PDF《自动化论文发表之自动化技术的发展与应用》

自动化论文发表之自动化技术的发展与应用 自动化论文发表 期刊推荐《科技创新导报》是经国家新闻出版总署批准的,由中国航天科技集团公司主管、中国宇航出版社- 北京合作创新国际科技服 务中心主办的科技综合类期刊;

《科技创新导报》杂志面向国内外公开发行;

读者对象定 位于各单位科研管理人员、科技企业科研开发人员、高等院校师生、科研院 所工作人员、各大企业的广大科技工作者和关心高科技转化的社会各界人士.

摘要:论述了自动化技术产生、发展与应用,对机械制造设计主动引入人工智能技术作了介绍. 关键词:自动化,发展,应用 1自动化的基本概念 何谓"自动化"?简单地说,自动化就是在无人的情况下,用各种传感器执行控制功能.它始于人们用机器实现按固 定程序自动进行的各种操作,把人类从笨重、单调、重复性的劳动中解放出来.但仅仅如此是不够的,要进一步解放 人力就要求机器不断提高在不确定或变化的环境中自动保持必要的功能以达到预定目标的能力.因此,自动化系统必 须是开放和可控的,不断从外界环境中获取信息并进行必要的分析、处理、判断、决策、调整和控制.自动化技术研 究的是如何通过各种技术工具和系统(包括计算机)延伸人的信息获取、处理和决策控制的功能,从而更好地进行生产 和生活,以提高劳动生产率和生活质量. 2自动化技术的发展 具有低层次"自动化"功能的装置古已有之.我国古代的木牛流马、指南车、铜壶滴漏,欧洲的钟表报时装置和一些 手工机械,无一不反映出人类追求自动化的聪明才智.但真正刻意设计出来取代或增强人的智能,从而能在不确定的 条件下保证实现预定目标的自动装置最早应属木制水轮灌溉系统.其后瓦特发明的蒸汽机的离心调速器,也自觉地运 用了自动原理,从而能在锅炉压力和负荷变化的条件下把转速保持在一定的范围.20世纪20年代,电子信息技术的发 展提供了信息反馈和随机处理的各种强有力手段,使得自动控制和信息处理技术有了质的飞跃,并逐渐形成了一门新 兴学科-自动化.到了五六十年代,数字计算机广泛的应用大大提高了进行复杂数值计算和简单逻辑判断的能力,使 得自动化技术真正应用于从工业生产到航空航天的各个领域.钱学森的"控制论"在此基础上应运而生,从而为人类 自觉地实现自动化奠定了理论基础.但由于当时的"老式"计算机体积庞大功能不全,所以一些较为复杂的问题,仍 然不能得到很好的解决.七八十年代以来,芯片集成技术飞速提升,使计算机拥有了更加全面的功能:可以高速地对 图象、声音等各种信息进行存取和运算,可以对数据和符号进行定性、模糊的推理和判断,可以容许局部出现错误或 故障而保持整体的优良性能.人们可以在这些计算机中存入"专家知识",使它更善于处理未曾遇到过的问题,例如 火星探测车,从而满足人类无法身临其境实现的更高要求.总之,自动化进一步深入发展和其它一些学科发展的相互 作用,将彻底改变人类的生产结构体系和生活质量体系,成为影响未来社会进程最具影响力的 前沿科学. 3自动化技术的内容及应用 自动化技术的内容按其理论归纳、技术手段和处理对象的不同,可以大致划分为控制理论、工程系统与控制、系统科 学与系统工程、模式信息处理、智能系统与知识工程,以及机器人学和机器人技术六大部分. 3.1控制理论 控制理论研究的是根据被控对象和所处环境的特性,能动地运用信息施加控制作用而使系统正常运行并达到预定的功 能.控制理论为解决当今社会的许多挑战性问题发挥了重大作用,提供了科学的思想方法论,这是人类实现自动化的 理论基础.

