自動(dòng)化學(xué)科知識(shí)體系與課程體系學(xué)習(xí)教案

會(huì)計(jì)學(xué)1自動(dòng)化學(xué)科知識(shí)體系(tǐxì)與課程體系(tǐxì)第一頁(yè)，共41頁(yè)。自動(dòng)化學(xué)科(xuékē)概論5.1自動(dòng)化學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系5.2自動(dòng)化專業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系5.3自動(dòng)化專業(yè)人才的知識(shí)、素質(zhì)與能力(nénglì)5.4自動(dòng)化專業(yè)的課程結(jié)構(gòu)與課程體系第5章自動(dòng)化學(xué)科專業(yè)的知識(shí)(zhīshi)體系與課程體系第1頁(yè)/共41頁(yè)第二頁(yè)，共41頁(yè)。5.1.1自動(dòng)化學(xué)科的研究?jī)?nèi)容5.1.2自動(dòng)化學(xué)科的知識(shí)(zhīshi)結(jié)構(gòu)5.1.3自動(dòng)化學(xué)科的知識(shí)(zhīshi)體系第5章自動(dòng)化學(xué)科專業(yè)的知識(shí)(zhīshi)體系與課程體系5.1自動(dòng)化學(xué)科的知識(shí)(zhīshi)結(jié)構(gòu)與知識(shí)(zhīshi)體系第2頁(yè)/共41頁(yè)第三頁(yè)，共41頁(yè)。5.1.1自動(dòng)化學(xué)科(xuékē)的研究?jī)?nèi)容自動(dòng)化科學(xué)(kēxué)與技術(shù)學(xué)科的結(jié)構(gòu)框架圖第3頁(yè)/共41頁(yè)第四頁(yè)，共41頁(yè)。

維納給出的負(fù)反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖

5.1.2自動(dòng)化學(xué)科(xuékē)的知識(shí)結(jié)構(gòu)第4頁(yè)/共41頁(yè)第五頁(yè)，共41頁(yè)。采用(cǎiyòng)計(jì)算機(jī)控制的典型自動(dòng)化系統(tǒng)第5頁(yè)/共41頁(yè)第六頁(yè)，共41頁(yè)。⑴從“反饋”與“控制(kòngzhì)”的角度看負(fù)反饋閉環(huán)控制(kòngzhì)結(jié)構(gòu)第6頁(yè)/共41頁(yè)第七頁(yè)，共41頁(yè)。⑵從信息(xìnxī)與物質(zhì)、能量的角度來(lái)看基本的負(fù)反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)第7頁(yè)/共41頁(yè)第八頁(yè)，共41頁(yè)。用信息與物質(zhì)(wùzhì)、能量轉(zhuǎn)換關(guān)系來(lái)表示的負(fù)反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)第8頁(yè)/共41頁(yè)第九頁(yè)，共41頁(yè)。⑶從數(shù)字(shùzì)量與模擬量的角度看負(fù)反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)第9頁(yè)/共41頁(yè)第十頁(yè)，共41頁(yè)。⑷從子系統(tǒng)的角度(jiǎodù)來(lái)看基本的負(fù)反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)及其等效圖第10頁(yè)/共41頁(yè)第十一頁(yè)，共41頁(yè)。小結(jié)：典型的負(fù)反饋閉環(huán)控制中，包含了“反饋”與“控制”的概念；“信息”與“物質(zhì)、能量”的概念及其關(guān)系；數(shù)字量與模擬量的概念及其關(guān)系；系統(tǒng)(xìtǒng)、子系統(tǒng)(xìtǒng)的概念及其關(guān)系。即包含了自動(dòng)化學(xué)科中的各個(gè)重要概念第11頁(yè)/共41頁(yè)第十二頁(yè)，共41頁(yè)。同時(shí)不難發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的與自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科(xuékē)有關(guān)的知識(shí)都能從上圖所示的典型負(fù)反饋閉環(huán)控制中反映出來(lái)，換句話說(shuō)，完成一個(gè)基本系統(tǒng)的反饋控制需要用到幾乎全部自動(dòng)化學(xué)科(xuékē)知識(shí)域中的知識(shí)（雖然只是每個(gè)知識(shí)域中的部分知識(shí)）。第12頁(yè)/共41頁(yè)第十三頁(yè)，共41頁(yè)。負(fù)反饋閉環(huán)控制中的各部分與相應(yīng)的知識(shí)(zhīshi)領(lǐng)域的對(duì)應(yīng)關(guān)系第13頁(yè)/共41頁(yè)第十四頁(yè)，共41頁(yè)。自動(dòng)化學(xué)科(xuékē)的整個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)框架自動(dòng)化學(xué)科(xuékē)的整個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)框架第14頁(yè)/共41頁(yè)第十五頁(yè)，共41頁(yè)。