四川大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)新生研討課論文.doc

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新生研討課論文 題 目: 自動(dòng)化技術(shù)與智能控制系統(tǒng) 學(xué) 院： 電氣信息學(xué)院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 年 級(jí)： 2014 指導(dǎo)教師： 自動(dòng)化技術(shù)與智能控制系統(tǒng) 專業(yè)名稱：自動(dòng)化 學(xué)生 ： 指導(dǎo)老師： 【摘要】論文共分為四個(gè)部分：1、回顧自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷程，并概述國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。2、介紹智能控制系統(tǒng)的概念、特點(diǎn)及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用。3、闡述作者對(duì)自動(dòng)化專業(yè)的認(rèn)識(shí)。4、總結(jié)自動(dòng)化技術(shù)在人類社會(huì)發(fā)展過(guò)程中的重要性。 【關(guān)鍵字】 自動(dòng)化技術(shù)；發(fā)展歷程；發(fā)展現(xiàn)狀；智能控制系統(tǒng) 目 錄 1 自動(dòng)化導(dǎo)論 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎ 1 1.1 自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展歷程 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎ 1 1.2 自動(dòng)化技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎ 2 2 智能控制系統(tǒng) ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎ 3 2.1 智能控制系統(tǒng)的基本概念 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎ 3 2.2 智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn) ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎ 3 2.3 智能控制系統(tǒng)的技術(shù)方法 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎ 3 2.4 智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎ 4 3 對(duì)自動(dòng)化專業(yè)的認(rèn)識(shí) ﹎﹎﹎ ﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎ 5 4 總結(jié)﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎﹎ ﹎6 1 自動(dòng)化導(dǎo)論 1.1自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展歷程 自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展歷史，大致可以劃分為自動(dòng)化技術(shù)形成、局部自動(dòng)化和綜合自動(dòng)化三個(gè)時(shí)期。 1788年，J.瓦特為了解決工業(yè)生產(chǎn)中提出的蒸汽機(jī)的速度控制問(wèn)題，把離心式調(diào)速器與蒸汽機(jī)的閥門連接起來(lái)，構(gòu)成蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使蒸汽機(jī)變?yōu)榧劝踩謱?shí)用的動(dòng)力裝置。瓦特的這項(xiàng)發(fā)明開(kāi)創(chuàng)了自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的研究和應(yīng)用。 20世紀(jì)40年代是自動(dòng)化技術(shù)和理論形成的關(guān)鍵時(shí)期。機(jī)械、電氣和電子技術(shù)的發(fā)展為生產(chǎn)自動(dòng)化提供了技術(shù)手段。1946年，美國(guó)福特公司的機(jī)械工程師D.S.哈德首先提出用自動(dòng)化一詞來(lái)描述生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)操作。1947年建立第一個(gè)生產(chǎn)自動(dòng)化研究部門。1952年J.迪博爾德第一本以自動(dòng)化命名的《自動(dòng)化》一書(shū)出版,他認(rèn)為“自動(dòng)化是分析、組織和控制生產(chǎn)過(guò)程的手段”。 50年代以后，自動(dòng)控制作為提高生產(chǎn)率的一種重要手段開(kāi)始推廣應(yīng)用。它在機(jī)械制造中的應(yīng)用形成了機(jī)械制造自動(dòng)化；在石油、化工、冶金等連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用，對(duì)大規(guī)模的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行控制和管理，形成了過(guò)程自動(dòng)化。電子計(jì)算機(jī)的推廣和應(yīng)用，使自動(dòng)控制與信息處理相結(jié)合，出現(xiàn)了業(yè)務(wù)管理自動(dòng)化。 50年代末到60年代初，大量的工程實(shí)踐，尤其是航天技術(shù)的發(fā)展，涉及大量的多輸入多輸出系統(tǒng)的最優(yōu)控制問(wèn)題，用經(jīng)典的控制理論已難于解決，于是產(chǎn)生了以極大值原理、動(dòng)態(tài)規(guī)劃和狀態(tài)空間法等為核心的現(xiàn)代控制理論。　　 