自动化导论论文.doc

自动化导论论文姓名：韩思宇通信地址：北京邮电大学自动化学院2010211411班内容提要：本文概括的谈论自动化的学术科学定义及对其的理解，与此同时对自动化技术的应用做出分析，并结合现代社会的具体实例来说明自动化技术的对社会、科学发展所起的巨大推动作用。关键词：一、对自动化的认识-自动化的定义及现实应用自动化的本质是机器或者设备在无人干预的情况下，按照规定的程序或指令进行操作和运行以达到预定的效果。或者说自动化是相对手工作业而言的一个名词，是指采用能自动开停、检测、调节、控制和加工的机器/设备进行作业，以代替人的手工作业的措施。广义地讲，自动化包括了模拟或再现人的智能活动。自动化技术已被广泛应用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家居等领域。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解救出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是实现工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。自动化技术是一门涉及学科较多、应用非常广泛的综合性科学技术，或者说，是一个技术群，如电力电子技术，通信和网络技术，计算机与信息处理技术、微电子技术等。因此，自动化是人类社会走向信息化的重要基础。自动化的三大学术关键词：系统论、信息论和控制论1、 系统论系统论是研究系统的一般模式，结构和规律的学问，它研究种系统的共同特征，用数学方法定量地描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型，是具有逻辑和数学性质的一门科学。系统论认为，整体性、关联性，等级结构性、动态平衡性、时序性等是所有系统的共同的基本特征。这些，既是系统所具有的基本思想观点，而且它也是系统方法的基本原则，表现了系统论不仅是反映客观规律的科学理论，具有科学方法论的含义，这正是系统论这门科学的特点。2、 信息论信息论是一门用数理统计方法来研究信息的度量、传递和变换规律的科学。它主要是研究通讯和控制系统中普遍存在着信息传递的共同规律以及研究最佳解决信息的获限、度量、变换、储存和传递等问题的基础理论。信息论的研究范围极为广阔。一般把信息论分成三种不同类型： (1)狭义信息论是一门应用数理统计方法来研究信息处理和信息传递的科学。它研究存在于通讯和控制系统中普遍存在着的信息传递的共同规律，以及如何提高各信息传输系统的有效性和可靠性的一门通讯理论。 (2)一般信息论主要是研究通讯问题，但还包括噪声理论、信号滤波与预测、调制与信息处理等问题。 (3广义信息论不仅包括狭义信息论和一般信息论的问题，而且还包括所有与信息有关的领域，如心理学、语言学、神经心理学、语义学等。3、 控制论在控制论中，“控制”的定义是：为了“改善”某个或某些受控对象的功能或发展，需要获得并使用信息，以这种信息为基础而选出的、于该对象上的作用，就叫作控制。由此可见，控制的基础是信息，一切信息传递都是为了控制，进而任何控制又都有赖于信息反馈来实现。信息反馈是控制论的一个极其重要的概念。通俗地说，信息反馈就是指由控制系统把信息输送出去，又把其作用结果返送回来，并对信息的再输出发生影响，起到制约的作用，以达到预定的目的。自动化的现实应用计算机技术、微电子技术、传感器技术等相关技术的快速发展，为控制与自动化技术提供了了宽广和坚实的发展平台，控制和自动化技术在工业、农业、国防等领域得到了广泛应用；同时，与自动化技术相关的一些概念和思想，已经渗透到社会、经济和政治等领域。自动化从最初的控制机器、设备，发展到现在的控制过程（化工、冶炼、造纸等生产过程）和控制系统（电力系统、通信系统、交通系统、汽车制造系统、经济系统、能源系统等）。随着控制和自动化概念的发展，自动控制系统被控制对象本身的复杂性，控制问题本身的复杂性，系统环境的复杂性也会增加。