自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)(jìshù)學(xué)科的三層知識(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖第15頁(yè)/共41頁(yè)第十六頁(yè)，共41頁(yè)。知識(shí)體系由三層知識(shí)構(gòu)成，包括十個(gè)知識(shí)領(lǐng)域：基礎(chǔ)知識(shí)層：三個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，數(shù)理基礎(chǔ)、機(jī)電基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)控制(kòngzhì)知識(shí)層：含六個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，分別為傳感與檢測(cè)（或信息獲?。?、網(wǎng)絡(luò)與通信（或信息傳輸）、計(jì)算與處理（或信息處理）、控制(kòngzhì)與智能（或信息控制(kòngzhì)）、執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)（或信息應(yīng)用）、對(duì)象與建模；系統(tǒng)知識(shí)層：含一個(gè)知識(shí)領(lǐng)域，系統(tǒng)與工程5.1.3自動(dòng)化學(xué)科的知識(shí)(zhīshi)體系第16頁(yè)/共41頁(yè)第十七頁(yè)，共41頁(yè)。十個(gè)知識(shí)領(lǐng)域中，反映自動(dòng)化學(xué)科特點(diǎn)的五個(gè)知識(shí)領(lǐng)域是：控制與智能、傳感與檢測(cè)、執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)、對(duì)象與建模、系統(tǒng)(xìtǒng)與工程等；而控制與智能、對(duì)象與建模、系統(tǒng)(xìtǒng)與工程等三個(gè)知識(shí)領(lǐng)域則可視為自動(dòng)化學(xué)科知識(shí)體系的核心知識(shí)，也是自動(dòng)化學(xué)科與其它學(xué)科的最大區(qū)別。第17頁(yè)/共41頁(yè)第十八頁(yè)，共41頁(yè)。知識(shí)體系中各個(gè)知識(shí)領(lǐng)域包含的知識(shí)單元列舉如下：1）“傳感與檢測(cè)”知識(shí)領(lǐng)域，包含的知識(shí)單元有：理化生等傳感器、檢測(cè)與診斷(zhěnduàn)、遙測(cè)、遙感、抗干擾技術(shù)、測(cè)量信號(hào)處理、機(jī)器人感知等等；第18頁(yè)/共41頁(yè)第十九頁(yè)，共41頁(yè)。2）“網(wǎng)絡(luò)與通信”知識(shí)領(lǐng)域，包含的知識(shí)單元有：通信原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體、遙技術(shù)等等；3）“計(jì)算與處理”知識(shí)領(lǐng)域，包含的知識(shí)單元有：數(shù)字信號(hào)處理、圖像處理、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算算法基礎(chǔ)、并行處理、分布處理、軟件工程、搜索(sōusuǒ)與推理等等；第19頁(yè)/共41頁(yè)第二十頁(yè)，共41頁(yè)。4）“控制(kòngzhì)與智能”知識(shí)領(lǐng)域，包含的知識(shí)單元有：控制(kòngzhì)理論、穩(wěn)定性與魯棒性、可靠性與容錯(cuò)、最優(yōu)控制(kòngzhì)、自適應(yīng)控制(kòngzhì)、自學(xué)習(xí)控制(kòngzhì)、人工智能、智能控制(kòngzhì)、人機(jī)控制(kòngzhì)等等；5）“執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)”知識(shí)領(lǐng)域，包含的知識(shí)單元有：機(jī)電汽液驅(qū)動(dòng)與控制(kòngzhì)、自動(dòng)化儀表、光機(jī)電一體化、各種遙控器、電力電子等等；第20頁(yè)/共41頁(yè)第二十一頁(yè)，共41頁(yè)。6）“對(duì)象與建模”知識(shí)領(lǐng)域，包含的知識(shí)單元有：系統(tǒng)辨識(shí)與參數(shù)估計(jì)、各類系統(tǒng)建模技術(shù)、CAD仿真技術(shù)、電機(jī)(diànjī)原理與傳動(dòng)、機(jī)械原理與結(jié)構(gòu)、機(jī)器人原理等等；7）“系統(tǒng)與工程”知識(shí)領(lǐng)域，包含的知識(shí)單元有：多變量系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、分布參數(shù)系統(tǒng)、離散事件系統(tǒng)、大系統(tǒng)、復(fù)雜系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)、集成自動(dòng)化系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、系統(tǒng)工程、運(yùn)籌學(xué)、最優(yōu)化、智能系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)、多智能體等等。