自動化學科概論第6章總結(jié).課件

1、自動化學科概論 第6章 自動化學科（專業(yè)）發(fā)展第1頁，共34頁。自動化學科概論6.1 自動化學科（專業(yè)）的特點6.2 與其他學科（專業(yè)）的關(guān)系6.3 自動化學科（專業(yè)）的發(fā)展前景第6章 自動化學科（專業(yè)）發(fā)展結(jié)尾課程簡要總結(jié)第2頁，共34頁。第6章 自動化學科（專業(yè)）發(fā)展6.1 自動化學科（專業(yè)）的特點自動化學科是一門多學科交叉的高技術(shù)學科， 是當代高技術(shù)的集中體現(xiàn)與應(yīng)用。自動化研究，寬、廣，幾乎無所不包， 并且，伴隨其它技術(shù)發(fā)展，越來越廣。（1）學科特點第3頁，共34頁。（2） 專業(yè)特點 具有中國的特色、創(chuàng)新，主要特點有 ： * 具有多學科交叉、內(nèi)涵豐富、外延寬廣的特點，因而利于培養(yǎng)寬口徑、

2、多面手、綜合復合型人才； * 得益于具有方法論性質(zhì)的科學方法、科學思想的熏陶，思想更開闊、也更有深度，非常利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才。 * 突出系統(tǒng)與集成的思想、方法，有利于培養(yǎng)“將才”與“帥才”。 第4頁，共34頁。（3） 學自動化的特點在所有學工的學生中，學自動化學習的計算機 僅次于計算機專業(yè)。在所有學工的學生中，學自動化需要的 數(shù)學知識最多。 常說：自動化專業(yè)基礎(chǔ)面寬， 需要學的知識多，并要求扎實。第5頁，共34頁。從而： 學自動化專業(yè)的適應(yīng)面寬、分配好，且工作易成功。這符合大學改革的方向?qū)捇A(chǔ)、寬專業(yè)面 第6頁，共34頁。第6章 自動化學科（專業(yè)）發(fā)展6.2 與其他學科（專業(yè)）的關(guān)系6

3、.2.1 與計算機學科（專業(yè)）的聯(lián)系與區(qū)別6.2.2 與信息類學科（專業(yè)）的聯(lián)系與區(qū)別6.2.3 與工程類學科（專業(yè)）的聯(lián)系與區(qū)別第7頁，共34頁。交叉學科的集中體現(xiàn) 自動化學科是一門多學科交叉、覆蓋面非常寬的高技術(shù)學科，在自動化學科體系中包含了其他學科的交叉分支（如計算機學科、數(shù)學學科）。其它專業(yè)向自動化擴展 以自動化或控制工程（技術(shù)）作為其專業(yè)名稱一部分或后綴（如“電氣工程及其自動化”專業(yè)、“機械設(shè)計制造及其自動化”專業(yè)、“過程裝備與控制工程”專業(yè)、“農(nóng)業(yè)機械化及其自動化”專業(yè)等）的專業(yè)數(shù)為8種， 占全部專業(yè)數(shù)的3%多， 占全部工學類專業(yè)數(shù)的11%多 第8頁，共34頁。 自動化學科（專業(yè)）

4、與其他相關(guān)學科（專業(yè)），尤其是與計算機類、信息類、工程類學科（專業(yè)）到底有哪些聯(lián)系與區(qū)別？ 注： 以選擇“信息控制”類知識結(jié)構(gòu)體系的自動化學科（專業(yè)）作為比較的基礎(chǔ)。第9頁，共34頁。6.2.1 與計算機學科專業(yè)的聯(lián)系與區(qū)別 從計算機中心論的角度看自動化的負反饋閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖 （計算機）軟件中心論者：計算機=自動化。 認為各種自動化系統(tǒng)之間并無本質(zhì)差別，相對于龐大的計算系統(tǒng)而言，控制算法只是一個很小的部分?？刂浦行恼撜撸河嬎銠C=工具。 認為自動化系統(tǒng)中的計算機僅是實現(xiàn)控制的工具。計算機不但是工具，本身也成為系統(tǒng)中的被控對象。第10頁，共34頁。 以上兩種觀點雖各有偏頗，但說明了一個問題：計算機

