1、但随着电子计算机技术的高速发展和应用，控制论已经成为研究各类系统中共同的控制规律的科学。由于自动化或自动控制具有明显的工程特点，一般又将本学科称为控制科学与工程（Control Science and Technology），以此作为本类专业较有包容性的统称。 控制科学与工程的核心问题是信息，包括信息提取、信息传播、信息处理、信息存储和信息利用等。控制科学与工程和一般的信息学科不同，控制科学与工程是在理论上用较抽象的方式来研究一切控制系统的信息传输和信息处理的特点和规律，研究不同的控制规律达到不同的控制目的。一般的信息学科研究信息的测度（Measure），并在此基础上研究实际系统中信息的有效传
2、输和有效处理等问题（如编码、译码、信道容量及传输速率等）。控制和通信存在不可分割的关系，人控制机器，或者计算机控制机器，都是一种双向的信息流的过程。 作为我国一级学科的控制科学与工程，下设有控制理论与控制工程、检测技术与自动化装置、系统工程、模式识别与智能系统和飞行器导航、制导与控制等二级学科（专业），见图11。和不同的学科相结合，它形成了许多相互联系又相互区别的研究领域，例如飞机控制、导弹控制、卫星控制、船舶控制、车辆控制、交通自动化、通信系统自动化、化工自动化、冶金自动化、电力系统自动化、机械制造自动化、农业自动化、图书馆自动化、办公自动化和家庭自动化等等，如图12所示。 简而言之，自动化
3、类专业是一个口径宽、适应面广的专业，具有明显的跨学科特点。对实现我国工业、农业、国防和科学技术现代化、对迅速提升我国综合国力具有重要和积极的作用。12 我国高等院校自动化类专业的培养目标 高等院校指大学、专门学院和高等专科学校，所开展的教育活动称为高等教育。高等教育是在全面的普通文化知识教育基础上给学生以高级的专门教育。高等院校里任何一个专业的培养目标，就是这个专门教育活动的基本出发点和归宿，也是高等院校所培养人才在毕业时预期的素质特征。如果把高等院校比喻为“工厂”，那么学生就是加工、生产出来的“产品”。不同的专业培养目标，就是对“产品”功能、性能的不同要求。受教育者（大学生）在学习过程中要按
4、照这个目标接受教育、进行学习，在思想、知识、技能、能力、体魄等各方面严格要求自己。工作单位也是根据这个目标评价和选择每一个毕业生；学生自己则要按照这个目标进行自我评价，选择适合自己发展的工作岗位。 我国高等院校自动化类专业的培养目标是：培养适合社会主义现代化建设需要，德智体全面发展，在控制理论、控制系统、生产过程自动化、人工智能与机器人控制等领域具有宽广理论基础和相关专门知识，具有创新和开拓精神的高级工程技术人才。毕业生能在国民经济及国防各部门和行业从事信息及控制系统的研究、设计、集成、开发、制造和应用等工作。 大学生在校期间所接受的教育还是基本理论、基本技能和基本素质的训练。若要想成为一名适
5、合社会需要的人才，还需要经过一定的实践锻炼。这就表明，学生在校学习期间，还需要发挥自己的主观能动性。除了学好本专业规定的必修课和限定选修课外，要重视教学实践环节，还应该学习一些其他科学知识，以适应未来社会对专门人才不断变化的更高要求。如果想成为成功的科技专家、科学家，还需要有意识地培养自己分析问题、解决问题的能力，不断提高自己的科学思维素质，形成积极向上的人生观。热爱生活、关心集体、尊敬师长、关爱家人和朋友也是现代大学生应该具备的优良品质。 我国许多高等院校还培养自动化类专业硕士研究生、博士研究生，部分科研条件较好、师资力量较强的高等院校还设有控制科学与工程学科博士后流动站、国家重点实验室。这
6、对于那些想尽快成长的优秀大学生，提供了进一步学习和提高的机会。显而易见，只有那些达到本专业培养目标的优秀大学生，才有资格进入硕士研究生、博士研究生阶段的学习。1.3一些术语 作为刚踏人大学校门的学生，会遇到越来越多的新名词、新概念。为了便于他们更好、更快地了解本学科，也为了他们更深入地理解本专业的培养目标，以下本节简要地介绍一些重要的术语。 （1）科学 科学（Science）是指对各种事实和现象进行观察、分类、归纳、演绎、分析、推理、计算和实验，从而发现规律，并对各种定量规律予以验证和公式化的知识体系。科学的任务是揭示事物发展的客观规律，探求真理，作为人们改造世界的指南。按传统观点，科学分为自
7、然科学和社会科学两大类。自然科学又可分为基础科学（Basic Science）和技术科学（Technological Science）两类。基础科学包括数学、物理、化学、天文学、生物学等，技术科学包括电子学、电工学、固体力学、流体力学、机械学等。在科学属性上，本学科属于技术科学。专门从事科学研究的专家称为科学家（Scientist）。 （2）技术 技术（Technology）是指人类根据生产实践经验和自然科学原理改变或控制其环境的手段和活动，是人类活动的一个专门领域。技术的任务是利用和改造自然，以其生产的产品为人类服务。其中，工程技术有机械、电气、能源、动力、化工、土木、计算机等；农业技术有种
