自動化技術(shù)的發(fā)展前景

肖雅瓊 石書琪?（邵陽學院，湖南邵陽 422000）

前言：

自動化這個屬于已廣為人知。生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域都涉及到了它，工業(yè)自動化，農(nóng)業(yè)自動化，服務(wù)自動化，各種自動化設(shè)備在日常生活已隨處可見。自動化已經(jīng)成為一門獨立的學科。

自動化其英譯名為“Automation或Automatization”，是指機械設(shè)備、系統(tǒng)或過程(生產(chǎn)、管理過程)，在沒有人或較少人的直接參與下，按照人的要求，經(jīng)過自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制，實現(xiàn)預期的目標。其核心是控制與系統(tǒng)。自動化技術(shù)在軍事、科學研究、交通運輸、商業(yè)、生命系統(tǒng)和家庭有很廣泛的應(yīng)用。它克服了危險工作環(huán)境，將人從中解放出來，而且它擴展了人的器官功能，極大地提高了工作效率。因此，自動化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標志。

一、自動化的發(fā)展

自動化的發(fā)展大致可劃分為三個時期：自動化技術(shù)形成、局部自動化、綜合自動化。

18世紀末到20世紀30年代（自動化技術(shù)的形成）：1788年瓦特發(fā)明離心式調(diào)速器，并把它與蒸汽機的閥門連接起來，構(gòu)成蒸汽機的閉環(huán)自動控制系統(tǒng)。瓦特的這項發(fā)明開創(chuàng)了自動調(diào)節(jié)裝置應(yīng)用的新紀元。

20世紀40年代到50年代（局部自動化）：二戰(zhàn)時期形成的經(jīng)典控制理論對戰(zhàn)后發(fā)展及不自動化起了重要的推動作用。二戰(zhàn)時期，德國的空軍優(yōu)勢和英國的防御地位，迫使美國、英國和西歐各國科學家集中精力解決了防空火力控制系統(tǒng)和飛機自動導航系統(tǒng)等軍事問題。從而形成了經(jīng)典控制理論，開創(chuàng)了系統(tǒng)和控制這一新的科學領(lǐng)域。

20世紀50年代到今（綜合自動化）：20世紀50年代末，空間技術(shù)發(fā)展迅猛，迫切需要解決許多變量系統(tǒng)的最右控制問題。在這時期，微電子技術(shù)有了新的突破，電路計算機、單片微處理器使綜合自動化成為現(xiàn)實。之后IFAC的成立使其發(fā)展迅猛。

自動化技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下兩方面：①三論：系統(tǒng)論、信息論、控制論。②以穩(wěn)定和優(yōu)化為主題，以簡歷被控對象的控制為關(guān)鍵，理論的意義在與指導實踐，而自動化正因此得到飛快的發(fā)展。

二、自動化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

自動化技術(shù)在機械加工、采礦冶金、電力系統(tǒng)、交通運輸、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護、醫(yī)藥衛(wèi)生、軍事技術(shù)、科學研究、辦公服務(wù)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。比 如：機械制造自動化、過程工業(yè)自動化、電力系統(tǒng)自動化、樓與自動化、樓與自動化與智能建造……

汽車工業(yè)的工廠控制采用一貫的生產(chǎn)方式，借著整條生產(chǎn)線的分工裝配，沒幾分鐘即可生產(chǎn)一輛汽車。紡織工業(yè)工廠自動化控制，亦采用一貫作業(yè)的生產(chǎn)方式，每幾分鐘即可高速生產(chǎn)一批布料。此等例子數(shù)不勝數(shù)。

在機械制造中，一個人只能看管一臺機床，但是如果用數(shù)字機床的話一個人能同時看管很多臺機床，大大的提高了工作效率。并且還可以完成自我檢測。機械工業(yè)中，還有一類“過程工業(yè)”，也就是工業(yè)中各個工序不是獨立的，而是歉意供需直接關(guān)系到下各工序，將所有工序都連起來，組成一個系統(tǒng)并使其自動工作，形成一個閉環(huán)工作系統(tǒng)，這樣就實現(xiàn)了無人化生產(chǎn)了。

不僅在這些行業(yè)中，計算機、智能控制、系統(tǒng)工程都會用到自動化。計算機集散控制系統(tǒng)DCS，采用網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，一方面每臺計算機自成體系，獨立完成部分控制任務(wù)，另一方面?zhèn)€臺計算機之間又相互聯(lián)絡(luò)、交換信息，完成呢過協(xié)調(diào)控制及操作、管理等任務(wù)，實現(xiàn)分而自治黃河綜合協(xié)調(diào)相結(jié)合的控制系統(tǒng)設(shè)計思想。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，專家控制等。

