1）          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：核心：控制。

特点：科学的：（1）数学属性，严密的理论特征；

（2) 对象特性，鲜明的改造世界的特征；

 （3)系统与社会属性，系统的复杂性特征；

（4）渗透与扩散特性，普遍适用特征

技术的：⑴桥梁作用

   自动化技术是信息与能量、物质之间的桥梁。

⑵使能作用

    一旦应用于具体对象（一台设备、一个系统或一项工程），将使对象发生质的变化（稳定可靠运行、大大提高效率、大大降低能耗成本等）的重要工程应用技术

⑶系统集成作用

   通过“综合”与“集成”，大型复杂系统、过程或工程逐步能被人类有效地控制与管理。随着系统、过程或工程的规模越来越大、越来越复杂，自动化技术的系统集成作用将越来越凸现。

2）          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：差异：开环控制的被控量不反馈至输入端，闭环控制的被控量反馈至输入端。

PID控制的作用：保持系统具有良好的静态特性和动态特性。

3）          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。

（1）.计算机在直接数字控制系统（DDC）中充当控制器的角色。

（2）因为A/D是从模拟信号到数字信号的变换过程，而D/A是从数字信号到模拟信号的变换过程。A/D和D/A构成了计算机与自动控制系统其他部分联系的桥梁。

（3）.特点：a.计算机控制系统中，控制器的控制规律是通过计算机程序的形式实现的，修改一个控制规律，只需修改相应的程序，不需改变硬件电路，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—电的形式只能实现较简单的控制规律。

c.传统的控制系统一般一个控制只能控制一个回路。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，并可方便地实现各控制回路之间的协调和管理。

(4)应用实例：VAV空调系统中的自动控制

水系统的自动控制

如图1所示，空调冷冻水系统循环泵，由初级泵和次级泵组成。初级泵为定频泵，其流量只需满足冷水机组的额定流量。次级泵采用变频泵根据供回水之间的压差ΔP，控制水泵电机转速从而改变水泵的供水量。控制过程如下图所示

控制过程：

当空调负荷逐渐减小，空调机组送风温度t达到设定值时，现场DDC控制器自动将空调机组的回水电动阀开度m减小，以减少机组水流量，此时系统供回水压差ΔP随之增大。通过DDC控制器自动调节变频器的输出频率使水泵转速n下降，从而减小系统水流量。同理，当空调负荷增大时，相应的増大系统的水流量。当次级泵b1满负荷运转时，流量仍不能满足空调系统需要时，DDC控制器自动开启次级泵b2。此时次级泵的流量大于初级泵的流量，系统回水通过旁通管回到次级泵进口，旁通的水量通过流量计q进行检测。如果旁通的水量大于某一设定值时，说明一台制冷机的制冷量不能满足负荷的需要。同时系统自动启动第二台制冷机。反之，停止一台制冷机。上述过程中电动阀、系统压差均采用PID的调节方式。控制系统中干扰量是空调负荷，检测变送装置是温度传感器、压差传感器，控制器是DDC执行器是电动阀、变频水泵。由于空调负荷的滞后性、每个房间空调负荷的不均匀性，使得末端空调机组电动阀不可能同时开大或同时关小，从而造成水系统压差的不稳定性。采用PID的调节方式可以实现超前调节、积分调节，使系统控制更加平稳。

水泵变频调速的节能原理

空调末端变风量系统的自动控制

变风量空调系统中的空调机组采用变频风机，送入每个房间的风量由变风量末端装置VAVbox控制，每个变风量末端装置可根据房间的布局设置几个送风口。如图3所示，

图3 变风量系统流程图

室内温度通过末端装置设在房间的温控器进行设定，温控器本身自带温度检测装置，当房间的空调负荷发生变化实际值偏离设定值时，VAVbox根据偏离程度通过系统计算，确定送入房间的风量。送入房间的实际风量可以通过VAVbox的检测装置进行检测，如果实际送风量与系统计算的送风量有偏差，则VAVbox自动调整进风口风阀以调整送风量。例如夏季，当室内温度高于设定值时，VAVbox将开大风阀提高送风量，此时主送风道的静压P将下降，并通过静压传感器把实测值输入到现场DDC控制器，控制器将实测值与设定值进行比较后，控制变频风机提高送风量，以保持主送风道的静压。如果室内温度低于设定值时VAVbox将减小送风量。冬季和夏季的调节方式相同，但调节过程相反。具体控制过程如下图所示

