1、1生物控制与中医学生物控制与中医学第第1页页/共共63页页25.9 生态与环境控制生态与环境控制5.9.1 生态控制生态控制 生态控制生态控制的基本任务之一是用系统和信息观点和方法分的基本任务之一是用系统和信息观点和方法分析、设计、规划和控制人工生态系统、资源的合理利用和再析、设计、规划和控制人工生态系统、资源的合理利用和再循环、环境的综合治理和优化以及在新的生态平衡格局下人循环、环境的综合治理和优化以及在新的生态平衡格局下人类怎样适应和协调。类怎样适应和协调。5.9.2 环境控制环境控制 将将环境环境当作受控的开放系统，研究、实施有效的控制行当作受控的开放系统，研究、实施有效的控制行为，使人
2、们的生存环境质量维持在一个良好的水平。环境控为，使人们的生存环境质量维持在一个良好的水平。环境控制中的控制行为主要有三个方面：局部污染处理、综合环境制中的控制行为主要有三个方面：局部污染处理、综合环境治理和环境系统管理。治理和环境系统管理。第第2页页/共共63页页35.10 社会经济控制社会经济控制(1 1)将将社会经济系统社会经济系统（Socioeconomic System）看看成是一个具有反馈调节，特别是信息反馈的控制成是一个具有反馈调节，特别是信息反馈的控制系统；系统；（2）对对社会经济系统社会经济系统进行定量的描述与处理，以进行定量的描述与处理，以求达到最优控制，作出有效、合理的经济
3、决策求达到最优控制，作出有效、合理的经济决策;(3)社会经济控制社会经济控制的主要任务是：给出最优的的主要任务是：给出最优的经济决策，通过最优的经济管理，实现预期的经济决策，通过最优的经济管理，实现预期的经济指标。经济指标。第第3页页/共共63页页45.11 大系统控制与系统工程大系统控制与系统工程 大系统大系统就是规模宏大、结构复杂的系统。例如，现代大就是规模宏大、结构复杂的系统。例如，现代大型企业的多级计算机管理和控制系统（如大型钢铁联合企型企业的多级计算机管理和控制系统（如大型钢铁联合企业），大型工程项目的计划协调与组织管理系统全国性或地业），大型工程项目的计划协调与组织管理系统全国性或
4、地区性的供电网络的调度、管理和优化运行系统，社会经济系区性的供电网络的调度、管理和优化运行系统，社会经济系统，大都市的交通管理与控制系统，环境生态系统以及航天统，大都市的交通管理与控制系统，环境生态系统以及航天运载火箭、洲际导弹等，都是典型的运载火箭、洲际导弹等，都是典型的大系统大系统。5.11.1 5.11.1 大系统控制大系统控制 在现代控制理论的基础上，形成了所谓的在现代控制理论的基础上，形成了所谓的大系统理论大系统理论。主要研究内容有大系统建模、分析与综合等方面，包括研究主要研究内容有大系统建模、分析与综合等方面，包括研究系统结构、模型简化、控制方案、系统稳定性以及最优化等。系统结构、
5、模型简化、控制方案、系统稳定性以及最优化等。主要有三种控制结构方案，即主要有三种控制结构方案，即多级多级（递阶）控制、（递阶）控制、多层多层控制控制和和多段多段控制。控制。第第4页页/共共63页页5第一层第二层协调控制递阶控制递阶控制局部控制局部控制局部控制局部控制被控对象或过程总任务第三层(1)多级（递阶）控制多级（递阶）控制 第一级第一级为局部控制级，它直接控制大系统的各局部过为局部控制级，它直接控制大系统的各局部过程或对象，构成小系统；程或对象，构成小系统；第二级第二级为递阶控制级，它对第一为递阶控制级，它对第一级各子系统进行协调控制；级各子系统进行协调控制；第三级第三级为协调控制级，根
6、据大为协调控制级，根据大系统的总目标，系统的总目标，金字塔式金字塔式递阶控制结构递阶控制结构对第二级进对第二级进行协调控制，行协调控制，完成大系统完成大系统管理、控制管理、控制的总任务。的总任务。图图5.16 三层三层递阶控制结递阶控制结构构 第第5页页/共共63页页6(2)多层控制多层控制自组织层自适应层最优化层直接控制层测量显示被控对象或过程总目标第四层第三层第二层第一层慢扰动较慢扰动较快扰动快扰动 多层控制多层控制方方案的特点是按任案的特点是按任务或功能分层。务或功能分层。各层之间的关系各层之间的关系具有具有“分工分工”性性质，上下层之间质，上下层之间也有隐含的也有隐含的“支支配配”与与