自動化控制系統(tǒng)還大量出現(xiàn)在飛行器和交通的控制上，如導彈，航天飛機，火車等。設(shè)計和建造一個安全、舒適、高效、節(jié)能環(huán)保的大廈是它的基本目標。通過布線系統(tǒng)和信息終端使建筑“耳聰目明”，做出相應(yīng)的決策，也就是所謂的智能。對大樓供電、照明、報警、消防、電梯、空調(diào)等設(shè)備監(jiān)控和管理。通過辦公自動化和通信自動化系統(tǒng)的綜合設(shè)計，來提高大樓的舒適性、安全性、節(jié)能性，降低費用，實現(xiàn)高度的集成化管理。總之自動化的應(yīng)用和廣泛。

自動化是新起的力量，它將是推動社會發(fā)展的重要力量。自從它的興起，已經(jīng)大大的改變了人們的生活，提高了生產(chǎn)和生活效率。將來的自動化必會在各個領(lǐng)域得到更好的發(fā)展。70年代以來，自動化開始向復雜的系統(tǒng)和高級的智能控制發(fā)展。城市交通的控制、自動化指揮系統(tǒng)、醫(yī)療自動化、人口控制、機械人、辦公自動化等。將來會成為新技術(shù)革命的重要內(nèi)容迅猛發(fā)展。

三、我對自動化、自動控制系統(tǒng)及自動化專業(yè)的認識

自動化就是在無人人工操作或干預的情況下，系統(tǒng)能夠按照預先設(shè)定好的程序自動工作。自動化主要是人造系統(tǒng)的問題，如工廠中的機床、飛行器的飛行姿態(tài)控制等。而相比之下自動控制的概念就要廣泛一些，它不僅涉及人造系統(tǒng)問題，還涉及社會的方方面面，如環(huán)境的控制、人口的控制、經(jīng)濟的控制。

自動控制系統(tǒng)是隨著自動化學科的發(fā)展應(yīng)運而生的，學者們把“轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)”和“伺服機構(gòu)”統(tǒng)一起來稱為“自動控制系統(tǒng)”。其中伺服系統(tǒng)又叫做“隨動系統(tǒng)”，它的特點是給定環(huán)節(jié)的信號是我們未知的，我們需要按照未知的規(guī)律來控制被控制量。由此可見，自動控制系統(tǒng)是一個不斷變化的、動態(tài)的系統(tǒng)。

自動控制系統(tǒng)分為幾個部分：給定環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、執(zhí)行環(huán)節(jié)。

給定環(huán)節(jié)，顧名思義給出輸入信號反饋環(huán)節(jié)，通過對系統(tǒng)輸出測量，將它轉(zhuǎn)換成反饋信號；比較環(huán)節(jié)，對輸入信號和反饋信號測量比較，從而產(chǎn)生“誤差”信號，控制器就按照它實行調(diào)節(jié)；執(zhí)行環(huán)節(jié)是將控制信號進行放大，是被控對象的被控量變化。

自動控制系統(tǒng)又分了很多種：恒值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、程序自動控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)。恒值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)用于克服各種對于被調(diào)節(jié)量的擾動而帶來的控制問題，程序自動控制系統(tǒng)應(yīng)用于給定信號已知的情況，這是與伺服系統(tǒng)相反的。它的控制方式又可以細分為開環(huán)控制系統(tǒng)、反饋控制、復合控制。其中在工業(yè)上用的最多的是反饋控制。它的關(guān)鍵在于對系統(tǒng)輸出量進行測量，將它轉(zhuǎn)換成反饋信號。

這樣一門實用性很強的學科，我們怎么能不認真學呢？從他的產(chǎn)生到發(fā)展到應(yīng)用，我認為自動化是立身社會的重要知識。那我們?nèi)绾螌W好它呢？

①學習自動化必須要樹立學習目標，對著門可有濃厚的興趣。

②必須具備專業(yè)理論知識。

③實踐。自動化不僅僅是一門學科，而且廣泛應(yīng)用于實踐，所以必須通過實踐才能真正了解它。

④軟件和計算機語言的學習，以及此方面的知識。如C語言、C++、VB、VF等，以及一些仿真軟件如matlab,multisim,pspice等。

只要我們親身實踐，多動腦，多思考，自動化知識可以在任意地方任意時刻幫助我們。這樣才是真正學到并能應(yīng)用自動化。

[1]《中國大百科全書》 自動控制與系統(tǒng)工程卷

[2]鄭南宇，賈新春，袁澤劍，控制科學與技術(shù)的發(fā)展及思考

[3]蔡自興，智能控制及移動機械人研究進程，中南大學報（科學版）