上述控制过程中，控制对象为室内温度、主送风道静压P，检测装置为静压传感器，调节装置是现场DDC控制器，执行器是变频风机，干扰量是VAVbox风阀开度、空调负荷。另外，送风道的严密性也是不可避免的干扰量，但可以通过改善施工工艺使之减小到最小程度。由泵与风机的相似律可知，变频风机和变频水泵的节能原理是一样的，这里就不在重复叙述。

由于变风量系统在调节风量的同时保持送风温度不变，因此在实际运行过程中必须根据空调负荷合理的确定送风温度。例如夏季，当送风温度定的过高，空调机组冷量不能平衡室内负荷时，空调机组可能大风量工频运转，此时起不到节能效果。空调机组的送风温度可以通过现场DDC控制器进行设定，并且通过控制空调机组回水电动阀，对送风温度进行有效的控制，控制过程如前所述。

为了使变风量系统更加稳定的工作、充分发挥节能效果，保持良好的室内空气品质。现场DDC可以对空调机组进行起停控制，通过设定时间表，使机组按时工作按时停止。对于有几十台甚至上百台空调机组的大厦来说，可以节省很多人工。DDC控制器通过监测新风与回风的焓值，确定新风与回风的混合比。在保持最小新风量的同时充分利用回风，以减少制冷机组能耗。DDC控制器还可以对空调机组过滤网前后的压差进行监测。当过滤网出现堵塞时会及时报警，以免长时间影响机组送风量。各个现场的DDC控制器通过网络控制器NCU与中央控制室之间进行信息交互，实现整个系统的集中控制。

空调系统的设计负荷，是考虑在最不利环境下的最大负荷。在实际运行的过程中，处于最大负荷运行状态的比例很小，所以采用变风量空调系统可以取得良好的节能效果。

4） “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？

（1）工程的特点。学习如何将自动化科学技术的原理与方法转换为工程应用技术；同时学习如何自动化技术应用于具体对象，使其成为自动化设备、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（行业），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。

基础课：高等数学、线性代数、概率与随机过程、复变函数与积分变换、大学物理、工程制图等。

专业基础课：电路分析、模拟电子、数字电子、电机原理与拖动等。

专业课：自动控制原理、电力电子技术、微型计算机原理及应用、过程控制仪表、PLC、计算机控制等。

计划:大一、大二要把基础课学好，为将来的专业课做准备。大三把基础专业课学扎实，这样才能更好的去学以后的专业课，有时间多去实验室，理论联系实际，遇到问题可以去找专业课老师或同学，也可以去图书馆查相关的资料。

5）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：工具性知识、人文社会科学基础知识、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：思想道德素质、科学素质、文化素质、身心素质。

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。

相互关系：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。

6）自动化学科与专业在发展中形成了那些鲜明的特色？

（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）突出的方法论特点，学生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力的人才；

（3）系统集成的特点，突出系统与集成的思想、方法，有利于培养“将才”与“帅才”。

7）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：著名公司：美国罗克韦尔自动化公司、美国霍尼韦尔公司、德国西门子自动化与驱动集团、瑞士ABB公司、日本三菱电机集团、日本欧姆龙公司、法国阿尔斯通公司。

研究院所：中国科学院自动化研究所、北京机械工业自动化研究所、轻工业自动化研究所、上海工业自动化仪表研究所、国电自动化研究院与南瑞集团。

大学：哈尔滨工业大学、东北大学、清华大学、北京理工大学、北京航天航空大学、天津大学、西安交通大学、浙江大学、华南理工大学、东南大学等。

重要学术期刊：Automatica,IEEE Transactions on Automatic Contral,IEEE  Transactions  on  Robotics,International  Journal  of Robotics  Research.

