1、5.8.4 生物控制與中醫(yī)學(xué) 中醫(yī)學(xué)是我國(guó)人民經(jīng)過(guò)幾千年實(shí)踐總結(jié)出來(lái)的一門關(guān)于人的科學(xué)，它和生物控制研究方法的共同點(diǎn)是注重整體性和系統(tǒng)性。其中記載的經(jīng)絡(luò)學(xué)說(shuō)實(shí)質(zhì)上是世界上最早的古典生物控制理論。 根據(jù)經(jīng)絡(luò)學(xué)說(shuō)的論述，從生物控制的觀點(diǎn)看來(lái)，可以認(rèn)為經(jīng)絡(luò)實(shí)質(zhì)上是指人體整個(gè)生命活動(dòng)的功能控制系統(tǒng)。因?yàn)樗且粋€(gè)功能控制系統(tǒng)，而不是個(gè)別的器官、組織，所以不能找到特定的實(shí)體結(jié)構(gòu)。這個(gè)功能控制系統(tǒng)是一個(gè)以腦為控制中心的多級(jí)閉環(huán)控制系統(tǒng)，在經(jīng)絡(luò)學(xué)說(shuō)中，稱腦為“元神府”，它通過(guò)督脈(總督全身的陽(yáng)經(jīng))、任脈(總?cè)稳淼年幗?jīng))等，控制五臟六腑、四肢百骸，而五官七竅、體表穴位則為測(cè)量裝置(傳感器)與外界環(huán)境發(fā)生聯(lián)系。

2、 生物控制理論及技術(shù)也可以使中醫(yī)學(xué)的科學(xué)性得到準(zhǔn)確的說(shuō)明和鑒定，使中醫(yī)理論真正建立在科學(xué)基礎(chǔ)上。 15.9 生態(tài)與環(huán)境控制5.9.1 生態(tài)控制 生態(tài)控制的基本任務(wù)之一是用系統(tǒng)和信息觀點(diǎn)和方法分析、設(shè)計(jì)、規(guī)劃和控制人工生態(tài)系統(tǒng)、資源的合理利用和再循環(huán)、環(huán)境的綜合治理和優(yōu)化以及在新的生態(tài)平衡格局下人類怎樣適應(yīng)和協(xié)調(diào)。 5.9.2 環(huán)境控制 將環(huán)境當(dāng)作受控的開(kāi)放系統(tǒng)，研究、實(shí)施有效的控制行為，使人們的生存環(huán)境質(zhì)量維持在一個(gè)良好的水平。環(huán)境控制中的控制行為主要有三個(gè)方面：局部污染處理、綜合環(huán)境治理和環(huán)境系統(tǒng)管理。25.10 社會(huì)經(jīng)濟(jì)控制(1) 將社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)（Socioeconomic System）

3、看成是一個(gè)具有反饋調(diào)節(jié)，特別是信息反饋的控制系統(tǒng)；（2）對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行定量的描述與處理，以求達(dá)到最優(yōu)控制，作出有效、合理的經(jīng)濟(jì)決策;(3) 社會(huì)經(jīng)濟(jì)控制的主要任務(wù)是：給出最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)決策，通過(guò)最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)管理，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。35.11 大系統(tǒng)控制與系統(tǒng)工程 大系統(tǒng)就是規(guī)模宏大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)。例如，現(xiàn)代大型企業(yè)的多級(jí)計(jì)算機(jī)管理和控制系統(tǒng)（如大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)），大型工程項(xiàng)目的計(jì)劃協(xié)調(diào)與組織管理系統(tǒng)全國(guó)性或地區(qū)性的供電網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度、管理和優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，大都市的交通管理與控制系統(tǒng)，環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)以及航天運(yùn)載火箭、洲際導(dǎo)彈等，都是典型的大系統(tǒng)。 5.11.1 大系統(tǒng)控制 在現(xiàn)代控制理論

4、的基礎(chǔ)上，形成了所謂的大系統(tǒng)理論。主要研究?jī)?nèi)容有大系統(tǒng)建模、分析與綜合等方面，包括研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、模型簡(jiǎn)化、控制方案、系統(tǒng)穩(wěn)定性以及最優(yōu)化等。主要有三種控制結(jié)構(gòu)方案，即多級(jí)（遞階）控制、多層控制和多段控制。 4第一層第二層協(xié)調(diào)控制遞階控制遞階控制局部控制局部控制局部控制局部控制被控對(duì)象或過(guò)程總?cè)蝿?wù)第三層 (1) 多級(jí)（遞階）控制 第一級(jí)為局部控制級(jí)，它直接控制大系統(tǒng)的各局部過(guò)程或?qū)ο?，?gòu)成小系統(tǒng)；第二級(jí)為遞階控制級(jí)，它對(duì)第一級(jí)各子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制；第三級(jí)為協(xié)調(diào)控制級(jí)，根據(jù)大系統(tǒng)的總目標(biāo)，金字塔式遞階控制結(jié)構(gòu)對(duì)第二級(jí)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，完成大系統(tǒng)管理、控制的總?cè)蝿?wù)。圖5.16 三層遞階控制結(jié)構(gòu) 5 (2