7、“被支配被支配”的关系。的关系。图图5.17 多层控制结构多层控制结构 第第6页页/共共63页页7图图5.18 5.18 多段控制结构多段控制结构第一段第二段第n段协调模块被控对象或过程全段任务 多段控制结构多段控制结构方案的特点是按被控过程时间分段，方案的特点是按被控过程时间分段，根根据被控过程先后时间顺序或据被控过程先后时间顺序或“航程航程”，将全过程分为若干时，将全过程分为若干时段，每一时段形成一个小系统，如图段，每一时段形成一个小系统，如图5.18所示。这里的协调所示。这里的协调模块按衔接条件进行模块按衔接条件进行协调，把前时协调，把前时段终点边界条段终点边界条件与后时段初件与后时段初
8、始边界条件衔始边界条件衔接起来，完成接起来，完成全过程的控制全过程的控制任务。任务。图图5.18 多段控制结构多段控制结构 第第7页页/共共63页页85.11.2 5.11.2 系统工程系统工程 系统工程系统工程是以系统是以系统(特别是大系统特别是大系统)为研究对象的一门跨为研究对象的一门跨学科的边缘科学。是应用现代数学和电子计算机等工具，对学科的边缘科学。是应用现代数学和电子计算机等工具，对系统的构成要素、组织结构、信息交换和自动控制等进行分系统的构成要素、组织结构、信息交换和自动控制等进行分析、研究，从而达到最优设计、最优控制和最优管理的目标，析、研究，从而达到最优设计、最优控制和最优管理
9、的目标，是为更加合理地研制和运用大系统而采取的各种组织管理技是为更加合理地研制和运用大系统而采取的各种组织管理技术的总称（如长江三峡施工组织管理系统）术的总称（如长江三峡施工组织管理系统）。系统工程系统工程涉及的领域非常广泛，除了各种工程领域，还涉及的领域非常广泛，除了各种工程领域，还涉及社会、经济、政治、军事、文化、教育等领域。其应用涉及社会、经济、政治、军事、文化、教育等领域。其应用范围包括社会系统、军事系统、生产系统以及流通服务系统、范围包括社会系统、军事系统、生产系统以及流通服务系统、人体对象系统等等。目前被人们广泛重视并取得有价值结果人体对象系统等等。目前被人们广泛重视并取得有价值结
10、果的应用领域有宏观经济系统工程、区域规划系统工程、环境的应用领域有宏观经济系统工程、区域规划系统工程、环境生态系统工程、能源系统工程、水资源系统工程、运输系统生态系统工程、能源系统工程、水资源系统工程、运输系统工程、农业系统工程、工程项目管理系统工程、人口系统工工程、农业系统工程、工程项目管理系统工程、人口系统工程、军事系统工程等，如程、军事系统工程等，如“西气东输西气东输”、“南水北调南水北调”、黄、黄河水资源系统、国民经济宏观调控系统等。河水资源系统、国民经济宏观调控系统等。第第8页页/共共63页页9 6 控制和自动化的展望控制和自动化的展望 自动化技术的发展水平是一个国家在高技术领域发自
11、动化技术的发展水平是一个国家在高技术领域发展水平的重要标志之一，它涉及到工农业生产、国防建展水平的重要标志之一，它涉及到工农业生产、国防建设、商业、家用电器、个人生活诸多方面。本章将对在设、商业、家用电器、个人生活诸多方面。本章将对在几个特定的领域讨论自动化技术以及控制科学与工程学几个特定的领域讨论自动化技术以及控制科学与工程学科未来的发展。科未来的发展。第第9页页/共共63页页106.1 6.1 计算机集成制造系统计算机集成制造系统6.1.1 计算机集成制造系统（计算机集成制造系统（CIMS）的产生和发展的产生和发展 在制造业中产生了利用计算机不仅实现单元生产柔性自在制造业中产生了利用计算机
12、不仅实现单元生产柔性自动化，动化，并把制造过程（产品设计、生产计划与控制、生产过并把制造过程（产品设计、生产计划与控制、生产过程等等）集成为一个统一系统的设想，同时企图对整个系统程等等）集成为一个统一系统的设想，同时企图对整个系统的运行加以优化。的运行加以优化。第第10页页/共共63页页11图图6.1 6.1 计算机集成制造系统的初始概念计算机集成制造系统的初始概念效益包括：效益包括：（1）降低生产成）降低生产成本；本；（2）提高生产效）提高生产效率；率；（3）提高生产的）提高生产的柔性；柔性；（4）增强产品对）增强产品对市场的适应性；市场的适应性；（5）提高产品质量；（）提高产品质量；（6）
13、减少生产准备时间和库存；）减少生产准备时间和库存；（7）增加企业员工对企业的满足感；（）增加企业员工对企业的满足感；（8）增加用户满意度。）增加用户满意度。第第11页页/共共63页页126.1.2 计算机集成制造系统所涉及的自计算机集成制造系统所涉及的自动化技术动化技术 包括包括:数控技术、计算机辅助设计（数控技术、计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助与计算机辅助制造（制造（CAM）等、立体仓库与自动化物料运输系统、自动等、立体仓库与自动化物料运输系统、自动化装配与工业机器人化装配与工业机器人、计算机辅助生产计划制定、计算机辅计算机辅助生产计划制定、计算机辅助生产作业调度、质量监测与故障诊断系
