自动化学科导论.docx
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自动化学科导论
自动化学科概论
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自动化卓越班
姓名
学号
严筱钧――为我国机械工业自动化做出了重要贡献
严筱钧于１９４６年去美国西屋电气公司深造，参加该公司工业控制部，学习研究设计方法，并承担部分订货及实际设计工作。
工作中曾去美国多处工厂矿山考察。
１９４８年回国，任中央电工器材厂湘潭分厂及上海分厂副工程师。
中华人民共和国成立后，严筱钧主管设计与工艺工作，他当时深感我国工业自动化与国外发达国家有较大差距。
虽然华通开关厂当时厂房条件还不具备，严筱钧亲自领导并参加设计了我国第一台６９０００Ｖ高压油断路器，我国第一台无轨电车控制设备，制成产品并投入运行成功，得到了华东工业部的嘉奖。
在第一个五年计划时，严筱钧曾负责设计国家重点工程哈尔滨电机厂大型电机试验站，获得成功。
严筱钧被派去东北地区电工局所属企业的“以提高产品质量为中心”的技术改造工作，取得了较好成绩。
１９５６年严筱钧参加编写中国的十二年科学规划，担任“电气传动与自动化”卷的执笔人，这套规划书后送苏联评审，得到苏联专家代表团的高度评价，。
严筱钧在第一机械工业部电器科学研究院领导研究室的同事们在国内首创了磁放大器系列产品和饱和电抗器系列，用于调压、调温、调速等多种工业自动化系统获得成功。
严筱钧还领导并亲自参加特殊磁放大器的材料、机理、工艺、等研究，为军工任务用的特殊磁放大器作出贡献。
主持研制以半波磁放大器控制引燃管栅极的离子传动系统，为我国高速舰艇试验池的传动与自动控制作出了重要贡献。
１９６４年，我国国家科委提出工业自动化的重点试验规划，其中包括有兰州炼油厂的工业控制机的试点，由严筱钧亲自担任课题负责人，试制出第一台国产的分立元件工业控制计算机。
其工业产品由北京开关厂平谷分厂制造成功，型号定为ＳＫ－１００。
因为兰炼已引进了日本计算机，所以这一台工业控制机应用于北京化工二厂，实现了用直接数字控制（ＤＤＣ）代替仪表控制。
磁放大器及磁性元件的开拓者
在５０年代，我国工业自动化领域主要应用电子管式放大器或电机式放大机（ЭＭУ）。
严筱钧于１９５５年选择磁放大器作为工业自动化的突破口。
当时有关磁放大器的书籍已输入我国，在实验室中也已制成样品。
严筱钧与同事们一起发展了环型、冂型、山型三个系列数十种产品，输出功率从几瓦到几十千瓦，除在室内高级立试制组，进行小批量生产，供应自己设计的自动控制温度、电压、电流、调速等自动化系统应用外，还将全部图纸、制造工艺等资料无偿推广给北京低压电器厂及上海一家电器工厂进行成批生产，供应全国需要，电器院自动化室当时也由一机部指定为全国自动化元件与装置的归口单位。
虽然近年来晶体管放大器、集成电路放大器已经成熟并大量生产，但磁放大器有其特点，直到８０年代后期，北京低压电器厂每年仍有数千台的订货任务。
此外，严筱钧及他的同事们还研究特殊磁性元件，如高频（４００Ｈｚ以上）磁放大器，可放大微弱信号（１０－１２Ｖ），磁调制器，无触点磁性逻辑元件，研究特殊高矩形度合金材料及其退火工艺，极薄坡莫合金带的电泳绝缘工艺等，主要是为军工产品服务。
严筱钧及他的同事们还研究饱和电抗器无级调速系统，用于大连起重机厂的桥式起重机、北京建材部塔吊、无触点磁性逻辑元件用于大连电机厂电机轴加工自动线上，均获得成功。