5、) 多層控制自組織層自適應(yīng)層最優(yōu)化層直接控制層測(cè)量顯示被控對(duì)象或過(guò)程總目標(biāo)第四層第三層第二層第一層慢擾動(dòng)較慢擾動(dòng)較快擾動(dòng)快擾動(dòng) 多層控制方案的特點(diǎn)是按任務(wù)或功能分層。各層之間的關(guān)系具有“分工”性質(zhì)，上下層之間也有隱含的“支配”與“被支配”的關(guān)系。 圖5.17 多層控制結(jié)構(gòu) 6圖5.18 多段控制結(jié)構(gòu)第一段第二段第n段協(xié)調(diào)模塊被控對(duì)象或過(guò)程全段任務(wù) 多段控制結(jié)構(gòu)方案的特點(diǎn)是按被控過(guò)程時(shí)間分段， 根據(jù)被控過(guò)程先后時(shí)間順序或“航程”，將全過(guò)程分為若干時(shí)段，每一時(shí)段形成一個(gè)小系統(tǒng)，如圖5.18所示。這里的協(xié)調(diào)模塊按銜接條件進(jìn)行協(xié)調(diào)，把前時(shí)段終點(diǎn)邊界條件與后時(shí)段初始邊界條件銜接起來(lái)，完成全過(guò)程的控制任務(wù)

6、。圖5.18 多段控制結(jié)構(gòu) 75.11.2 系統(tǒng)工程 系統(tǒng)工程是以系統(tǒng)(特別是大系統(tǒng))為研究對(duì)象的一門跨學(xué)科的邊緣科學(xué)。是應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)和電子計(jì)算機(jī)等工具，對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)成要素、組織結(jié)構(gòu)、信息交換和自動(dòng)控制等進(jìn)行分析、研究，從而達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)、最優(yōu)控制和最優(yōu)管理的目標(biāo)，是為更加合理地研制和運(yùn)用大系統(tǒng)而采取的各種組織管理技術(shù)的總稱（如長(zhǎng)江三峽施工組織管理系統(tǒng)） 。 系統(tǒng)工程涉及的領(lǐng)域非常廣泛，除了各種工程領(lǐng)域，還涉及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治、軍事、文化、教育等領(lǐng)域。其應(yīng)用范圍包括社會(huì)系統(tǒng)、軍事系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)以及流通服務(wù)系統(tǒng)、人體對(duì)象系統(tǒng)等等。目前被人們廣泛重視并取得有價(jià)值結(jié)果的應(yīng)用領(lǐng)域有宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)工程、區(qū)域規(guī)

7、劃系統(tǒng)工程、環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)工程、能源系統(tǒng)工程、水資源系統(tǒng)工程、運(yùn)輸系統(tǒng)工程、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程、工程項(xiàng)目管理系統(tǒng)工程、人口系統(tǒng)工程、軍事系統(tǒng)工程等，如“西氣東輸”、“南水北調(diào)”、黃河水資源系統(tǒng)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)宏觀調(diào)控系統(tǒng)等。 8 6 控制和自動(dòng)化的展望 自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展水平是一個(gè)國(guó)家在高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一，它涉及到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)、商業(yè)、家用電器、個(gè)人生活諸多方面。本章將對(duì)在幾個(gè)特定的領(lǐng)域討論自動(dòng)化技術(shù)以及控制科學(xué)與工程學(xué)科未來(lái)的發(fā)展。96.1 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)6.1.1 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的產(chǎn)生和發(fā)展 在制造業(yè)中產(chǎn)生了利用計(jì)算機(jī)不僅實(shí)現(xiàn)單元生產(chǎn)柔性自動(dòng)化， 并把制造過(guò)程（產(chǎn)品

8、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃與控制、生產(chǎn)過(guò)程等等）集成為一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)的設(shè)想，同時(shí)企圖對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行加以優(yōu)化。10圖6.1 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的初始概念效益包括：（1）降低生產(chǎn)成本；（2）提高生產(chǎn)效率；（3）提高生產(chǎn)的柔性；（4）增強(qiáng)產(chǎn)品對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)性；（5）提高產(chǎn)品質(zhì)量；（6）減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和庫(kù)存；（7）增加企業(yè)員工對(duì)企業(yè)的滿足感；（8）增加用戶滿意度。116.1.2 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)所涉及的自動(dòng)化技術(shù) 包括: 數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）與計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）等、立體倉(cāng)庫(kù)與自動(dòng)化物料運(yùn)輸系統(tǒng)、自動(dòng)化裝配與工業(yè)機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)計(jì)劃制定、計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)作業(yè)調(diào)度、質(zhì)量監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng) 、

