自動化科學與技術學科ppt課件

1、自動化科學與技術學科的內(nèi)容、位置與體系東南大學 戴先中 報 告 內(nèi) 容一研討的背景 開展研討的重要性二對自動化的認識 開展自動化的重要性三對自動化學科的認識 開展自動化學科的重要性 四對自動化專業(yè)的認識 開展自動化專業(yè)的重要性一研討的背景 有一系列難回答的問題！ 如： 1在工業(yè)化、信息化中， 自動化的位置在哪？ 2自動化學科要處理的科學問題是什么？ 過去很清楚，如今說不清了？ 3自動化學科涉及范圍那么廣， 如何有效開展研討？ 4自動化學科與信息學科的關系， 是包容、還是相對獨立？ 5我國的自動化專業(yè)有無特征， 開展前景如何？ 二 對自動化的認識 自動化與工業(yè)化的關系 工業(yè)化特點：專指工業(yè)，尤其

2、是制造業(yè) 工業(yè)化開展三階段：機械化大規(guī)模運用機器系統(tǒng) 電氣化參與電機、電網(wǎng)絡 自動化參與自動控制器 實現(xiàn)自動化，就完成工業(yè)化 目前來說：自動化是工業(yè)化的最重要標志 國內(nèi)總體來說，已機械化、電氣化 自動化與信息化的關系 信息化特點：不單指工業(yè)，包含第一、三產(chǎn)業(yè) 僅從工業(yè)的角度，信息化開展也可分三階段： 一定在工業(yè)化的根底上 計算機化大規(guī)模運用數(shù)字計算機 網(wǎng)絡化實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡 先進自動化綜合集成了系統(tǒng)、管理 實現(xiàn)先進自動化，就完成工業(yè)信息化 先進自動化是信息化的最重要標志國內(nèi)總體，數(shù)字化、網(wǎng)絡化已有一定規(guī)模機械化運用機器系統(tǒng)電氣化參與電機、網(wǎng)絡自動化參與自動控制器計算機化運用數(shù)字計算機網(wǎng)絡化實現(xiàn)計

3、算機網(wǎng)絡先進自動化系統(tǒng)、管理智能化引入智能知識化處置知識工業(yè)化信息化知識化社 會 總 發(fā) 展根底自動化中心是控制 是工業(yè)化完成與否的標志 自動化技術是工業(yè)化的中心技術先進自動化中心是信息、控制、系統(tǒng) 是信息化完成與否的標志 先進自動化技術是信息化的中心技術三對自動化科學與技術學科的認識自動化科學處理什么科學問題？ 自動化技術研討什么針對技術？傳統(tǒng)意義上如何？ 當前又如何？傳統(tǒng)意義上，自動化科學研討的焦點 系統(tǒng)的物理學特性 需求處理的根本問題 給定值控制問題、跟蹤問題和自主問題 其根本科學問題 建模問題、穩(wěn)定性問題、動態(tài)特性問題 順應性魯棒性問題和自主性問題自動化技術研討的針對性工程運用技術 模

4、型技術、檢測技術、執(zhí)行技術、 控制計算技術。 當前 自動化科學與技術 焦點和難點在哪？自動化科學與技術的開展特點之一 最初處置系統(tǒng)的物理特性， 根底自動化，物質、能量 當前處置系統(tǒng)的復雜性， 先進自動化，主要是信息檢測、計算、通訊、執(zhí)行和復雜性技術本錢/性能曲線 當前，自動化科學研討的焦點和難點 系統(tǒng)的復雜性，需求處理的根本問題或根本科學問題 復雜系統(tǒng)的建模問題 綜合集成問題包括人 整體優(yōu)化問題、失效容錯問題 和系統(tǒng)智能問題自動化技術主要包括 模型技術、仿真技術、集成技術、 優(yōu)化技術、可靠性技術和運轉技術。 三 對自動化學科的認識續(xù) 自動化學科與信息學科的關系 自動化科學與信息科學同根、同源信

5、息科學的根底 與、自動化科學的根底 、與自動化技術涉及到信息技術的全部留意兩點：1自動化科學與信息科學的同根、同源，自動化技術涉及到信息技術的全部，并不隱含著： 自動化技術可替代信息技術2我國國家自然科學基金，將自動化科學劃歸信息科學部。并不隱含著： 信息技術包含了自動化技術自動化技術的重點是在 信息的控制運用上 自動化技術的作用是如何有效地 利用信息來促進能量與物質的有效利用。 對自動化學科的認識續(xù)自動化科學與技術學科的研討層次為什么要分自動化學科的研討層次？ 自動化科學技術包含面太寬 多學科交叉難以從最根底的實際到最實踐的詳細工程運用 都面面俱到地、平衡地去研討或學習。應該確?？茖W與技術工

6、程不分家的前提 分層次的、有重點的去研討與學習如何分自動化學科的研討層次？ 根據(jù)被控制的對象的 不同物理、數(shù)學形狀 自動化學科研討可分為三個不同層次： 1 模型的控制，突出學科的數(shù)學特征； 2 信息的控制，突出學科的信息特征； 3 實體的控制，突出學科的工程特征。實體的控制 工程中詳細對象實踐設備的控制 最根本、最真實的控制 最充分地表達了自動化科學技術的作用是如何有效地利用信息來促進能量與物質如能源、資料和環(huán)境資源、人力資源等的有效利用。 實體的控制的特點是：1工程特征，明顯的使能特性與對象依賴性；2橋梁特性，信息與能量、物質之間的橋梁；3交叉特征，與其它工程學科親密交叉。 信息的控制 “控