推动工业自动化系统的研制与推广
严筱钧从大学毕业参加工作后，即从事工业自动化系统及其装置的设计研制工作。
在美国西屋电气公司通过承担若干项工业自动化的具体设计工作，取得了实践经验。
６０年代初期，严筱钧领导一个小组进行高速舰艇试验池的电力拖动与自动控制系统的设计与自控装置的制造。
在实验室中经多次仿真试验后，决定采用半波磁放大器控制引燃管栅极的离子传动系统，当时在国内尚属首创。
因为该舰艇试验池规模庞大，要求极高，在国内居领先地位，在国际上也是数一数二的。
严筱钧从１９８４年起，由北京市人民政府聘请为专业技术顾问，参加汽车工业组，为北京市汽车工业联合所属各厂多次出谋划策，多次提出发展汽车发展计算机应用的建议书，使该公司所属北京汽摩联合公司的ＣＡＤ、北京内燃机总厂的计算机辅助企业管理系统、北京吉普车有限公司的网络式管理系统等，在同行业中均颇有声誉。
北汽自动化高层立体仓库是国内第一家，为以后其他自动化仓库提供了宝贵的经验。
计算机辅助设计及企业管理系统也取得了明显的经济效益和社会效益。
在系统工程的应用方面，严筱钧于１９７８年担任中国自动化学会系统工程专业委员会主任委员，共历四届、团结同行专家，进行了多次系统工程方面的学术讨论，此外，严筱钩也是中国系统工程学会的发起人之一。
撰写过多篇这方面的学术论文，在国内及国际学术会议上进行宣读，得到国际上有关专家的重视与好评。
精心培养工业自动化专业人才
严筱钧十分重视人才的培养，通过各种途径，使大批科技人员不断成长为我国工业自动化的骨干力量，有些已成为一些单位的领导。
同时自己也亲自从１９７８年起担任硕士学位研究生导师，十多年来已培养出一批研究生取得学位。
培养研究生的专业为工业自动化，研究方向是系统工程的应用。
这些研究生从事：
离散事件仿真系统、随机网络在系统可靠性中应用、非线性均衡模型及分解方法、非均衡模型和方法、非均衡市场分析、数控机床预测新方法、专家系统在生产调度中应用等课题的学习与研究，大多能结合我国生产实际，因而这些研究生毕业后能在生产实际中迅速发挥才能。
钱种韩――工程热物理和自动化专家
钱钟韩原来是学电机工程的，回国后因工作需要，接触了锅炉、汽轮机和热能动力厂的运行和设计，逐步形成了自己对动力工程学科的新观点：
他认为动力工程学科应该从动态运行和联合系统的观点，来研究热力系统整体运行的规律和不断适应外界需求的功能；要着重强调各项设备之间的相互联系和相互影响。
为此必须把机械、热工、电气、以及检测仪表和自动化等多方面的专业知识结合起来。
钱钟韩还提出了“方法搬场”的主张。
在50—60年代他成功地建立了窑炉、锅炉和汽轮发电机组的电模型，并指出：
动力设备的联结方式实际上是双向作用的，因此可以用等效的无源电路来模拟它们的动态行为，比之通常所采用的、单向作用的传递函数分析方法更为方便合理。
在国际上出现大型计算机之前，这是分析复杂热工系统的唯一可行方法。
即使到今天，从直观性、实时性、整体性和形象化的角度来看，仍非一般的数学模型和计算机仿真所能企及。
这亦为利用电气模拟线路对复杂非线性系统进行快速仿真计算，奠定了必要的理论基础。
他运用这种模型分析方法，有效地解答了当时工程技术界的一些重大争议问题。
他首先提出“热流阻抗分析法”，以解决高温旋转窑中间歇性热交换的难题。
他还利用汽轮发电机组的电模型，阐明了电网功频调节系统发生振荡的条件和对象。
关于强制循环超高压锅炉的压力稳定性问题，他指出由于炉膛吸热和汽流阻力的综合影响，这类锅炉不会出现压力不稳定现象，从而否定了国内外专家的一些悲观结论。
