中文翻译

自动化

作者：汪晋宽,于丁文,中国北京邮电学院.2006

自动化概述了机器或设备在缺少干预程序或要求自动操作和过程控制指示的情况下的过程，它的目标是“平稳、准确、快速。”自动化技术广泛应用于工业，农业，军事，科研，运输，商业，卫生，服务，和家庭。自动控制技术不仅可以把从事繁重的体力劳动中的人从精神和窘迫危险的境地中解脱出来，而且还可以提高人的器官机能，重要的是它大大提高劳动生产率，增强人类认识世界和改变世界的能力。因此，工业、农业、国防和科学技术的自动化是现代化的重要条件和标志。

自动化是在1946年发展起来的，美国机械工程师，副哈德森福特首次提出了“自动”一词，用来描述发动机汽缸和自动传输及处理过程。50年代，自动调节器和经典控制理论的发展到达了单变量自动控制系统的局部自动化阶段。60年代，随着现代控制理论和计算机技术，自动控制和信息处理广泛应用的出现，确保进入了最优控制和综合自动化的管理生产过程的阶段。70年代，自动化成为大型，复杂项目和非工程体系，现代控制理论的对象涉及许多困难的问题。关于这些问题的研究，是为了促进自动化理论，方法和手段的创新，这就是一个大型而复杂的系统，系统控制和智能控制系统，这是已出现了的计算机，通信技术，系统工程，人工智能和其他高级的成果自动化系统的综合利用，如柔性制造系统，办公自动化，智能机器人，专家系统，决策支持系统，计算机集成制造系统。采用自动设备和应用则出现在18世纪以前。古人类长期生产和生活，为了减少自己的劳动，用这种有效的设备取代了家畜，自动设备来代替人类的智力活动繁难的欲望的一部分，经过漫长的时间和他们无关探索造出了原始的一些自动装置。中国古代指南车，再遥看17世纪在欧洲的风力发电控制装置的发明，虽然发明与自动化无关，但对其技术的形成起到了主导作用。

自动化技术在18世纪形成的直到20世纪30年代。1788年j .瓦特的英国工程师发明的离心调速器（也称为飞球调速器），并把其与蒸汽机连接，形成一个封闭的回路蒸汽发动机转速控制系统阀门。瓦特发明迎来了自动调节装置应用现代时代，对第一次工业和控制论的后续发展，产生重大影响。人们开始使用自动调整装置，处理工业生产的控制问题。这些监管机构的一些设备，跟踪给

出自《自动化概论》 北京:机械工业出版社, 2009

定值，使一些物理量，在给定值附近依然存在。在自动化技术自动调节标志着一 个新的历史时期。进入20世纪，被广泛应用于各种自动调节装置的工业生产调整的分析和研究合成系统。虽然这在自动调节器反馈控制时期已被广泛应用于结构，但在理论上的反馈控制原理是从20世纪初的20年代。1833年，在机械设计英国数学家巴贝奇三首先提出了过程控制的原理。成立于20世纪40年代939系统和控制世界的第一家专业研究机构让经典控制理论形成，并促使了当地自动化和组织准备的理论发展。

部分自动化形成于19世纪40至50年代的第二次世界大战期间，经典自动控制理论在战后的发展中起到了至关重要的推动作用。形成于经典控制理论的复杂自动调节装置的设计，创造一个系统和控制这种新的科学领域。这门新学科被称为美国伺服理论，苏联称其为自动调节理论，主要是解决单变量控制问题。经典控制理论，这个名字是在1960年联合全国第一次会议的提出的。由于在1945年解除禁令发布后的战争，其被系统地阐述为经典控制理论。 1945年，美国数学家维纳.N的反馈控制系统的概念被推广。 50年后，经典控制理论又有了许多新的发展。经典控制理论基本上能满足第二次世界大战期间和战后的工业发展的需要，军事技术的需求。但50年代的后期人们发现经典控制理论推广到多变量系统得出了错误的结论。经典控制理论到达了他所能应用的极限。

