浅谈当前自动化技术的研究及应用

摘要：自动化技术已经渗透到了我们生活的方方面面，可以说，自动化技术是现代化社会最重要的几个支撑点之一。本文从对于自动化技术的概述出发，总结了其实现过程中的基本原理，并对当前自动化技术的应用及趋势进行了分析和探讨，旨在为这方面的研究起到一定的指导作用。

关键词：自动化技术；自动化工程；控制

中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1007—9599 （2012） 14—0000—02

一、引言

随着社会的发展，越来越多的行业中应用了自动化技术，其不仅仅减少了我们人的工作量，对于提升我们生产过程中的效率也有着重要的作用。因此，对于当前自动化技术的研究及应用的探讨对于我们的工作有一定的指导作用。

二、关于自动化技术的概述

所谓自动化，是指在无人进行操作的情况下机器或者设备能够按照程序进行操作以及控制的过程。由于其具有“稳，准，快”的特点，这一技术已经应用到了工业、农业、军事、科学研究、交通运输以及商业等领域，通过自动化技术的应用，不仅能够将我们从劳累繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，还可以对人的器官功能进行扩展，这就在很大的程度上提升了劳动生产率，并增强了我们改造世界的能力。基于此，自动化技术已经成为了衡量一个国家的工业、农业以及国防和科学技术现代化的标志。

自动化技术还是一个综合性非常强的技术。一般来说，其与控制论、计算机技术、信息论、系统工程、电子学以及自动控制等的关系都很紧密，在这些技术中，控制理论对于自动化技术的影响最大。

三、自动化技术实现的基础

（一）自动化技术实现的理论基础

自动化技术的理论基础有很多，其中最为重要、最为核心的就是自动控制理论。它经历了三代的发展，最早的是经典控制理论，而第二代则形成于上世纪50年代，是在线性代数理论的基础上发展起来的，被我们现代控制理论；而我们现在使用最多的理论是综合了人工智能、运筹学、信息论以及自动控制理论的智能控制理论。

此外，目前，我们的自动控制系统一般来说可以分为：恒指自动控制系统、伺服系统以及程序自动控制系统。不过这三类系统的组成大致是相同的，都是可以分为以下部分：

（1）给定环节，所给的输入信号；

（2）反馈环节，测量完输入信号以后，将其转换成的反馈信号；

（3）比较环节，把所给的输入与反馈进行比较以后所产生的误差信号；

（4）控制器，结合误差信号，并遵循规律所形成的控制信号，这是实现自动控制的核心；

（5）执行环节，对控制信号进行功率放大，且使被控对象的被控量变化；

（6）被控对象，控制系统所要控制的设备或生产过程，它的输出就是被控量；

（7）扰动，除输入信号外能使被控量偏离输入信号所要求的值或规律的控制系统内、外的物理量；

（8）校正环节，在某些不使用工业标准化控制器的伺服系统中，误差信号的处理是由校正环节来实现的。

随着理论的发展，目前已经形成了很多分支：系统辨识（system identification）、建模（Modelling）与仿真（Simulation）；自适应控制（Self—adaptive Control）和自校正控制器（Self—turing Regulator）；遥测（Telemetry）、遥控（Remote Control）和遥感（Remote Sensing）；综合自动化；大系统（Large—scale system）理论；模式识别（Pattern Recognition）和人工智能（Artificial Intelligence）；智能控制（Intelligent Control）。

在智能控制理论中，其最根本的原理可以总结为反馈控制以及前馈控制。其中，反馈控制主要是利用控制量的变化来控制输出，也就是先产生变化，然后在进行控制；而前馈控制则是通过在输出发生变化之前对其施加作用，以抵消干扰量变化引起的控制量变化，进而起到控制的作用，但是需注意的是，在前馈控制的过程中，干扰量应该是可预测的。

（二）自动化技术实现的设备及工具

在自动化技术的实现过程中，仅有理论是远远不够的，还要有设备及工具的支持。而且，以目前的情况来看，很多控制方法实现中的难点就在于工具或者设备上。笔者认为，实现自动化技术的过程中，我们较常使用的设备或者工具可以分为硬件和软件两种：

（1）硬件，在我们的工作过程中，所使用的硬件种类非常多，比如最常见的单片机、PLC、DSP等等，这些设备往往是我们工作的基础。举例来说，PLC作为成型的单片机，操作方便，稳定型好，易于维护，检修，目前已经在工业生产中获得了非常广泛的应用，为降低企业生产成本，提高生产效率，保证生产安全起到了非常大的作用。

（2）软件，软件对于自动化技术的实现也至关重要，比如各种仿真软件等。其中最为有效也最为常见的是matlab，它以友好的界面、易于操作、以及丰富的库函数等特点而获得了非常广泛的应用。此外，其计算的功能特别强大，对于我们自动控制过程的仿真效果也非常好。因此，我们经常利用这一软件对我们的控制过程进行仿真。通过这些软件的应用，无论是在科研上，还是在生产上，都会对降低成本、提升工作效率起到非常明显的效果。

四、当前自动化技术的应用及趋势

（一）前自动化技术的应用

自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面：

其中，自动化技术应用中，最主要的方向是工业自动化。在这一方面主要应用的领域有：CAD、CAM、OA过程控制以及自动化仪器仪表，这种技术的应用使得工业生产效率得到了极大地提高，在石油、化工、冶金、轻工业等领域表现尤为明显。举例来说：在我们的生产过程中，很多的自动化装置或者设备得以应用，比如自动化小车、数控机床、柔性生产线和计算机集成制造系统等，完成产品的加工、装配、运输、存储等工作。另外，在钢铁、石化、农业、渔业和畜牧业等领域，自动化仪表和自动化装置对于控制生产参数，进而实现生产过程以及管理过程的自动化起到了不可忽视的作用。