自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科課件

自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的內(nèi)容、地位與體系東南大學(xué)戴先中

自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科

報告內(nèi)容一．研究的背景

——開展研究的重要性二．對自動化的認識——發(fā)展自動化的重要性三．對自動化學(xué)科的認識

——發(fā)展自動化學(xué)科的重要性

四．對自動化專業(yè)的認識

——發(fā)展自動化專業(yè)的重要性報告內(nèi)容一．研究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(xué)科要解決的科學(xué)問題是什么？過去很清楚，現(xiàn)在說不清了？3）自動化學(xué)科涉及范圍那么廣，

如何有效開展研究？4）自動化學(xué)科與信息學(xué)科的關(guān)系，是包容、還是相對獨立？5）我國的自動化專業(yè)有無特色，發(fā)展前景如何？

一．研究的背景

二．對自動化的認識二．對自動化的認識

自動化與工業(yè)化的關(guān)系

工業(yè)化特點：專指工業(yè)，尤其是制造業(yè)

工業(yè)化發(fā)展三階段：機械化（大規(guī)模使用機器系統(tǒng)）電氣化（加入電機、電網(wǎng)絡(luò)）自動化（加入自動控制器）

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）自動化與工業(yè)化的關(guān)系機械化（大規(guī)模使用機器系統(tǒng)）實現(xiàn)自動

自動化與信息化的關(guān)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，信息化發(fā)展也可分三階段：一定在工業(yè)化的基礎(chǔ)上計算機化（大規(guī)模使用數(shù)字計算機）網(wǎng)絡(luò)化（實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)）

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(luò)化已有一定規(guī)模）自動化與信息化的關(guān)系計算機化（大規(guī)模使用數(shù)字計機械化（應(yīng)用機器系統(tǒng)）電氣化（加入電機、網(wǎng)絡(luò)）自動化（加入自動控制器）計算機化（應(yīng)用數(shù)字計算機）網(wǎng)絡(luò)化（實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)）先進自動化（系統(tǒng)、管理）智能化（引入智能）知識化（處理知識）工業(yè)化信息化知識化社會總發(fā)展機械化（應(yīng)用機器系統(tǒng)）工業(yè)化社會總發(fā)自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科（基礎(chǔ)）自動化（核心是控制）是工業(yè)化完成與否的標志

自動化技術(shù)是工業(yè)化的核心技術(shù)先進自動化（核心是信息、控制、系統(tǒng)）

是信息化完成與否的標志

先進自動化技術(shù)是信息化的核心技術(shù)自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科

三．對自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的認識

三．對自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的認識

自動化科學(xué)解決什么科學(xué)問題？

自動化技術(shù)研究什么針對技術(shù)？

傳統(tǒng)意義上如何？

當(dāng)前又如何？自動化科學(xué)解決什么科學(xué)問題？

自動化技術(shù)研究什么針對傳統(tǒng)意義上，自動化科學(xué)研究的焦點

——系統(tǒng)的物理學(xué)特性

需要解決的基本問題

——給定值控制問題、跟蹤問題和自主問題

其基本科學(xué)問題

——建模問題、穩(wěn)定性問題、動態(tài)特性問題

適應(yīng)性（魯棒性）問題和自主性問題

自動化技術(shù)研究的針對性工程應(yīng)用技術(shù)

——模型技術(shù)、檢測技術(shù)、執(zhí)行技術(shù)、

控制（計算）技術(shù)。傳統(tǒng)意義上，自動化科學(xué)研究的焦點

——系統(tǒng)的物理學(xué)特當(dāng)前

自動化科學(xué)與技術(shù)

焦點和難點在哪？當(dāng)前

自動化科學(xué)與技術(shù)