第21頁(yè)/共41頁(yè)第二十二頁(yè)，共41頁(yè)。5.2.1不同類型的知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系的劃分5.2.2“實(shí)體(shítǐ)控制”類知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系5.2.3“信息控制”類知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系5.2.4“模型控制”類知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系第5章自動(dòng)化學(xué)科專業(yè)的知識(shí)(zhīshi)體系與課程體系5.2自動(dòng)化專業(yè)(zhuānyè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系第22頁(yè)/共41頁(yè)第二十三頁(yè)，共41頁(yè)。三類不同(bùtónɡ)的知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系指導(dǎo)思想：針從不同(bùtónɡ)的人才需求、不同(bùtónɡ)的培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)同一專業(yè)劃分三類各有不同(bùtónɡ)（各有側(cè)重、各有特色）的知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系。5.2.1不同類型的知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系(tǐxì)的劃分第23頁(yè)/共41頁(yè)第二十四頁(yè)，共41頁(yè)。自動(dòng)化學(xué)科研究的不同層次(céngcì)，分別為：“模型控制”，突出學(xué)科的數(shù)學(xué)特征；“信息控制”，突出學(xué)科的信息特征；“實(shí)體控制”，突出學(xué)科的工程特征。學(xué)科研究的不同層次(céngcì)反映了研究工作者不同的研究角度，將學(xué)科劃分為不同的研究層次(céngcì)可吸引更多的工作者從不同的研究角度來(lái)進(jìn)行研究。第24頁(yè)/共41頁(yè)第二十五頁(yè)，共41頁(yè)。對(duì)于本科自動(dòng)化專業(yè)教育，把不同的培養(yǎng)目標(biāo)與不同的研究層次聯(lián)系(liánxì)起來(lái)，從而得到適應(yīng)不同院校、不同專業(yè)設(shè)置需要的不同類型的知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系，分別為：“模型控制”類知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系“信息控制”類知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系“實(shí)體控制”類知識(shí)結(jié)構(gòu)與知識(shí)體系第25頁(yè)/共41頁(yè)第二十六頁(yè)，共41頁(yè)。不同類的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系(tǐxì)與不同型的自動(dòng)化專業(yè)之間的關(guān)系

模型控制類知識(shí)結(jié)構(gòu)體系信息控制類知識(shí)結(jié)構(gòu)體系實(shí)體控制類知識(shí)結(jié)構(gòu)體系研究主導(dǎo)型自動(dòng)化專業(yè)研究應(yīng)用型自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用主導(dǎo)型自動(dòng)化專業(yè)第26頁(yè)/共41頁(yè)第二十七頁(yè)，共41頁(yè)?！皩?shí)體控制(kòngzhì)”類知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系特點(diǎn)：工程的特點(diǎn)專門自動(dòng)化的特點(diǎn)：如商業(yè)自動(dòng)化、化工自動(dòng)化、交通自動(dòng)化，建筑自動(dòng)化、電力自動(dòng)化。

5.2.2實(shí)體(shítǐ)控制類知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系第27頁(yè)/共41頁(yè)第二十八頁(yè)，共41頁(yè)?！靶畔⒖刂啤鳖愔R(shí)結(jié)構(gòu)與體系(tǐxì)特點(diǎn)：信息的特點(diǎn)。學(xué)習(xí)信息科學(xué)技術(shù)的許多內(nèi)容，重點(diǎn)在信息的控制應(yīng)用上；通識(shí)自動(dòng)化的特點(diǎn)。帶有一定普遍性或共性的對(duì)象（機(jī)器、系統(tǒng)）的信息控制問(wèn)題；系統(tǒng)的特點(diǎn)。通過(guò)“綜合”與“集成”的方法，學(xué)習(xí)從系統(tǒng)的觀點(diǎn)研究信息的控制；學(xué)科分類的特點(diǎn)。很大部分學(xué)生將讀研究生，因而在本科階段的后半期按研究生教育的學(xué)科分開(kāi)設(shè)一些（二級(jí)）學(xué)科課程（稱之為專業(yè)方向課程）是通常的做法。5.2.3信息(xìnxī)控制類知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系第28頁(yè)/共41頁(yè)第二十九頁(yè)，共41頁(yè)。

