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自动化与我的未来
目录
一、自动化的历史及发展历程
二、对自动化的理解
三、自动化的作用
四、自动化的发展趋势
五、我的未来(专业展望)
作为自动化专业的学生,了解本专业的发展历程、专业前景等知识是非常必要的,而职业发展规划对于我们也是必不可少的,下面就这些问题作以介绍。
一、自动化的历史及发展历程
自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。广义地讲,自动化还包括模拟或再现人的智能活动。按专业划分称为自动化专业,按学科划分则称为控制科学与工程学科。
自动装置的出现和应用是在18世纪以前。古代人类在长期生产和生活中,为了减轻自己的劳动,逐渐产生利用自然界动力代替人力畜力,以及用自动装置代替人的部分繁难的脑力活动的愿望,经过漫长岁月的探索,他们互不相关地造出一些原始的自动装置。古代中国的指南车以及17世纪欧洲出现的钟表和风磨控制装置,虽然都是毫无联系的发明,但对自动化技术的形成却起到了先导作用。
自动化技术形成时期是在18世纪末~20世纪30年代。1788年英国机械师J.瓦特发明离心式调速器(又称飞球调速器),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控制系统。瓦特的这项发明开创了近代自动调节装置应用的新纪元,对第一次工业革命及后来控制理论的发展有重要影响。人们开始采用自动调节装置来对付工业生产中提出的控制问题。这些调节器都是一些跟踪给定值的装置,使一些物理量保持在给定值附近。自动调节器应用标志着自动化技术进入新的历史时期。进入20世纪,工业生产中广泛应用各种自动调节装置,促进了对调节系统进行分析和综合的研究工作。这一时期虽然在自动调节器中已广泛应用反馈控制的结构,但从理论上研究反馈控制的原理则是从20世纪20年代开始的。1833年英国数学家C.巴贝奇在设计分析机时首先提出程序控制的原理。1939年世界上第一批系统与控制的专业研究机构成立,为20世纪40年代形成经典控制理论和发展局部自动化作了理论上和组织上的准备。
1954年,中国科学家钱学森全面地总结和提高了经典控制理论,在美国出版了用英语撰写的、在世界上很有影响的《工程控制论》一书。
局部自动化时期是在20世纪40~50年代。经典控制理论对战后发展局部自动化起了重要的促进作用。在问题的过程中形成了经典控制理论,设计出各种精密的自动调节装置,开创了系统和控制这一新的科学领域。这一新的学科当时在美国称为伺服机构理论,在苏联称为自动调整理论,主要是解决单变量的控制问
题。经典控制理论这个名称是1960年在第一届全美联合自动控制会议上提出来的。1945年后由于战时出版禁令的解除,出现了系统阐述经典控制理论的著作。1948年,N.维纳(Wiener)在系统总结自动控制中反馈等思想的基础上,提出了控制论(Cybernetics),将控制论定义为“研究动物和机器中控制和通信的科学”。
现代控制理论迅速发展,形成了多个重要分支。
二、对自动化的理解
自动化技术在人们的生产和生活中得到了广泛的应用。其广泛应用于工业、农业、国防、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务以及家庭等各方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来,而且能扩展、放大人的功能和创造新的功能,自动化技术能够解决人身体本身不能控制或者达到的时间和空间问题,极大地提高劳动生产率,增强人类认识世界和改造世界的能力。所以说,自动化是一个国家或社会现代化水平的重要标志。
自动化研究的核心问题是信息,包括信息的提取、信息的传播、信息的处理以及信息的存储和利用等。
我校的自动化专业,是由电机系发展为电力系,进而发展为自动控制系,最后发展为现在的信息科学与工程学院。
作为自动化专业的一名学生,在大学里我们应该学习各种知识,培养自己各种技能。
①在认知和技能方面:
我们应该掌握数理等基础理论的原理和方法,了解机械、力学、电器、化工等相关学科的一般原理和方法。掌握计算机、通信、电子等关联学科的基本原理、方法以及相应的实验仪器和设备的使用技能,掌握控制系统分析和综合(设计)等专业知识和方法,掌握系统仿真、科学计算、软硬件开发等科学实验方法和技术。还应具有哲学、方法论、经济学、历史、法律、伦理、社会学、文学、艺术等人文社会科学方面以及军事方面的基本知识。具有良好的资料收集、文献检索以及口头表达和书面写作等技巧和能力,并形成很强的自主学习能力也是很重要的,培养终身学习的观念具有辩证的、逻辑的、形象的和创造的科学思维方式和对事物进行统计、分析、综合、归纳的技能,并形成较强的发现问题、分析问题
和解决问题的能力。最后还要具有一定的适应、协调、合作、组织和管理能力。