14、统助生产作业调度、质量监测与故障诊断系统、办公自动化、办公自动化与经营辅助决策与经营辅助决策。第第12页页/共共63页页13 我国发展计算机集成制造系统技术我国发展计算机集成制造系统技术的前景的前景 为跟踪国外计算机集成制造系统这一先进技术，我国在为跟踪国外计算机集成制造系统这一先进技术，我国在1987年开始实施年开始实施“863高技术计划高技术计划”的的CIMS主题，这一时期主题，这一时期国外正强调国外正强调计算机集成制造系统计算机集成制造系统的核心是的核心是“集成系统体系结集成系统体系结构构”。我国在实施中不可避免地受其影响，经过。我国在实施中不可避免地受其影响，经过10多年的努多年的努力
15、实施，有成绩，也有教训。力实施，有成绩，也有教训。以少量的科技投入，鼓励一批专业技术人员很快初步掌以少量的科技投入，鼓励一批专业技术人员很快初步掌握了计算机集成制造系统及其单元技术，为我国发展该领域握了计算机集成制造系统及其单元技术，为我国发展该领域的高技术奠定了基础。高等院校的校科技人员积极走向社会，的高技术奠定了基础。高等院校的校科技人员积极走向社会，与企业结合，大力在企业中推广与企业结合，大力在企业中推广计算机集成制造系统计算机集成制造系统及有关及有关单元技术。通过单元技术。通过计算机集成制造系统计算机集成制造系统计划示范项目的实施，计划示范项目的实施，推动了企业应用信息技术以提高了生产
16、效率和经营管理水平。推动了企业应用信息技术以提高了生产效率和经营管理水平。建立了建立了计算机集成制造计算机集成制造系统工程技术研究中心和一批实验网系统工程技术研究中心和一批实验网点与培训中心，为点与培训中心，为计算机集成制造系统计算机集成制造系统技术的研究、试验、技术的研究、试验、人员培训打下了良好的基础。人员培训打下了良好的基础。第第13页页/共共63页页14 6.2 机器人应用于生产和社机器人应用于生产和社会生活的各方面会生活的各方面6.2.1 机器人发展概况机器人发展概况 机器人机器人作为人类作为人类20世纪最伟大的发明之一，在短短的世纪最伟大的发明之一，在短短的40年内发生了日新月异的
17、变化。机器人已经不仅成为先进制造年内发生了日新月异的变化。机器人已经不仅成为先进制造业不可缺少的自动化装备，而且正以惊人的速度向海洋、航业不可缺少的自动化装备，而且正以惊人的速度向海洋、航空、航天、军事、农业、服务、娱乐等各个领域渗透。空、航天、军事、农业、服务、娱乐等各个领域渗透。机器人机器人主要分为两大类：用于制造环境下的主要分为两大类：用于制造环境下的工业机器人工业机器人（如焊接、装配、喷涂、搬运等机器人），和用于非制造环（如焊接、装配、喷涂、搬运等机器人），和用于非制造环境下的境下的特种机器人特种机器人（如水下机器人、农业机器人、微操作机（如水下机器人、农业机器人、微操作机器人、医疗机
18、器人、军用机器人、娱乐机器人等）。器人、医疗机器人、军用机器人、娱乐机器人等）。第第14页页/共共63页页15 智能移动机器人智能移动机器人是机是机器人研究领域中的一个重器人研究领域中的一个重要分支。机器人也正在向要分支。机器人也正在向个人机器人的方向发展。个人机器人的方向发展。特种机器人在海洋与农业、特种机器人在海洋与农业、服务与医疗、生物与基因服务与医疗、生物与基因工程、航空与航天等领域工程、航空与航天等领域的应用显示出强大的生命的应用显示出强大的生命力，如安全微创的脑外科力，如安全微创的脑外科辅助定位机器人、雕刻机辅助定位机器人、雕刻机器人、导游机器人等都进器人、导游机器人等都进入实用化
19、阶段。入实用化阶段。图6.2 机器人正在清洗瓷砖壁面第第15页页/共共63页页166.2.3 迈向二十世迈向二十世纪的中国机器人纪的中国机器人图6.3 焊接机器人 我国把我国把智能机器人智能机器人列为列为高技术发展计划，主要是围高技术发展计划，主要是围绕特种机器人进行攻关。完绕特种机器人进行攻关。完成成1000m水下无缆自治机器水下无缆自治机器人的研制人的研制，并完成了无人，并完成了无人驾驶振动式压路机、隧道凿驾驶振动式压路机、隧道凿岩机、大型喷浆机、机器人岩机、大型喷浆机、机器人化装载机、自动摊铺机等机化装载机、自动摊铺机等机器人化工程机械。我国在研器人化工程机械。我国在研制出遥控移动机器人
