浅论近代自动化技术发展的若干动向

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1、浅论近代自动化技术发展的若干动向　　【摘要】本文从宏观的角度论述现代自动化发展的主要趋势，它们势必产生时相关的嚣件，仪器、设备、技术、软件和系统的新的需求，从而形成这些行业市场的新的导向。　　自动化旨在用机器代替人的部份劳动、提高劳动生产率井把人解放出来从事更富创造性的工作。这个概念的具体内容是不断演变的，经历了机械化、程序式自动机器、自动调节与控制、自动信息处理，自动管理与决策t乃至当代的综合，智能自动化等等阶段人们常把自动化理解为一个人机交互水平不断提高的过程，而不追求某种固定的划分标帜。自动化技术的应用范围日益扩大，已渗透到工农业生产、国防、交通，通讯、环境、医疗、社会经济管理以及

2、各种科研顿域它不但产生了巨大的效益t也改变着这些技术领域的面貌。　　自动化系统的多层次功能都有可自动化部份，它和人的因素相辅相成。随着灵活性和复杂层次的提高，人的因素所起作用将越大，如下囝的倒三角形所示。随着技术进步可自动化部分总在不断增加，犹如一种推力把人的因素逐渐推向上层。这可作为对自动化系统中人和机器关系及其发展趋势柏一种形象的描述。　　复杂自动化系统中的人／机关系自动化系统现代发展趋势可简单概括为复杂化、综舍化、智能化所谓复杂t就是说它不仅很大、包括许许多多部件或子系统，而且这些于系统品种繁多，分属不同层次并以各种形式相互作用对于复杂的系统我们要用各种不同的模型来描述其各个部份的

3、各个侧面。用不同的数学工具和技术手段来进行定性或定量的分析和求解。系统中还有许多相互作用的人，他们要在机器帮助下进行控制和决策，问题就更复杂lr。　　自动化系统通常都工作在变化或预先不确知的条件下一例如环境条件、元件参数，噪声干扰，负载变化都有不确定性。如何通过自调节、自校正、自学习，自适应而保持系统良好的性能，恰是自动化的最吸引人之处t但这也给系统增加了复杂因素。　　自动化系统总是为达到一定的目的要求而建造的。使用者的需求通常并不容易化为明确的技术要求。特别是今天参与市场竞争的产品，必须在功能、技术指标。适应环境能力，安全可靠以及成本各方面实现多目标的优化。所以人们对自动化系统的要求本

4、身也是复杂的此外，人们设计的控制器也越来越复杂。其中可能包括各种传感器。执行元件以及复杂的信息处理部件。这里可能包吉了大型计算机、数据库、复杂的图象处理和控制算法等等。而复杂控制系统又是上述对象，环境、控制要求和控制器这几方面复杂性的综合作用，这正是自动化系统所独有的复杂特性。　　由复杂性也就决定了自动化技术朝着综合化的趋势发展这一方面表明自动化系统开发或产品研制必颡综合考虑多方面通常有些相互矛盾的要求，实现多方面的功能。另一方面则意指在一个系统。一种仪表甚至一个器件中往往都缘合了多种技术，并能完成多方面的功能。由于系统集成（太规模集成电路的集成是其一种具体形式）技术的迅速发展，现代富有

5、生命力的计算机集成制造、光机电一体化、多媒体、多种传感信息融合、传感器与信息处理的集成，本身就具有感知或反应能力的所谓智能材料等等t都反映了这种趋势。在太规模集成电路生产中t原来是芯片在几十台单一功能的加工设备中往复旅行。现在则开始改为固定在单一的多功能设备（RapidThermalMuhiprocessor）上，按复杂的控制指令接受各种加工这种复杂的综合性的设备将大大提高自动化水平，并将为微电子技术的进一步发展提供了机会。　　解决这些复杂和综合性的技术闸题往往还需要多种学科知识的集成、定量和定性方法的集成。许多过于复杂或难以精确描述的问题还要人的知识和经验t用人机交互或人工智能的方法来

6、解决智能自动化应运而生也是必然的趋势。智能制造、智能控制、智能判断、智能仪表、智能材料等等都是热门的领域用模糊、神经元网络、知识工程等技术进行识别、推理、学习、适应、重组等复杂功能已显示出很强的生命力，并将成为新一代自动化技术的重要标帜。以下我们将介绍自动化技术的若干重要分枝的发展动向t也许可以得到更,具体的启示。　　1控制理论　　理论工作旨在形成新的控制机制和设计方法t往往是技术实现的先导原有主要基于数学模型及计算求解的理论体系已明显感到不足。面对前面描述的复杂性问题需要多种模型和控制机制的集成。为此形成的概念框架和具体技术的总体被称为控制方法学（Methodology），已开始取代控

7、制理论而成为控制学科划分的一大门类。计算机在控制系统的设计和运行中都起着越来越重要的作用。各种理论结果都可用计算机仿真加以检验并以实现CAD来证实其应用的可能。控制系统中的信息处理要求越来越高，可能包括大容量传感信息（特别是图象视觉）的处理和高比压缩，计算复杂性甚高的搜索、优化，专家知识和启发规则的采集、表示、处理和运用，神经元网络等并行处理技术在系统中的实现等等。有人统计，在控制系统开发项目的成本中。软件成本大于硬件、应用软件明显