1、自动化专业导论结课作业学院：信息工程学院班级：09 级自动化 2 班学号：0967106230姓名：赵琦日期：2011-10-30一.专业的特点根据你目前的理解, 自动化科学与技术的核心是什么？自动化专业的特点是什么？答：自动化科学与技术的核心是信息、控制、系统，其中控制是核心的核心。自动化专业的特点：（1）严密的理论特征。 （2）鲜明的改造世界的特征。 （3）系统的复杂性特征。 （4）普遍适用特征。 （5）具有多学科交叉、内涵丰富、外延宽广的特点，因而利于培养宽口径、多面手、综合复合型人才。（6） 得益于具有方法论性质的科学方法、科学思想的熏陶，思想更开阔、也更有深度，非常利于培养具有创新能
2、力的人才。 二.开环控制和闭环控制的差异是什么？解释闭环 PID 控制的作用?答：开环控制和闭环控制是按信号的传递路径来区分的两种不同的控制形式。闭环控制的被控量要经测量变送元件测量出来送回给输入端与给定信号进行比较得出偏差信号，即有反馈环节，通过反馈（负反馈）使系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求高的系统.。而开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,精确度不高,使用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。PID 控制器有比例单元、积分单元和微分单元组成。比例调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用，用
3、以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，是系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。积分调节作用：是使系统消除稳态误差，提高误差度。加入积分调节可是系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合，组成 PI 调节器或PID 调节器。微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预测性，能预见偏差变化的趋势，因此具有超前的作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。但微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分作用，对系统干扰不利。微分作用不能单独作用，需与另外两
4、种调节规律相结合，组成 PD 或 PID 控制器。三者的结合闭环 PID 控制能使系统具有良好的动态特性和静态特性。三.计算机在直接数字控制系统（DDC）中充当什么角色？为什么要用 A/D 和 D/A 装置与现场设备相连？与模拟控制系统相比，它有哪些特点？ 试举一些它们应用的实例？ 并画出系统的结构示意图？阐述他们的工作原理。答：计算机在直接数字控制系统充当控制器。因为计算机不能直接处理模拟信号只能处理数字信号，要实现数控就必须进行这两种转换用，A/D 和 D/A 装置与现场设备相连是为了实现计算机与被控对象之间的信号变换与信息传输，起桥梁作用。直接数字控制系统（DDC）的特点：（a ）计算机
5、控制系统中，控制器的控制规律是通过计算机程序形式实现的，修改一个控制规律，只需修改相应的程序，不需要改变硬件电路，因此具有很大的灵活性和适应性。 （b）计算机控制系统具有丰富的指令系统，很强的运算能力和逻辑判断功能，便于实现复杂的控制规律，而传统的控制系统采用模拟电路或机电的形式只能实现简单的控制规律。 （c）传统的控制系统一般一个控制器只能控制一个回路。而在计算机控制系统中，由于计算机高速的运算处理能力，可以采用分时控制等方式，同时控制多个回路，并可方便的实现各控制回路之间的协调和管理。下面列举一个微机 DDC 控制系统在工业锅炉控制中的一个实例。直接数字控制系统的硬件组成原理框图如上图所示
6、,系统中除了输入和输出通道外,一般还有一个功能较强的控制操纵台,在操纵台上可调整被控参数的给定值、显示或打印采样值、声光报警装置也在操纵台上如下图所示生产过程 检测输出通道接口 主 机控制操作台执行输入通道接口生产过程（对象）测量变送器由直接数字控制系统方框图,先由测量变送器测取工业生产过程参数,经过输入接口转换成数字量作为计算机的输入信号,计算机根据确定的控制规律进行运算,并发出信号,再以输出接口转换成模拟信号直接驱动执行器.DDC 系统不仅可对一个回路进行控制,而且通过采样实现对多个回路的控制.另外,DDC 系统只要改变程序还能实现串级,前馈等复杂的控制,直接数字控制系统可实现常规的 PL
7、D(比例、积分、微分)调节,也可实现其它复杂或先进的调节规律,调节规律的改变只需控制软件.不同的是硬件部分除按需适当增减通道的数量外，一般不需要做大的变动，所以使用比较灵活。DDC 系统是一个“在线”的时实的半环控制系统。工业锅炉的微机 DDC 控制工作原理：现场模拟量信号通过变送器转换成 0-10mA.DC 或 4-20Ma.DC 或0-5V.DC 的模拟量信号，通过有关端子输入计算机 A/D 板，或电阻信号通过电阻信号转换板与其它现场毫伏信号进入信号调理板，再输入 A/D 板，经 A/D 转换后以实际工程量屏幕显示气包水位、蒸汽压力等影响工业锅炉运行安全性、经济性的主要参数以及给水输入接口
