运算法则迷住了。
为了设法弄清楚，他画了一个矩形，然后移转90°，长变宽、宽变长，面积并没变。
维纳的拉丁语、希腊语、德语和英语也变成一种印在记忆中的书库，不论何时何处，都可以拿出来就用。
在其他小男孩想当警察和火车司机的时候，维纳就渴望当一名博物学家，立志献身于科学了。
父母几次设法送他到学校去受教育，但不寻常的智力和训练使维纳在学校里很难被安排。
他的阅读远远地走在书写的前面，他刻苦地学习并掌握了初等数学，但仍需要扳着手指做算术。
直到9岁时，才作为一名特殊的学生，进了艾尔中学，不满12岁就毕业了。
通才教育列奥很明智，决定送维纳进塔夫茨学院数学系就读，而不让他冒参加哈佛大学紧张的入学考试的风险，并避免由于把一个神童送进哈佛，而过分惹起人们的注意。
在数学方面，维纳已超过大学一年级学生的水平，没有什么课程能确切地适合他的要求。
于是他一开始就直接攻读伽罗瓦的方程论。
列奥仍常和儿子讨论高等数学问题。
就数学和语言学来说，维纳跨学科学习的惯例没有变。
在这两方面，列奥依然是他的严师。
维纳兴趣广泛，大学第一年，物理和化学给他的印象远比数学深。
他对实验尤其兴致勃勃，与邻友—道做过许多电机工程的实验。
他曾试图动手证实两个物理学方面的想法。
一是供无线电通讯用的电磁粉末检波器，另一个设想是试制一种静电变压器。
维纳的这两个想法都很出色。
第二年，维纳又为哲学和心理学所吸引。
他读过的哲学著作大大超出了该课程的要求。
斯宾诺莎和菜布尼茨是对他影响最大的两位哲学家，前者崇高的伦理道德和后者的多才多艺，都使维纳倾倒。
他还贪婪地阅读了詹姆士的哲学巨著，并通过父亲的关系，认识了这位实用主义大师。
在同一年，维纳又把兴趣集中到生物学方面。
生物学博物馆和实验室成了最吸引他的地方，动物饲养室的管理员成了他特别亲密的朋友。
维纳不仅乐于采集生物标本，而且经常把大部分时间用在实验室的图书馆，在那里阅读著名的生物学家贝特森等人的著作。
维纳用三年时间读完了大学课程，于1909年春毕业。
之后便开始攻读哈佛大学研究院生物学博士学位。
维纳改学生物，并不是因为他知道自己能够干这一行，而是因为他想干这一行。
从童年开始，他就渴望成为一名生物学家。
但是，维纳的实验工作不幸失败了。
他动手能力差，缺乏从事细致工作所必需的技巧和耐心，深度近视更增添了麻烦。