7、制論對控制的定義: 這門新學科的一個非常突出的特點就是完全不思索能量、熱量和效率等要素，可是在其他各門自然科學中這些要素是非常重要的?？刂普撍懻摰闹饕獑栴}是一個系統(tǒng)的各個不同部分之間的相互作用的定性性質以及整個系統(tǒng)的總的運動形狀。 控制論的著眼點: 信息與控制，或說信息的控制。信息的控制的特點： 1信息特征。重點研討信息， 是信息科學技術的重要部分；2系統(tǒng)特征。從系統(tǒng)的觀念研討信息的控制 經(jīng)過“綜合與“集成 處理信息的控制3浸透與分散特性。處理帶有一定普遍性或共性的對象的信息控制問題，目的又是為了改造世界，因此有強的浸透與分散特性、寬廣的運用范圍。 模型的控制 面向控制的模型與普通模型的不同

8、:* 描畫子系統(tǒng)間的交互作用的方法不同，要求反映出系統(tǒng)的根本輸入/輸出特性以及噪聲抑制才干和互聯(lián)穩(wěn)定性；* 在輸入/輸出特性的框架下，比較容易將一個高逼真度的復雜模型降階成為低逼真度的簡單模型，從而為復雜互連系統(tǒng)的控制設計打下根底。 對自動化學科的實際研討來說，與其它學科的交叉更多地就表達在系統(tǒng)建模中。模型的控制的特點： 1)籠統(tǒng)特征。模型提煉，使具有普適性。 對實踐的復雜互連系統(tǒng)進展模型化，進展加工、改造，使更籠統(tǒng)、具有普適性； 2)數(shù)學特征。堅實的數(shù)學根底。 許多新的數(shù)學方法都是先用在自動化學科之后再用于其它技術學科的。 3)實際特征。研討與自動化有關的原理性問題、提出具有普適性的新的控制

9、實際與方法?！澳Ｐ偷目刂茻o電根底研討“信息的控制弱電運用根底研討 信息學部 “實體的控制強電運用根底研討 工程學部 不同控制之間的區(qū)別與聯(lián)絡籠統(tǒng)，根底科學詳細，實踐工程自然科學基金模型的控制無電信息的控制弱電 實體的控制強電 自動化科學根底研討973自動化技術高技術研討863籠統(tǒng)，根底科學詳細，實踐工程不同控制之間的區(qū)別與聯(lián)絡續(xù)四 對自動化專業(yè)的認識 * 自動化專業(yè)的知識體系； * 自動化專業(yè)的課程體系； * 自動化專業(yè)的特點； * 自動化專業(yè)的開展前景。根本的負反響閉環(huán)控制構造 自動化專業(yè)的知識體系 由三層知識構成，包括八個知識領域 反映自動化專業(yè)特點的五個知識領域 控制與智能、傳感與檢測

10、執(zhí)行與驅動、模型與仿真 系統(tǒng)與工程； 自動化專業(yè)知識體系的中心知識是 控制與智能、模型與仿真 系統(tǒng)與工程等三個知識領域 也是自動化專業(yè)與其它專業(yè)的最大區(qū)別。 四 對自動化專業(yè)的認識續(xù) 自動化專業(yè)的課程體系自動化專業(yè)的不同課程體系 對應學科不同的研討層次 順應不同院校、不同專業(yè)設置： 1 “模型的控制類課程體系，適宜文科院校；2“信息的控制類課程體系，適宜重點工科院校 通識自動化3) “實體的控制類課程體系，適宜普通工科院校 “專業(yè)自動化，如：商業(yè)自動化 化工自動化、建筑自動化。 設置不同類型的課程體系,有利于吸引更多的人來學習自動化、掌握自動化、從而投身自動化事業(yè)，更有利于學科與專業(yè)的開展。

11、四 對自動化專業(yè)的認識續(xù) 自動化專業(yè)的特點自動化學科的特點 一門多學科交叉的高技術學科自動化運用的特點 寬、廣，幾乎無所不包， 并且，伴隨其它技術開展，越來越廣學自動化專業(yè)的特點 需求學的知識多，并要求扎實 在學工的學生中，學自動化需求的數(shù)學知識最多 學自動化學習的計算機僅次于計算機專業(yè)自動化專業(yè)的特點從培育學生角度 ：1多學科交叉、內(nèi)涵豐富、外延廣大。利于培育寬口徑、多面手、綜合復合型人才；2得益于具有方法論性質的科學方法、科學思想的熏陶，思想更開闊、也更有深度。非常利于培育具有創(chuàng)新才干的人才；3特別需求從工程實踐問題中籠統(tǒng)出系統(tǒng)問題的分析與綜合才干，特別需求綜合集成處理系統(tǒng)問題的才干。有利于培育“將才與“帥才。三自動化的特點及與其他學科的關系自動化專業(yè)的特點從專業(yè)開展角度： 符合厚根底、寬口徑專業(yè)設立的要求； 符合淡化機、電等單機概念， 突出含機、含電的系統(tǒng)概念； 符合淡化“行業(yè)性的專業(yè)， 突出“跨行業(yè)的專業(yè)的理念， 具有中國特征。為建立新的教育體系做出了有益的探求與嘗試、提供了新的思緒與可供自創(chuàng)的閱歷。 四 對自動化專業(yè)的認識續(xù) 自動化專業(yè)的開展前景按目前的開展思緒與開展趨勢， 我國自動化專業(yè)，應 進一步向厚根底、重視系統(tǒng)與管理的方向開展；