千百年来，用机器来代替人的工作，是人类的一个梦想。人们总是试图制造各种机器来为自己工作。随着工业革命的出现，人们发明了蒸汽机，而后更多的动力机械被发明出来。例如，发动机、电动机以及用这些动力机械驱动交通工具和生产工具。这些动力机械，放大了人类的体力，当然也就极大地提高了劳动生产力。我们可以将这些动力机械代替人的体力劳动的方式，称为机械化。如果工作装置不仅能替代人的体力，同时还能替代（至少是部分替代）人的脑力，则可以称之为自动化了。
      一提起自动化，许多人的脑海里可能出现的，就是机器人、自动生产线等。实际上，自动化的范畴非常广泛；已经和我们的日常生活密不可分。工业生产需要自动化，农业生产需要自动化；通信、信息、军事、交通、医学、商业、金融、教育等行业都需要自动化；就连现代家庭也离不开自动化。
      就举几个简单的例子吧。
      例子一，我们每天使用的自来水，一般是将水源水（江水、河水、水库水、地下水等）经过沉降、过滤、消毒等几个工序处理变成合格的生活用水。以上几个工序都离不开自动化控制设备。就拿最后一道消毒工序来说吧，为了确保水的干净、清洁，必须添加各种化学药品进行消毒。药品添加少了，达不到消毒效果；药品添加得太多，一是浪费，二来也可能对人的身体有害。如何确保药品添加刚好合适，则需要自动控制设备显身手了。
      例子二，为了使自来水能够输送到各个家庭，就要确保出厂的水压力保持稳定。压力太高，水管容易爆裂，压力太低，又无法将自来水输送到住在高层的住户。因此同样需要自动控制设备保持出厂水压力稳定。     
      例子三，如今，许多城市里的家庭都会有几样家用电器。比如说，洗衣机、电冰箱、空调器、微波炉、电热水器等等。不用说，这些电器设备中都有自动化的身影。
      例子四，我们许多的家庭每天都要使用交流电，如果供电部门提供的交流电不能保证电压是220伏、频率是每秒50周波、电压的波形是正弦波，就会带来很大的麻烦。因为电压的不稳定，会使电灯闪烁不说，更重要的是会损害很多家用电器。如果频率不能维持在50周波，波形不是正弦波，也会使很多家用电器的效率降低，因为这些电器都是按照工作在50周波频率、电压波形为正弦波而设计的，为此，必须使用自动控制技术来保证供电电压的稳定。
      下面，我们就以室温控制为例子，说明其中的自动控制原理。
      先考虑室温的人工控制。可以在房间的某一个地方放置一个温度计，让一个人用眼睛盯着这个温度计（当然，不必时时刻刻都盯着，例如不妨规定每5分钟看一次）；如果室温和他大脑中预先设定的温度值（例如26℃）相比太低，则加大热蒸汽的阀门，让更多的热量进入房间，从而提高房间内的温度；如果温度太高，则关小热蒸汽的阀门，减少热量进入房间，从而降低房间内的温度。

      在以上的控制过程中，我们可以看到，实施控制的人主要使用了三个器官。第一个是眼睛，用来看（专业术语为“测量”）室温。控制者的眼睛和温度计合称为传感器，其作用是将要控制的室温测量出来。第二个是大脑，用来比较测量值和设定值的差别并决定采取何种动作。我们把对测量值和给定值进行比较并发出控制信号的装置（器官）称为控制器。第三个是手，用来转动阀门。控制者的手和阀门合称为执行器。概括地说，人的作用有三个：测量、比较、动作。
      测量并比较温度的过程，我们称为“反馈”。反馈原理是自动控制中最重要、最基本的原理。事实上，我们每一个人在其日常生活中都会自觉或不自觉地应用反馈原理。在许多的自然现象中，都有反馈的机理。比如，人体的许多生理参数，体温、血压、心跳、血糖、胰岛素分泌等之所以能够维持稳定，“反馈”的存在，功不可抹。又比如，在一个生态环境中，捕食者（比如说，狼）和被捕食者（比如说，鹿）的数量能够维持相对稳定，也是靠着“反馈”。因此，我们也可以说，自动控制实际上是人类对自然现象的一个模拟。同时，自动控制系统，往往又称为反馈控制系统。
       我们可以使用下图表示室温的人工控制原理。图中的被控制过程（从阀门的开度变化到室温变化的过程）也称为被控对象。室温的变化经过温度计和眼睛送回了大脑（控制器），从而构成了信号的反馈。

      通过以上的分析我们知道，如果使用一个（或者一些）设备（装置）替代人的测量、比较、动作工作，就可以实现自动控制了。下图表示室温的自动控制原理，和上图相比较，使用了设备来代替人的工作。控制器、执行器、传感器再加上被控对象就构成了一个自动控制系统。

      你可能会说，一个自动控制系统一定会很复杂吧。其实，如果控制要求不是很高，被控对象不是很复杂；可以用比较简单的方式实现自动控制。下图是一个古代的水钟工作的示意图。我们来分析一下它的工作原理，如果能够保持中水箱液位的稳定，就能保证其流出的水流量的稳定；因而，下水箱的液位上升就会稳定；这样一来，指针就会稳定上升了。读者可以自己分析一下，通过浮动的水塞（红色部分）来保持中间的水箱液位稳定，是不是十分简单呀？当然，现代的自动控制系统都是基于计算机的了，称为计算机控制系统。

     说到这里，你可能会问，“自动化”和“自动控制”的关系是怎样的呀？简单地说，“自动控制”是自动化的一个非常重要的组成部分。一般来讲，自动控制的作用是使某个装置（系统）的参数稳定或者按某种规律变化；或者，使某台机器（设备）“自动地”工作。大多数的自动控制都使用了反馈控制方式。当然也有例外的，例如，洗衣机的洗衣过程就没有使用反馈控制，而是使用程序（定时）控制的方式。我们把这种控制方式称为“开环控制”。之所以这样，主要是我们很难检测衣物的洁净程度。你也不妨自己分析一下，采用开环控制有什么好处；同时又会带来什么样的问题。
      按照我们前面所说的，如果机器不仅能替代人的体力，同时还能替代（至少是部分替代）人的脑力，则可以称之为自动化。因此，现在很多的信息处理工作（数据的产生、传输、接收、存储、统计、查询、加工、识别等），都可以使用机器（计算机）来代替人 。例如，今天的银行已经使用计算机（网络）来存储客户的各种信息，使用各类设备来“自动地”为客户服务；我们把它称为“金融自动化”。又例如，很多的超市都使用计算机来存储和管理货物信息、客户信息、供应商信息等，我们把它称为“商业自动化”。人的指纹、虹膜、面部、字迹等的机器识别，称为“模式识别”；也是自动化的重要组成部分。

                                                                                             (广西大学  何小阳)