在20世纪40年发明的电子数字计算机创造一个数字程控新时代，而它仅限于自动计算，但ENIAC的制造和EDVAC的成功，开创了电子数字程序控制的新纪元。60至70年代发明的，逻辑控制系统中的电子数字计算机在过程控制和其他的电子数字计算机控制和直接控制生产基础中得到广泛的应用。自20世纪后期，因为50年代是一个综合自动化时期，所以空间技术的飞速发展，在这一时期，迫切需要解决多变量最优控制问题。于是诞生了现代控制理论。现代控制理论的形成和综合自动化的发展奠定了理论基础。与此同时在微电子技术有了新的突破。 1958年的晶体管计算机，集成电路计算机出现在1965年和1971年的单芯片微处理器。对微处理器控制技术的出现，产生了重大影响，控制工程师可以很容易地使用复杂的微处理器来实现控制把综合自动化变为现实。

“自动化（自动化）”是在1936年美国的DSHarder，他建议在生产过程中，机器零件之间的转移没有人去执行操作的是“自动化”。自动化的概念是发展的动态过程。在过去，人们对自动化或自动化的机械作用功能目标的理解是，以取代人工操作，自动完成特定工作。这实质上是自动代替人的意见。后来，随着电子和信息技术，特别是随着计算机的出现，以及自动化的概念被广泛应用于机器（包括电脑），不仅取代了人的身体，而且心理也被取代去协助自动完成特定的工作。今天，这个自动化的概念似乎是不完美的。作为机器的自动化功能相对狭

义的理解是目标代替人的脑力和体力劳动。这是可以理解的，然而在一定程度上阻碍了自动化技术的发展，例如，有些人认为，像中国这样的人口，自动化没有很大的用武之地。今天，自动化已远远超过了传统的观念有更广泛和深刻的内涵。

广义内容自动化包括以下内容：在制造自动化的形式有三种含义：以代替人的体力劳动，以取代或协助人的精神，人机制造系统和全系统的协调，管理，控制和优化。功能，以自动化来代替人的体力和脑力工作仅是自动化的一部分。自动化的特点是一些目标，已形成一个有机的系统。在制造自动化的范围不仅涉及到具体的生产过程，还有在产品生命周期有关的所有过程。自动化是一个动态的概念，具有非常广泛和深刻的内涵。制造自动化技术目前非常活跃。

现代生产和科学技术的发展，自动化技术的发展趋势越来越被要求，同时也为自动化技术的创新，提供了必要条件。70年后，开始复杂系统自动化控制和先进的智能控制的发展，并广泛应用于国防，科学和经济领域，为实现更大范围的自动化，例如大型企业综合自动化系统，全国铁路自动调度系统，国家电网调度自动化系统，空中交通管制系统，城市交通控制系统，自动化指挥系统，国家经济管理。自动化工程领域中的应用延伸到非工程领域，如医疗自动化，人口控制，经济管理和自动化。自动化将在更大的模仿人的智能，工业中的机器人，海洋开发和空间探索等领域得到应用，专家系统在医疗诊断，地质勘探，取得了明显成效。工厂自动化，办公自动化，家庭自动化和农业自动化将成为新的科技和快速发展的重要组成部分。

电气自动化电气工程与自动化通过一个开关的设计触及到生活的每个角落，大空间飞行器有阴影研究。电气工程专业的学生从事系统操作，自动控制，电力电子技术，信息处理，检测技术，开发，经济管理，以及电子和计算机技术领域中工作中的应用式宽口径“复合型”高级工程和技术人员。高层次的人才需求量大的领域。据估计，国外大公司在这专业领域的项目和很可能发生在人员的短缺问题将会有很大的隔阂。

电气工程与自动化是信息电子领域的新课题，是因为人们的日常生活和工业生产密切相关的非常快速的发展，目前相对成熟。已成为高新技术产业的重要组成部分，广泛应用于工业，农业，国防等领域，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。控制理论和电力网理论是工程及自动化，电力电子技术基础，计算机技术是其主要技术手段，而且还包括系统分析，系统设计，系统开发和系统管理和决策的研究。一些特点是力量强，弱，电力和电子技术，软件和硬件相结合的具有跨学科性结合，电力，电子，控制，计算机，多学科，因此使毕业生有很强的能力的去适应“宽口径”专业。