这种见解已为后来工程实践所证明。
电厂热工自动化
钱钟韩一直积极参加电力部门所举办的电厂热工自动化试点工作。
60年代初，电厂自动化正由各项热工设备的孤立控制转向整个热力系统的综合控制；而综合控制方案的安全性和有效性又必须事先在大型计算机上经过仿真考验。
钱钟韩传递函数
钱钟韩的主要贡献是提出一套系统的低阶近似模拟方法。
他指出：
各种形式的理论和经验公式都可以统一展开为级数表达式，再整理成为二阶或三阶有理分式。
这种处理方法可以把数学模型的阶次和计算机仿真所需容量降低到一半以下，从而为在国内物质困难条件下完成仿真任务找到了出路。
后来他又总结了模型降阶的机理，提出“中、低频段分别处理”和“有限信息资源合理分配”的原则，并由此提出了几种新的模型降阶计算方法。
此外，为了推广新型热工检测和控制仪表的应用，他曾几次主持过电厂技术人员培训班。
他深入了解各种仪表的机电设计、运行功能和故障检修技术，由外行变成内行，深为学员们所钦佩。
他还对高压蒸汽的热力学性质和状态方程式进行了系统、深入的研究，提出了一系列新的近似公式。
他纠正了技术文献中没用的蒸汽流量计算公式，从而显著地提高了计量精度，并为高压蒸汽流量的在线测量提供了科学依据。
教育改革主张和实践
钱钟韩根据自身的成长过程和治学经验，提出了一系列富有启发性的教育改革主张。
他认为：
必须造就一批高水平的、独立自主的、有中国特色的知识分子队伍。
高等学校负有使每个大学生“知识化”的重要任务。
。
他又提出，为了适应飞跃发展的科技进步，培养出新时期所需要的开拓性人才，必须改变传统的教学秩序和师生关系，着眼于加强学生的学习主动性和自学能力。
在课堂讲课中，要着重方法论上的示范，并宣传本门学科的发展前景，吸引学生自已去探求。
在答疑和辅导中要提倡师生各抒已见、平等对话的风气。
钱钟韩认为基础知识的重要性在于能在后续专业课程和业务工作中得到灵活应用。
针对50、60年代中工科大学基础课内容偏深偏多的倾向，他曾提出“为了加强基础，要削减基础课，加强应用指导”的主张。
特别对于数学，他认为数学基本上是一种语言。
在学习时，如同自然语言一样，既要掌握基本语法（运算规则），又要善于创造性地使用数学语言，用来表达自己的思路和个人的特色；另一方面，还要警惕对“数学证明”的盲目迷信，善于用客观事实和实践来检验它的可靠性。
钱钟韩一贯重视实验室工作。
他认为：
实践与理论相结合，是获得真知最快的方法。
科研人员多动手，可以加强形象思维和务实观点，亦可以拓宽解决问题的思路。
因此对贵重设备，不仅要精心维护保养，更要善于开发和改进，使其功能日新月异。
这些独特的教育思想和学术观点，在钱钟韩的课堂教学、实验室工作和研究生指导中得到充分体现。
周春晖――首创工自动化专业
几十年来，周春晖在工业自动化领域的教育和研究中，辛勤耕耘，确实产生出很有效的结果。
在50～60年代期间，我国的工业自动化尚属启蒙阶段，他在一个合成氨厂就提出并实现了用自动控制的方法代替生产过程中大型气柜的方案。
二十年后，虽然更新了这一控制装置，但仍是按这种原理设计的小型化和更精制罢了。
由于简易有效，多年来得到同类众多厂家的应用。
通过这些具有探索性，研究性的实习，累累出现类似的成果。
这些均有力地推动中国工业自动化事业的发展和学术上的进步。
推动自动控制应用
进入70年代，为了进一步推动控制理论在生产上的应用，周春晖充分利用暂时没有教学任务的时机，归纳、总结，并形成一些有共性的研究课题，然后，经过理论性的探讨和研究，对课题逐个取得实用性的解决办法。
