对自动化科学技术及自动化专业的认识.docx
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对自动化科学技术及自动化专业的认识
SHENYANGCITYUNIVERSITY
《机器人走进我们的生活》
毕业论文
题目:
对自动化科学技术及自动化专业的认识
指导教师:
2015年12月4日
摘要
广义自动化技术,我的理解是人们利用机械装置,让它们在自己不干预的情况下代替自己执行既定的程序或命令,并且能够自我矫正,从而使人们从繁复、反复的手动工作中解放出来,亦或是执行一些人们不易做到的而机械能做到的工作。
在我看来主要是为了方便人们工作生活而应运而生的一门科学技术。
在中国古代有一种已经失传的神奇仪器指南车,在我看来就是最早的自动化装置,它能不随着车身方向改变而改变指示方向,受外界影响很小,并能够自动校正指示误差,这无疑极大地方便了古代人们日常生活和战斗。
其他类似于中国古代的漏壶、浑天仪、地动仪等等仪器都有类似的功能。
这也是我想说明的,自动化科学技术正是因为民用和军用而发展起来的。
如今,随着社会生产力的极大提升,自动化技术开始应用于生活工作中的各方各面,并给我们带来了很多便利。
自动化技术现今应用于机械加工、采矿冶炼电力系统、军事技术、交通运输、环境保护、化学工业、农业生产、科学研究、医药卫生、航空航天、办公服务领域。
自动化技术的研究、应用和推广,对人类的生产、生活等方式将产生深远的影响。
生活中常见的自动化装置如冰箱、空调、电脑都是我们现在离不开的工具。
甚至是连座便器也是一个简单的闭环反馈系统!
简直无法想象我们现在生活中没有这些东西会是什么样子。
狭义自动化专业是各种工业制造中的控制系统应用自动化理论及自动化集成技术等实现机械电气完全自动化的一门综合性学科。
这门学科涉及到工,理,文,管等多门热门学科。
由此可见,在当今这个竞争激烈,本科毕业生遍地都是的社会中,自动化专业更有助于我们创业,就业,实现自身的价值;对祖国,对社会做出更大的贡献。
自动化专业的鲜明特点有:
控(制)管(理)结合,强(电)弱(电)并重,软(件)硬(件)兼施,理(论)工(程)交叉。
这就将为社会培养出大批的综合性实践与理论相结合的技术人才。
关键字:
自动化,科技革命,涉及面宽广,完全自动化,智能化发展
Abstract
Iunderstandthatitistheuseofmechanicaldevicesthatallowthemtoreplacethemselveswithestablishedprogramsorcommands,andbeabletoselfcorrect,sothatpeoplecanbefreedfromthecomplicated,repetitivemanualwork,ortoperformsomeoftheworkthatpeoplearenoteasytodo.Inmyopinionitisascienceandtechnologytofacilitatepeople'sworkandlife.InancientChinathereisalostofmagicalinstrumentguideinthecar,inmyopinion,istheearliestautomationdevice,itcannotwiththedirectionofthevehiclebodychangeandchangedirection,affectedbytheoutsideworldisverysmall,andcanautomaticallycorrecttheindicationerror,whichundoubtedlygreatlytheancientpeopledailylifeandfighting.TheotherissimilartotheancientChinese,HunTingyi,etc.itclepsydrasinstrumentshaveasimilarfunction.ThisisalsowhatIwanttosay,automationscienceandtechnologyisthedevelopmentofcivilandmilitary.
Today,withthegreatincreaseinsocialproductivity,automationtechnologyhasbeenappliedtoallaspectsoflife,andhasbroughtusalotofconvenience.Automationtechnologyisnowusedinmechanicalprocessing,miningandsmeltingpowersystem,militarytechnology,transportation,environmentalprotection,chemicalindustry,agriculturalproduction,scientificresearch,medicalandhealth,aviationandaerospace,officeservices.Research,applicationandpromotionofautomationtechnologywillhaveaprofoundimpactontheproductionandlifeofhumanbeings.Commonautomationdevicessuchasrefrigerators,airconditionersandcomputersarethetoolswecan'tdowithout.Eventheseatisasimpleclosedloopfeedbacksystem!
Can'timaginethatwearenotlivinginthepresent.