8、植、畜牧、造林、园艺等；医疗技术有中医、西医、临床等。在技术属性上，本学科属于工程技术。专门从事技术工作的专家称为技术家（Technologist），如工程师、农艺师、医师等。 （3）工程 工程（Engineering）是指应用科学知识使自然资源最好地为人类服务的专门技术。但工程不等同于技术，它还受到政治、经济、法律、美学等非技术内容的影响。技术存在于工程之中。工程有时也指具体的科研或建设项目（如三峡工程、都江堰工程等）。专门从事工程活动的专家称为工程师（Engineer），当然是一种技术家。 工程师（包括其他技术家）和科学家的职责不同。科学家的任务是如何认识，因而他可以选择自己感兴趣的研究课
9、题；工程师的任务是如何实现，所以他必须解决面临的实际问题。工程问题受到多方面因素的制约，工程师必须在多种可能方案中作出选择，谋求最可靠、最经济的解决方法。许多工程问题有深远的社会影响。 （4）系统 系统（System）是指由相互关联、相互制约、相互影响的一些部分组成的具有某种功能的有机整体。如果构成系统的组成部分本身也是系统，则称为原系统的子系统。原系统也可以是更大系统的子系统。对于一个具体的系统，系统以外的部分称为系统环境，系统与系统环境的分界称为系统边界。系统环境对系统的作用称为系统输入，系统对系统环境的作用称为系统输出。系统是本学科乃至整个现代科学技术一个非常重要的概念。随着科学技术的发
10、展，出现了越来越多的大型，复杂的系统，推动、产生了一门新的工程技术学科系统工程（Systems Engineering）。正如以上提到的，在学科分类上，系统工程是控制科学与工程一级学科下的二级学科。 （5）信息 信息（1nformation）是指符号、信号或消息所包含的内容，用来消除对客观事物认识的不确定性。信息普遍存在于自然界、人类社会敢人的思维之中。早在1948年，信息论的创始人C香农（Shannon）把信息定义为信源的不定度。即对信宿（接受信息的系统）而言，未收到消息前不知道信源（产生信息的系统）发出的是什么信息，只有收到消启后才能消除信源的不定度。这里，消息是信息的载体。1950年，控
11、制论的创始人N维纳认为，信息是人们在与客观世界相互作用过程中与客观世界进行交换的内容的名称。这里交换的还是消息或信号。 （6）控制 控制（Control）是指为了改善系统的性能或达到特定的目的，通过信息的采集和加工而施加到系统的作用。可以把所有的系统分为不可控系统和可控系统两类，前者是指无法进行人工控制、干预的系统，后者是指可以进行人工控制、干预的系统。可控系统由控制部分和被控对象组成，两者往往形成双向的信息流联系。控制部分一般由传感器（Sensor）、控制器（Controller）和执行器（Actuator）组成。传感器用来采集信息，并把它变换到合适的形式，传送到控制器。控制器用来加工信息、
12、产生控制信号，这是控制系统的核心。执行器则将控制器产生的控制信号进行放大和变换，以此产生控制作用，最终施加到被控对象上。通常把进入可控系统的信息加工成控制信息的规则，称为控制算法（Algorithm）。设计和实现控制算法是控制理论中最重要的研究课题。在可控系统中实现控制算法的部件称为控制器，设计和研制各种控制器则是控制工程最重要的任务。 （7）反馈 反馈（Feedback）是指将系统的实际输出和期望输出进行比较，形成误差，从而为确定下一步的控制行为提供依据。实际上，反馈是一切自然系统、生物系统、社会系统的普遍属性，反馈的过程是信息传递的过程。反馈控制是一种最基本的控制方式。如果反馈信息（系统实
13、际输出）是使系统输出的误差逐渐减少，则称为负反馈；反之，称为正反馈。反馈控制又称为闭环控制，与此完全不同的控制方式是开环控制，或称程序控制，它按事先规定的顺序或逻辑控制系统。这两种控制方式在实际中都有广泛的应用。 （8）调节 调节（ReguLation）是指通过系统的反馈信息自动校正系统的误差，使诸如温度、速度、压力或位置等参量保持恒定或在给定范围之内的过程。调节须以反馈为基础，而控制则包括以反馈为基础的闭环控制和无反馈的开环控制。早期，经典控制理论称为自动调节原理。 （9）管理 管理（Management）是指为了标而对社会或其组成部分施加的充分利用各种资源来达到一定的目种控制。管理是一专门
14、的学问，但借助计算机、计算机网络、数据库以及控制中的原理和方法实现管理自动化、办公自动化是自动化学科近年研究、开发的领域之一。 （10）决策 决策（Decision Making）是指为最优地达到目标，对若干准备行动的方案进行选择。如何科学地进行决策是各项工作顺利开展的重要保证。这也是本学科近年研究和发展的新领域之一。1.4 当前自动化类专业对所培养人才的素质要求 随着科学技术的飞速发展，人类已经进入了崭新的2l世纪。在新的世纪里，经济全球化、全球信息化正在极大地改变人们的生产、生活方式。人类在新材料、新工艺、新能源、生命科学、信息科学、系统科学、航天飞行等高科技领域的新成就，也将给人类生活带来深远的影响。在这个信息化的时代里，不断进步的计算机技术延伸和扩展了人类大脑的功能，而互联网缩小了人与人之间的距离，使人们的信息交换、交流变得无比的简单、快捷。可以想像，人们进行产品开发、系统设计和所有科研活动在工具、方式、形式和内容等都将和以前大不相同。国家和社会对专业人才的素质将会提出更高更新的要求。因此，我国教育部门提出了面向2l世纪素质教育这一宏大的课题。什么是人的素质呢?按照教育学的观点，是指“人在先天生理基础上受后天环境、教育影响，通过个体自身的认识和社会实践，养成的比较稳定的身心发展的基本品质”。 普遍认为21世纪的工程师至少要做好回答以下问题的准备：