9、辦公自動(dòng)化與經(jīng)營(yíng)輔助決策 。 12 6.1.3 我國(guó)發(fā)展計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)技術(shù)的前景 為跟蹤國(guó)外計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)這一先進(jìn)技術(shù)，我國(guó)在1987年開(kāi)始實(shí)施“863高技術(shù)計(jì)劃”的CIMS主題，這一時(shí)期國(guó)外正強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的核心是“集成系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)”。我國(guó)在實(shí)施中不可避免地受其影響，經(jīng)過(guò)10多年的努力實(shí)施，有成績(jī)，也有教訓(xùn)。 以少量的科技投入，鼓勵(lì)一批專業(yè)技術(shù)人員很快初步掌握了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)及其單元技術(shù)，為我國(guó)發(fā)展該領(lǐng)域的高技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。高等院校的?？萍既藛T積極走向社會(huì)，與企業(yè)結(jié)合，大力在企業(yè)中推廣計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)及有關(guān)單元技術(shù)。通過(guò)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)計(jì)劃示范項(xiàng)目的實(shí)施，推動(dòng)了企業(yè)應(yīng)

10、用信息技術(shù)以提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)營(yíng)管理水平。建立了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心和一批實(shí)驗(yàn)網(wǎng)點(diǎn)與培訓(xùn)中心，為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)技術(shù)的研究、試驗(yàn)、人員培訓(xùn)打下了良好的基礎(chǔ)。 13 6.2 機(jī)器人應(yīng)用于生產(chǎn)和社會(huì)生活的各方面6.2.1 機(jī)器人發(fā)展概況 機(jī)器人作為人類20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，在短短的40年內(nèi)發(fā)生了日新月異的變化。機(jī)器人已經(jīng)不僅成為先進(jìn)制造業(yè)不可缺少的自動(dòng)化裝備，而且正以驚人的速度向海洋、航空、航天、軍事、農(nóng)業(yè)、服務(wù)、娛樂(lè)等各個(gè)領(lǐng)域滲透。 機(jī)器人主要分為兩大類：用于制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人（如焊接、裝配、噴涂、搬運(yùn)等機(jī)器人），和用于非制造環(huán)境下的特種機(jī)器人（如水下機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、

11、微操作機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人等）。14 智能移動(dòng)機(jī)器人是機(jī)器人研究領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支。機(jī)器人也正在向個(gè)人機(jī)器人的方向發(fā)展。特種機(jī)器人在海洋與農(nóng)業(yè)、服務(wù)與醫(yī)療、生物與基因工程、航空與航天等領(lǐng)域的應(yīng)用顯示出強(qiáng)大的生命力，如安全微創(chuàng)的腦外科輔助定位機(jī)器人、雕刻機(jī)器人、導(dǎo)游機(jī)器人等都進(jìn)入實(shí)用化階段。 圖6.2 機(jī)器人正在清洗瓷磚壁面156.2.3 邁向二十世紀(jì)的中國(guó)機(jī)器人圖6.3 焊接機(jī)器人 我國(guó)把智能機(jī)器人列為高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，主要是圍繞特種機(jī)器人進(jìn)行攻關(guān)。完成1000m水下無(wú)纜自治機(jī)器人的研制 ，并完成了無(wú)人駕駛振動(dòng)式壓路機(jī)、隧道鑿巖機(jī)、大型噴漿機(jī)、機(jī)器人化裝載機(jī)、自動(dòng)攤鋪機(jī)等

12、機(jī)器人化工程機(jī)械。我國(guó)在研制出遙控移動(dòng)機(jī)器人及爬壁機(jī)器人以后，又根據(jù)市場(chǎng)需求開(kāi)發(fā)出排爆機(jī)器人、面壁清洗機(jī)器人、醫(yī)療輔助機(jī)器人、機(jī)器人足球等。166.2.2 機(jī)器人涉及的自動(dòng)化技術(shù)（1）變結(jié)構(gòu)控制與學(xué)習(xí)控制 變結(jié)構(gòu)滑動(dòng)模控制一直是機(jī)器人控制研究的重點(diǎn)，因其直觀上的合理性而得到特別的重視。自適應(yīng)滑動(dòng)?？刂频刃碌姆椒▽?duì)傳統(tǒng)的方法做了重要的改進(jìn)。 （2）機(jī)器視覺(jué)與機(jī)器智能 如何獲取場(chǎng)景和目標(biāo)的圖像信息，并把其處理成機(jī)器能夠理解的特征或模式，是機(jī)器智能中非常困難的研究課題。 （3）智能控制與信息融合 室外智能移動(dòng)機(jī)器人所涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括移動(dòng)機(jī)器人的控制體系結(jié)構(gòu)、機(jī)器人視覺(jué)信息的實(shí)時(shí)處理、車體的定位系統(tǒng)