5、與自動化有不解之緣。 權(quán)威的中國計算機科學與技術(shù)學科教程2002在論述計算機科學與技術(shù)學科的定義時這樣說：“簡單地講，計算機科學與技術(shù)學科的根本問題是：什么能被（有效地）自動化?！钡?1頁，共34頁。 計算機與自動化之間你中有我、我中有你，但兩者的研究重點并不一樣。 從從事計算機研究的角度來看基本負反饋閉環(huán)控制 ，重點是在 “控制與智能”與“計算與處理”兩個知識域上。 從從事自動化研究的角度來看基本負反饋閉環(huán)控制 ，重點是在反映自動化學科特點的 “控制與智能”、“傳感與檢測”、“執(zhí)行與驅(qū)動”、“對象與建?！?、“系統(tǒng)與工程”等五個知識域。 這就是計算機與自動化之間的同異（其中“控制與智能” 知識

6、域是交叉的）。第12頁，共34頁。6.2.2 與信息類學科專業(yè)的聯(lián)系與區(qū)別 自動化科學技術(shù)與信息科學技術(shù)的關(guān)系： 自動化科學與信息科學同根、同源； 自動化技術(shù)涉及到信息技術(shù)中信息獲取、信息傳輸、信息處理與信息應(yīng)用四部分的全部，重點是在信息的控制應(yīng)用和系統(tǒng)集成上； 自動化技術(shù)的作用是如何有效地利用信息來促進能量與物質(zhì)的有效利用，自動化技術(shù)是信息與能量、物質(zhì)之間的橋梁。第13頁，共34頁。 充分表明，自動化科學技術(shù)與信息科學技術(shù)之間也是你中有我、我中有你。 結(jié)合具體的各個信息類學科（專業(yè)），分析比較其與自動化學科（專業(yè)）的聯(lián)系與區(qū)別。第14頁，共34頁。 在“工學”學科門類下的“電氣信息類”中，除

7、了自動化專業(yè)、計算機科學與技術(shù)專業(yè)外，信息類專業(yè)包含了電子信息工程專業(yè)、通信工程專業(yè)、電子科學與技術(shù)專業(yè)。 從信息的角度，這三個信息類專業(yè)的重點（特點）是： 電子信息工程專業(yè)重點是應(yīng)用微電子技術(shù)，研究各種信號的處理信息處理； 通信工程專業(yè)重點是研究信息傳輸； 電子科學與技術(shù)專業(yè)重點是研究微電子科學與技術(shù)，而微電子技術(shù)是信息技術(shù)的主要基礎(chǔ)，故常常被稱為信息基礎(chǔ)技術(shù)。第15頁，共34頁。自動化專業(yè)與電子信息工程、通信工程、電子科學與技術(shù)等其他信息類專業(yè)的區(qū)別十分明顯。三個專業(yè)的重點分別是信息處理、信息傳輸和信息基礎(chǔ)，屬于自動化專業(yè)需要學習的內(nèi)容，但均不屬于自動化專業(yè)的重點內(nèi)容。換言之，自動化專業(yè)人

8、才與這三個專業(yè)人才的“通用性”遠低于自動化專業(yè)人才與計算機專業(yè)人才之間的“通用性”。 第16頁，共34頁。6.2.3 與工程類學科專業(yè)的聯(lián)系與區(qū)別 自動化學科與其他學科、技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域之間聯(lián)系緊密，是在與眾多應(yīng)用領(lǐng)域的相互推動下發(fā)展起來的。這眾多應(yīng)用領(lǐng)域包括機械制造系統(tǒng)、化工與冶金等過程系統(tǒng)、電廠與電力系統(tǒng)、交通運輸系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)等等。 第17頁，共34頁。 反映在高等教育中，國內(nèi)的許多工程類專業(yè)近年紛紛以自動化作為專業(yè)名稱的一部分。 例如： 電氣類：電氣工程及其自動化專業(yè)、農(nóng)業(yè)電氣化與自動化專業(yè)； 機械類：機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)、農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)。第18頁，共34頁。

9、這兩類四個專業(yè)有一個共同的特點，就是雖然以自動化作為其專業(yè)內(nèi)容的一部分，但其重點并不在自動化上面，而是各有其自身專業(yè)的重點，如： 電氣工程及其自動化專業(yè)是最典型的電氣類專業(yè)，也稱為強電類專業(yè)。其專業(yè)重點是電氣工程，包括各種電機、發(fā)電設(shè)備、輸配電系統(tǒng)等； 而機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)是最典型的機械類專業(yè)。其專業(yè)重點是機械設(shè)計與制造，涉及各種機械設(shè)備的設(shè)計與制造技術(shù)。第19頁，共34頁。 以電氣工程及其自動化專業(yè)為例，比較聯(lián)系與區(qū)別： 電氣工程及其自動化專業(yè)的學習重點是電氣工程（包括各種電機、發(fā)電設(shè)備、輸配電系統(tǒng)等），學習自動化的目的是將“控制”和“自動化”作為手段與工具之一，學生往往把“控制”和