20、及爬壁制出遥控移动机器人及爬壁机器人以后，又根据市场需机器人以后，又根据市场需求开发出排爆机器人、面壁求开发出排爆机器人、面壁清洗机器人、医疗辅助机器人、机器人足球等。清洗机器人、医疗辅助机器人、机器人足球等。第第16页页/共共63页页176.2.2 机器人涉及的自动化技术机器人涉及的自动化技术（1）变结构控制与学习控制）变结构控制与学习控制 变结构滑动模控制一直是变结构滑动模控制一直是机器人控制研究的重点，因其直观上的合理性而得到特别机器人控制研究的重点，因其直观上的合理性而得到特别的重视。自适应滑动模控制等新的方法对传统的方法做了的重视。自适应滑动模控制等新的方法对传统的方法做了重要的改进
21、。重要的改进。（2）机器视觉与机器智能）机器视觉与机器智能 如何获取场景和目标的图像如何获取场景和目标的图像信息，并把其处理成机器能够理解的特征或模式，是机器信息，并把其处理成机器能够理解的特征或模式，是机器智能中非常困难的研究课题。智能中非常困难的研究课题。（3）智能控制与信息融合）智能控制与信息融合 室外智能移动机器人所涉及室外智能移动机器人所涉及的关键技术包括移动机器人的控制体系结构、机器人视觉的关键技术包括移动机器人的控制体系结构、机器人视觉信息的实时处理、车体的定位系统、多传感器信息融合技信息的实时处理、车体的定位系统、多传感器信息融合技术，以及路径规划技术与车体控制技术等。术，以及
22、路径规划技术与车体控制技术等。第第17页页/共共63页页186.3 高速列车和太空飞行器的智能控制高速列车和太空飞行器的智能控制 6.3.1 高速列车简介高速列车简介 采用交流传动技术，采用交流传动技术，流线型头形、轻量化鼓流线型头形、轻量化鼓形车体、动力学性能较形车体、动力学性能较好的小轮径动力车转向好的小轮径动力车转向架等，架装了导流板，架等，架装了导流板，而 控 制 系 统 采 用而 控 制 系 统 采 用MITRAC分布式微机分布式微机控制装置等，使该车组控制装置等，使该车组技术性能进一步完善和技术性能进一步完善和提高。我国高速提高。我国高速“子弹子弹头头”列车，时速达列车，时速达30
23、0多多km/h。磁悬浮高速列车磁悬浮高速列车已在上海运行，最高速每小时已在上海运行，最高速每小时430km。第第18页页/共共63页页196.3.2 人类太空飞行与人类太空飞行与国际空间站国际空间站 国际空间站是一座有两国际空间站是一座有两个足球场大小的空间站，将个足球场大小的空间站，将成为人类成为人类 上第一个完备的太上第一个完备的太空实验室。空实验室。我国于我国于2000年成功发射年成功发射了了神舟二号飞船神舟二号飞船。飞船在太。飞船在太空飞行的几天中，进行了一空飞行的几天中，进行了一系列的空间材料、空间天文系列的空间材料、空间天文和空间生物等实验。在这艘和空间生物等实验。在这艘飞船上装有
24、空间晶体生长炉、飞船上装有空间晶体生长炉、空间生物培养箱、宇宙天体空间生物培养箱、宇宙天体高能辐射监测仪、大气密度高能辐射监测仪、大气密度探测器等实验设备，俨然一探测器等实验设备，俨然一个太空实验室个太空实验室。第第19页页/共共63页页20神舟四号飞船神舟四号飞船这是最后一次无人的飞船，但为有人飞行作最这是最后一次无人的飞船，但为有人飞行作最后的准备。飞行后的准备。飞行108圈后于圈后于2003年年1月月5日返回日返回地球地球。和已往的和已往的飞船飞船一样，太空实验室进行空间材一样，太空实验室进行空间材料试验、空间生命科学料试验、空间生命科学、空间天文和空间生物、空间天文和空间生物以及空间环
25、境、太空辐射探测等实验和考验了宇以及空间环境、太空辐射探测等实验和考验了宇航员生命保障系统航员生命保障系统，飞船内有带有各种传感器，飞船内有带有各种传感器模拟宇航员（假人）。模拟宇航员（假人）。我国于我国于2002年底成功发射了年底成功发射了神舟四号神舟四号飞船。飞船。第第20页页/共共63页页21 6.4 虚拟现实技术虚拟现实技术6.4.2 常用的虚拟现实系统常用的虚拟现实系统（1）飞行仿真系统）飞行仿真系统（2）作战仿真系统）作战仿真系统（3）与虚拟生物对话）与虚拟生物对话（4）用于遥控机器人的遥）用于遥控机器人的遥现技术现技术 动态环境建模技术动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、实时