60年代中期以后，現(xiàn)代控制理論在自動(dòng)化中的應(yīng)用，特別是在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。產(chǎn)生一些新的控制方法和結(jié)構(gòu),如自適應(yīng)和隨機(jī)控制、系統(tǒng)辨識(shí)、微分對(duì)策、分布參數(shù)系統(tǒng)等。與此同時(shí)，模式識(shí)別和人工智能也發(fā)展起來(lái)，出現(xiàn)了智能機(jī)器人和專家系統(tǒng)。現(xiàn)代控制理論和電子計(jì)算機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，使生產(chǎn)過(guò)程控制和管理向綜合最優(yōu)化發(fā)展。 　　 70年代中期，自動(dòng)化的應(yīng)用開(kāi)始面向大規(guī)模、復(fù)雜的系統(tǒng)，如大型電力系統(tǒng)、交通運(yùn)輸系統(tǒng)、鋼鐵聯(lián)合企業(yè)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等，它不僅要求對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)控制和管理，而且還要對(duì)未來(lái)系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)籌劃和設(shè)計(jì)，運(yùn)用現(xiàn)代控制理論方法已不能取得應(yīng)有的成效，于是出現(xiàn)了大系統(tǒng)理論與方法。 80年代初，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，管理自動(dòng)化取得較大進(jìn)步，出現(xiàn)了管理信息系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化、決策支持系統(tǒng)。與此同時(shí)，人類開(kāi)始綜合利用傳感技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)控制和人工智能等新技術(shù)和新方法來(lái)解決所面臨的工廠自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、醫(yī)療自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化以及各種復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。研制出柔性制造系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、智能機(jī)器人和專家系統(tǒng)等高級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)。【1】 1.2 自動(dòng)化技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用范圍在不斷地?cái)U(kuò)展與延伸。如： ①“智能交通系統(tǒng)”問(wèn)題 2007年，在中國(guó)召開(kāi)了多次國(guó)際智能交通系統(tǒng)研討會(huì)，如中國(guó)城市化與交通發(fā)展國(guó)際年會(huì)（8月在北京）、第十四屆智能交通世界大會(huì)（10月在北京）、2007第三屆中國(guó)城市智能交通論壇（11月在深圳）等等。這表明，智能交通系統(tǒng)的問(wèn)題已經(jīng)引起政府、企業(yè)界和學(xué)術(shù)界的關(guān)注了。這將會(huì)是中國(guó)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的新的發(fā)展點(diǎn)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。 ②“物流自動(dòng)化”問(wèn)題 由中國(guó)系統(tǒng)工程學(xué)會(huì)物流系統(tǒng)工程專委會(huì)等單位主辦的《物流與供應(yīng)鏈管理國(guó)際研討會(huì)》于2006年9月20-22日在中國(guó)長(zhǎng)沙舉行。這表明自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入物流行業(yè)中。 當(dāng)然，自動(dòng)化技術(shù)的擴(kuò)展與延伸，不僅只是上述內(nèi)容，其他如家庭自動(dòng)化、家用電器自動(dòng)化、環(huán)境保護(hù)自動(dòng)化等也日益凸顯?！?】 與此同時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展仍有較大差距。國(guó)外自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是系統(tǒng)性、靈活性、集成和智能。自動(dòng)化技術(shù)不斷提高,可以集成與電子、計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)和創(chuàng)新,不斷創(chuàng)造和形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn),不斷提供新的行業(yè)管理策略。如并行工程(CE)、敏捷制造(AM)等。數(shù)控技術(shù)被運(yùn)用在在模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、多媒體和智能化;CAD / CAM系統(tǒng)對(duì)整個(gè)產(chǎn)品生命周期意義重大;自動(dòng)控制被開(kāi)發(fā)運(yùn)用到產(chǎn)品質(zhì)量的在線監(jiān)測(cè)和控制,動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、診斷和事故處理,生產(chǎn)狀態(tài)的監(jiān)控和設(shè)備之間的協(xié)調(diào)控制和連鎖保護(hù),以及管理決策與控制等等。 