自動化科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展特點之一

最初——處理系統(tǒng)的物理特性，

基礎(chǔ)自動化，物質(zhì)、能量

當(dāng)前——處理系統(tǒng)的復(fù)雜性，

先進自動化，主要是信息自動化科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展特點之一

最初——處理系統(tǒng)的物理檢測、計算、通信、執(zhí)行和復(fù)雜性技術(shù)成本/性能曲線

檢測、計算、通信、執(zhí)行和復(fù)雜性技術(shù)成本/性能曲線當(dāng)前，自動化科學(xué)研究的焦點和難點

——系統(tǒng)的復(fù)雜性，

需要解決的基本問題或基本科學(xué)問題

——復(fù)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(shù)主要包括

——模型技術(shù)、仿真技術(shù)、集成技術(shù)、

優(yōu)化技術(shù)、可靠性技術(shù)和運行技術(shù)。當(dāng)前，自動化科學(xué)研究的焦點和難點

——系統(tǒng)的復(fù)雜三對自動化學(xué)科的認識（續(xù)）

自動化學(xué)科與信息學(xué)科的關(guān)系三對自動化學(xué)科的認識（續(xù)）

自動化學(xué)科與信息學(xué)

自動化科學(xué)與信息科學(xué)同根、同源

信息科學(xué)的基礎(chǔ)

《信息論》與《控制論》、《系統(tǒng)論》

自動化科學(xué)的基礎(chǔ)

《控制論》、《系統(tǒng)論》與《信息論》

自動化科學(xué)與信息科學(xué)同根、同源

信息科學(xué)的基礎(chǔ)

自動化技術(shù)涉及到信息技術(shù)的全部自動化技術(shù)涉及到信息技術(shù)的全部注意兩點：

1）自動化科學(xué)與信息科學(xué)的同根、同源，自動化技術(shù)涉及到信息技術(shù)的全部，并不隱含著：

自動化技術(shù)可替代信息技術(shù)

2）我國國家自然科學(xué)基金，將自動化科學(xué)劃歸信息科學(xué)部。并不隱含著：

信息技術(shù)包含了自動化技術(shù)

自動化技術(shù)的重點是在

信息的控制應(yīng)用上

自動化技術(shù)的作用是如何有效地

利用信息來促進能量與物質(zhì)的有效利用。

注意兩點：

1）自動化科學(xué)與信息科學(xué)的同根、同源，自動化技術(shù)對自動化學(xué)科的認識（續(xù)）

自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的研究層次

對自動化學(xué)科的認識（續(xù)）

自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的研究層次為什么要分自動化學(xué)科的研究層次？

自動化科學(xué)技術(shù)包含面太寬

——多學(xué)科交叉

難以從最基礎(chǔ)的理論到最實際的具體工程應(yīng)用

都面面俱到地、均衡地去研究或?qū)W習(xí)。

應(yīng)該確?？茖W(xué)與技術(shù)（工程）不分家的前提

分層次的、有重點的去研究與學(xué)習(xí)為什么要分自動化學(xué)科的研究層次？

自動化科學(xué)技術(shù)如何分自動化學(xué)科的研究層次？

根據(jù)被控制的對象的

不同物理、數(shù)學(xué)形態(tài)

自動化學(xué)科研究可分為三個不同層次：

1）模型的控制，突出學(xué)科的數(shù)學(xué)特征；

2）信息的控制，突出學(xué)科的信息特征；

3）實體的控制，突出學(xué)科的工程特征。如何分自動化學(xué)科的研究層次？

根據(jù)被控制的對象的

實體的控制

——工程中具體對象（實際設(shè)備）的控制

最基本、最實在的控制

最充分地體現(xiàn)了自動化科學(xué)技術(shù)的作用是如何有效地利用信息來促進能量與物質(zhì)（如能源、材料和環(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(zhì)之間的橋梁；

3）交叉特征，與其它工程學(xué)科密切交叉。實體的控制

——工程中具體對象（實際設(shè)備）的控制

信息的控制“控制論”對控制的定義:這門新學(xué)科的一個非常突出的特點就是完全不考慮能量、熱量和效率等因素，可是在其他各門自然科學(xué)中這些因素是非常重要的?？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(zhì)以及整個系統(tǒng)的總的運動狀態(tài)?？刂普摰闹埸c:

信息與控制，或說信息的控制。信息的控制信息的控制的特點：

1）信息特征。重點研究信息，

是信息科學(xué)技術(shù)的重要部分；

2）系統(tǒng)特征。從系統(tǒng)的觀點研究信息的控制

通過“綜合”與“集成”解決信息的控制

3）滲透與擴散特性。解決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，因而有強的滲透與擴散特性、廣闊的應(yīng)用范圍。

信息的控制的特點：

1）信息特征。重點研究信息，

模型的控制

面向控制的模型與一般模型的不同:

*描述子系統(tǒng)間的交互作用的方法不同，要求反映出系統(tǒng)的基本輸入/輸出特性以及噪聲抑制能力和互聯(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(fù)雜模型降階成為低逼真度的簡單模型，從而為復(fù)雜互連系統(tǒng)的控制設(shè)計打下基礎(chǔ)。

對自動化學(xué)科的理論研究來說，與其它學(xué)科的交叉更多地就體現(xiàn)在系統(tǒng)建模中。模型的控制

面向控制的模型與一般模型的不同:模型的控制的特點：

1)

抽象特征。模型提煉，使具有普適性。

對實際的復(fù)雜互連系統(tǒng)進行模型化，進行加工、改造，使更抽象、具有普適性；

2)

數(shù)學(xué)特征。堅實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

許多新的數(shù)學(xué)方法都是先用在自動化學(xué)科之后再用于其它技術(shù)學(xué)科的。

3)

理論特征。研究與自動化有關(guān)的原理性問題、提出具有普適性的新的控制理論與方法。模型的控制的特點：

1)

抽象特征。模型提煉，“模型的控制”—無電基礎(chǔ)研究“信息的控制”—弱電應(yīng)用基礎(chǔ)研究（信息學(xué)部）

“實體的控制”—強電應(yīng)用基礎(chǔ)研究（工程學(xué)部）

不同控制之間的區(qū)別與聯(lián)系抽象，基礎(chǔ)科學(xué)具體，實際工程自然科學(xué)基金“模型的控制”—無電基礎(chǔ)研究不同控制之間的區(qū)別與聯(lián)系抽模型的控制—無電信息的控制—弱電

實體的控制—強電

自動化科學(xué)基礎(chǔ)研究（973）自動化技術(shù)高技術(shù)研究（863）抽象，基礎(chǔ)科學(xué)具體，實際工程不同控制之間的區(qū)別與聯(lián)系（續(xù)）模型的控制—無電自動化科學(xué)基礎(chǔ)研究（973）抽象，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)的發(fā)展前景。四對自動化專業(yè)的認識

*自動化專業(yè)的知識體系；

基本的負反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)基本的負反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科自動化專業(yè)的知識體系

由三層知識構(gòu)成，包括八個知識領(lǐng)域

反映自動化專業(yè)特點的五個知識領(lǐng)域

控制與智能、傳感與檢測

執(zhí)行與驅(qū)動、模型與仿真

系統(tǒng)與工程；

自動化專業(yè)知識體系的核心知識是

控制與智能、模型與仿真

系統(tǒng)與工程等三個知識領(lǐng)域

也是自動化專業(yè)與其它專業(yè)的最大區(qū)別。

自動化專業(yè)的知識體系

由三層知識構(gòu)成，包括八個知識

四對自動化專業(yè)的認識（續(xù)）

自動化專業(yè)的課程體系

四對自動化專業(yè)的認識（續(xù)）

自動自動化專業(yè)的不同課程體系

對應(yīng)學(xué)科不同的研究層次

適應(yīng)不同院校、不同專業(yè)設(shè)置：

1）

“模型的控制”類課程體系，適合理科院校；

2）

“信息的控制”類課程體系，適合重點工科院校

——通識自動化

3)“實體的控制”類課程體系，適合一般工科院校

——“專業(yè)”自動化，如：商業(yè)自動化

化工自動化、建筑自動化。

設(shè)置不同類型的課程體系,有利于吸引更多的人來學(xué)習(xí)自動化、掌握自動化、從而投身自動化事業(yè)，更有利于學(xué)科與專業(yè)的發(fā)展。

