生物控制与中医学.ppt

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1、5.8.4生物控制与中医学生物控制与中医学中医学中医学是我国人民经过几千年实践总结出来的一门关于是我国人民经过几千年实践总结出来的一门关于人的科学，它和生物控制研究方法的共同点是注重整体性和人的科学，它和生物控制研究方法的共同点是注重整体性和系统性。其中记载的系统性。其中记载的经络学说经络学说实质上是世界上最早的古典实质上是世界上最早的古典生生物控制物控制理论。理论。根据经络学说的论述，从生物控制的观点看来，可以认根据经络学说的论述，从生物控制的观点看来，可以认为为经络经络实质上是指人体整个生命活动的实质上是指人体整个生命活动的功能控制系统功能控制系统。因为。因为它是一个功能控制系统，而不是个

2、别的器官、组织，所以不它是一个功能控制系统，而不是个别的器官、组织，所以不能找到特定的实体结构。这个功能控制系统是一个以脑为控能找到特定的实体结构。这个功能控制系统是一个以脑为控制中心的多级闭环控制系统，在经络学说中，称脑为制中心的多级闭环控制系统，在经络学说中，称脑为“元神元神府府”，它通过督脉，它通过督脉(总督全身的阳经总督全身的阳经)、任脉、任脉(总任全身的阴总任全身的阴经经)等，控制五脏六腑、四肢百骸，而五官七窍、体表穴位等，控制五脏六腑、四肢百骸，而五官七窍、体表穴位则为测量装置则为测量装置(传感器传感器)与外界环境发生联系。与外界环境发生联系。生物控制生物控制理论及技术也可以使中医

3、学的科学性得到准确理论及技术也可以使中医学的科学性得到准确的说明和鉴定，使中医理论真正建立在科学基础上。的说明和鉴定，使中医理论真正建立在科学基础上。15.9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

4、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。25.10社会经济控制社会经济控制(1 1)将将社社会会经经济济系系统统（SocioeconomicSystem）看看成成是是一一个个具具有有反反馈馈调调节节，特特别别是是信信息息反反馈馈的的控控制制系统；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

5、的描述与处理，以求达到最优控制，作出有效、合理的经济决策求达到最优控制，作出有效、合理的经济决策;(3)社社会会经经济济控控制制的的主主要要任任务务是是：给给出出最最优优的的经经济济决决策策，通通过过最最优优的的经经济济管管理理，实实现现预预期期的的经济指标。经济指标。35.11大系统控制与系统工程大系统控制与系统工程大大系系统统就就是是规规模模宏宏大大、结结构构复复杂杂的的系系统统。例例如如，现现代代大大型型企企业业的的多多级级计计算算机机管管理理和和控控制制系系统统（如如大大型型钢钢铁铁联联合合企企业业），大大型型工工程程项项目目的的计计划划协协调调与与组组织织管管理理系系统统全全国国性性

6、或或地地区区性性的的供供电电网网络络的的调调度度、管管理理和和优优化化运运行行系系统统，社社会会经经济济系系统统，大大都都市市的的交交通通管管理理与与控控制制系系统统，环环境境生生态态系系统统以以及及航航天天运运载载火箭、洲际导弹等，都是典型的火箭、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、模型

7、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。4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，根据大为协调控制级，根据大系统的

8、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5(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“被支配被支配”的关系。的关系。图图5.17多层控制结构多层

9、控制结构6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

10、.18多段控制结构多段控制结构75.11.2 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

11、（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、

12、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。8 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

13、、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。96.1 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

14、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。10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）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。116.1.2计算机集成制造系统所涉及的自计算

15、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。12 6.1.3 我国发展计算机集成制造系统我国发展计算机集成制造系统技术的前景技术的前景 为跟踪国外计算机集成制造系统这一先进技术，我国

16、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，这一时期国主题，这一时期国外正强调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“集成系统体系结构集成系统体系结构”。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多年的努力实施，多年的努力实施，有成绩，也有教训。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

17、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

18、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。136.2机器人应用于生产和社会机器人应用于生产和社会生活的各方面生活的各方面6.2.1机器人发展概况机器人发展概况机机器器人人作作为为人人类类20世世纪纪最最伟伟大大的的发发明明之之一一，在在短短短短的的40年年内内发发生生了了日日新新月月异异的的变变化化。机机器器人人已已经经不不仅仅成成为为先先进进制制造造业业不不可可缺缺少少的的自自动动化化装装备备，而而且且正正以以惊惊人人的的速速度度向向海海洋洋、航航空、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。机机器

19、器人人主主要要分分为为两两大大类类：用用于于制制造造环环境境下下的的工工业业机机器器人人（如如焊焊接接、装装配配、喷喷涂涂、搬搬运运等等机机器器人人），和和用用于于非非制制造造环环境境下下的的特特种种机机器器人人（如如水水下下机机器器人人、农农业业机机器器人人、微微操操作作机机器人、医疗机器人、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）。14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