电气工程及自动化是一门把工程，整合文本，金融工程，艺术和电脑设计纳

入了新的跨学科的专业知识的科学。主要学科包括电机工程，计算机科学与技术，控制科学与工程。在70年代，首先是在英国的牛津大学首次直接电流控制模式，而驱动电压的执行元件是一个直流控制电压，专业生产直流，自动化系统的工作原理很简单，粗糙精度低。但由于其悠久的历史直流控制模式已众所周知，人们自然就想到与直流控制执行器的联系。随着晶体管，功率晶体管，场效应管及其他电力电子器件的出现和成熟，以及当前以完善的控制理论，现代数学，以弱电控制系统的理论基础德矩阵代数使电子技术和自动化更为强大而达到了一个新的历史高度。因此，这个专业已经在日本，美国，英国和其他国家的广泛发展，大学也设立了专业，在此期间也有很多成果，如数控机床完成，车间厂房控制工作已经有新的课题。电子技术和自动化，计算机相结合，为电子工程及自动化提供了一个全新的意义。无人驾驶系统的简化结构合理，即插即用型的产品成为新的宠儿。

一直以来，我们在计算机集成制造系统，自动化国家，机器人产品，专用集成电路等，取得了实质性进展。例如：“计算机为基础的集成化CAPP应用框架和开发环境平台” 为核心开发的过程知识，互动设计模型为基础的综合智能化CAPP开发平台和应用框架（CAPPFramework），推出金叶CAPP系统，CAPP和与双方的其他产品。随着支持过程建模和动态知识的获取，各类工艺设计和信息管理，产品技术信息的共享，支持基于进入决策过程中的创新能力的特性，还有提供工艺知识库管理，流程定义格式卡应用支持工具和二次开发工具。系统的开放性，易于扩展和维护。产品已存在于国家企业，特别是企业CIMS推广的自动化控制设备的应用示范工程和开发的产品，红外光电保护装置，高功率，高品质的开关电源的发展。机器人产品包括移动龙门式自动喷涂机，电动喷涂机器人，柔性仿形自动喷涂机，往复喷涂机，自动喷涂机器人，机器人框架，处理机器人，弧焊机器人。这些产品的开发与应用仅仅是电气工程及自动化生产的一个侧面，并不能充分反映全貌。从技术在新一轮结构调整的各个方面中国外先进技术的影看来。现在局势是严重的，但也充满机遇。

石油炼制和化工过程自动化和其他工业液体或粉末的化学处理自动化。常用仪器仪表，调节器和由计算机过程控制系统组成的蒸馏设备或整个工厂的最优控制。主要控制的方法，运用反馈控制，前馈控制和最优控制。制造业自动化是机械化，电气化和自动化结合的产物，校正的目标是离散零件。早期制造自动化是机械或电气元件，自动化或一个简单的单机自动化生产线。经过60世纪20年代，随着计算机应用，出现了数控机床，加工中心，机器人技术，计算机辅助设计，计算机辅助制造，自动化仓库。开发应用于很多方面，小批量的生产型柔性制造系统（FMS）。为使柔性制造系统为基础的自动化车间，信息管理，生产管理和自

动化融合起来，这里使用了计算机集成制造系统工厂自动化（CIMS）。自动化工厂或人力，财力，物力，生产，办公及其他业务管理的自动化，信息处理机构管理是涉及计算机和通信系统集成与控制技术的核心科目。常用的多种高速电脑和大量的信息组成一个本地网络终端。现代化的管理信息系统已经在基于决策支持系统（DSS）得以发展，为高级管理人员的决策提供其他建议。自动化的社会影响是技术的一个重要方面。自动化技术研究，应用和人类生产和生活方式，推广将产生深远的影响。生产过程自动化和办公自动化可以大大提高社会生产力和效率，节约能源和原材料消耗，产品质量，改善工作条件，提高生产技术和管理体系，使社会产业结构变化和社会信息化进程加速。

------摘自《自动化概论》