自動化專業(yè)的不同課程體系

對應(yīng)學(xué)科不同的研究層次

四對自動化專業(yè)的認識（續(xù)）

自動化專業(yè)的特點

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(xué)科的特點

一門多學(xué)科交叉的高技術(shù)學(xué)科

自動化應(yīng)用的特點

寬、廣，幾乎無所不包，

并且，伴隨其它技術(shù)發(fā)展，越來越廣

學(xué)自動化專業(yè)的特點

需要學(xué)的知識多，并要求扎實

在學(xué)工的學(xué)生中，學(xué)自動化需要的數(shù)學(xué)知識最多

學(xué)自動化學(xué)習(xí)的計算機僅次于計算機專業(yè)自動化學(xué)科的特點

一門多學(xué)科交叉的高技術(shù)學(xué)科

自動自動化專業(yè)的特點——從培養(yǎng)學(xué)生角度：1）多學(xué)科交叉、內(nèi)涵豐富、外延寬廣。利于培養(yǎng)寬口徑、多面手、綜合復(fù)合型人才；2）得益于具有方法論性質(zhì)的科學(xué)方法、科學(xué)思想的熏陶，思想更開闊、也更有深度。非常利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才；3）特別需要從工程實際問題中抽象出系統(tǒng)問題的分析與綜合能力，特別需要綜合集成解決系統(tǒng)問題的能力。有利于培養(yǎng)“將才”與“帥才”。三．自動化的特點及與其他學(xué)科的關(guān)系自動化專業(yè)的特點——從培養(yǎng)學(xué)生角度：三．自動化的特點及與其自動化專業(yè)的特點——從專業(yè)發(fā)展角度：

①

符合厚基礎(chǔ)、寬口徑專業(yè)設(shè)立的要求；

②

符合淡化機、電等單機概念，

突出含機、含電的系統(tǒng)概念；

③

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，

具有中國特色。

為建立新的教育體系做出了有益的探索與嘗試、提供了新的思路與可供借鑒的經(jīng)驗。

自動化專業(yè)的特點——從專業(yè)發(fā)展角度：

①

符合厚基礎(chǔ)、

四對自動化專業(yè)的認識（續(xù)）

自動化專業(yè)的發(fā)展前景

四對自動化專業(yè)的認識（續(xù)）

自動化專業(yè)的發(fā)展按目前的發(fā)展思路與發(fā)展趨勢，

我國自動化專業(yè)，應(yīng)

①

進一步向厚基礎(chǔ)、重（視）系統(tǒng)與管理的方向發(fā)展；

②

進一步淡化機、電、計算機、通信等“單機”概念，突出含機、含電、含計算機、含通信網(wǎng)絡(luò)的大系統(tǒng)、復(fù)雜系統(tǒng)與人機系統(tǒng)的概念；

③

進一步淡化電氣信息類的“自動化專業(yè)”的特征，向真正的“跨行業(yè)的專業(yè)”方向努力

。

按目前的發(fā)展思路與發(fā)展趨勢，

我國自動化專業(yè)

發(fā)展前景：

自動化學(xué)科（專業(yè)）完全有可能率先發(fā)展成為一個包含目前許多學(xué)科（專業(yè)）的大學(xué)科（專業(yè)），成為真正的跨行業(yè)的學(xué)科（專業(yè)）。

建立這樣的新的學(xué)科（專業(yè)）

已初見端倪！發(fā)展前景：

自動化學(xué)科（專業(yè)）完全有可能率先發(fā)展

謝謝！

謝謝！

自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的內(nèi)容、地位與體系東南大學(xué)戴先中

自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科

報告內(nèi)容一．研究的背景

——開展研究的重要性二．對自動化的認識——發(fā)展自動化的重要性三．對自動化學(xué)科的認識

——發(fā)展自動化學(xué)科的重要性

四．對自動化專業(yè)的認識

——發(fā)展自動化專業(yè)的重要性報告內(nèi)容一．研究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(xué)科要解決的科學(xué)問題是什么？過去很清楚，現(xiàn)在說不清了？3）自動化學(xué)科涉及范圍那么廣，