从总体上说，这次行动对自动化工作在整个工业生产中的重要性，以及如何提高各厂现有仪表设备的使用率及使用水平，起到了很好的推动作用。
从这次行动中几次开设自动化工程技术人员提高进修班的结果看，为各工厂企业充分利用现有自动化设备，进一步发展更多高级的自动化装置，准备了得力的人才。
培养研究生
1978年后，中国高等院校兴起大量培养研究生，周春晖作为第一批招收博士研究生的导师，仍坚持理论联系实际的教育思想，促进学生做到既要在理论上有创见性的学术成果，又要在工业生产中得到有实际效益的应用。
在理论上，有代表性的有：
发展了用频率特性研究多变量控制系统的工作。
一系列论文在美国刊物上发表，得到了国际上的认可，并聘请一个学生作为该刊的论文评审员。
在控制对象的数学模型建立上，对应用严格的机理建模，模糊规律建模，并对不可测参数应用卡尔曼滤波及简化卡尔曼滤波进行估计，都进行了深入的研究，从而提出了精确与模糊混合建模的方法及其相应理论。
应用这一理论，可以设计出当前情况下最为精确可靠、控制质量最高的多变量控制系统。
为了解决控制系统出现故障而仍能正常运转的问题，对容错控制进行了深入的研究，诸如故障的性质、控制参数的选取、故障系统控制率的重构、多变量控制系统的解耦容错控制、容错控制系统稳定性（鲁棒性）等等，都作了理论性的研讨。
在一系列论文发表后，也得到了国际上的认可，因而在1992年国际自动控制联合会（IFAC）在美国举行的“化工过程在线故障检测及控制”论文报告会上，周春晖被聘为“故障诊断及控制中的神经网络”分会场的一个主持人。
在工业应用上，具有代表性的有造纸机生产过程的计算机控制系统。
这是中国首次在造纸机上应用，除计算机本体外，完全采用国产化的硬件及软件实现控制。
其系统的控制指标达到或超过了国际上同类机组的标准。
炼油厂常减压装置的计算机控制是另一项应用成果。
对于炼油厂的这一心脏装置，既复杂而控制要求又高，历来是自动控制的重点设备。
经过十多年的奋战，终于实现了装置的全局优化控制。
在获得这一成果的过程中，首先从控制的角度，了解和探索了描述生产过程中各关键参数的数学模型，这些模型的准确性主宰着控制系统的成败。
例如表达原油加热炉的模型归纳成为集中参数的非线性方程组，并通过辨识和按正交多项式方法，容易地获得较准确的具体动态表述。
又如原油蒸馏塔这一严格为阶次极高的非线性对象，通过将塔中各馏分的组分描述，转换到一个统一的坐标上，获得了显著降低阶次的实用模型。
又对多目标多变量系统的优化探研，进而对蒸馏全局优化与决策的研究，最终形成了实用的方案，实现了计算机集成优化系统。
经过一段时间的连续考验，这一方案是成功的，有明显的经济效益，也是中国用自己开发的软件实现的大型工业装置的自动化。
这一成果也被定为部级的重点推广项目。
在其他一些中小型工厂中，在理论联系实际方面也作出不少成绩。
与这些成绩相关的理论性及应用的论文近百篇在中外期刊上发表。
宣传推广工业自动化
自从60年代初，中国的化工自动化专业逐步发展成长，走上了巩固、提高的阶段，兴办这一专业的院校多了起来。
为了促进各新办专业正常发展，周春晖被指定为专业教材编审组组长。
他积极组织同仁们编写，且能带头亲自动手。
多年来，先后编写教材4种。
70年代，在没有教学任务期间，他结合在工厂中宣传、推广自动化技术和理论，结合实际工作，总结编印了专业资料近十种。
其中《化工自动化》、《调节器的工程整定及校验》、《复杂调节》正式出版；80年代，在我国各项工作欣欣向荣之际又组织同仁修订早年编就的多种教材。