13、、多傳感器信息融合技術(shù)，以及路徑規(guī)劃技術(shù)與車體控制技術(shù)等。 176.3 高速列車和太空飛行器的智能控制 6.3.1 高速列車簡(jiǎn)介 采用交流傳動(dòng)技術(shù)，流線型頭形、輕量化鼓形車體、動(dòng)力學(xué)性能較好的小輪徑動(dòng)力車轉(zhuǎn)向架等，架裝了導(dǎo)流板，而控制系統(tǒng)采用MITRAC分布式微機(jī)控制裝置等，使該車組技術(shù)性能進(jìn)一步完善和提高。我國(guó)高速“子彈頭”列車，時(shí)速達(dá)300多km/h。磁懸浮高速列車已在上海運(yùn)行，最高速每小時(shí)430km。186.3.2 人類太空飛行與國(guó)際空間站 國(guó)際空間站是一座有兩個(gè)足球場(chǎng)大小的空間站，將成為人類歷史上第一個(gè)完備的太空實(shí)驗(yàn)室。 我國(guó)于2000年成功發(fā)射了神舟二號(hào)飛船。飛船在太空飛行的幾天中，

14、進(jìn)行了一系列的空間材料、空間天文和空間生物等實(shí)驗(yàn)。在這艘飛船上裝有空間晶體生長(zhǎng)爐、空間生物培養(yǎng)箱、宇宙天體高能輻射監(jiān)測(cè)儀、大氣密度探測(cè)器等實(shí)驗(yàn)設(shè)備，儼然一個(gè)太空實(shí)驗(yàn)室。 19神舟四號(hào)飛船這是最后一次無(wú)人的飛船，但為有人飛行作最后的準(zhǔn)備。飛行108圈后于2003年1月5日返回地球 。 和已往的飛船一樣，太空實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行空間材料試驗(yàn)、空間生命科學(xué) 、空間天文和空間生物以及空間環(huán)境、太空輻射探測(cè)等實(shí)驗(yàn)和考驗(yàn)了宇航員生命保障系統(tǒng) ，飛船內(nèi)有帶有各種傳感器模擬宇航員（假人）。 我國(guó)于2002年底成功發(fā)射了神舟四號(hào)飛船。 20 6.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)6.4.2 常用的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（1）飛行仿真系統(tǒng) （2）作戰(zhàn)

15、仿真系統(tǒng)（3）與虛擬生物對(duì)話 （4）用于遙控機(jī)器人的遙現(xiàn)技術(shù) 動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù) 、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù) 、立體顯示和傳感器技術(shù) 、應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具 、系統(tǒng)集成技術(shù) 6.4.3 虛擬現(xiàn)實(shí)涉及的自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù): 216.5 巡航導(dǎo)彈和預(yù)警飛機(jī)6.5.1 巡航導(dǎo)彈及其測(cè)控系統(tǒng) 在翼式導(dǎo)彈和無(wú)人駕駛遙控飛機(jī)的基礎(chǔ)上，利用紅外成像技術(shù)、精密制導(dǎo)技術(shù)、隱形技術(shù)，配之以先進(jìn)的電子集成電路、微型計(jì)算機(jī)等，研制出小巧、機(jī)動(dòng)靈活、精度高、成本低的低空突防武器巡航導(dǎo)彈。巡航導(dǎo)彈在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)特別是局部戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著重要作用。 22 6.5.2 巡航導(dǎo)彈測(cè)控中的自動(dòng)化技術(shù) 巡航導(dǎo)彈測(cè)量的傳感器類型一般為普通光學(xué)、激光（紅外

16、）、聲學(xué)、無(wú)線電波等。 由于激光雷達(dá)的波束角窄，角度測(cè)量精度高，所以只要單臺(tái)便可進(jìn)行高精度跟蹤測(cè)量，利用一部雷達(dá)測(cè)得目標(biāo)的距離、方位角和高低角來(lái)進(jìn)行目標(biāo)定位。 為了增強(qiáng)回波信號(hào)，要在巡航導(dǎo)彈上安裝協(xié)作目標(biāo)。236.5.3 預(yù)警飛機(jī)概述6.5.4 機(jī)載預(yù)警系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù) ： 空中預(yù)警飛機(jī)是用于搜索、監(jiān)視和跟蹤空中和海上目標(biāo)的作戰(zhàn)支援飛機(jī)。其目的是達(dá)到快捷準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)敵人目標(biāo)、有效跟蹤目標(biāo)，并指揮攔截或阻擊敵人目標(biāo)。 圖6-9 美制E-3“望樓”空中預(yù)警飛機(jī)有源相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)、陣列信號(hào)、空時(shí)二維信號(hào)處理技術(shù)、機(jī)載環(huán)境下光學(xué)探測(cè)及圖像處理技術(shù)、多目標(biāo)跟蹤與多傳感信息融合技術(shù)、敵我識(shí)別技術(shù) 、機(jī)載并行