10、“自動化”作為一種有用的技術(shù)而去學（以便將來用），并不把它作為一門學問去深入研究。 而對自動化專業(yè)學生，必須將自動化（科學與技術(shù)）作為一門學問，去深入地學，并在學習過程中去研究它。自動化專業(yè)也學習電氣工程的有關(guān)強電知識（必修的有三相電路、電機等，選修的有發(fā)電設(shè)備、輸配電系統(tǒng)等），但僅作為“控制”和“自動化”的手段與工具之一，或作為“控制”和“自動化”的對象之一。第20頁，共34頁。第6章 自動化學科（專業(yè)）發(fā)展6.3 自動化學科（專業(yè)）的發(fā)展前景6.3.1 自動化學科（專業(yè)）發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)6.3.2 自動化科學技術(shù)的發(fā)展趨勢6.3.3 自動化高等教育的發(fā)展趨勢第21頁，共34頁。6.3.1自動

11、化學科專業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn) 在我國高等學校自動化學科（專業(yè)）的發(fā)展歷史上，先后經(jīng)歷了四次（有的還在延續(xù)）大的挑戰(zhàn)。 第一次挑戰(zhàn)： 1952年剛設(shè)立自動化專業(yè)時，按蘇聯(lián)辦學模式，各工科專業(yè)按行業(yè)劃分稱為“行業(yè)性的專業(yè)”（如：對應(yīng)著機械部、機械行業(yè)，有機械類專業(yè)；對應(yīng)著電力部、電力行業(yè)，有電力類專業(yè)；對應(yīng)著化工部、化工行業(yè)，有化工類專業(yè)；等等）。而國內(nèi)又沒有形成“自動化”這個產(chǎn)業(yè)或行業(yè)，國家又從未設(shè)立過“自動化部”，掛靠、歸屬成了問題。沒有主管部門，缺乏產(chǎn)業(yè)或行業(yè)支持，自動化專業(yè)只能“自謀生路”、“在夾縫中求生存”。 第22頁，共34頁。 第二次挑戰(zhàn)： 隨后幾十年的發(fā)展中，由于沒有產(chǎn)業(yè)或行業(yè)背景，反

12、而促使自動化專業(yè)逐步發(fā)展成為我國工科專業(yè)中專業(yè)面最寬的專業(yè)之一，培養(yǎng)的學生知識面寬、基礎(chǔ)扎實、適應(yīng)面寬，成為我國打破“行業(yè)性的專業(yè)”、第一個真正的“跨行業(yè)的專業(yè)”,走在了我國高等教育改革的最前列。 但反過來，由于專業(yè)面寬，產(chǎn)業(yè)或行業(yè)針對性不強，又因此被人戲稱為“萬金油”專業(yè)，甚至被貶為“四不象”專業(yè)。第23頁，共34頁。 第三次挑戰(zhàn)： 改革開放后，隨著我國工業(yè)的迅猛發(fā)展和對寬口徑人才需求的不斷高漲，高等教育專業(yè)設(shè)置再次向美英體系靠攏，逐漸淡化專業(yè)，向“跨行業(yè)的專業(yè)”發(fā)展（專業(yè)總數(shù)從最多時的1343種逐步減少到目前的249種）。到2004年，全國已有239所學校設(shè)立了“自動化”專業(yè)，是設(shè)置學校最

13、多的專業(yè)之一。 但由于美英等國從未設(shè)立過“自動化”專業(yè)（有關(guān)控制與自動化的科研與教學分散在相關(guān)的應(yīng)用數(shù)學系及電氣電子、機械、化工等系），我國的自動化專業(yè)能否與國際主流教育體制接軌受到了質(zhì)疑。第24頁，共34頁。 第四次挑戰(zhàn)： 盡管自動化專業(yè)被戲稱為“萬金油”專業(yè)，自動化專業(yè)能否與國際接軌受到質(zhì)疑，但自動化專業(yè)作為具有中國特色的“跨行業(yè)的專業(yè)”受到了全國上上下下的認可和歡迎。 在一片喜人的形勢下，又帶來了新問題、新挑戰(zhàn)：各相關(guān)專業(yè)紛紛以自動化作為其專業(yè)名稱的一部分（如“電氣工程及其自動化”專業(yè)、“機械設(shè)計制造及其自動化”專業(yè)、“農(nóng)業(yè)機械化及其自動化”專業(yè)等）。 在這種新形勢下，自動化專業(yè)如何保持