周春晖主编的《过程控制原理》被评为化工部优秀教材。
为了推动自动化事业的发展，他主编了一套《化工自动化丛书》，力求在普及的基础上有适度的提高，以供自动化工程技术人员自学和更新知识。
这套丛书共计出版20种。
为了满足自动化日益发展的需要，周春晖还主编一本大型的《过程控制手册》，包括工业自动化工作中需要查阅的理论性、技术性及工程性的内容。
周春晖还是《中国大百科全书（化工卷）》和《化工百科全书》（拟出23卷）两种书中自动化及仪表部分条目的拟稿人及各条目的内容审定人，还参加了部分条目的编写工作，同时担任了《化工百科全书》编委会的编委。
在数十年的教学工作中，周春晖随时随地都关心着从事自动化的人员的知识需要，并以最大的热忱，精心编写多种材料，以满足各层次人员的需求。
1、简述你选择自动化专业的原因和动机。
虽然说在日常生活中很少听说过“自动化”这个词，但是我觉得越来越离不开自动化设备，从家庭里的全自动洗衣机，智能电饭煲到道路上的红绿灯，都是自动化学科的成果，自动化专业涉及各行各业，无论是农业，工业，服务业甚至军事领域；而自动化专业则是学习这一系列自动化设备最基本的专业，我想通过本科四年的学习，对自动化专业有进一步的了解，对自动化设备的工作原理以及以后的发展方向有进一步的预计，与此同时，更希望以后从事于自动化专业相关的工作，能够在工作中发现，总结，再创新，让更加方便，快捷的自动化设备能够服务于人们的日常生活中。
2.请以日常生活的自动化设备为例，说明其自动化原理。
现在越来越多的全自动洗衣机服务于人们的生活，其工作原理就是典型的自动化，洗衣机内安装有一个水平仪，内连一个控制系统，外连洗衣机的四个装有升降的腿，当洗衣机没有被放在水平地面时，水平仪将会发生偏转，这样控制系统就会得到信号，从而调节四只腿的高度，从而达到水平；洗衣机内置的压力计会自动检测所投放衣物的多少，并按照已有的标准投放洗衣粉和水量；并通过分析排出的漂洗水的纯度判断是否洗净；最后通过压力计测得衣物重量与投放时的衣物重量的对比判断是否需要继续脱水。
3.什么是自动控制系统，一个典型的自动控制系统怎么组成？
自动控制系统是指能够实现“自动化”设备能够采用一系列特定的技术，在没有人参与或尽量少人参与的情况下实现预期目标的运行过程或运行状态的控制系统。
一个典型的自动控制系统包括：
被控对象，给定环节，测量环节，比较环节，控制环节，执行环节（执行机构）六部分组成。
4.什么是集成自动化系统？
它与传统的自动化系统有什么区别？
集成自动化系统是把生产过程自动化和各个自动控制系统与负责管理自动化的管理信息化系统有机的结合成为一体，意味着实现管理和控制的一体化。
集成自动化与传统自动化相比，有以下特点：
1、系统包括控制和管理两方面；2、系统采用分级结构；3、系统的信息的集成；4、系统功能的集成；5、人的介入与参与；而传统自动化系统是不具备这些特点的。
5.自动化学科知识体系的核心知识域是哪三个，为什么？
自动化学科知识体系的核心知识域为控制与智能、对象与建模、系统与工程；这三个知识域和“传感与检测”以及“执行与驱动”反映了自动化学科的特点，也是自动化学科与其他学科的最大区别；自动化专业的主要专业知识体系均被包含于核心知识域内，其中经典控制理论、现代控制理论、人工控制、人工智能、大系统、复杂系统等都是自动化专业各个知识层着重钻研的课题，所以其为核心知识域。
6.你认为自动化专业应该如何发展（往哪个方向发展）?