17、計(jì)算機(jī)技術(shù)、態(tài)勢(shì)評(píng)估、威脅評(píng)估和戰(zhàn)斗輔助決策指揮技術(shù) 、導(dǎo)航技術(shù) 246.6 數(shù)字地球與機(jī)敏傳感網(wǎng)絡(luò) 把整個(gè)地球“數(shù)字化”之后，裝進(jìn)計(jì)算機(jī)里面，借助它，人們無(wú)論走到哪里都可以按地理坐標(biāo)了解地球上任何一處、任何方面的信息。 設(shè)想把有關(guān)地球海量的、多分辨的、3-維的、動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)按地理坐標(biāo)集成起來(lái)，形成一個(gè)一體化的“數(shù)字地球”。 6.6.1 數(shù)字地球北京宣言 6.6.2 機(jī)敏傳感網(wǎng)絡(luò) 機(jī)敏傳感網(wǎng)絡(luò)將為士兵提供實(shí)時(shí)圖像、微觀氣象、移動(dòng)目標(biāo)、集成信息等有用信息，所采用的技術(shù)可能包括物理模型、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、無(wú)線通信和下一代互聯(lián)網(wǎng)等。在未來(lái)的社會(huì)中，傳感器將無(wú)處不在，到處充滿了各種各樣的傳感器，包括軍用的和商

18、用的。 25圖6.11 機(jī)敏傳感網(wǎng)絡(luò)的概念267 自動(dòng)化類專業(yè)的教學(xué)安排277.1 自動(dòng)化類專業(yè)的教學(xué)安排7.1.1 高等院校的教學(xué)任務(wù) 7.1.1.1 系統(tǒng)地向受教育者傳授科學(xué)文化知識(shí) 7.1.1.2 有效地培養(yǎng)受教育者的綜合能力 7.1.1.3 積極地幫助受教育者樹立科學(xué)的世界觀 7.1.1.4 大力開(kāi)展體育與美學(xué)教育 7.1.2 高等院校的教學(xué)特點(diǎn)7.1.2.1 教學(xué)進(jìn)度快、信息量大 ; 7.1.2.2 教學(xué)形式多種多樣 7.1.2.3 教學(xué)內(nèi)容有明確的方向性和系統(tǒng)性; 7.1.2.4 教師與學(xué)生的關(guān)系 ; 7.1.2.5 學(xué)生擁有更多的自由時(shí)間 287.2 工科課程的類型圖 7 - 1

19、 金字塔型知識(shí)結(jié)構(gòu) 7.2.1 公共課程 7.2.2 基礎(chǔ)課程 7.2.3 專業(yè)基礎(chǔ)課程 7.2.4 專業(yè)課程 7.2.5 必修課與選修課 一般按照課程的性質(zhì)和目的，將大學(xué)課程劃分為四大類。 是任何專業(yè)的學(xué)生必修的課程 基礎(chǔ)課程是根據(jù)各專業(yè)的特點(diǎn)和性質(zhì)設(shè)置的，是學(xué)習(xí)專業(yè)課程的基石 或稱技術(shù)基礎(chǔ)課程，是與專業(yè)理論和專業(yè)技能相聯(lián)系的基礎(chǔ)課程 按課程的修習(xí)性質(zhì)劃分 根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)而專門開(kāi)設(shè)的培養(yǎng)專業(yè)能力和專長(zhǎng)的課程297.3 自動(dòng)化類專業(yè)的課程設(shè)置 7.3.1 自動(dòng)化類專業(yè)的理論課程 7.3.2 自動(dòng)化類專業(yè)的實(shí)踐性環(huán)節(jié) 7.3.3 自動(dòng)化類專業(yè)的課程特點(diǎn) 7.3.1.1 公共課程7.3.1.2

20、基礎(chǔ)課程 7.3.1.3 技術(shù)基礎(chǔ)課程 7.3.1.4 專業(yè)課程與專業(yè)選修課程 307.3.1.1 公共課程(7)大學(xué)外語(yǔ), (8) 體育, (9)中國(guó)傳統(tǒng)文化,此類課程約占總學(xué)時(shí)的1520%，主要包括：(1)毛澤東思想概論, (2)馬克思主義哲學(xué)(3) 馬克思主義政治經(jīng)濟(jì)學(xué), (4)鄧小平理論概論(5)思想道德修養(yǎng), (6)法律基礎(chǔ).317.3.1.2 基礎(chǔ)課程 此類課程約占總學(xué)時(shí)的1520%，主要包括：(1) 高等數(shù)學(xué), (2)線性代數(shù), (3)離散數(shù)學(xué)，(4)復(fù)變函數(shù)與積分變換, (5)概率論, (6) 隨機(jī)過(guò)程, (7) 大學(xué)物理, (8) 理論力學(xué), (9)工程制圖基礎(chǔ), (10)

21、工程化學(xué)基礎(chǔ)（限制性選修課）, (11) 現(xiàn)代生物學(xué)導(dǎo)論（限制性選修課）, (12) 工程經(jīng)濟(jì)學(xué)（限制性選修課）, (13) 管理學(xué)基礎(chǔ)（限制性選修課）。327.3.1.3 技術(shù)基礎(chǔ)課程 此類課程約占總學(xué)時(shí)的30%左右，主要包括：(1) 自動(dòng)化（專業(yè)）概論, (2) 專業(yè)外語(yǔ), (3) 電路, (4) 電磁場(chǎng)與電磁波（選修課）, (5) 電子技術(shù)基礎(chǔ), (6) 數(shù)字邏輯電路, (7) 超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ), (8) 數(shù)字信號(hào)處理, (9) 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言, (10)微機(jī)原理與接口技術(shù), (11) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與軟件方法, (12) 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)（選修課）, (13) 操作系統(tǒng)原理, (14) 信號(hào)

