认识自动化专业

认识自动化专业

作者：熊诗远 华中科技大学自动化学院 江西 80801 摘要

根据在信息技术导论课程上所学的知识，表达对自动化专业的认识。自动化是一个具有时代特征、包含内容丰富的学科。

关键词：认识；发展；方向；就业；信心。

引言

自动化是指机器或装置在无人干预的情况下通过自动检测、信息处理、分析判断自动地实现预期的操作或某种过程。从广义上，自动化还包括模拟或再现人的智能活动，自动化主要研究的是对人造系统的控制问题。与之密切相关的是自动控制。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，是自动化的核心。自动化是一个涉及学科较多、应用广泛的综合性科学技术，归属于控制科学与工程的范畴。它的研究内容有自动控制和信号处理两方面，包括理论、方法、应用硬件和软件等。自动化教育随着生产方式的改变而兴起。是第四次科技革命的先锋学科。宽阔的就业口径也让这个学科课程十分丰富，富于挑战。但自动化人才也是社会发展所急需的。

一、自动化的发展简史

1. 自动装置的出现和应用

（1）古代自动装置

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，这是人类第一次生产使用自动化装置。之后在我国和希腊等地区相继出现自动化设备

（2）近代自动装置

17世纪以来，随着生产的发展，在欧洲相继出现了多种自动化装置。包括

B. 帕斯卡（Pascal)1642年的加法器；荷兰机械师C. 惠根思(Huygens)1657年发明的钟表；E. 李(lee)发明的带有风向控制的风磨等。

2. 自动化技术形成时期（18世纪末至20世纪30年代）

（1）自动调节的广泛应用

由于第一次工业革命的需要，人们开始采用自动调节器或装置，使一些物理量保持在给定值附近

（2）自动调节器的稳定性问题

人们在使用已有的调节器时发现系统会发生动荡，这迫使一些数学家从理论上加以研究。麦克斯韦、E. 劳思、A. 胡而维茨等数学家为其做出了重要理论贡献。

（3）反馈控制和频率法的出现

3局部自动化时期（20世纪40-50年代）

在第二次世界大战期间，为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，各国科学家设计出各种精密的自动调节装置，开创了防空火力系统和控制这一新的科学领域。在第二次世界大战后，局部自动化得到了广泛的运用。

4综合自动化时期（20世纪50年代末至今）

复杂工业、复杂工业过程和航天技术的自动控制问题，都是多变量控制系统的分析和综合问题，迫切需要加以解决。但经典的控制理论的直接应用遇到了困难。20世纪70年代微处理机的出现对实现各种复杂的控制任务起了重大的推动作用。之后产生了许多新的成果，如现代控制理论的形成和发展；系统识别、建模与仿真技术；自适应控制和自校正控制器、遥测、遥控和遥感技术；还有模式识别和人工智能与智能控制的产生；以及大数据理论的诞生„„

自动化专业作为一门技术科学，越来越受到各个国家和地区的重视。自动化21世纪推动时代发展的主力军之一。

二、自动化专业在我国的开设

1950年在上海交通大学为电机系本科生和研究生开设“伺服机构原理”课程以后，1953年在高等院校电机（力）系开始逐步设置了“工业企业电气化”专业（自动化专业的前身）。之后钱学森创造性地发展了控制论，在1954年出版了《工程控制论》一书，极大推动了我国自动化的进程。1956年起，在高等院校逐步建立自动控制专业。我华科的自动化专业前身就是自动控制系和其他几个实验室合并成的。如今自动化专业已经在各大高校都占有重要地位。中国也成立了中国自动化科学技术工作者组成的全国性的学术团体——中国自动化学会。而各国自动化控制学术团体组成国际自动控制联合会（International Federation of Automatic Control).该团体三年举办一次大会，今年的大会在华科举行，这也让我身为一个huster 感到十分光荣。

四、自动化的主要研究方向与应用

一般来说，自动化研究的是人造系统的控制问题。基于自动控制的原理和方法，人们还对社会、经济、生物、环境等非人造系统的控制问题进行了广泛的研究，主要关注信息的获取、信息传播、信息处理、信息存储和信息利用的信息流问题。下面将介绍自动化的几个的研究方向