我认为自动化专业应该继续秉承宽基、宽口径的发展理念；随着科技的发展，促使一些新的专业应运而生，这些新专业不再是“行业性的专业”，而是“跨行业的专业”，由此看出，人们普遍接受了“跨行业专业”的理念，所以自动化专业应该进一步厚基础、宽口径、并向重视系统与管理的方向发展；进一步淡化机、电、计算机、通信等“单机”概念，突出含机、电、计算机、含网络的“复合”与复杂性概念；进一步淡化电气信息类的“自动化专业”的特征，想真正的“跨行业的专业”方向努力；进一步满足经济、社会、科技发展的需求，培养处能处理各行各业复杂的系统问题的“系统继承者”，为现代化建设做出新的贡献。
对自动化专业的认识及专业学习规划
自动化专业主要研究的是自动控制的原理和方法，自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。
它以自动控制理论为基础，以电子技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具，面向工业生产过程自动控制及各行业、各部门的自动化。
它具有“控（制）管（理）结合，强（电）弱（电）并重，软（件）硬（件）兼施”鲜明的特点，是理、工、文、管多学科交叉的宽口径工科专业。
学生在毕业后能从事自动控制、自动化、信号与数据处理及计算机应用等方面的技术工作。
就业领域也非常宽广，包括高科技公司、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、铁道、民航、海关、工矿企业及政府和科技部门等。
不知不觉，大学四年的学习生涯已经过去三分之一了，在剩下的日子里，我决定努力学习各类专业知识；大二上学期努力学习电路、信号与系统、复变函数与积分变换、大学物理等专业相关的课程，同时努力复习C语言，争取一次性将计算机（Ｃ语言）二级证书拿到手，同时努力学习英语，为以后的专业英语打好基础，为以后的对外交流夯实基础；积极入驻人工智能实验室１０７实验室，在实验室内认真学好单片机，ＰＣＢ，电路板设计等专业基础软件，与此同时，积极与同学交流，与同学培养好良好的交流关系；大二下学期我将努力复习英语，争取能够通过国家级英语考试ＣＥＴ－６，并积极复习Ｃ语言，为２０１４年九月份的计算机三级做准备，争取将《孙子兵法》攻读完，努力弄懂其中的精髓所在，并且尽可能的运用到以后的学习、工总中；坚持体育锻炼，锻炼自己的体魄，让自己拥有一个强健的身体，国家需要的是全能型人才，身体素质也是一项很重要的指标；努力学好各个专业课程，争取在不耽误学习的情况下能够参加一些社会服务性质的社团，一次来接触更多的人，并以此为基石，努力锻炼自己的应变能力，努力学习专业知识，争取能够申报科研项目，并努力科研，希望能够参加全国科学技术竞赛，暑假的时候争取能到大型自动化工厂学习，并在实际运用中得到书本上很难得到的东西，并认真做好工作总结，。
大三时较为关键的一年，我准备在大三上学期，专心致志的学习专业知识，在对书本知识理解透彻的情况下，多阅读与专业相关的书籍，积极拓展专业知识，努力阅读国外自动化原著，同时可以发现自己在学习中的不足与短处，并认真总结、归纳、再学习，这样的良性循环是一种很好的学习方法；与此同时，我还将阅读一些非专业类的书籍，积极拓展自己的知识面，毕竟自动化专业就是一个“宽口径”“宽就业面”的专业，而且随着经济、科技的发展，社会对人才的需求不仅仅是专业人才，而是＂一专多能“型人才；所以我认为拓展知识面是相当重要的。
在空闲时间，坚持体育锻炼，社会需要的人才不是”病秧子“，只有努力锻炼，有一个强健的体魄才能将以后的工作干好。
同时多看新闻，了解国家大事，多关注科技新闻，了解科技最新动态，掌握科技发展方向，这样有助于让自己成为真正对社会、国家游泳的”德、智、体、美、劳“全面发展的全能型人才。
做好计划固然好，但更重要的，在于其具体实施并取得成效。
这一点时刻都不能被忘记。
任何目标，只说不做到头来都只会是一场空。
脚比路长，远方无论多远，只怕没有追寻的双足去抵达。
人生亦是如此，我们不怕目标的高远，只怕没有追寻的勇气、热情、执著。
只要头时时燃烧着坚定的信念，一往无前地进行下去，就会惊讶地发现很多所谓的远方，其实并不遥远。
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索，不经历风雨，怎能见彩虹，爱拼才会赢。
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