14、自己的特色、保持自己的優(yōu)勢，不至于淪落為可有可無的陪襯，是當前自動化專業(yè)面臨的真正的、也是最嚴峻的挑戰(zhàn)。第25頁，共34頁。6.3.2 自動化科學技術(shù)的發(fā)展趨勢 “如果一門科學學科是真正有生命力的，它的引人興趣的中心就必須而且應(yīng)該隨著歲月而轉(zhuǎn)移， 。因此，控制論科學家應(yīng)該繼續(xù)走向新的領(lǐng)域，應(yīng)該把它的大部分注意力轉(zhuǎn)移到近十年的發(fā)展新思想上去?！?維納第26頁，共34頁。 當前，自動化所處的環(huán)境與以往大為不同，大型系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和復雜程度已大大超出了控制的傳統(tǒng)應(yīng)用范圍，發(fā)展為有著復雜的相互間聯(lián)系和影響的物質(zhì)和信息系統(tǒng)的龐大的集合，研究的瓶頸已從處理系統(tǒng)的物理學特性轉(zhuǎn)變?yōu)樘幚硐到y(tǒng)的復雜性。 與此同

15、時，自動化的各種新的應(yīng)用機會也已明顯出現(xiàn)。無所不在的分布式計算、通信和檢測系統(tǒng)的出現(xiàn)使能方便地獲得大量的信息和采用二十年前想象不到的方式和速度來處理這些信息。這對于實時控制來說是如此的重要，使得有可能研發(fā)出真正帶有智能的機器，解決各類有著復雜聯(lián)系和影響的物質(zhì)和信息系統(tǒng)的控制與協(xié)調(diào)問題，從而將對物質(zhì)世界的一切產(chǎn)生深遠的影響。 可以說，自動化科學技術(shù)進入了又一個創(chuàng)新發(fā)展的黃金時期。第27頁，共34頁。6.3.3 自動化高等教育的發(fā)展趨勢 自動化專業(yè)的發(fā)展理念與發(fā)展現(xiàn)狀完全符合整個高等工程教育的改革方向與發(fā)展趨勢。 自動化專業(yè)：符合寬基礎(chǔ)、寬口徑專業(yè)設(shè)立的要求；符合淡化機、電等單機概念， 突出含機、

16、含電的系統(tǒng)概念；符合淡化“行業(yè)性的專業(yè)”， 突出“跨行業(yè)的專業(yè)”的理念。第28頁，共34頁。 為了進一步保持自動化學科（專業(yè)）的特色、優(yōu)勢，應(yīng)該：進一步厚基礎(chǔ)、寬口徑， 并向重（視）系統(tǒng)與管理的方向發(fā)展； 進一步淡化機、電、計算機、通信等“單機”概念， 突出含機、含電、含計算機、含通信網(wǎng)絡(luò)的 “復合”與復雜系統(tǒng)的概念；進一步淡化電氣信息類的“自動化專業(yè)”的特征， 向真正的“跨行業(yè)的專業(yè)”方向努力。培養(yǎng)出能處理各行各業(yè)復雜的系統(tǒng)問題的“系統(tǒng)集成者”，進一步滿足經(jīng)濟、社會、科技發(fā)展的需求，為現(xiàn)代化建設(shè)做出新的貢獻。第29頁，共34頁。自動化的明天一定更美好！自動化專業(yè)的明天一定更美好！第30頁，共34頁。 自動化學科是一門多學科交叉的高技術(shù)學科。研究內(nèi)容寬、廣，幾乎無所不包。并且，伴隨其它學科、技術(shù)發(fā)展，研究內(nèi)容越來越廣。 但：控制、信息、系統(tǒng)是其核心 自動化學科知識體系中的核心知識是： 控制與智能、對象與建模、系統(tǒng)與工程等三個知識領(lǐng)域，也是自動化學科與其它學科的最大區(qū)別。1、自動化研究的內(nèi)容課程簡要總結(jié)第31頁，共34頁。計算機能力： 比不上計算機專業(yè)控制理論功底： 比不上應(yīng)用數(shù)學專業(yè)機械