8、微型计算机输入接口打印 显示 报警调节阀位、给煤机构转速等执行机构的位置信号，这些信号用来控制、打印制表、数据存储、经济量累积核算等。对工业锅炉主要参数进行直接控制是微机 DDC 控制的主要功能之一。以一般饱和蒸汽链条炉为列，相应的调节系统分别输出四个调节信号，通过 I/O 或D/A 转换装置输送至炉排、给水、送风、引风等执行机构。输送至炉排执行机构的调节信号，通过变频器来改变进入锅炉的燃料量，输送至给水执行机构的调节信号通过改变电动执行机构，改变给水调节阀门的位置，从而改变进入锅炉的给水量，输送至送风至送风执行机构的调节信号通过改变电动执行机构（或变频调速装置）改变送风入口调节档板开度（调节
9、电机转速） ，从而改变进入锅炉的送风量，输送至引风执行机构（变频调速电机）的调节信号通过电动执行机构（变频调速电机）改变引风机入口调节板或碟阀（调速电机转速） ，从而改变锅炉输出的烟汽流量，使炉膛烟压保持相应的负值。对其它炉型，皆有相应的调节信号输出，并控制相应的调节设备。四.“实体控制”类知识结构与体系的特点是什么？参照内蒙古科技大学自动化专业教学计划，你认为在基础课、专业基础课和专业课中，各有哪几门课程是主要的？你准备如何学好这些课程？答：“实体控制”类知识结构与体系的特点：（1）工程的特点。学习如何将自动化科学技术的原理和方法转换为工程应用技术；同时学习如何将自动化技术应用于具体对象，使
10、其成为自动化设备，自动化系统或自动化工程。 （2）专门自动化的特点：针对不同的对象，形成具有专门针对性的自动化，如商业自动化、化工自动化、交通自动化，建筑自动化、电力自动化等。我认为基础课中高等数学是解题的工具，只有扎实的数学基础才能把实际问题进行数学建模进而理论分析，实现把具体问题抽象化。英语是交流的工具，是连接我国与科技强国的纽带与沟通学习的桥梁，通过英语我们可以更好的接受发达国家的学术，来更好的为我们国家的发展服务。专业基础课中电路基础、数字电子技术、模拟电子技术、电机原理与拖动等都比较重要。只有扎实的基础，基础知识一点一滴的积累，才能为以后专业课的学习铺路。专业课中单片机原理、自动控制
11、原理、计算机控制系统等是自动化知识的应用方面，它们的重要性就不用再说了。我们自动化专业的精髓就在里面，学好它们才会有铁饭碗！实验与实习也是很重要的，学校是我们学生犯错的地方，当我们踏入社会，参加工作，就不容的我们犯错了。不然对公司的损失是无法估量的。因此通过做实验我们应该学会发现问题，分析问题，解决问题的方法。当然在此期间我们的动手能力也提高了。这就是理论与实践相结合。五.自动化专业人才需要哪 5 方面的知识？哪 4 方面的素质？哪 4 方面的能力？他们的相互关系？答：知识要求：人文社会科学基础知识、工具性知识（英语、计算机） 、自然科学基础知识、工程技术基础知识、自动化专业知识。素质要求：思
12、想道德素质、文化素质、身心素质、专业道德素质能力要求：获取知识能力、应用知识能力、创造知识（科研创新）能力、团结协作能力。联系：知识、能力和素质是进行高科技创新的基础。知识是基础，是能力和素质的载体；能力是知识的综合体现，是在获取知识过程中，经培养训练和实践锻炼而形成的；素质是人在获取知识、应用知识和创造知识过程中，在社会化过程中形成的相对稳定的各种品质的总和。知识和能力可以相得益彰，而高的素质可以推动知识和能力的扩展。六.自动化学科与专业在发展中形成了那些鲜明的特色？答：1：具有多学科交叉、内涵丰富、外延宽广的特点，因而利于培养宽口径、多面手、综合复合型人才；2：得益于具有方法论性质的科学方
13、法、科学思想的熏陶，思想更开阔，也更有深度，非常利于培养具有创新能力的人才；3：突出系统与集成的思想、方法，有利于培养“将才”与“帅才” 。七.列出自动化领域著名公司、研究院所、大学与重要学术期刊。答：自动化领域著名公司：美国罗克韦尔自动化公司,美国霍尼韦尔公司,德国西门子自动化公司,瑞士 ABB 公司,日本三菱电机公司,日本欧姆龙公司,法国阿尔斯通公司自动化领域著科研院所：中国科学院自动化研究所,中国科学院沈阳自动化研究所,北京机械工业自动化研究所,冶金自动化研究设计院,天华化工机械及自动化研究设计院,轻工业自动化研究所,上海工业自动化仪表研究所,国电自动化研究所与南瑞集团自动化领域著名大学：清华大学、北京理工大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、东北大学、西安交通大学、华中科技大学、上海交通大学、浙江大学、国防科技大学等自动化领域重要学术期刊：自动化学报 、 控制理论与应用 、控制与决策 、 信息与控制 、 模式识别与人工智能 、 计算机学报 自动化仪表 、 控制工程 、 电力系统自动化 、Automatica 、 IEEE Transactions on Automatic Control 、 IEEE Transactions on Automatic Science and Engineering 。
