第2章：自动化与智能化

2.1.1初识自动化

自动化设备的应用

武器装备自动化，称之为军事自动化

航空航天也是自动化的重要应用领域，航空航天自动化

2.1.2 初识智能化（书上一些例子，P7~22）

指南车——古代自动指向“设备”

日常生活中常见的自动化设备

家庭——自动洗衣机、电饭煲、空调；

银行——自动取款机ATM；

交通——自动控制的红绿灯、火车上的自动烧开水机

楼宇——自动门、自动自来水开关、电梯；

剖析有代表性的自动化设备

微波炉、自动洗衣机、液位自动控制

工业自动化

起步最早、应用最广泛、对人类影响最大

工业自动化产品：琳琅满目，应有尽有

自动化机械（机器、设备）、机器人等

自动化生产线、自动化车间、自动化工厂

工业自动化设备——机床、机器人

工业自动化生产线

离散制造自动化 —— 汽车自动化生产线

连续生产过程自动化——例：轧钢自动化生产线、化工自动化生产线

农业自动化

农业自动化起步晚、规模小，但发展速度很快

目前覆盖：禽畜饲养、农林作物的耕种、栽培、管理、收获等、

无人机：大田农作物播种、施肥、除草、防病除虫

自动化温室大棚：室内农作物

服务自动化

服务自动化，源于

提高服务效率、服务质量：希望生活更美好

降低服务成本：人口老龄化、劳动力成本上升

服务自动化起步晚，但发展潜力巨大，覆盖面广：家庭服务自动化

(交通)服务自动化

(医疗)服务自动化

军事自动化

除了工业之外，最早应用自动化控制的就是军事；

军事自动化应用深度、水平甚至超出工业自动化。

航天自动化： 人类征服太空 —— “自动化”的辉煌领域

2.2 自动化/智能化的定义与作用

2.2.1 自动化的定义与作用

自动化设备、系统的（共同）特点：是我们人类创造的设备、系统——人工系统；

工作时不需要（或很少需要）人参与，却能按照人的要求“自动”完成任务。

自动化的含义、解释

指设备、过程或系统的自动运行或自动控制；用于实现自动运行或自动控制的技术与设备；被自动控制或自动操作的状态

简言之：

设备、过程或系统的自动化；自动化技术与设备；自动化状态

2.2.2 智能化 的定义

“智能”暂无定义，但是现阶段公认具有的能力有：感知能力、记忆能力、思维能力、学习能力、行为能力。现阶段对以上能力进行模拟。

自动化的作用

比人干得更快、更好，极大地提高生产力，

自动化生产线生产的产品，质量越来越好，价格越来越低。

把人从繁重、危险的工作中解放出来

矿山掘井、核电站检查、消防救火、反恐排爆、无人机

完成人无法完成的工作

管道机器人（油管、水管）、高压电线巡检机器人、水下机器人、顶倒立摆

智能化的作用

用机器模拟自然界的智能，实现对自然界的利用、控制和改造。将人类智能（部分地）植入机器，使其更加“聪明”灵活地服务于人类社会

2.3.1 自动化的发展历史

第一个里程碑

采用机械式调节原理实现的动力机速度自动控制是自动化发展的

第二个里程碑

电子式控制器的应用

第三个里程碑

数字计算机、网络的普遍应用、系统管理理念的引入

第四个里程碑

智能科学与技术、基于知识的系统迅速发展

上世纪40－60年代：《工程控制论》问世（我国钱学森教授提出）

2.3.2 智能科学与技术化的发展历史

2.4 自动化在工业化建设中的作用与地位

自动化与工业化的关系

工业化特点：

专指工业（尤其是制造业）

工业化是一个过程

实现工业化的标志是“现代工业”在国民经济中占的地位

工业化发展三阶段：

工业化发展三阶段：机械化、电气化、自动化

实现自动化，是实现现代工业化的重要标志

目前来说：自动化是工业化的最重要标志

国内从总体来说，已机械化、电气化；自动化正在实现中

2.5 自动化

在信息化进程中的作用与地位

党的“十六大”提出：“以信息化带动工业化”

“十七大”提出：“五化并举”、“两化融合”

“五化并举”——工业化、信息化、城镇化、市场化、国际化

“两化融合”——信息化与工业化的融合

中国智能制造2025 （对应德国的工业4.0）

——物联网和制造业服务化迎来了以智能制造为主导的生产方法

信息化特点： 不单指第二产业（工业）中，还包含第一、三产业。

从工业的角度，信息化发展也可分三阶段：

数字化（大规模使用数字计算机）网络化（实现计算机联网）先进自动化

工业化与信息化的关系图

“自动化”实现“工业化”与“信息化”的融合

“先进自动化”是工业化过程实现信息化的具体形式

2.6 自动化

在现代化建设中的作用与地位

（1）人类征服太空 —— “自动化”的辉煌领域

（2）现代工业生产过程 —— “自动化”的主战场

（3）各类机器人 —— 应用于许多领域

（4）无人机 —— 新的空战利器 （侦察、定点精确攻击、反恐）

（5）智能交通

（6）农业自动化

（7）服务业自动化

（8）医疗自动化

（9）智能家居（楼宇自动化）

无人机是“无人驾驶航空器的简称,是一种机上无人驾驶，通过无线电遥控或自动程序控制飞行，具有一定的执行任务能力，可重复使用的航空器。

无人机系统：不仅是无人飞行器本身，还包括无人机通信、地面站、其他任务功能设备。

无人机系统的组成：

1.飞行器平台分系统

1）无人飞行器机体：机身、机翼（或翼身融合体）或旋翼、尾翼

2）动力装置：喷气发动机或燃油活塞发动机或无刷电机、螺旋桨

3）能源装置：油箱、电池、电源分配器

4）飞行控制与导航控制系统：集多种传感器和微处理器于一体的控制、卫星导航接收机、执行飞行器姿态控制、规划路线导航控制

5）伺服机构：伺服舵机、连杆、摇臂或其他驱动机构

6）辅助着陆装置：降落伞或着陆气囊。

2.信息传输分系统

3.地面测控分系统

1）监控平台：显示器、遥控操作设备、飞行器信息与情报信息显示

2）数据处理系统：微机系统、上传和下传信息处理

3）地面能源装置：电池、电源分配器、电缆

4.任务载荷分系统

任务载荷是根据不同任务使命的无人机而设计不同机载任务设备（如侦查设备、电子干扰器、气体采集器等）和对让任务设备的控制。