自動控制

    自動控制是根據人工操作（或人工控制）的過程發展而來的。通過以下兩個例子，我們可以了解人工操作與自動控制之間的關系。

例1  機床加工零件。人工操作的過程是： 根據技術要求，制定出加工的工藝流程，即操作方案，操作人員根據這個方案按部就班地進行操作，從而加工出合格的零件。其過程可以用圖1.1（a)來表示。如果我們把操作方案編制成程序，存入一個控制器中，由控制器發出各種操作指令，使機床按確定的順序和要求動作，同樣可以加工出合格的零件。這個過程，不需要操作人員直接操作， 實現了機械零件的自動加工。其加工過程可以用圖1.1（b)來表示。

圖1.1 機床加工零件示意圖
（a）人工操作過程（b）自動操作過程

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

   操作人員從水位檢測裝置超聲波液位計上讀出水位值，這是水位的檢測過程。然后，操作人員和預先確定的水位比較，求出實際水位和給定水位之間的偏差，再根據偏差的大小及方向確定進水閥門是應該開大還是應當開小以及閥門開或關的幅度。這個過程是判斷決策過程，是通過操作人員的大腦完成的。最后，操作人員對調節閥進行具體操作，這是控制決策的執行過程。不斷重復以上幾個過程，直到水箱水位達到預定的水位，整個操作過程就結束了。如果用檢測變送儀表完成檢測過程，用控制器代替人腦完成比較、判斷決策過程，用機械的或電器的操作裝置代替人工操作閥門，就可以實現對水位的自動控制。用來代替操作人員的測量變送儀表、控制器和操作裝置等稱為自動控制裝置。圖1.3表示了水箱水位自動控制系統的組成原理。

圖1.2 人工控制水箱水位的示意圖

圖 1.3自動控制水箱水位的原理圖

   通過以上例子可以看出，所謂自動控制就是在不需要人工直接操作，而是通過控制器等若干種自動控制裝置，使被控制的參數按指定規律變化。自動控制裝置延伸并擴大了人的功能。自動控制源于人工控制，但卻完成了由人操縱機器到機器操縱機器的飛躍。自動控制的應用給人類的發展與進步帶來了不可估量的影響。同時控制科學與技術與其他科學相互滲透，推動了其他理論與技術的發展，也促進了控制理論與技術自身的發展。例如，控制理論與技術與計算機科學與技術，人工智能，信息技術，系統理論的結合，促進了許多高新技術的形成。再如，工業生產中的單純的生產過程控制已遠遠不能滿足社會經濟發展的需要，為了提高企業高質量、高效率、高節能和高持續發展的能力，就必須把生產技術，管理和人集成到一個綜合自動化系統中，逐步出現工業生產的計劃，決策，設計研究，制造，市場的開發與經營的全面自動化。

   近年來，控制科學與技術早已越過了傳統的應用范圍，廣泛地擴展到了環境、醫學、生物、經濟管理和其他的社會科學學科以及辦公室、家庭等社會生活領域。因此，學習和掌握控制工程的基本知識，已不再是自動控制專業學生的任務。 其他各學科領域的學生也應把它作為自己必須具備的基本知識來學習，在學習過程中擴充自己的知識面，擴展自己的思路，培養自己的創新意識和綜合運用各類知識的能力，全面提高自身的素質。