“模型控制”類知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系特點(diǎn)：突出堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、堅(jiān)實(shí)的控制理論基礎(chǔ)；突出對(duì)典型的控制系統(tǒng)進(jìn)行(jìnxíng)抽象、加工、改造（使具有普適性）和分析的能力。5.2.4模型控制(kòngzhì)類知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系第29頁(yè)/共41頁(yè)第三十頁(yè)，共41頁(yè)。5.3.1自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)(mùbiāo)5.3.2自動(dòng)化專業(yè)人才的完整知識(shí)結(jié)構(gòu)5.3.3自動(dòng)化專業(yè)人才的素質(zhì)、能力要求第5章自動(dòng)化學(xué)科專業(yè)的知識(shí)(zhīshi)體系與課程體系5.3自動(dòng)化專業(yè)人才的知識(shí)(zhīshi)、素質(zhì)與能力第30頁(yè)/共41頁(yè)第三十一頁(yè)，共41頁(yè)。自動(dòng)化專業(yè)對(duì)本科生的培養(yǎng)目標(biāo)是：自動(dòng)化工程師或科學(xué)家的“雛形”或“毛坯”。包含了兩重意思，或者說(shuō)可分解成近期目標(biāo)與長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)兩部分：①長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)：使每一位學(xué)生(xuésheng)將來(lái)都能成為自動(dòng)化工程師或科學(xué)家；②近期目標(biāo)：通過(guò)四年自動(dòng)化專業(yè)教育的培養(yǎng)，使每一位學(xué)生(xuésheng)都具備自動(dòng)化工程師或科學(xué)家的基本素質(zhì)、基本能力和基本完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)。5.3.1自動(dòng)化專業(yè)(zhuānyè)人才培養(yǎng)目標(biāo)第31頁(yè)/共41頁(yè)第三十二頁(yè)，共41頁(yè)。對(duì)自動(dòng)化專業(yè)人才的

知識(shí)、素質(zhì)與能力要求(yāoqiú)綜合表總要求具體要求知識(shí)要求工具性知識(shí)、人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、自然科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、工程技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)、自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)。素質(zhì)要求思想道德素質(zhì)、科學(xué)素質(zhì)、文化素質(zhì)、身心素質(zhì)。能力要求獲取知識(shí)能力、應(yīng)用知識(shí)能力、創(chuàng)造知識(shí)（科研創(chuàng)新）能力。第32頁(yè)/共41頁(yè)第三十三頁(yè)，共41頁(yè)。5.4.1自動(dòng)化專業(yè)的課程結(jié)構(gòu)(jiégòu)5.4.2“實(shí)體控制”類課程體系5.4.3“信息控制”類課程體系5.4.4“模型控制”類課程體系第5章自動(dòng)化學(xué)科專業(yè)的知識(shí)(zhīshi)體系與課程體系5.4自動(dòng)化專業(yè)(zhuānyè)的課程結(jié)構(gòu)與課程體系第33頁(yè)/共41頁(yè)第三十四頁(yè)，共41頁(yè)。5.4.1自動(dòng)化專業(yè)的課程(kèchéng)結(jié)構(gòu)第34頁(yè)/共41頁(yè)第三十五頁(yè)，共41頁(yè)。5.4.2“實(shí)體(shítǐ)控制”類課程體系針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的參考課程結(jié)構(gòu)與體系注：考慮到生源與培養(yǎng)目標(biāo)的差異和制訂教學(xué)計(jì)劃的見(jiàn)仁見(jiàn)智，課程結(jié)構(gòu)與體系間的差別可能較大。當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)發(fā)現(xiàn)，自己所在(suǒzài)的學(xué)校、專業(yè)的課程結(jié)構(gòu)、體系與后面給出的參考體系有較大差別，一點(diǎn)也不奇怪。第35頁(yè)/共41頁(yè)第三十六頁(yè)，共41頁(yè)。