自动化专业导论：系统理论与控制方法解析

自动化专业导论的第二章深入探讨了自动化的基本原理，旨在为理解自动化控制提供基础框架。本章首先由钱学森提出的系统定义出发，他将系统定义为由相互作用和依赖的元素组成的有机整体，包括元素集合（Elements）和关系集合（Relationships）。系统根据其性质和来源被分为多种类别： 1. 自然系统与人造系统：自然系统源自自然过程，如生态系统，而人造系统则是人为构建的，如工程系统，如BRT系统，其中包含矿物、生物、机械和人群等因素。 2. 实体系统与概念系统：实体系统由物理对象构成，如机械和工厂设备，而概念系统则涉及抽象概念、规则和程序，如管理、指挥和社交系统。 3. 动态系统与静态系统：动态系统如化工生产过程，其状态随时间变化，而静态系统是动态系统的理想化，如稳定运行的工厂管理系统，简化了时间因素的影响。 4. 开放系统与封闭系统：开放系统允许与外部环境交换物质、能量和信息，如生态系统和工业生产流程，它们需适应环境变化以维持平衡。 在实际应用中，PLM（产品生命周期管理）、ERP（企业资源规划）和MES（制造执行系统）这三大工厂管理系统，尽管各自负责不同的管理环节，但它们在动态环境中协同工作，共同实现生产过程的自动化和优化。 通过学习这些基本原理，自动化专业的学生能够建立起对系统分析和设计的基础认知，从而更好地理解和设计复杂的自动化系统，提高生产效率和优化决策。后续章节会进一步探讨控制理论、传感器技术、执行机构以及自动化控制算法等内容，这些都是实现自动化的关键要素。