自動(dòng)控制

    自動(dòng)控制是根據(jù)人工操作（或人工控制）的過(guò)程發(fā)展而來(lái)的。通過(guò)以下兩個(gè)例子，我們可以了解人工操作與自動(dòng)控制之間的關(guān)系。

例1  機(jī)床加工零件。人工操作的過(guò)程是： 根據(jù)技術(shù)要求，制定出加工的工藝流程，即操作方案，操作人員根據(jù)這個(gè)方案按部就班地進(jìn)行操作，從而加工出合格的零件。其過(guò)程可以用圖1.1（a)來(lái)表示。如果我們把操作方案編制成程序，存入一個(gè)控制器中，由控制器發(fā)出各種操作指令，使機(jī)床按確定的順序和要求動(dòng)作，同樣可以加工出合格的零件。這個(gè)過(guò)程，不需要操作人員直接操作， 實(shí)現(xiàn)了機(jī)械零件的自動(dòng)加工。其加工過(guò)程可以用圖1.1（b)來(lái)表示。

圖1.1 機(jī)床加工零件示意圖
（a）人工操作過(guò)程（b）自動(dòng)操作過(guò)程

例2 水箱水位的控制。在化工、電力、輕工、環(huán)境保護(hù)，城市給排水等許多部門(mén)都常常遇到水位（液位）的控制問(wèn)題。圖1.2是人工控制一個(gè)水箱的水位的示意圖。

   操作人員從水位檢測(cè)裝置超聲波液位計(jì)上讀出水位值，這是水位的檢測(cè)過(guò)程。然后，操作人員和預(yù)先確定的水位比較，求出實(shí)際水位和給定水位之間的偏差，再根據(jù)偏差的大小及方向確定進(jìn)水閥門(mén)是應(yīng)該開(kāi)大還是應(yīng)當(dāng)開(kāi)小以及閥門(mén)開(kāi)或關(guān)的幅度。這個(gè)過(guò)程是判斷決策過(guò)程，是通過(guò)操作人員的大腦完成的。最后，操作人員對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行具體操作，這是控制決策的執(zhí)行過(guò)程。不斷重復(fù)以上幾個(gè)過(guò)程，直到水箱水位達(dá)到預(yù)定的水位，整個(gè)操作過(guò)程就結(jié)束了。如果用檢測(cè)變送儀表完成檢測(cè)過(guò)程，用控制器代替人腦完成比較、判斷決策過(guò)程，用機(jī)械的或電器的操作裝置代替人工操作閥門(mén)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水位的自動(dòng)控制。用來(lái)代替操作人員的測(cè)量變送儀表、控制器和操作裝置等稱(chēng)為自動(dòng)控制裝置。圖1.3表示了水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成原理。

圖1.2 人工控制水箱水位的示意圖

圖 1.3自動(dòng)控制水箱水位的原理圖

   通過(guò)以上例子可以看出，所謂自動(dòng)控制就是在不需要人工直接操作，而是通過(guò)控制器等若干種自動(dòng)控制裝置，使被控制的參數(shù)按指定規(guī)律變化。自動(dòng)控制裝置延伸并擴(kuò)大了人的功能。自動(dòng)控制源于人工控制，但卻完成了由人操縱機(jī)器到機(jī)器操縱機(jī)器的飛躍。自動(dòng)控制的應(yīng)用給人類(lèi)的發(fā)展與進(jìn)步帶來(lái)了不可估量的影響。同時(shí)控制科學(xué)與技術(shù)與其他科學(xué)相互滲透，推動(dòng)了其他理論與技術(shù)的發(fā)展，也促進(jìn)了控制理論與技術(shù)自身的發(fā)展。例如，控制理論與技術(shù)與計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)，人工智能，信息技術(shù)，系統(tǒng)理論的結(jié)合，促進(jìn)了許多高新技術(shù)的形成。再如，工業(yè)生產(chǎn)中的單純的生產(chǎn)過(guò)程控制已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，為了提高企業(yè)高質(zhì)量、高效率、高節(jié)能和高持續(xù)發(fā)展的能力，就必須把生產(chǎn)技術(shù)，管理和人集成到一個(gè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，逐步出現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的計(jì)劃，決策，設(shè)計(jì)研究，制造，市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)與經(jīng)營(yíng)的全面自動(dòng)化。

   近年來(lái)，控制科學(xué)與技術(shù)早已越過(guò)了傳統(tǒng)的應(yīng)用范圍，廣泛地?cái)U(kuò)展到了環(huán)境、醫(yī)學(xué)、生物、經(jīng)濟(jì)管理和其他的社會(huì)科學(xué)學(xué)科以及辦公室、家庭等社會(huì)生活領(lǐng)域。因此，學(xué)習(xí)和掌握控制工程的基本知識(shí)，已不再是自動(dòng)控制專(zhuān)業(yè)學(xué)生的任務(wù)。 其他各學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)生也應(yīng)把它作為自己必須具備的基本知識(shí)來(lái)學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中擴(kuò)充自己的知識(shí)面，擴(kuò)展自己的思路，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新意識(shí)和綜合運(yùn)用各類(lèi)知識(shí)的能力，全面提高自身的素質(zhì)。