26、三维图形生成技术、立体显示和传感、立体显示和传感器技术器技术、应用系统开发工具、应用系统开发工具、系统集成技术、系统集成技术 6.4.3 虚拟现实涉及的自虚拟现实涉及的自动化关键技术动化关键技术:第第21页页/共共63页页226.5 巡航导弹和预警飞机巡航导弹和预警飞机6.5.1 巡航导弹及巡航导弹及其测控系统其测控系统 在翼式导弹和无在翼式导弹和无人驾驶遥控飞机的基人驾驶遥控飞机的基础上，利用红外成像础上，利用红外成像技术、精密制导技术技术、精密制导技术、隐形技术，配之以、隐形技术，配之以先进的电子集成电路先进的电子集成电路、微型计算机等，研、微型计算机等，研制出小巧、机动灵活制出小巧、机动
27、灵活、精度高、成本低的低空突防武器、精度高、成本低的低空突防武器巡航导弹巡航导弹。巡航导弹巡航导弹在在现代战争特别是局部战争中发挥着重要作用。现代战争特别是局部战争中发挥着重要作用。第第22页页/共共63页页23 6.5.2 巡航导弹测控中的自动化技术巡航导弹测控中的自动化技术 巡航导弹巡航导弹测量的传感器类型一般为普通光学、激光测量的传感器类型一般为普通光学、激光（红外）、声学、无线电波等。（红外）、声学、无线电波等。由于激光雷达的波束角窄，角度测量精度高，所以由于激光雷达的波束角窄，角度测量精度高，所以只要单台便可进行高精度跟踪测量，利用一部雷达测得只要单台便可进行高精度跟踪测量，利用一部
28、雷达测得目标的距离、方位角和高低角来进行目标定位。目标的距离、方位角和高低角来进行目标定位。为了增强回波信号，要在巡航导弹上安装协作目标。为了增强回波信号，要在巡航导弹上安装协作目标。第第23页页/共共63页页246.5.3 预警飞机概述预警飞机概述6.5.4 机载预警系统机载预警系统中的自动化技术中的自动化技术：空中预警飞机空中预警飞机是用是用于搜索、监视和跟踪空于搜索、监视和跟踪空中和海上目标的作战支中和海上目标的作战支援飞机。其目的是达到援飞机。其目的是达到快捷准确发现敌人目标、快捷准确发现敌人目标、有效跟踪目标，并指挥有效跟踪目标，并指挥拦截或阻击敌人目标。拦截或阻击敌人目标。图6-9
29、 美制E-3“望楼”空中预警飞机有源相控阵雷达技术、阵列信号、空时二维信号处理技术、机有源相控阵雷达技术、阵列信号、空时二维信号处理技术、机载环境下光学探测及图像处理技术、多目标跟踪与多传感信息载环境下光学探测及图像处理技术、多目标跟踪与多传感信息融合技术、敌我识别技术融合技术、敌我识别技术、机载并行计算机技术、态势评估、机载并行计算机技术、态势评估、威胁评估和战斗辅助决策指挥技术威胁评估和战斗辅助决策指挥技术、导航技术、导航技术 第第24页页/共共63页页256.6 数字地球与机敏传感网络数字地球与机敏传感网络 把整个地球把整个地球“数字化数字化”之后，装进计算机里面，借助它，之后，装进计算
30、机里面，借助它，人们无论走到哪里都可以按地理坐标了解地球上任何一处、任人们无论走到哪里都可以按地理坐标了解地球上任何一处、任何方面的信息。何方面的信息。设想把有关地球海量的、多分辨的、设想把有关地球海量的、多分辨的、3-维的、动态的数据维的、动态的数据按地理坐标集成起来，形成一个一体化的按地理坐标集成起来，形成一个一体化的“数字地球数字地球”。6.6.1 数字地球北京宣言数字地球北京宣言 6.6.2 机敏传感网络机敏传感网络 机敏传感网络机敏传感网络将为士兵提供实时图像、微观气象、移动目将为士兵提供实时图像、微观气象、移动目标、集成信息等有用信息，所采用的技术可能包括物理模型、标、集成信息等有
31、用信息，所采用的技术可能包括物理模型、动态数据库、无线通信和下一代互联网等。在未来的社会中，动态数据库、无线通信和下一代互联网等。在未来的社会中，传感器将无处不在，到处充满了各种各样的传感器，包括军用传感器将无处不在，到处充满了各种各样的传感器，包括军用的和商用的。的和商用的。第第25页页/共共63页页26图图6.11 机敏传感网络的概念机敏传感网络的概念第第26页页/共共63页页277 自动化类专业的教学安排自动化类专业的教学安排第第27页页/共共63页页287.1 自动化类专业的教学安排自动化类专业的教学安排7.1.1 高等院校的教学任务高等院校的教学任务 7.1.1.1 系统地向受教育者