自动化技术将向着高精尖进一步迈进，成为衡量一个国家或地区的科技发展水平高低的重要指标之一。二、对自动化专业的综述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(包括计算机)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。 今天看来自动化的上述概念也还不完善。把自动化的功能目标看成是用机器代替人的体力劳动或脑力劳动是比较狭窄的理解。这种理解甚至在某种程度上阻碍了自动化技术的发展，例如，有人就认为，中国人多，搞自动化没有很大的必要。 今天，自动化已远远突破了上述传统的概念，具有更加宽广和深刻的内涵。 自动化的广义内涵至少包括以下几点：在形式方面，制造自动化有三个方面的含义：代替人的体力劳动，代替或辅助人的脑力劳动，制造系统中人机及整个系统的协调、管理、控制和优化。在功能方面，自动化代替人的体力劳动或脑力劳动仅仅是自动化功能目标体系的一部分。自动化的功能目标是多方面的，已形成一个有机体系。在范围方面，制造自动化不仅涉及到具体生产制造过程，而是涉及产品生命周期所有过程。 自动化是一个动态概念，有着十分广泛和深刻的内涵。目前制造自动化技术的研究非常活跃。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，并广泛地应用到国防、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。三、具体实例分析三峡水库自动化调度系统三峡梯级水库调度自动化系统是目前国内规模最大、功能最全的水调自动化系统。系统是为了满足三峡工程围堰发电期(135m)梯级水库调度的需要，并兼顾三峡工程初期运行期(156m)和正常运行期(175 m)水库调度要求，而建立的一套集水情信息采集、水文预报、水库调度、会商查询、水情信息发布等功能为一体的水库调度作业系统。系统自动采集寸滩-宜昌区间、三峡坝址上下游及三峡葛洲坝两坝间的水雨情信息，收集梯级水库调度所需要的其它区域的水情信息，以及气象信息、枢纽运行信息、防汛指挥部门的防洪调度信息，电力调度部门的电调信息和航运部门的航调信息，并对这些信息进行计算、分析和综合处理。根据水情和气象信息，系统作出短、中、长期水文预报。根据水情信息和水文预报，按照枢纽综合利用的要求，系统进行水库调度方案的计算和分析比较，形成水库调度作业系统，为水库调度提供决策支持。系统在2003年6月1日开始的三峡水库蓄水过程中为领导和调度人员提供了所需的信息，提供了多种方法计算当前及未来的水情发展趋势，在三峡蓄水和流域水资源监测管理中发挥了重要作用，被誉为三峡“水管家”。 未来的长江三峡梯级水库电站生产管理的目标，是既要充分发挥三峡工程的防洪发电通航效益，又要解决防洪枯水航运和发电之间的矛盾，适应未来电网竞价上网的需要，同时实现水资源的优化分配和梯级枢纽的优化调度。在这个过程中，三峡梯级水库调度自动化系统无疑承担着相当重要的角色，不仅担负着三峡枢纽全方位的水库、发电、航运数据的采集、处理和应用，而且又是水库调度方案和梯级电站发电计划的制作和执行平台。因此，它既是目前三峡梯级水库调度工作的基础系统，也是未来整个长江三峡工程开发总公司所属的全部梯级电站优化调度决策的基础平台。 四、小结自20世纪80年代实行改革开放以来，自动化技术在我国的应用已取得相当的成绩，为我国国民经济建设和发展做出了很大的贡献。但是，与国际同行业相比，我国的自动化技术水平现时还处于比较稚嫩和脆弱时期，运用自动化技术改造传统产业基本上还处于起步阶段，工业化还处于发展的中期阶段，工业自动化水平与世界发达国家相比还存有较大差距。因此，国家提出了在本世纪头20年经济建设和改革的主要任务是基本实现工业化，大力推进信息化，并进一步提出信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择。中国工程院院士、中国高技术计划自动化领域首席科学家、清华大学自动化系教授吴澄先生指出：自动化在信息化与工业化之间发挥着桥梁和纽带的作用。由这些论述