1. 工业自动化

工业自动化主要用于生产产品。可以分为两个方面。一个是经济方面和安全方面。从经济上考虑，随着生产方式的转变，工业生产越来越追求高效率，这也是企业的核心竞争力之一，而自动化就是提高效率的有效方式。在安全方面，由于机械系统的准确性远高于人工工作，使用自动化设施来生产可以大大提高安全水平。这就需要自动化装备了控制生产流程。通过接受、识别、处理生产过程的各种信息，来有效调节生产过程，及时发现并处理生产过程中产生的问题，也由于机器的特殊性，可以延长生产时间，提高经济效率。现在的各种自动化的汽车生产车间就运用了许多工业自动化的技术。而其中较突出的就是工业机器人了。提高工业机器人的灵活性和自由度，还有提升工业机器人的感知能力和处理问题的能力 ，增加机器人加工的精密水平„„这些问题都是研究的热点

2. 系统化控制

系统化控制应用十分广泛，它涉及到了工业、经济、生物、政治等多方面。

在工业方面，通过自动化技术来调剂整个生产流程，是生产能有序的进行。这时候整个生产就是一个系统。在经济方面，就是把社会经济系统看成一个具有反馈调节，特别是信息反馈的控制系统，通过对各种影响经济发展的因素的综合考虑，对经济系统进行描述和处理，以达到最优控制，做出有效合理的经济决策。在生物方面主要研究的是神经控制、仿生技术、生态与环境的控制等方面。通过对细胞到人体的系统的研究，从而为医学提供帮助或者是为现实中的系统如工程系统或社会经济系统的控制提供参考，同时也为人工智能提供参考„„

系统化控制总的来说就是把研究对象看成一个系统，然后运用自动控制科学的原理、概念和方法加以研究。

3. 模式识别

模式识别是指使用电子计算机并使它能直接接受和处理各种自然的模式消息，如文字、语言、图像、景物等。比如对汽车牌照的识别与记录，对指纹的识别，对汉字的识别等。模式识别的一个重要应用就是军事方面。其中主要的就是导弹制导和导弹发射之后的姿态调节。在导弹发射之前，制导系统不仅需要知道导弹本身的参数，还要对目标的相关参数进行处理，从而达到精确打击的目的。然而，在导弹发射之后姿态调整，就由导弹自身的模式识别技术对地形进判断识别来调整姿态甚至自动捕捉目标，排除地形和信号干扰。

自动化的主要运用：机械制造自动化、过程工业自动化、电力系统自动化、飞行器控制、智能建筑、智能交通系统、生物控制、生态与环境控制、社会经济控制、大系统控制与系统工程。

四、培养目标

自动化专业覆盖面十分广泛，所以要求学生掌握的 知识比较多，其中主要包括自动控制理论、控制系统分析与设计、工业控制、人工智能、计算机应用、信号处理、系统建模与仿真以及检测技术等方面，要求学生掌握坚实的基础理论和系统的专业知识，拥有在工业、农业、交通、能源、国防各部门和行业从事控制及信息系统的设计、分析、集成、管理、维护及开发的能力，具有开拓创新精神以及从事科学研究的基本素质。

五、自动化学生的就业

现在自动化领域已经拓展到了大部分科学领域，比如生物科学，信息技术，空间技术，海洋技术等，其中主要有九大高新科技：生物工程，生物医药、光电子信息。智能机械，软件，超导体、太阳能、空间产业和海洋产业。所以在未来10年中，对于自动化学科专业的毕业生的需求将会增加。根据社会调查，研究主导型、工程研究应用型、应用技术主导型本科自动化专业及技术技能型，专科自动化专业平均一次就业率高达95%以上、90%以上、85%以上、100%；而研究生的就业率为100%

所以本专业的学生在毕业后都能从事自动控制、自动化、信号与数据处理及计算机应用等方面的技术工作。就业领域也非常的宽广，比如高科技公司、科研院所、设计单位、大专院校、金融系统、通信系统、税务、外贸、工商、铁路、民航、海关、工矿企业及政府和科技部门等

所以自动化专业是一个口径宽，适应面广，符合社会需要的专业