②在思想和情感方面,应培养政治品质:即热爱祖国、关心集体、尊敬师长、爱护同志和家人,关心国家大事、时事政治,有较强的法治和法规观念。
思想品质:树立积极向上的人生观、正确的价值观和辩证唯物主义的世界观,必须对我国自动化事业有情感、有信念、有责任心.道德品质:有良好的品德修养和文明的行为准则,具有敬业精神和职业道德。③在意识和意志方面
应培养实践意识:坚持一切从实际出发,不迷信书本,不迷信权威。质量意识:认认真真做好每一件事,在研制和开发的每一个环节都坚持质量至上的思想。
协作意识:现代科学研究和现代工程已经很少是一个人可以独立完成的了,所以要能与同事协同工作、协调配合。
创新与竞争意识:现代社会是充满挑战和竞争的社会,只有那些不断追求新意境、新见解、敢于竞争的人才能把握机遇、走向成功。那些墨守成规、固步自封的人只会在抱怨声中错失良机。
坚毅意志:人生路漫漫,每个人在生活、学习和工作中都可能遇到这样或那样的困难和挫折,要敢于面对困难、善于克服困难。只有拥有坚强的意志和顽强的精神,才可能克服眼前的困难,实现预定的目标。
作为自动化专业的学生还应坚持在学风上勤奋、严谨、求实、进取,在作风上谦虚、谨慎、朴实、守信,还应具有健康的心理、务实的心态,健全的体质和良好的体能,最后还要拥有旺盛的精力和敏捷的思路。
三、自动化的作用
控制与自动化是不断发展的高新科学技术,对人类生产、生活和科学研究有着非常重要的影响。
自动化的研究内容有自动控制和信号处理两个方面,包括理论、方法、应用硬件和软件等。它是新的技术革命的一个重要方面。
我国古代就有自动化应用的例子。如指南车、铜壶滴漏、候风地动仪等等。自动控制系统包括
1、恒(定)值自动调节系统
恒(定)值自动调节系统的作用是闭合的,即形成闭环系统,也即说明有反馈回路。恒值自动调节系统的功能就是要克服各种对被调节量的扰动而保持被调节量为恒值。
2、程序自动控制系统
当自动控制系统的给定信号是已知的时间函数时,称这类系统为程序控制系统。程序自动控制系统的功能,就是要按照预定的程序来控制被控制量。即自动控制系统给定环节给出的给定作用为一个预定的程序。
3、随动系统(伺服系统)
在反馈控制系统中,若给定环节给出的输入信号是预先未知的随时间变化的函数,这种自动控制系统称为随动系统。
自动控制系统的组成包括给定环节、反馈环节、比较环节、控制器(调节器)和执行环节(执行机构)
自动化仪表包括传感器、变送器、控制器、放大器和执行机构五个部分,它使得工业自动控制系统的构成变得更简便、更工程化
四、自动化的发展趋势
基本控制方法分为反馈控制、扰动补偿比例积分微分控制、最优控制、自适应控制、智能控制、专家控制系统、模糊控制系统、神精网络控制系统、学习控制,非线性系统
控制和自动化发展趋势前景广阔,计算机集成制造系统和机器人应用于生产和社会生活的各方面。高速列车和太空飞行器的智能控制、虚拟现实技术(包括飞行仿真系统和用于遥控机器人的遥现技术)、巡航导弹和预警飞机。
五、我的未来(专业展望)
作为东北大学自动化专业的学生,我们肩负着国家的期望。在大学四年里以及今后的一生中,我们应该发扬艰苦奋斗的精神,努力学习科学文化知识,发扬终身学习的观念,为建设社会主义现代化事业做出自己的贡献。
自动化专业的教学进度快、信息量大,而且大学教学完全不同于初高中教学。我们拥有更多的自由。所以,大学学习中更要靠我们自己的努力。创造性地安排
自已的课余时间,并根据学习任务,合理使用时间,管理安排好自己的学习,达到学习上的最高效率在大学生活中显得尤为重要。
大一大二正是打基础的时候,我们要努力学好作为学习专业课程的基石公共课程和基础课程,比如高数、英语、计算机等课程。
后一阶段还要学习技术基础课程,像大学物理和化学知识的学习
大三大四就要学习技术基础课程以及专业课程了,在这一阶段中,要注重联系实际,并且对工业仪表、可编程控制器、过程控制、分布式计算机控制系统、接口技术、现代控制理论等专业课程有比较深入的了解。
对自动化专业的学生来说,实践性环节也很重要,包括军事训练、金工实习、电子实习、生产实习、毕业设计和物理实验等等。所以要积极参加各项活动,积极动手,在平时点滴中学习本领。
大学生活过后,就是要进入社会的时候了,这时候在大学里学习到的知识就显得相当重要。要想能够在当今社会立足,为社会做出应有的贡献,就需要胜任一份有价值的工作。用人单位比较看重在大学里有一番作为的人,所以我要向那样的目标发展。首先要明确自己的价值观,了解自己的性格,识别自己的气质,发现自己的能力、找出自己的最爱。然后要熟练掌握多门技术。尤其是专业相关的技术。在大学里还要拥有多个证明自己实力的证书,比如英语证书和计算机证书。
在大学学习的同时,还要增加自己的社会实践经验,比如兼职经验,领导能力的经验等等。
在大学里,我还要留心注意自己喜欢的职业类型,以这个职业的能力需求严格要求自己,避免毕业后没有充足的时间来准备应聘工作。
在介绍过本专业的发展历程、专业前景等知识以及职业发展规划后,我更应该懂得自己现在该做些什么,怎么做。愿我们自动化专业发展得越来越好,愿我们的大学生活过得充实而有活力!