32、传授科学文化知识系统地向受教育者传授科学文化知识 7.1.1.2 有效地培养受教育者的综合能力有效地培养受教育者的综合能力 积极地帮助受教育者树立科学的世界观积极地帮助受教育者树立科学的世界观 7.1.1.4 大力开展体育与美学教育大力开展体育与美学教育 7.1.2 高等院校的教学特点高等院校的教学特点7.1.2.1 教学进度快、信息量大教学进度快、信息量大;7.1.2.2 教学形式多种多样教学形式多种多样 7.1.2.3 教学内容有明确的方向性和系统性教学内容有明确的方向性和系统性;7.1.2.4 教师与教师与学生的关系学生的关系;7.1.2.5 学生拥有更多的自由时间学生拥有更多的自由时间
33、 第第28页页/共共63页页297.2 工科课程的类型工科课程的类型基 础 知 识专 业 基 础 知 识专 业 知 识专 业前 沿 知 识图图 7-1 金字塔型知识结构金字塔型知识结构 7.2.1 公共课程公共课程 7.2.2 基础课程基础课程 7.2.3 专业基础课程专业基础课程 7.2.4 专业课程专业课程 7.2.5 必修课与选修课必修课与选修课 一般按照课程的性质和目的，一般按照课程的性质和目的，将大学课程划分为四大类。将大学课程划分为四大类。是任何专业的学生必修的课程是任何专业的学生必修的课程 基础课程是根据各专业的特点和基础课程是根据各专业的特点和性质设置的，是学习专业课程的基石性
34、质设置的，是学习专业课程的基石 或称技术基础课程，是与专业理或称技术基础课程，是与专业理论和专业技能相联系的基础课程论和专业技能相联系的基础课程 按课程的修习性质划分按课程的修习性质划分 根据专业培养目标而专门开设的培养专业能力和专长的课程根据专业培养目标而专门开设的培养专业能力和专长的课程第第29页页/共共63页页307.3 自动化类专业的课程设置自动化类专业的课程设置 7.3.1 自动化类专业的理论课程自动化类专业的理论课程 7.3.2 自动化类专业的实践性环节自动化类专业的实践性环节 7.3.3 自动化类专业的课程特点自动化类专业的课程特点 7.3.1.1 公共课程公共课程 7.3.1.
35、2 基础课程基础课程 7.3.1.3 技术基础课程技术基础课程 7.3.1.4 专业课程与专业选修课程专业课程与专业选修课程 第第30页页/共共63页页317.3.1.1 公共课程公共课程(7)大学外语大学外语,(8)体育体育,(9)中国传统文化中国传统文化,此类课程约占总学时的此类课程约占总学时的1520%，主要包括：，主要包括：(1)毛泽东思想概论毛泽东思想概论,(2)马克思主义哲学马克思主义哲学(3)马克思主义政治经济学马克思主义政治经济学,(4)邓小平理论概论邓小平理论概论(5)思想道德修养思想道德修养,(6)法律基础法律基础.第第31页页/共共63页页327.3.1.2 基础课程基础
36、课程 此类课程约占总学时的此类课程约占总学时的1520%，主要包括：，主要包括：(1)高等数学高等数学,(2)线性代数线性代数,(3)离散数学，离散数学，(4)复变函数与积分变换复变函数与积分变换,(5)概率论概率论,(6)随机过程随机过程,(7)大学物理大学物理,(8)理论力学理论力学,(9)工程制图基础工程制图基础,(10)工程化学基础（限制性选修课）工程化学基础（限制性选修课）,(11)现代生物学导论现代生物学导论（限制性选修课）（限制性选修课）,(12)工程经济学（限制性选修课）工程经济学（限制性选修课）,(13)管理学基础（限制性选修课）。管理学基础（限制性选修课）。第第32页页/共
37、共63页页337.3.1.3 技术基础课程技术基础课程 此类课程约占总学时的此类课程约占总学时的30%左右，主要包括左右，主要包括：(1)自动化（专业）概论自动化（专业）概论,(2)专业外语专业外语,(3)电路电路,(4)电磁场与电磁波（选修课）电磁场与电磁波（选修课）,(5)电子技术基础电子技术基础,(6)数字逻辑电路数字逻辑电路,(7)超大规模集成电路设计基础超大规模集成电路设计基础,(8)数字信号处理数字信号处理,(9)程序设计语言程序设计语言,(10)微机原理与接口技术微机原理与接口技术,(11)数据结构与软件方法数据结构与软件方法,(12)数据库技术（选修课）数据库技术（选修课）,(
38、13)操作系统原理操作系统原理,(14)信号与系统信号与系统,(15)自动控制原理自动控制原理,(16)检测技术与传感器技术检测技术与传感器技术,(17)控制电机控制电机,(18)单片机原理及应用（选修课）单片机原理及应用（选修课）,(19)可编程逻辑器件原理及应用（选修课）可编程逻辑器件原理及应用（选修课）.第第33页页/共共63页页34 专业课程与专业选修课程专业课程与专业选修课程(1)现代控制理论现代控制理论,(2)非线性控制技术非线性控制技术,(3)数字控制技术数字控制技术(4)计算机控制技术计算机控制技术,(5)工业控制课程组工业控制课程组,(6)飞行控制课飞行控制课程组程组,(7)