Thenarrowsenseautomationspecialtyisacomprehensivedisciplinewhichisusedtorealizethecompleteautomationofmechanicalandelectricalengineering.Thissubjectinvolvesengineering,science,literature,andotherdisciplinesofhotpipe.Thus,intoday'shighlycompetitive,undergraduatestudentsareeverywhereinthecommunity,automationprofessionalsmoreconducivetoourbusiness,employment,toachievetheirownvalue;tothemotherland,tomakegreatercontributiontothecommunity.ThedistinctivecharacteristicsofAutomationSpecialty:
controlofpipe()combinedwithstrong(electric)weakboth(electric),soft(pieces)(hard)andcarrot,and(on)(process)cross.Thiswillfosteralargenumberofcomprehensivepracticesandtheoryofthecombinationoftechnicalpersonnel.
KeyWords:
Automation,scientificandtechnologicalrevolution,involvingawidearea,fullyautomated,intelligentdevelopment
1自动化的发展历史
早在人类刚刚出现的上古时期,人们就懂得钻木取火,燃薪取暖。
那时人们一直过着每时每刻都需要的人工操作的农耕生活。
对于我们的祖先来说,这是一项艰难而且冗长的任务。
于是,早在那时的人们脑中就形成了“自动化”这个概念。
随着人类的发展,人们对自动化的好奇之心与渴望知道的欲望就逐步加深。
就这样,当人们开始集中居住在一块一块确定的区域内即形成最早的四大文明古国(古埃及,古中国,古巴比伦,古印度)的时候,人们终于拿到了开启“自动化”之门的钥匙,随及开辟了一个涉及到“自动化”的新时代。
1.1自动化的发展简史
自动化技术的发展经历了四个时期,现在仍在高速发展。
1.1.1自动化装置的出现和应用〈18世纪以前〉
人类在长期的生产和生活中,为了减轻劳动强度,逐渐产生了自动装置。
公元前14世纪至公元前1世纪出现的自动计时装置——刻漏,乃是人类研制和使用自动装置之始。
东汉时中国天文学家张衡发明的滴水转浑天仪和候风地动仪,已具有相当高的水平。
17世纪以来,随着生产的发展,在欧洲的一些国家相继出现了多种自动装置,其中比较典型的有:
加法器、钟表、风磨和浮子式阀门调节器。
1.1.2 自动化技术形成时期〈18世纪末~20世纪30年代〉
公元1788年英国机械师J.瓦特发明了离心式调速器,并把它与蒸汽机的阀门连接起来,构成蒸汽机转速的闭环自动调节系统。
这项发明对第一次工业革命和控制理论后来的发展有重要影响。
之后,人们开始采用自动调节器或装置。
20世纪20至30年代,美国开始采用一种模拟式调节器——PID调节器,自动调节技术了得到广泛应用。
科学家们通过对瓦特速度控制系统中出现的不稳定问题的研究,最终提出了代数稳定判据,沿用到现在。
1.1.3局部自动化时期〈20世纪40至50年代〉
第二次世界大战后工业迅速发展,随着高速飞行、核反应堆、大电力网和大化工厂提出的新控制问题:
非线性系统、时滞系统、脉冲及采样控制系统、时变系统、分步参数系统和有随机信号输入的系统的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。
PID调节器在工业上得到广泛应用,电子模拟计算机也用来设计自动控制系统,工业上实现了局部自动化。
随后出现的电动单元组合仪表又使构成和设计自动控制系统更简便、更工程化了。
电子数字计算机的发明也为20世纪60至70年代开始的在控制系统广泛应用程序控制和逻辑控制以及应用数学计算机直接控制生产过程,奠定了基础。
1.1.4综合自动化时期〈20世纪50年代至今〉
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。