22、與系統(tǒng), (15) 自動(dòng)控制原理, (16) 檢測(cè)技術(shù)與傳感器技術(shù), (17)控制電機(jī), (18) 單片機(jī)原理及應(yīng)用（選修課）,(19) 可編程邏輯器件原理及應(yīng)用（選修課）. 337.3.1.4 專業(yè)課程與專業(yè)選修課程(1) 現(xiàn)代控制理論, (2)非線性控制技術(shù), (3)數(shù)字控制技術(shù)(4) 計(jì)算機(jī)控制技術(shù), (5)工業(yè)控制課程組, (6)飛行控制課程組, (7) 慣性技術(shù)與導(dǎo)航課程組, (8)智能控制基礎(chǔ)（選修課）, (9)分布式控制系統(tǒng)（選修課）, (10) 系統(tǒng)建模與仿真（選修課）, (11) 人工智能導(dǎo)論（選修課）, (12) 可編程控制器原理及應(yīng)用（選修課）, (13) 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)

23、輔助設(shè)計(jì)（選修課）, (14) 系統(tǒng)工程與系統(tǒng)集成（選修課）, (15) 系統(tǒng)辯識(shí)（選修課）, (16) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)論（選修課）, (17) 自適應(yīng)控制（選修課）, (18) 預(yù)測(cè)控制（選修課）, (19) 圖像處理與模式識(shí)別（選修課）, (20) 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與科學(xué)計(jì)算可視化（選修課）。 此類課程約占總學(xué)時(shí)的510%，主要包括：347.3.2 自動(dòng)化類專業(yè)的實(shí)踐性環(huán)節(jié)(1) 軍事訓(xùn)練, (2) 軍事理論, (3) 公益勞動(dòng), (4) 金工實(shí)習(xí), （5） 電子實(shí)習(xí), (6) 生產(chǎn)實(shí)習(xí), (7)畢業(yè)設(shè)計(jì), （8） 物理實(shí)驗(yàn), （9）計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ), (10) 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì), (11) 控制理

24、論專題設(shè)計(jì), (12)檢測(cè)技術(shù)與傳感器實(shí)驗(yàn), (13) 計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì), (14) 可編程控制器(PLC)課程設(shè)計(jì)（選修）, (15) 電子線路設(shè)計(jì)訓(xùn)練（選修）實(shí)踐性環(huán)節(jié)約占總學(xué)時(shí)的1520%，主要包括：357.3.3 自動(dòng)化類專業(yè)的課程特點(diǎn) 上述內(nèi)容構(gòu)成了自動(dòng)化類專業(yè)課程的有機(jī)整體 自動(dòng)化類專業(yè)專業(yè)的理論和技術(shù)發(fā)展特別快速 自動(dòng)化類專業(yè)專業(yè)還特別注重學(xué)生的動(dòng)手能力、解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng) 數(shù)理知識(shí)是學(xué)習(xí)后續(xù)課程的理論基礎(chǔ)，其中尤以高等數(shù)學(xué)和工程數(shù)學(xué)占的比例最大。技術(shù)基礎(chǔ)課程可分為三大類，即電類、計(jì)算機(jī)類和控制類。 367.3.4 自動(dòng)化類專業(yè)主要教學(xué)內(nèi)容的系列與分布7.3.4.1 主要課

25、程系列7. 數(shù)學(xué)課程系列3.4.1 主要課程系列(1) 數(shù)學(xué)課程系列 計(jì)算機(jī)課程系列（2） 計(jì)算機(jī)課程系列37 電類課程系列 控制類課程系列38 7.3.4.2 主要課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)系列7.3.4.3 主要實(shí)習(xí)系列39表 7. 1 自動(dòng)化專業(yè)主要課程和主要實(shí)踐環(huán)節(jié)分布表 一年級(jí) 二年級(jí) 三年級(jí) 四年級(jí) 上學(xué)期 下學(xué)期 上學(xué)期 下學(xué)期 上學(xué)期 下學(xué)期 上學(xué)期 下學(xué)期 高等數(shù)學(xué) 高等數(shù)學(xué) 數(shù)字邏輯電路 微機(jī)原理與接口技術(shù) 大學(xué)物理 大學(xué)物理 自動(dòng)控制原理 VLSI設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 線性代數(shù) 離散數(shù)學(xué) 數(shù)字信號(hào)處理 現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ) 工程制圖基礎(chǔ) 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 操作系統(tǒng)原理 自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制 檢測(cè)與傳感器

