指挥自动化.doc

20世纪科学技术迅速发展，至如今已经涌现出众多新兴科学技术分支：计算机和信息论；如控制论和自动化技术；分子生物学和遗传工程；激光技术和光导纤维；宇航科技等等。它们汇聚成一股巨大的力量，急剧地改变着人类的劳动方式和生活方式，促进社会各方面产生深刻的变化。它不仅冲击着生产第一线的工人和农民，而且冲击着企业、事业、政府机关，甚至家庭主妇。 这些变革来得如此之快，致使对社会现象最为敏感的社会学家也感到愕然：这个社会将去向何处？ 从科学意义上来看，人类社会无一不是能量交换和信息交换的有机组合，当我们详尽地了解了人类社会各种具体的特殊规律之后，都可以用具有这两种功能的机器来完成[1]，这便是自动化技术。所以从某种意义上来说，自动化就是现代化的代名词。由此可以断言，人类社会历经原始的人力时代，走过精密的机械时代，如今正处于一个新的变革时期，而这次变革的终点便是振奋人心的自动化时代。 之所以说它“振奋人心”，是因为在自动化时代里，几乎所有的生产活动都可以用机器来完成，人类劳动生产率将得到大大的提高，社会财富将极大丰富。只有在此时，人类才能摆脱为了糊口而不得不从事的强迫劳动，生产力得到全面的解放，使实现共产主义真正成为可能。 1．自动化技术的发展 具有不同程度“自动化”功能的装置古以有之。我国古代的指南车、木牛流马、铜壶滴漏，欧洲的钟表报时装置和一些手工机械，无一不反映人民的聪明智慧，多少都带有一些“自动”的味道。但真正刻意设计出来取代或增强人的智能功能，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瓦特发明的蒸汽机上的离心调速器。它自觉地运用了反馈原理，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[3]。 20世纪是自动化技术飞速发展的一个世纪，这与控制科学与技术的发展紧密相关。它作为自动化技术的理论基础，在20世纪经历了若干重要的发展时期：如20世纪初的Lyapunov稳定理论和PID控制律概念；20年代的反馈放大器；30年代的Nyquist与Bode图；40年代维纳的控制论；50年代贝尔曼动态理论和庞特里亚金极大值原理；60年代卡尔曼滤波器、系统状态空间法、系统能控性和能观性；70年代的自校正控制和自适应控制；80年代针对系统不确定状况的鲁棒控制；90年代基于智能信息处理的智能控制理论等。 除此以外，电子信息科学，特别是计算机科学的飞速发展，无疑为自动化提供了一个广阔的发展舞台。例如，20世纪20年代，电子信息技术的发展提供了信号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一个飞跃性的进步，并逐渐形成了一门新兴学科——自动化。 到了五六十年代，数字计算机日益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，从而特别适合于实现基于精确数学模型具有明确算法的信息处理和自动控制问题。使得自动化技术真正应用到了从工业生产到航空航天的各个领域。但由于当时的“老式”计算机功能还很不够，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，各种新型计算机相继出现，这些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”，从而使它更善于处理未曾遇到过的局势，从而满足自动化技术的更高要求。 总之，自动化技术在本领域的研究进一步深入和其它一些学科发展的深远影响下，在20世纪开始了飞速的发展。而且，可以看出这种发展势头至如今仍没有一点放缓的迹象。由此，我们有理由相信，自动化技术会在不久的将来从众多新兴学科中脱颖而出，从而更好地改进人类的生产结构体系，成为未来社会最具影响力的技术科学。 2．自动化的基本概念 那究竟什么是“自动化”呢？ 简单地说，自动化就是在无人的情况下，用各种元件和仪表执行控制[2]。 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 由此可知，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，从而更好地指导生产，以提高生产能力、生产水平和劳动生产率。 3．自动化技术的内容及应用 自动化的内容按其理论途径、技术手段和处理对象的不同，可以将之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]。 下面分别对