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3 3.2工程系统与控制 工程系统与控制技术是研究各种工程系统控制和设计的问题.从单一的自动控制装置到一个生产(生活)过程的自动化 ,直到整个工厂、企业的控制、管理和经营决策一体化,都是其研究的内容.工程系统与控制技术广泛应用于生产的 各个领域.其中最具影响力的、发展前景最为可观的当属现代集成运行系统.从最广的意义说,可以包括从企业长远 规划、市场分析、研发策略、产品规划、设计投产、资源分配,到全系统的具体计划调度、生产活动的全程监控、质 量控制、产品检验,直到销售服务、市场反馈等整个企业经营的全过程.这样一种全盘、综合自动化的生产过程可以 使企业以更高效高质的服务更好地满足市场需求,提高企业效益,增强企业的市场竞争力.航天工程和具有世界先进 水平的中国高速铁路运行客车是这一现代集成运行系统的最好典范. 3.3系统科学与系统工程 系统科学研究的是在最一般意义下,由相互作用、相互联系的事物按一定结构组成并具有某种总体功能的各种系统的 运动规律、行为特征以及如何进行设计和控制的问题.它主要应用了运筹学、控制论、信息论等多个学科分支,成为 自动化学科的一个重要研究领域并得到蓬勃的发展.数控机床、无人飞机、探测月球、火星的工程车是这一工程的杰 出代表. 3.4模式信息处理 模式识别,亦称模式信息处理,其本来意义是研究用计算机对一般由人类感觉器官接受的图象、文字、语音等模式信 息进行处理、描述和分类的学科.模式识别也可泛指任何对一般事物抽取概念特征进行判断和分类的过程.模式识别 的应用方向包括计算机视觉,文字、文本识别,语音识别和理解等多个领域.中国在模式识别领域正处于世界领先地 位,许多中国学者都为此做出了重要贡献.自动翻译系统,自动识别系统显示了这一技术广阔发展远景. 3.5人工智能 人工智能研究的主要是如何用机器模仿人类智能活动的某些方面,延伸人脑功能的问题.现代科学技术的迅速发展和 重大进步,已经对控制和系统科学提出了新的更高的要求,自动化控制理论正面临着新的发展机遇和严峻挑战.传统 控制理论在解决一些具有不确定性、难以构建精确数学模型、复杂多变的问题上遇到了不少难题.这就需要建造出这 样的机器,使它在复杂多变的环境中,能够实时应变,灵活判断、迅速决策以实现更高层次的自动化系统智能控制. 简单地说,自动控制的最高要求就是实现控制系统的智能化.人工智能作为一个前沿科学,发展极为迅速,最具影响 力的分支有"知识表达"的专家系统和"简单处理器的复杂系统"―――人工神经元网络.这些领域不仅具有深刻的 认识论意义,而且在自动控制、信息处理以及将计算机用于判断决策和问题求解的应用领域里都得到了广泛的应用, 人、机象棋对决,而象棋大师屡屡败北显示了这一技术的巨大的生命力.各种自动运行中的车辆、农业机械、飞机、 舰船等都是这一技术应用的主要领域.它也是彻底代替人工完成各种复杂技能的主要工具.

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3 3.6机器人学与机器人技术 机器人学与机器人技术是一类特殊的自动化机器,它具有与人的四肢相比拟的运动机构,接受视觉、听觉、触觉等传 感信息,在中央处理器(相当于人脑)的指挥下完成各种操作功能.机器人不仅可以把人类从恶劣条件、繁重单调的作 业中解放出来,而且在力量、精度和速度,以及在特殊环境下生存和工作能力各方面都有人类无法替代的优点.正因 如此,机器人技术在工业、农业、国防和科学实验中得到了日益广泛的应用,并且有力地推动了相关学科和技术领域 的发展,从而使它成为现代自动化学科中一个活跃而富有魅力的研究领域.战场上的机器人、恶劣环境中作业的机器 人是将人类从各个危险领域中彻底解放出来的主要替代者. 4结论 自动化技术的发展为替代人类从事各种复杂、险恶笨重等等生产和科学实验领域由梦想变为现实.它将无所不能地在 人类无法到达的领域(如火星、深海、沙漠等地)按人类的指令完成各种复杂的任务.它将过去主要替代人的体力劳动 向既替代人的体力劳动又替代人的脑力劳动转变.它的发展及应用将彻底改变人类的生存模式、生产模式和生活模式 .这是最具震撼力的技术革命,这一不断发展的科技革命―――自动化技术的发展与应用,必将引发深刻的人类社会 变革. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

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