26、技術(shù) 主要 復(fù)變函數(shù) 概率論與隨機(jī)過(guò)程 課程 與積分變換 電子技術(shù)基礎(chǔ) 電路 信號(hào)與系統(tǒng) 理論力學(xué) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與軟件方法 控制電機(jī) 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 數(shù)字控制技術(shù) 非線性控制理論主要實(shí)踐 計(jì)算機(jī) 金工實(shí)習(xí) 電子實(shí)習(xí) 生產(chǎn)實(shí)習(xí) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 環(huán)節(jié) 文化基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì) 教學(xué)內(nèi)容407.4 自動(dòng)化類專業(yè)的教學(xué)環(huán)節(jié) 主要有：課堂教學(xué)（包括課堂講授、課堂討論、習(xí)題課等）、習(xí)題和作業(yè)、輔導(dǎo)和答疑、實(shí)驗(yàn)、自學(xué)和自學(xué)指導(dǎo)、各種實(shí)習(xí)、社會(huì)調(diào)查、生產(chǎn)勞動(dòng)、考試考查、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等。 課堂講授是教學(xué)的基本形式，其主要作用是通過(guò)教師講授，使學(xué)生系統(tǒng)地、集中地學(xué)到科學(xué)文化知識(shí)。 習(xí)題課和課堂討論是課堂講授的有效

27、補(bǔ)充，目的是幫助學(xué)生理解、鞏固和深化所學(xué)知識(shí)，是培養(yǎng)學(xué)生智能的重要環(huán)節(jié)。 通過(guò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以幫助學(xué)生鞏固和加深理解理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)研究的方法。 通過(guò)實(shí)習(xí)使學(xué)生接觸實(shí)際，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，鞏固所學(xué)理性知識(shí)；獲得生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)和技能，了解組織管理生產(chǎn)知識(shí)，提高獨(dú)立工作能力；培養(yǎng)忠于職守、勤奮工作、熱愛(ài)集體、遵守紀(jì)律等品格以及一絲不茍的思想作風(fēng)；學(xué)習(xí)科學(xué)管理的方法。 41 通過(guò)課程設(shè)計(jì)使學(xué)生面對(duì)模擬或?qū)嶋H的工程問(wèn)題，運(yùn)用所學(xué)的科技知識(shí)提出自己的技術(shù)設(shè)想和方案，并在實(shí)驗(yàn)室條件下具體實(shí)現(xiàn)之，在較大程度上提高學(xué)生的自學(xué)、組織與創(chuàng)新以及科學(xué)運(yùn)算、制圖和使用技術(shù)資料的綜合能力。 畢業(yè)設(shè)

28、計(jì)(論文)是專業(yè)學(xué)習(xí)總結(jié)性作業(yè)，也是作為專業(yè)工作者獨(dú)立工作的開(kāi)始。它培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能來(lái)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，是工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究基本訓(xùn)練最重要的環(huán)節(jié)。 考核主要有考試和考查兩種，其目的是檢測(cè)與評(píng)價(jià)教學(xué)質(zhì)量，為教學(xué)工作提供反饋信息，同時(shí)也是為了鑒別和發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀人才。 必修課程通常都是考試課程，而選修課程通常是考核課程。 427.5 課外教育活動(dòng)的意義和內(nèi)容7.5.1 課外教育活動(dòng)的意義 (1) 鞏固、加深、擴(kuò)展課堂教學(xué)的內(nèi)容(2) 幫助優(yōu)秀人才脫穎而出、盡快成長(zhǎng) (3) 開(kāi)發(fā)學(xué)生的非智力因素 (4) 提高學(xué)生的人文社科綜合素質(zhì) (5) 培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的社會(huì)活動(dòng)能力以及自我學(xué)習(xí)、獨(dú)立工作

29、的能力437.5.2 課外教育活動(dòng)的類型和特點(diǎn)7.5.2.1 課外活動(dòng)的類型 (1) 政治性的課外活動(dòng)(2) 學(xué)術(shù)性的課外活動(dòng)(3) 知識(shí)性的課外活動(dòng)(4) 健身性的課外活動(dòng)(5) 娛樂(lè)性的課外活動(dòng)(6) 公益性的課外活動(dòng) 44 7.5.1.2 課外活動(dòng)的特點(diǎn)(1) 課外活動(dòng)的內(nèi)容不受本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)大綱的限制 (2) 課外活動(dòng)的形式靈活多樣，沒(méi)有絕對(duì)的模式 (3) 課外活動(dòng)是學(xué)生自己的活動(dòng)，教師僅在需要時(shí)進(jìn)行必要 的指導(dǎo) (4) 學(xué)生參加什么樣的課外活動(dòng)完全可以高度自主和自由地選擇(5) 課外活動(dòng)沒(méi)有課程學(xué)習(xí)那樣的考試、考核，主要是通過(guò) 比賽、交流、展覽、宣傳等生動(dòng)活潑的形式予以鼓勵(lì) 4