20、、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阶段。入实用化阶段。图6.2 机器人正在清洗瓷砖壁面156.2.3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

21、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。166.2.2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

22、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。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

23、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，以及路径规划技术与车体控制技术等。176.3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采用用交交流流传传动动技技术术，流流线线型型头头形形、轻轻量量化化鼓鼓形形车车体体、动动力力学学性性能能较较好好的的小小轮轮径径动动力力车车转转向向架架等等，架架装装了了导导流流板板，而而 控控 制制 系系 统统 采采 用用MITRAC分分布布式式微微机机控控制制

24、装装置置等等，使使该该车车组组技技术术性性能能进进一一步步完完善善和和提提高高。我我国国高高速速“子子弹弹头头”列列车车，时时速速达达300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。186.3.2人类太空飞行与人类太空飞行与国际空间站国际空间站 国际空间站国际空间站是一座有两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，将成为人类历史上第一个完备成为人类历史上第一个完备的太空实验室。的太空实验室。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

25、，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。19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

26、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。206.4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

27、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:216.5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，配之以先隐形技术，配之以先进的电子集成电路、进的电子集成电路、微型计算机等，研制微型计算机等，研制出小巧

28、、机动灵活出小巧、机动灵活、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。22 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，利用一部雷达测得

29、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。236.5.3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 美制E-3“望楼”空中预警飞机有源相

30、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246.6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

31、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

32、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。25图图6.11机敏传感网络的概念机敏传感网络的概念267自动化类专业的教学安排自动化类专业的教学安排277.1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7.1.1.3 积极地帮助受教育者树立科学的世界

33、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287.2工科课程的类型工科课程的类型图图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

34、.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297.

35、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7.3.1.2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307.3.1.1公共课程公共课程(7)大学外语大学外语,(8)体育体育,(9)中国传统文中国传统文化化,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

36、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.317.3.1.2基础课程基础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

37、现代生物学导论（限制性选修课）论（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）。327.3.1.3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

38、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)数据结构与数据结构与软件方法软件方法,(12)数据库技术（选修课）数据库技术（选修课）,(13)操操作系统原理作系统原理,(14)信号与系统信号与系统,(15)自动控自动控制原理制原理,(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）.337.3.1.4专业课程与专业选修课程专业课程与专业选修课程(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

39、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)飞行控制课程组飞行控制课程组,(7)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（选修课）智能控制基础（选修课）,(9)分布式控制系分布式控制系统（选修课）统（选修课）,(10)系统建模与仿真（选修课）系统建模与仿真（选修课）,(11)人人工智能导论（选修课）工智能导论（选修课）,(12)可编程控制器原理及应用可编程控制器原理及应用（选修课）（选修课）,(13)控制系统计算机辅助设计（选修课）控制系统计算机辅助设计（选修课）,(14)系统工程与系统集成（选修课）系统工

40、程与系统集成（选修课）,(15)系统辩识（选系统辩识（选修课）修课）,(16)神经网络导论（选修课）神经网络导论（选修课）,(17)自适应控制自适应控制（选修课）（选修课）,(18)预测控制（选修课）预测控制（选修课）,(19)图像处理与图像处理与模式识别（选修课）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：347.3.2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

41、,（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）计算机文化基计算机文化基础础,(10)电子技术课程设计电子技术课程设计,(11)控制理论控制理论专题设计专题设计,(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：357.3.3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

42、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。367.3.4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

43、与分布7.3.4.1主要课程系列主要课程系列7.数学课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37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387.3.4.2主要课程设计和实验系列主要课程设计和实验系列7.3.4.3主要实习系列主要实习系列39表表 7.1 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

44、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

45、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407.4 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

46、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

47、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。41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

48、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

49、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考试课程，而通常都是考试课程，而选修课程选修课程通常是考核课程。通常是考核课程。427.5课外教育活动的意义和内容课外教育活动的意义和内容7.5.1课外教育活动的意义课外教育活动的意义(1)巩固、加深、扩展课堂教学的内容巩固、加深、扩展课堂教学的内容(2)帮助优秀人才脱颖而出、尽快成长帮助优秀人才脱颖而出、尽快成长(3)开发学生的非智力因素开发学生的非智力因素(4)提高学生的人文社科综合素提

50、高学生的人文社科综合素质质(5)培养和锻炼学生的社会活动能力以及自我学习、培养和锻炼学生的社会活动能力以及自我学习、独立工作的能力独立工作的能力437.5.2课外教育活动的类型和特点课外教育活动的类型和特点7.5.2.1课外活动的类型课外活动的类型(1)政治性的课外活动政治性的课外活动(2)学术性的课外活动学术性的课外活动(3)知识性的课外活动知识性的课外活动(4)健身性的课外活动健身性的课外活动(5)娱乐性的课外活动娱乐性的课外活动(6)公益性的课外活动公益性的课外活动447.5.1.2课外活动的特点课外活动的特点(1)课外活动的内容不受本专业教学计划、教学大纲的限制课外活动的内容不受本专业