如何有效開展研究？4）自動化學(xué)科與信息學(xué)科的關(guān)系，是包容、還是相對獨立？5）我國的自動化專業(yè)有無特色，發(fā)展前景如何？

一．研究的背景

二．對自動化的認識二．對自動化的認識

自動化與工業(yè)化的關(guān)系

工業(yè)化特點：專指工業(yè)，尤其是制造業(yè)

工業(yè)化發(fā)展三階段：機械化（大規(guī)模使用機器系統(tǒng)）電氣化（加入電機、電網(wǎng)絡(luò)）自動化（加入自動控制器）

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）自動化與工業(yè)化的關(guān)系機械化（大規(guī)模使用機器系統(tǒng)）實現(xiàn)自動

自動化與信息化的關(guān)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，信息化發(fā)展也可分三階段：一定在工業(yè)化的基礎(chǔ)上計算機化（大規(guī)模使用數(shù)字計算機）網(wǎng)絡(luò)化（實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)）

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(luò)化已有一定規(guī)模）自動化與信息化的關(guān)系計算機化（大規(guī)模使用數(shù)字計機械化（應(yīng)用機器系統(tǒng)）電氣化（加入電機、網(wǎng)絡(luò)）自動化（加入自動控制器）計算機化（應(yīng)用數(shù)字計算機）網(wǎng)絡(luò)化（實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)）先進自動化（系統(tǒng)、管理）智能化（引入智能）知識化（處理知識）工業(yè)化信息化知識化社會總發(fā)展機械化（應(yīng)用機器系統(tǒng)）工業(yè)化社會總發(fā)自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科（基礎(chǔ)）自動化（核心是控制）是工業(yè)化完成與否的標志

自動化技術(shù)是工業(yè)化的核心技術(shù)先進自動化（核心是信息、控制、系統(tǒng)）

是信息化完成與否的標志

先進自動化技術(shù)是信息化的核心技術(shù)自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科

三．對自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的認識

三．對自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的認識

自動化科學(xué)解決什么科學(xué)問題？

自動化技術(shù)研究什么針對技術(shù)？

傳統(tǒng)意義上如何？

當(dāng)前又如何？自動化科學(xué)解決什么科學(xué)問題？

自動化技術(shù)研究什么針對傳統(tǒng)意義上，自動化科學(xué)研究的焦點

——系統(tǒng)的物理學(xué)特性

需要解決的基本問題

——給定值控制問題、跟蹤問題和自主問題

其基本科學(xué)問題

——建模問題、穩(wěn)定性問題、動態(tài)特性問題

適應(yīng)性（魯棒性）問題和自主性問題

自動化技術(shù)研究的針對性工程應(yīng)用技術(shù)

——模型技術(shù)、檢測技術(shù)、執(zhí)行技術(shù)、

控制（計算）技術(shù)。傳統(tǒng)意義上，自動化科學(xué)研究的焦點

——系統(tǒng)的物理學(xué)特當(dāng)前

自動化科學(xué)與技術(shù)

焦點和難點在哪？當(dāng)前

自動化科學(xué)與技術(shù)