自动化学科概论

结课作业

                学院:信息功能工程学院

                 班级：09自动化（1）班

            学号：0967106142

        姓名：胡月琴

第二篇：自动化学科概论作业(考查)

自动化学科概论作业（考查）

任课教师：戴先中 2007—08学年

一、任务与要求

每位同学从以下20个思考题中选3题：

? 第1章：思考题2，3

? 第2章：思考题3，5，11，15

? 第3章：思考题1，4，8，10

? 第4章：思考题6，9

? 第5章：思考题2，3，9，12

? 第6章：思考题2，4，6，11

要求：

①选做不少于3题，但一章中最多选1题；

②至少有1题需结合上网（浏览自动化相关网站）完成。自动化相关网站见附件或“自动化学科概论”书的附录

二、交稿方式与日期

① 一年级同学，交打印或手写稿。

作业完成后，交给班长，收齐后交班主任，再转交任课老师（12月30日前）。 ② 补修的同学，交电子稿。

作业完成后，网上将电子稿发给任课老师，网上收稿日期：12月28--30日。 交作业的邮件地址：xzdai2@gmail.com ，任课老师收到后，会回复收到。交电子稿的补修同学请注意：务必确认任课老师已收到作业。

附：网上收录的自动化相关网站

行业

控制网《自动化博览》 Control Engineering China《控制工程中文版》 工业控制（环球资源） 中国工控网（北京） 中国工控网（洛阳） 中华工控网（深圳） 自动化网 中国自动化网 中国自控网《微计算机信息》 中国机电一体化网《国内外机电一体化技术》 HC360慧聪网电气频道 自動化技術網 国际工控网 中国工控信息网 工控大世界 工控之家（导航） e-works制造业信息化门户 e制造

传感器世界 RFDID世界网 RFID中国论坛 RFID射频快报 自动化系统工程 PLC技术网 中国仿真互动（SimWe仿真论坛） 杂志

《电气时代》 MM《现代制造》 《流程工业》 《冶金自动化》 《单片机与嵌入式系统应用》 《机器人技术与应用》

《自动化天地》 《工业控制计算机》 《PLC&FA》网络版（可编程控制器与工厂自动化）

→更多自动化杂志期刊请看自动化专业网

科普性

中国科普博览－自动化博览 机器人博览

大学专业类

自动化专业网（中南民族大学） 自动化课件园（燕山大学）中国自动化教育通讯（清华大学） 自動控製（臺灣新竹·交通大學）

精品/网络课程类

工程制图（西北工大 北京理工 重庆大学 更多...）

电路（西安交大 上海交通大学 电子科技大学）

电子技术基础（华中科大 东北大学 浙江大学 北交大数电 西电模电 南京工程学院 承德石油高专 洛阳工业高专 此均为国家级精品课程） 电力电子技术（西安交大 交互式电力电子技术课程 (iPES)多语言版）

电机及拖动（东南）

微机系统与接口（东南）

单片机（哈尔滨理工大学 四川工程职业技术学院 西安科技大学）

计算机软件基础（高教社）

计算机网络（东南）

物理（东南叶善专 南京 浙大物理学与人类文明 国家工科物理基地：上海交大 清华 北京交大 北科大 中南大学）

高等数学（东南）

概率论与数理统计（浙大 华南理工）

离散数学（北大）

信号与系统（东南 北交大陈后金 西电）

自动控制原理（北航 南航胡寿松或[hss/hwding]或课程教案 华中科技大学 上海交通大学 MIT开放式课程 东南大学 浙江工大 东北大学） 数字信号处理（东南 电子科技大学）

传感器与检测技术（电子科技大学[有在线检测] 上海交大 西北工大 梁老师 上海电机学院）

过程控制（武汉科技大学 湖北工业大学）

计算机控制系统（长春工业大学 上海交通大学）

可编程控制技术PLC（深圳职业技术学院 天津中德职业技术学院 浙江水专）

人工智能（中南大学）

机构

中科院自动化所 沈阳自动化所 数学与系统科学研究院

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