现代控制理论主要利用计算机作为系统建模分析、设计乃至控制的手段,适用于多变量、非线性时变系统。
在近几十年来新的控制方法和理论不断地被提出,例如自适应控制、预测控制、鲁棒控制、模糊控制、非线性系统和大系统,复杂系统控制等,大大扩展了控制理论的研究范围。
遥测、遥控和遥感技术,模式识别和人工智能等都得到了飞速发展。
在自动化的发展史中,中国人民作出了许多贡献,取得了很多成就,值得我们骄傲。
早在人类刚刚出现的上古时期,人们就懂得钻木取火,燃薪取暖。
那时人们一直过着每时每刻都需要的人工操作的农耕生活。
对于我们的祖先来说,这是一项艰难而且冗长的任务。
于是,早在那时的人们脑中就形成了“自动化”这个概念。
随着人类的发展,人们对自动化的好奇之心与渴望知道的欲望就逐步加深。
就这样,当人们开始集中居住在一块一块确定的区域内即形成最早的四大文明古国(古埃及,古中国,古巴比伦,古印度)的时候,人们终于拿到了开启“自动化”之门的钥匙,随及开辟了一个涉及到“自动化”的新时代[1]。
由此可见,从古至今,自动化就像是一只无形的大手,紧紧控制着人类社会的发展进步,推动着市场生产的经济效益,提高着日常生活的形态条件。
2活在当下的自动化
2.1.自动化的应用
在社会中,几乎是每个角色的人都在享受着自动化为自己的工作带来的便利之处。
2.1.1自动化的知识化范畴
作为一名教师,你会因为有了电子计算机而可以更好地向学生传达所想要表达的内容;作为一名学生,你会因为有了一只手机而可以更方便地向家长汇报你身边发生的一切;作为一名警务员,你会因为有了一组监控器而可以更有效地向人民大众揭示疑雾重重的案件背后的真相……这些都说明了一个主题:
自动化和我们人类所需要的衣食住行一样,已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
如果没有了自动化,我们人类的生命进程也许就会终止了吧。
2.1.2自动化的信息化范畴
对于人民群众来说,信息化的发展简直是太熟悉不过了。
其过程依次如下:
随着信息的发展,我们是最先进入了计算机化,这是信息化的基础;随后,由于微软及Internet的出现,我们进入人与人之间的距离只有一根网线的长度的网络化时代,在这个时期,全世界的空气中都弥漫着一股信息流的味道;如今,我们正向着系统化即先进自动化的方向发展,在不久的将来,全世界将会变成一个完全自动化的整体性系统,。
到那时,关于人类的包括吃饭,穿衣在内的所有都会达到完全自动化的程度,就连早上拉窗帘的行为都会被省略掉,这是因为居室的一切早就被拥有完全自动化功能的设备操纵着,它会一天24小时很有规律地管理着你家中的一切,简直就是“家居贴心小管家”[2]。
2.1.3自动化的工业化范畴
与此同时,工业化上的物质能量也大有朝自动化方向发展深化的趋势。
从近代开始至今,其发展过程如下:
首先是人们有了“要利用工具来便利生活”的概念,随着全世界冲开思想的枷锁,彻底进行改革之际,人类进入了机械化的时代,这个时期是很至关重要的,原因就在于这是旧时期与新时期的交替处,更是工业化的基石;当然,人们不可能仅仅满足于还是需要人力作为基础的机械设备,就在这至关重要的时刻,人们开始利用较机械更便利的电力资源,由此,人类社会进入了电气化的时代。
与信息化的发展流程的第二阶段相对应的,工业化的物质能量发展流程的第二阶段——电气化让人们嗅到了能量流的气息[3];当下,“自动化”成为理工综合学科的热门话题。
现代大学生应该都知道我们已经在自动化的道路上摸索前进了吧。
人类正竭尽全力去找寻能够更好更快地发展自动化的方法,让自动化能够完全为我们的生活服务,形成日常的自动化基础。
总的来说,人类社会现正在工业化,信息化,知识化这三大方面飞速发展。
其中,联系着工业化与知识化(智能化,知识化)的纽带——信息化是起着关键性的作用的。
而信息化的核心就是先进自动化,这就足以体现自动化对全球的巨大影响了。
3对自动化的美好憧憬
3.1自动化的未来
基础自动化的核心是控制,是工业化完成与否的标志;先进自动化的核心是信息,控制,系统,是信息化完成与否的标志。
而当今世界是逐步向信息化和智能化靠拢的,众所周知,信息化和智能化的实现必须是要以自动化为主导的。
可以想象,自动化的应用高潮就在未来世界。
3.1.1生活中的自动化
在未来,生活处处都可见自动化的身影。
如:
对于那些工作一天后,拖着疲惫的身体回家的上班族来说,多么想吃上一点热乎乎的饭菜,这时你想到了自动化的餐饮;对于那些身处工作场合,却因特殊情况在毫无通信设备的条件下去卫生间的人员来说,如果在上厕所的过程中突然发现手纸的供应短缺,这时你想到了关于资源短缺的自动化通知;对于那些已经洗完澡,好不容易才爬上上铺的床的身体肥大的人来说,如果在刚躺下的一瞬间发现自己忘了将床下的闹表定时,这时你想到了自动化的时间控制……这样的例子数不胜数。
也许这些问题在现代还是需要依靠人力来解决,也许这些问题在现代想要解决简直是在说天书。
但是,凭借着我们人类对知识的孜孜不倦的索取精神和对科学技术的冉冉上升的渴求精神,未来,我们会在完全自动化的方面迈出很大的一步[4]。
3.1.2智能的自动化
在未来,将要利用自动化技术实现的智能化一定会更好地改善人们的生活质量。
譬如,在现代就极具开发潜力的智能机器人将会达到完全自动化的极限。
等到那时候,智能机器人将和真正的人类没什么两样,不仅仅外貌的相似度极高,而且日常生活表现都与真正的人类没什么不同之处,即自动化技术可以提供相应强度及相应效率的行为动作。
有一些人们不能完成的任务,如到埃及金字塔内探险,就可以选用不需要呼吸的智能机器人,因为埃及金字塔内常年都有特种蝙蝠在那儿居住,所以那里的空气中发散着一种对人体有毒的物质,导致人们无法解开埃及金字塔的建造之谜。
但是,智能机器人可以凭借着自身不需要呼吸的优势去进行塔内的探险,为人类破除封建迷信,展示埃及金字塔的科学建造法[5]。
再如汇集多种自动化技术于一身的人造宇宙飞船,在发明初始试验阶段就要在无人操作的的条件下奔向浩瀚无际的宇宙中。
无人的勘探还是缺少亲切感与详细性,但是考虑到生命的可贵性,我们决不能贸贸然就拿人类的性命开玩笑,在自动化技术发展成熟的未来,我们可以期望选择一组智能机器人飞上太空,这样的计划就完美无缺了!
3.1.3信息化的科技自动化
在未来,将要利用自动化技术实现的信息化一定会更好地提高人们的社会轨迹。
我们不难想象,也许未来的人群即使被分隔在南极北极,也可以利用自动化技术在几分钟内就可以会面交流;也许每天都要回家居住的美国的技术人员却天天在中国某国企分公司上班,而且从没有迟到早退的现象;也许甚至你的朋友这一分钟还在不同的洲段与你视频,下一分钟就出现在你的面前向你问好。
这些在现代看似痴人说梦的事情也许会在实现完全自动化的未来成为一件再普通不过的生活习惯!
4结论
当前,从全球范围来看,自动化学科正面临着空前的挑战和发展机遇。
这种挑战首先来自社会经济和科技的发展,随着经济全球化及市场竞争的日趋激烈,自动化作为一种高科技,其作用已远不止传统理解上的以自动机器取代人工劳动,而成为优质高产、节能降耗、快速应变、整体优化的关键技术,不仅传统工业领域,而且各种新兴工业领域,乃至诸多社会工程,如建筑、交通、物流、港口、环保、通信等,以及农业、经济、生物等广泛领域,都对自动化提出了以提高效率、实现优化为目标的各种要求。
其次,现代信息技术的发展使人们获取信息的能力大为提高,但紧接着的问题就是:
面对从网络获取的大量信息,有着处理能力不断提高的新型计算机,应该如何充分有效地利用这些信息去实现人们改造自然的最终目标,这一任务又落到了自动化的身上。
总而言之,自动化本来就是一门宽口径的学科,当前它的应用领域正在不断扩展,它与其它信息技术的结合越来越紧密,这两方面的推动力正在改变着自动化学科的传统研究内容。
没有自动化的世界不能称为一个完整的世界,就让我们张开双手迎接完自动化的明天吧!
参考文献
[1]刘海波.自动化科学技术发展动向[M].大连理工大学出版社,2012.01:
119-121
[2]程刚.世界科技革命历史[M].中国商业出版社,2013.03:
65-77
[3]吴蕴章.自动控制理论基础.西安:
西安交通大学出版社.2013.05:
125-129
[4]冯纯伯.自动化技术.南京:
江苏科学技术出版社[M].2012.27(5):
96
[5]蔡自兴.智能控制——基础与应用.北京:
国防工业出版社[M].经济科学出版社,2012.07:
127-130
致谢
在这次论文设计中,从论文的选题、文献资料的搜集到论文的撰写整个过程中,我得到了老师、同学的热情帮助,最后终于完成了论文。
在这里要特别感谢我的论文指导老师宋老师,在整个编写论文的过程中,给我提供了很多宝贵的意见,对我的研究方向进行指导,不断地帮助我纠正论文中的错误。
还要感谢在大学期间所有的专业课老师对我无私的教诲。
同时也对本文中所引用的研究文献的作者表示感谢,感谢他们给我的论文带来的研究帮助和启发。
最后,对评审论文的各位答辩老师表示衷心的感谢以及在此感谢所有帮助过我的老师、同学和文献作者。
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