自動化科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展特點之一

最初——處理系統(tǒng)的物理特性，

基礎(chǔ)自動化，物質(zhì)、能量

當(dāng)前——處理系統(tǒng)的復(fù)雜性，

先進自動化，主要是信息自動化科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展特點之一

最初——處理系統(tǒng)的物理檢測、計算、通信、執(zhí)行和復(fù)雜性技術(shù)成本/性能曲線

檢測、計算、通信、執(zhí)行和復(fù)雜性技術(shù)成本/性能曲線當(dāng)前，自動化科學(xué)研究的焦點和難點

——系統(tǒng)的復(fù)雜性，

需要解決的基本問題或基本科學(xué)問題

——復(fù)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(shù)主要包括

——模型技術(shù)、仿真技術(shù)、集成技術(shù)、

優(yōu)化技術(shù)、可靠性技術(shù)和運行技術(shù)。當(dāng)前，自動化科學(xué)研究的焦點和難點

——系統(tǒng)的復(fù)雜三對自動化學(xué)科的認識（續(xù)）

自動化學(xué)科與信息學(xué)科的關(guān)系三對自動化學(xué)科的認識（續(xù)）

自動化學(xué)科與信息學(xué)

自動化科學(xué)與信息科學(xué)同根、同源

信息科學(xué)的基礎(chǔ)

《信息論》與《控制論》、《系統(tǒng)論》

自動化科學(xué)的基礎(chǔ)

《控制論》、《系統(tǒng)論》與《信息論》

自動化科學(xué)與信息科學(xué)同根、同源

信息科學(xué)的基礎(chǔ)

自動化技術(shù)涉及到信息技術(shù)的全部自動化技術(shù)涉及到信息技術(shù)的全部注意兩點：

1）自動化科學(xué)與信息科學(xué)的同根、同源，自動化技術(shù)涉及到信息技術(shù)的全部，并不隱含著：

自動化技術(shù)可替代信息技術(shù)

2）我國國家自然科學(xué)基金，將自動化科學(xué)劃歸信息科學(xué)部。并不隱含著：

信息技術(shù)包含了自動化技術(shù)

自動化技術(shù)的重點是在

信息的控制應(yīng)用上

自動化技術(shù)的作用是如何有效地

利用信息來促進能量與物質(zhì)的有效利用。

注意兩點：

1）自動化科學(xué)與信息科學(xué)的同根、同源，自動化技術(shù)對自動化學(xué)科的認識（續(xù)）

自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的研究層次

對自動化學(xué)科的認識（續(xù)）

自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的研究層次為什么要分自動化學(xué)科的研究層次？

自動化科學(xué)技術(shù)包含面太寬

——多學(xué)科交叉

難以從最基礎(chǔ)的理論到最實際的具體工程應(yīng)用

都面面俱到地、均衡地去研究或?qū)W習(xí)。

應(yīng)該確保科學(xué)與技術(shù)（工程）不分家的前提

分層次的、有重點的去研究與學(xué)習(xí)為什么要分自動化學(xué)科的研究層次？

自動化科學(xué)技術(shù)如何分自動化學(xué)科的研究層次？

根據(jù)被控制的對象的

不同物理、數(shù)學(xué)形態(tài)

自動化學(xué)科研究可分為三個不同層次：

1）模型的控制，突出學(xué)科的數(shù)學(xué)特征；

2）信息的控制，突出學(xué)科的信息特征；

3）實體的控制，突出學(xué)科的工程特征。如何分自動化學(xué)科的研究層次？

根據(jù)被控制的對象的

實體的控制

——工程中具體對象（實際設(shè)備）的控制

最基本、最實在的控制

最充分地體現(xiàn)了自動化科學(xué)技術(shù)的作用是如何有效地利用信息來促進能量與物質(zhì)（如能源、材料和環(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(zhì)之間的橋梁；

3）交叉特征，與其它工程學(xué)科密切交叉。實體的控制

——工程中具體對象（實際設(shè)備）的控制

信息的控制“控制論”對控制的定義:這門新學(xué)科的一個非常突出的特點就是完全不考慮能量、熱量和效率等因素，可是在其他各門自然科學(xué)中這些因素是非常重要的。控制論所討論的主要問題是一個系統(tǒng)的各個不同部分之間的相互作用的定性性質(zhì)以及整個系統(tǒng)的總的運動狀態(tài)。控制論的著眼點:

信息與控制，或說信息的控制。信息的控制信息的控制的特點：

1）信息特征。重點研究信息，

是信息科學(xué)技術(shù)的重要部分；

2）系統(tǒng)特征。從系統(tǒng)的觀點研究信息的控制

通過“綜合”與“集成”解決信息的控制

3）滲透與擴散特性。解決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，因而有強的滲透與擴散特性、廣闊的應(yīng)用范圍。

信息的控制的特點：

1）信息特征。重點研究信息，

模型的控制

面向控制的模型與一般模型的不同:

*描述子系統(tǒng)間的交互作用的方法不同，要求反映出系統(tǒng)的基本輸入/輸出特性以及噪聲抑制能力和互聯(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(fù)雜模型降階成為低逼真度的簡單模型，從而為復(fù)雜互連系統(tǒng)的控制設(shè)計打下基礎(chǔ)。

對自動化學(xué)科的理論研究來說，與其它學(xué)科的交叉更多地就體現(xiàn)在系統(tǒng)建模中。模型的控制

面向控制的模型與一般模型的不同:模型的控制的特點：

1)

抽象特征。模型提煉，使具有普適性。

對實際的復(fù)雜互連系統(tǒng)進行模型化，進行加工、改造，使更抽象、具有普適性；

2)

數(shù)學(xué)特征。堅實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

許多新的數(shù)學(xué)方法都是先用在自動化學(xué)科之后再用于其它技術(shù)學(xué)科的。

3)

理論特征。研究與自動化有關(guān)的原理性問題、提出具有普適性的新的控制理論與方法。模型的控制的特點：

1)

抽象特征。模型提煉，“模型的控制”—無電基礎(chǔ)研究“信息的控制”—弱電應(yīng)用基礎(chǔ)研究（信息學(xué)部）

“實體的控制”—強電應(yīng)用基礎(chǔ)研究（工程學(xué)部）

不同控制之間的區(qū)別與聯(lián)系抽象，基礎(chǔ)科學(xué)具體，實際工程自然科學(xué)基金“模型的控制”—無電基礎(chǔ)研究不同控制之間的區(qū)別與聯(lián)系抽模型的控制—無電信息的控制—弱電

實體的控制—強電

自動化科學(xué)基礎(chǔ)研究（973）自動化技術(shù)高技術(shù)研究（863）抽象，基礎(chǔ)科學(xué)具體，實際工程不同控制之間的區(qū)別與聯(lián)系（續(xù)）模型的控制—無電自動化科學(xué)基礎(chǔ)研究（973）抽象，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)的發(fā)展前景。四對自動化專業(yè)的認識

*自動化專業(yè)的知識體系；

基本的負反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)基本的負反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科自動化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科自動化專業(yè)的知識體系

由三層知識構(gòu)成，包括八個知識領(lǐng)域

反映自動化專業(yè)特點的五個知識領(lǐng)域

控制與智能、傳感與檢測

執(zhí)行與驅(qū)動、模型與仿真

系統(tǒng)與工程；

自動化專業(yè)知識體系的核心知識是

控制與智能、模型與仿真

系統(tǒng)與工程等三個知識領(lǐng)域

也是自動化專業(yè)與其它專業(yè)的最大區(qū)別。

自動化專業(yè)的知識體系

由三層知識構(gòu)成，包括八個知識

四對自動化專業(yè)的認識（續(xù)）

自動化專業(yè)的課程體系

四對自動化專業(yè)的認識（續(xù)）

自動自動化專業(yè)的不同課程體系

對應(yīng)學(xué)科不同的研究層次

適應(yīng)不同院校、不同專業(yè)設(shè)置：

1）

“模型的控制”類課程體系，適合理科院校；

2）

“信息的控制”類課程體系，適合重點工科院校

——通識自動化

3)“實體的控制”類課程體系，適合一般工科院校

——“專業(yè)”自動化，如：商業(yè)自動化

化工自動化、建筑自動化。

設(shè)置不同類型的課程體系,有利于吸引更多的人來學(xué)習(xí)自動化、掌握自動