30、58 學(xué)習(xí)原理和學(xué)習(xí)方法468.1 大學(xué)學(xué)習(xí)的概念 掌握好的學(xué)習(xí)方法，理解大學(xué)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，將對(duì)每個(gè)大學(xué)生都具有十分重要的意義。實(shí)際上，大學(xué)學(xué)習(xí)就是在教師指導(dǎo)下學(xué)生的一種知識(shí)（或信息）獲取的過(guò)程，學(xué)生本人是學(xué)習(xí)的主體，知識(shí)就是學(xué)習(xí)的對(duì)象。在這個(gè)過(guò)程中，主體的積極性是一個(gè)關(guān)鍵的因素。主體的積極性來(lái)源于對(duì)學(xué)習(xí)目的的明確 。緊接著就要掌握好的學(xué)習(xí)方法。 對(duì)每門課程在授課前要對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，首先知道一個(gè)大概，這樣在聽(tīng)課時(shí)就能緊跟教師的思路，不至于因聽(tīng)懂的效率較差而白白浪費(fèi)聽(tīng)課時(shí)間。其次，要對(duì)教師的授課內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)，以便牢固掌握所學(xué)知識(shí)。更重要的是，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證課堂傳授知識(shí)的正確性，或者通過(guò)閱讀

31、參考文獻(xiàn)來(lái)印證知識(shí)的相互聯(lián)系。 478.2 自動(dòng)化專業(yè)大學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)(1) 政治與人文科學(xué)的學(xué)習(xí) 明確要樹立正確的人生觀和世界觀，明確大學(xué)學(xué)習(xí)的目的，認(rèn)識(shí)到客觀世界是物質(zhì)的，其演變是辨證的。在大學(xué)階段必須學(xué)好外語(yǔ)。大學(xué)生要想成為這個(gè)領(lǐng)域的專家，需要閱讀大量的外文文獻(xiàn)以了解和掌握國(guó)外的有關(guān)動(dòng)態(tài)，更需要加強(qiáng)與國(guó)際上的學(xué)術(shù)交流。 (2) 自然科學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí) 自動(dòng)化專業(yè)涉及的領(lǐng)域廣泛，因而對(duì)包括數(shù)學(xué)在內(nèi)的自然科學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)要求較高。 (3) 大學(xué)物理和化學(xué)是自然科學(xué)最基礎(chǔ)的知識(shí) 自動(dòng)化專業(yè)的服務(wù)對(duì)象非常廣泛，物理和化學(xué)知識(shí)是許多行業(yè)和生產(chǎn)的基礎(chǔ)。48(4) 專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí) 自動(dòng)化專業(yè)屬

32、于信息類專業(yè)，控制理論和計(jì)算機(jī)的知識(shí)，應(yīng)是自動(dòng)化專業(yè)的基礎(chǔ)。 (5) 專業(yè)課的學(xué)習(xí) 對(duì)工業(yè)儀表、可編程控制器、過(guò)程控制、分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、接口技術(shù)、現(xiàn)代控制理論等專業(yè)課程有比較深入的了解。并能夠針對(duì)具體的應(yīng)用對(duì)象設(shè)計(jì)合理的控制系統(tǒng)。 (6) 專題講座課的學(xué)習(xí) 為了拓寬自動(dòng)化專業(yè)本科生的知識(shí)面，開(kāi)設(shè)了一定數(shù)量的專題講座課。這類講座課應(yīng)該分為兩類。一類是補(bǔ)充自動(dòng)化專業(yè)本科生課程設(shè)置的偏差，可以用講座形式加以補(bǔ)充。另一類就是對(duì)本學(xué)科更高層次的知識(shí)進(jìn)行初步的概念講述。 498.3 學(xué)習(xí)過(guò)程和掌握客觀規(guī)律 大學(xué)本科的學(xué)習(xí)，實(shí)際上可以分為兩個(gè)階段。第一階段是由入學(xué)到完成基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)。第二階段是由進(jìn)入專業(yè)

33、基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)到畢業(yè)設(shè)計(jì)。 在第一階段，教師要引導(dǎo)學(xué)生們逐步掌握基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)的規(guī)律?；A(chǔ)課需要通過(guò)大量練習(xí)才能牢固掌握演算和推理的基本功，同時(shí)實(shí)驗(yàn)之類的實(shí)踐課程也是加深理解的有效途徑。 在第二階段，正確的方法是從將來(lái)應(yīng)用的角度更多地了解本專業(yè)的課程設(shè)置和所學(xué)課程的基本內(nèi)容，密切結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)專業(yè)興趣，使得學(xué)習(xí)成為一種樂(lè)趣。 50 8.4 對(duì)學(xué)習(xí)有重要影響的一些因素(1) 學(xué)習(xí)的目的性 有的學(xué)生具有明確的學(xué)習(xí)目的掌握知識(shí)，掌握為人民服務(wù)、為社會(huì)主義祖國(guó)服務(wù)的本領(lǐng)。 (2) 學(xué)習(xí)方法 針對(duì)不同階段所學(xué)課程特點(diǎn)的不同，采用與之相應(yīng)的正確學(xué)習(xí)方法，就可以取得好的效果 。(3) 環(huán)境因素 有些學(xué)生不能正確把握