39、惯性技术与导航课程组惯性技术与导航课程组,(8)智能控制基础（选智能控制基础（选修课）修课）,(9)分布式控制系统（选修课）分布式控制系统（选修课）,(10)系统建模与系统建模与仿真（选修课）仿真（选修课）,(11)人工智能导论（选修课）人工智能导论（选修课）,(12)可编可编程控制器原理及应用（选修课）程控制器原理及应用（选修课）,(13)控制系统计算机辅助控制系统计算机辅助设计（选修课）设计（选修课）,(14)系统工程与系统集成（选修课）系统工程与系统集成（选修课）,(15)系统辩识（选修课）系统辩识（选修课）,(16)神经网络导论（选修课）神经网络导论（选修课）,(17)自适应控制（选修
40、课）自适应控制（选修课）,(18)预测控制（选修课）预测控制（选修课）,(19)图图像处理与模式识别（选修课）像处理与模式识别（选修课）,(20)计算机图形学与科学计算可视化（选修课）。计算机图形学与科学计算可视化（选修课）。此类课程约占总学时的此类课程约占总学时的510%，主要包括，主要包括：第第34页页/共共63页页357.3.2 自动化类专业的实践性环节自动化类专业的实践性环节(1)军事训练军事训练,(2)军事理论军事理论,(3)公益劳动公益劳动,(4)金工实习金工实习,（5）电子实习电子实习,(6)生产实习生产实习,(7)毕业设计毕业设计,（8）物理实验物理实验,（9）计算机文化基础计
41、算机文化基础,(10)电子技术课程设计电子技术课程设计,(11)控制理论专题设计控制理论专题设计,(12)检测技术与传感器实验检测技术与传感器实验,(13)计算机控制课程设计计算机控制课程设计,(14)可编程控制器可编程控制器(PLC)课程设计（选修）课程设计（选修）,(15)电子线路设计训练（选修）电子线路设计训练（选修）实践性环节约占总学时的实践性环节约占总学时的1520%，主要包括：，主要包括：第第35页页/共共63页页367.3.3 自动化类专业的课程特点自动化类专业的课程特点 上述内容构成了自动化类专业课程的上述内容构成了自动化类专业课程的有机整体有机整体 自动化类专业专业的理论和自
42、动化类专业专业的理论和技术发展技术发展特别快速特别快速 自动化类专业专业还特别注重学生的自动化类专业专业还特别注重学生的动手能力动手能力、解决实解决实际问题能力际问题能力的培养的培养 数理知识是学习后续课程的数理知识是学习后续课程的理论基础理论基础，其中尤以高等数，其中尤以高等数学和工程数学占的比例最大。技术基础课程可分为三大学和工程数学占的比例最大。技术基础课程可分为三大类，即电类、计算机类和控制类。类，即电类、计算机类和控制类。第第36页页/共共63页页377.3.4 自动化类专业主要教学内容的系列自动化类专业主要教学内容的系列与分布与分布7.3.4.1 主要课程系列主要课程系列7.数学课
43、程系列数学课程系列3.4.1 主要课程系列主要课程系列(1)数学课程系列数学课程系列 计算机课程系列计算机课程系列（2）计算机课程系列计算机课程系列高等数学线性代数离散数学复变函数与积分变换概率论与随机过程离散数学计 算 机 文 化基 础程 序 设 计语 言数 据 结 构 与软 件 方 法操 作 系 统数 据 库 技 术(选 修)计 算 机 网 络技 术(选 修)微 机 原 理 与接 口 技 术第第37页页/共共63页页38 电类课程系列电类课程系列 控制类课程系列控制类课程系列电路电磁场与电磁波(选修)电子技术基础数字逻辑电路VLSI设计基础控制电机信 号 与 系 统工业控制课程组飞行控制课
44、程组惯 性 技 术 与 导 航 课 程 组自 动 控 制原 理数 字 信 号处 理检 测 与 传 感器 技 术数 字 控 制技 术非 线 性 控 制理 论计 算 机控 制 技 术现 代 控 制 理论 基 础第第38页页/共共63页页39 7.3.4.2 主要课程设计和实验系列主要课程设计和实验系列 主要实习系列主要实习系列物理实验电路实验模拟电路与数字电路实验电子线路课程设计检测技术与传感器实验计算机控制课程设计可编程控制器(PLC)课程设计(选修)控制理论专题设计单片机实验(选修)控制系统CAD上机实验(选修)DPS实验(选修)金工实习电子实习生产实习第第39页页/共共63页页40表表 7.
