走进电世界-10

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1、走进电世界武汉大学电气工程学院引言自动化是现代化的催化剂。——茅以升10自动化自动化概念和应用自动化和控制技术发展历史简介自动控制系统的组成和类型自动化的现状与未来自动化类专业介绍10-110-210-310-410-5要点10.1自动化概念和应用自动化（Automation），是指机器设备或者是生产过程、管理过程，在没有人直接参与下，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标、目的或完成某种过程。简而言之，自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。广义地讲，自动化还包

2、括模拟或再现人的智能活动。自动化有两个支柱技术与自动化密切相关的一个术语，两者既有联系，但也有一定的区别。自动控制是关于受控系统的分析、设计和运行的理论和技术。一般地说，自动化主要研究的是人造系统的控制问题，自动控制则除了上述研究外，还研究社会、经济、生物、环境等非人造系统的控制问题。例如生物控制、经济控制、社会控制及人口控制等，显然这些都不能归入自动化的研究领域。不过人们提到自动控制，通常指的是工程系统的控制，在这个意义上自动化和自动控制是相近的。自动控制信息处理相互渗透、相互促进自动控制10.2自动化和控制技术发展历

3、史简介自动装置的出现和应用时期自动化技术形成时期自动化和控制技术发展历史时期局部自动化时期综合自动化时期一、自动装置的出现和应用时期公元前14至公元前11世纪，中国和巴比伦出现了自动计时装置——刻漏，为人类研制和使用自动装置之始。公元2世纪，东汉时期的张衡制成浑天仪公元220～280年，中国出现记里鼓车公元235年，三国时期的马钧研制出指南车公元1088年，中国苏颂水运仪象台公元1135年，中国的自动装置调节液位公元1637年，中国明代的《天工开物》记载有程序控制思想萌芽的提花织机结构图1660年意大利人发明了温度计；1

4、680年法国人巴本在压力锅上安装了自动调节机构；1784年瓦特在改进的蒸汽机上采用离心式调速装置，构成蒸汽机转速的闭环自动调速系统二、自动化技术形成时期瓦特离心式调速器对蒸汽机转速的控制1830年英国人尤尔制造出温度自动调节装置；1854年俄国机械学家和电工学家К﹒И﹒康斯坦丁诺夫发明电磁调速器；1868年法国工程师J.法尔科发明反馈调节器；到了20世纪20～30年代，美国开始采用PID调节器。1922年N.米诺尔斯基发表《关于船舶自动操舵的稳定性》1934年美国科学家H.L.黑曾发表《关于伺服机构理论》1934年前苏联

5、科学家И﹒Н﹒沃兹涅先斯基提出《自动调节理论》1938年苏联电气工程师A.B.米哈伊洛夫提出《频率法》这些论文标志着经典控制理论的诞生。三、局部自动化时期在第二次世界大战期间，德国的空军优势和英国的防御地位，迫使美国﹑英国和西欧各国科学家集中精力解决了防空火力控制系统和飞机自动导航系统等军事技术问题。在解决这些问题的过程中形成了经典控制理论，设计出各种精密的自动调节装置，开创了系统和控制这一新的科学领域。这些经典控制理论对战后发展局部自动化起了重要的促进作用。使得自动化技术得到了飞速的发展。为提高自动控制系统的性能，维纳

6、创立了控制论，提出了反馈控制原理。直到今天，反馈控制仍是控制中十分重要的原理。这一时期出现了自动防空火炮，自动飞向目标的V－2导弹等自动化系统和装置。1948年，W.埃文斯的根轨迹法，奠定了适宜用于单变量控制问题的经典控制理论的基础；频率法(或称频域法)成为分析和设计线性单变量自动控制系统的主要方法。1945年，美国数学家N.维纳把反馈的概念推广到生物等一切控制系统。1948年他出版了名著《控制论》一书，为控制论奠定了基础。1954年，中国科学家钱学森全面地总结和提高了经典控制理论，在美国出版了用英语撰写的、在世界上很有

7、影响的《工程控制论》第二次世界大战后工业迅速发展，随着对非线性系统、时滞系统、脉冲及采样控制系统、时变系统、分布参数系统和有随机信号输入的系统控制问题的深入研究，经典控制理论在20世纪50年代有新的发展。战后在工业控制中已广泛应用PID调节器，并且电子模拟计算机用来设计自动控制系统。生产自动化的发展促进了自动化仪表的进步，出现了测量生产过程的温度﹑压力﹑流量﹑物位﹑机械量等参数的测量仪表。最初的仪表大多属于机械式的测量仪表。20世纪30年代末至40年代初，出现了气动仪表，统一了压力信号，研制出气动单元组合仪表。50年代出

8、现了电动式的动圈式毫伏计﹑电子电位差计和电子测量仪表，电动式和电子式的单元组合式仪表。1943～1946年，世界上第一台基于电子管的电子数字计算机(ElectronicDigitComputer)——电子数字积分和自动计数器(ENIAC)问世。1950年美国宾夕法尼亚大学莫尔(Moore)小组研制成世界上第二台存储程