課程結(jié)構(gòu)一年級(jí)二年級(jí)三年級(jí)四年級(jí)秋季學(xué)期春季學(xué)期秋季學(xué)期春季學(xué)期秋季學(xué)期春季學(xué)期秋季學(xué)期春季學(xué)期通識(shí)教育課自然科學(xué)高等數(shù)學(xué)大學(xué)物理高等數(shù)學(xué)線性代數(shù)大學(xué)物理復(fù)變函數(shù)概率統(tǒng)計(jì)大學(xué)化學(xué)*數(shù)值分析*隨機(jī)過(guò)程*運(yùn)籌學(xué)*信息基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)文化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言多媒體技術(shù)*其他組（略）專業(yè)基礎(chǔ)課電工與電子電路模擬電子技術(shù)電磁場(chǎng)*數(shù)字電子技術(shù)信號(hào)與系統(tǒng)電力電子*機(jī)械與工程工程制圖機(jī)械原理計(jì)算機(jī)原理軟件技術(shù)微機(jī)原理工業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)PLC技術(shù)*單片機(jī)原理*嵌入式系統(tǒng)*控制基礎(chǔ)自動(dòng)化概論自動(dòng)控制原理現(xiàn)代控制理論檢測(cè)與傳感專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐機(jī)械實(shí)習(xí)電路實(shí)驗(yàn)電子實(shí)驗(yàn)電子實(shí)驗(yàn)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)電力電子實(shí)驗(yàn)微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)代控制實(shí)驗(yàn)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)專業(yè)課業(yè)基本控制自動(dòng)化儀表過(guò)程系統(tǒng)辨識(shí)控制電機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)*專業(yè)方向控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)*管理信息系統(tǒng)*集散控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)儀表抗干擾人工智能*最優(yōu)控制*專業(yè)前沿過(guò)程仿真*智能控制*專業(yè)實(shí)踐電機(jī)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)專業(yè)課實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)實(shí)習(xí)課程設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)第36頁(yè)/共41頁(yè)第三十七頁(yè)，共41頁(yè)。5.4.3“信息(xìnxī)控制”類課程體系“信息控制(kòngzhì)”類參考課程體系之1——分專業(yè)方向（見(jiàn)書(shū)）之2——不分專業(yè)方向（見(jiàn)下表）第37頁(yè)/共41頁(yè)第三十八頁(yè)，共41頁(yè)。課程結(jié)構(gòu)一年級(jí)二年級(jí)三年級(jí)四年級(jí)秋季學(xué)期春季學(xué)期秋季學(xué)期春季學(xué)期秋季學(xué)期春季學(xué)期秋季學(xué)期春季學(xué)期通識(shí)教育課自然科學(xué)工科數(shù)學(xué)分析大學(xué)物理工科數(shù)學(xué)分析線性代數(shù)大學(xué)物理復(fù)變函數(shù)概率統(tǒng)計(jì)大學(xué)化學(xué)*數(shù)值分析隨機(jī)過(guò)程*運(yùn)籌學(xué)信息基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)文化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言多媒體技術(shù)*其他組（略）專業(yè)基礎(chǔ)課電工與電子電路模擬電子技術(shù)電磁場(chǎng)數(shù)字電子技術(shù)信號(hào)與系統(tǒng)電力電子*機(jī)械與工程工程制圖機(jī)械原理計(jì)算機(jī)原理軟件技術(shù)微機(jī)原理工業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)PLC技術(shù)*單片機(jī)原理*嵌入式系統(tǒng)*DSP*控制基礎(chǔ)自動(dòng)化概論自動(dòng)控制原理現(xiàn)代控制理論檢測(cè)與傳感控制系統(tǒng)仿真專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐機(jī)械實(shí)習(xí)電路實(shí)驗(yàn)電子實(shí)驗(yàn)電子實(shí)驗(yàn)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)電力電子實(shí)驗(yàn)微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)代控制實(shí)驗(yàn)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)專業(yè)課基本控制電機(jī)與拖動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)過(guò)程控制系統(tǒng)計(jì)