45、1 自动化专业主要课程和主要实践环节分布表自动化专业主要课程和主要实践环节分布表 一年级一年级 二年级二年级 三年级三年级 四年级四年级 上学期上学期 下学期下学期 上学期上学期 下学期下学期 上学期上学期 下学期下学期 上学期上学期 下学期下学期 高等数学高等数学 高等数学高等数学 数字逻辑电路数字逻辑电路 微机原理与接口技术微机原理与接口技术 大学物理大学物理 大学物理大学物理 自动控制原理自动控制原理 VLSI设计基础设计基础 线性代数线性代数 离散数学离散数学 数字信号处理数字信号处理 现代控制理论基础现代控制理论基础 工程制图基础工程制图基础 程序设计语言程序设计语言 操作系统原理操
46、作系统原理 自动化仪表与过程控制自动化仪表与过程控制 检测与传感器技术检测与传感器技术 主要主要 复变函数复变函数 概率论与随机过程概率论与随机过程 课程课程 与积分变换与积分变换 电子技术基础电子技术基础 电路电路 信号与系统信号与系统 理论力学理论力学 数据结构与软件方法数据结构与软件方法 控制电机控制电机 计算机控制技术计算机控制技术 数字控制技术数字控制技术 非线性控制理论非线性控制理论主要主要实践实践 计算机计算机 金工实习金工实习 电子实习电子实习 生产实习生产实习 毕业设计毕业设计 环节环节 文化基础文化基础 课程设计课程设计 课程设计课程设计 教学教学内容内容第第40页页/共共
47、63页页417.4 自动化类专业的教学环节自动化类专业的教学环节 主要有：课堂教学（包括课堂讲授、课堂讨论、习题课主要有：课堂教学（包括课堂讲授、课堂讨论、习题课等）、习题和作业、辅导和答疑、实验、自学和自学指导、等）、习题和作业、辅导和答疑、实验、自学和自学指导、各种实习、社会调查、生产劳动、考试考查、课程设计和毕各种实习、社会调查、生产劳动、考试考查、课程设计和毕业设计等。业设计等。课堂讲授课堂讲授是教学的基本形式，其主要作用是通过教师讲是教学的基本形式，其主要作用是通过教师讲授，使学生系统地、集中地学到科学文化知识。授，使学生系统地、集中地学到科学文化知识。习题课和课堂讨论习题课和课堂讨
48、论是课堂讲授的有效补充，目的是帮助是课堂讲授的有效补充，目的是帮助学生理解、巩固和深化所学知识，是培养学生智能的重要环学生理解、巩固和深化所学知识，是培养学生智能的重要环节。节。通过通过教学实验教学实验，可以帮助学生巩固和加深理解理论知识，可以帮助学生巩固和加深理解理论知识，培养学生掌握基本的科学实验技能和科学研究的方法。培养学生掌握基本的科学实验技能和科学研究的方法。通过通过实习实习使学生接触实际，增强感性认识，巩固所学理性使学生接触实际，增强感性认识，巩固所学理性知识；获得生产实际知识和技能，了解组织管理生产知识，提知识；获得生产实际知识和技能，了解组织管理生产知识，提高独立工作能力；培养
49、忠于职守、勤奋工作、热爱集体、遵守高独立工作能力；培养忠于职守、勤奋工作、热爱集体、遵守纪律等品格以及一丝不苟的思想作风；学习科学管理的方法。纪律等品格以及一丝不苟的思想作风；学习科学管理的方法。第第41页页/共共63页页42 通过通过课程设计课程设计使学生面对模拟或实际的工程问题，运用所使学生面对模拟或实际的工程问题，运用所学的科技知识提出自己的技术设想和方案，并在实验室条件下学的科技知识提出自己的技术设想和方案，并在实验室条件下具体实现之，在较大程度上提高学生的自学、组织与创新以及具体实现之，在较大程度上提高学生的自学、组织与创新以及科学运算、制图和使用技术资料的综合能力。科学运算、制图和
50、使用技术资料的综合能力。毕业设计毕业设计(论文论文)是专业学习总结性作业，也是作为专业工是专业学习总结性作业，也是作为专业工作者独立工作的开始。它培养学生综合运用所学知识和技能来作者独立工作的开始。它培养学生综合运用所学知识和技能来分析问题和解决问题，是工程设计和科学研究基本训练最重要分析问题和解决问题，是工程设计和科学研究基本训练最重要的环节。的环节。考核考核主要有考试和考查两种，其目的是检测与评价教学质主要有考试和考查两种，其目的是检测与评价教学质量，为教学工作提供反馈信息，同时也是为了鉴别和发现优秀量，为教学工作提供反馈信息，同时也是为了鉴别和发现优秀人才。人才。必修课程必修课程通常都是