2 智能控制系統(tǒng) 2.1智能控制系統(tǒng)的基本概念 智能控制（intelligentcontrols）是在無(wú)人干預(yù)的情況下能自主地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的自動(dòng)控制技術(shù)?？刂评碚摪l(fā)展至今已有100多年的歷史，經(jīng)歷了“經(jīng)典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”的發(fā)展階段，已進(jìn)入“大系統(tǒng)理論”和“智能控制理論”階段。智能控制理論的研究和應(yīng)用是現(xiàn)代控制理論在深度和廣度上的拓展。20世紀(jì)80年代以來(lái)，信息技術(shù)、計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展及其他相關(guān)學(xué)科的發(fā)展和相互滲透，也推動(dòng)了控制科學(xué)與工程研究的不斷深入，控制系統(tǒng)向智能控制系統(tǒng)的發(fā)展已成為一種趨勢(shì)。 2.2智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 1. 傳統(tǒng)的自動(dòng)控制是建立在確定的模型基礎(chǔ)上的,而智能控制的研究對(duì)象則存在模型嚴(yán)重的不確定性,即模型未知或知之甚少者模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)在很大的范圍內(nèi)變動(dòng),比如工業(yè)過(guò)程的病態(tài)結(jié)構(gòu)問(wèn)題、某些干擾的無(wú)法預(yù)測(cè),致使無(wú)法建立其模型,這些問(wèn)題對(duì)基于模型的傳統(tǒng)自動(dòng)控制來(lái)說(shuō)很難解決. 2. 傳統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入或輸出設(shè)備與人及外界環(huán)境的信息交換很不方便,希望制造出能接受印刷體、圖形甚至手寫體和口頭命令等形式的信息輸入裝置,能夠更加深入而靈活地和系統(tǒng)進(jìn)行信息交流,同時(shí)還要擴(kuò)大輸出裝置的能力,能夠用文字、圖紙、立體形象、語(yǔ)言等形式輸出信息.近幾年計(jì)算機(jī)及多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展,為智能控制在這一方面的發(fā)展提供了物質(zhì)上的準(zhǔn)備,使智能控制變成了多方位“立體”的控制系統(tǒng). 2.3 智能控制系統(tǒng)的技術(shù)方法 智能控制是以控制理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、運(yùn)籌學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ),擴(kuò)展了相關(guān)的理論和技術(shù),其中應(yīng)用較多的有模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、遺傳算法等理論和自適應(yīng)控制、自組織控制、自學(xué)習(xí)控制等技術(shù)。 專家系統(tǒng)是利用專家知識(shí)對(duì)專門的或困難的問(wèn)題進(jìn)行描述. 用專家系統(tǒng)所構(gòu)成的專家控制,無(wú)論是專家控制系統(tǒng)還是專家控制器,其相對(duì)工程費(fèi)用較高,而且還涉及自動(dòng)地獲取知識(shí)困難、無(wú)自學(xué)能力、知識(shí)面太窄等問(wèn)題. 盡管專家系統(tǒng)在解決復(fù)雜的高級(jí)推理中獲得較為成功的應(yīng)用,但是專家控制的實(shí)際應(yīng)用相對(duì)還是比較少。 模糊邏輯用模糊語(yǔ)言描述系統(tǒng),既可以描述應(yīng)用系統(tǒng)的定量模型也可以描述其定性模型. 模糊邏輯可適用于任意復(fù)雜的對(duì)象控制. 但在實(shí)際應(yīng)用中模糊邏輯實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的應(yīng)用控制比較容易. 簡(jiǎn)單控制是指單輸入單輸出系統(tǒng)(SISO) 或多輸入單輸出系統(tǒng)(MISO) 的控制. 因?yàn)殡S著輸入輸出變量的增加,模糊邏輯的推理將變得非常復(fù)雜。 2.4智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 1.工業(yè)過(guò)程中的智能控制 生產(chǎn)過(guò)程的智能控制主要包括兩個(gè)方面：局部級(jí)和全局級(jí)。局部級(jí)的智能控制是指將智能引入工藝過(guò)程中的某一單元進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)，例如智能PID控制器、專家控制器、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制器等。研究熱點(diǎn)是智能PID控制器，因?yàn)槠湓趨?shù)的整定和在線自適應(yīng)調(diào)整方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，且可用于控制一些非線性的復(fù)雜對(duì)象。 2.機(jī)械制造中的智能控制 智能控制被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)，它利用模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)環(huán)境建模，利用傳感器融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行信息的預(yù)處理和綜合?？刹捎脤＜蚁到y(tǒng)的“Then-If”逆向推理作為反饋機(jī)構(gòu)，修改控制機(jī)構(gòu)或者選擇較好的控制模式和參數(shù)。 3.電力電子學(xué)研究領(lǐng)域中的智能控制 遺傳算法是一種先進(jìn)的優(yōu)化算法，采用此方法來(lái)對(duì)電器設(shè)備的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，可以降低成本,縮短計(jì)算時(shí)間，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。應(yīng)用于電氣設(shè)備故障診斷的智能控制技術(shù)有：模糊邏輯、專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在電力電子學(xué)的眾多應(yīng)用領(lǐng)域中，智能控制在電流控制PWM技術(shù)中的應(yīng)用是具有代表性的技術(shù)應(yīng)用方向之一，也是研究的新熱點(diǎn)之一?！?】 3對(duì)自動(dòng)化專業(yè)的認(rèn)識(shí) 自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)今發(fā)展迅猛，應(yīng)用廣泛，最具有潛力的高新技術(shù)之一。而作為培養(yǎng)相關(guān)人才的最重要渠道的自動(dòng)化專業(yè)，備受矚目的同時(shí)也面臨著一些尷尬。 自動(dòng)化學(xué)科涉及內(nèi)容廣泛，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)拸V，于是在自動(dòng)化學(xué)科的基礎(chǔ)之上產(chǎn)生了“電氣自動(dòng)化”“機(jī)械自動(dòng)化”等專業(yè)。這一方面體現(xiàn)了國(guó)家發(fā)展對(duì)自動(dòng)化的需求與自動(dòng)化的繁榮發(fā)展，另一方面卻也導(dǎo)致了“自動(dòng)化可以被上述專業(yè)所替代”“自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生學(xué)得不夠精深”等等看法。筆者認(rèn)為，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)拸V并不意味著自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生各方面都只是略懂皮毛，更不意味著自動(dòng)化可以被替代。自動(dòng)化專業(yè)強(qiáng)調(diào)對(duì)控制理論的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)寬口徑、綜合型的人才。上述“機(jī)械自動(dòng)化”等專業(yè)是在本專業(yè)的基礎(chǔ)上吸收了自動(dòng)化的理念，而自動(dòng)化的精髓在于控制，在于如何改造、優(yōu)化一個(gè)系統(tǒng)。同時(shí)，自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生也應(yīng)該有所為有所不為，找到側(cè)重點(diǎn)，深入研究。 習(xí)近平總書(shū)記在今年兩院院士大會(huì)上提到了“機(jī)器人革命”，筆者相信這會(huì)是自動(dòng)化專業(yè)與技術(shù)發(fā)展的極佳契機(jī)。 4總結(jié) 自動(dòng)化是指機(jī)器或裝置在無(wú)人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)地進(jìn)行操作或運(yùn)行。廣義地講，自動(dòng)化還包括模擬或再現(xiàn)人的智能活動(dòng)。自動(dòng)化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)以及家庭等各方面。采用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以把人從繁重的體力勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)以及惡劣、危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來(lái)，而且能擴(kuò)展、放大人的功能和創(chuàng)造新的功能，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增強(qiáng)人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。由此可見(jiàn)，自動(dòng)化在人類社會(huì)中的地位至關(guān)重要。因此專家學(xué)者說(shuō)，自動(dòng)化是一個(gè)國(guó)家或社會(huì)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。 隨著自動(dòng)化發(fā)展將是智能，智能控制理論解決的是復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題。如今的社會(huì)是信息化與智能化的社會(huì)，可以說(shuō)，現(xiàn)在的社會(huì)已經(jīng)離不開(kāi)自動(dòng)化。我們可以從身邊的事物發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)以及家庭等各方面。此外，自動(dòng)化還應(yīng)用于高速列車，國(guó)際空間站，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，巡航導(dǎo)彈和預(yù)警飛機(jī)等方面。通過(guò)這些例子我們可以看到，雖然自動(dòng)化經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展歷史，今天它依然煥發(fā)出無(wú)限的活力?！?】 參考文獻(xiàn) 【1】 萬(wàn)百五　凌維侯 ； 《中國(guó)大百科全書(shū)——“自動(dòng)控制與系統(tǒng)工程”卷》 ； 第一版 ；北京； 中國(guó)大百科全書(shū)出版社 ； 1991年。 【2】 吳惕華 ；機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，自動(dòng)化企業(yè)順勢(shì)奮進(jìn)——《自動(dòng)化技術(shù)的新發(fā)展座談會(huì)》側(cè)記 ； 2008年。 【3】 王耀南 ；《智能控制系統(tǒng)》 ；湖南大學(xué)出版社 ； 第二版 ；湖南 ；2006年。 【4】 韓璞 ； 《自動(dòng)化專業(yè)概論》 ；中國(guó)電力出版社 ；2007年 。