自動化專業(yè)導論

1、自動化專業(yè)導論學院： 班級： 姓名： 學號：1.自動化科學與技術的核心是什么？自動化專業(yè)的特點是什么？（1）自動化科學與技術的核心：核心是控制與系統(tǒng)。在現(xiàn)代管理系統(tǒng)中，人、財、物等要素的組合關系是多種多樣的，時變化和環(huán)境影響很大，內部運行和結構有時變化也很大，加上組織關系錯復雜，隨機因素很多，處在這樣一個十分復雜的系統(tǒng)中，要想實現(xiàn)既定的標，執(zhí)行為此而擬定的計劃，求得組織在競爭中的生存和發(fā)展，不進行控工作是不可想象的。由此可見控制與系統(tǒng)在自動化學科中的重要性和在人們日常生活中的重要性，這也是自動化學科對其他學科的重要貢獻所在之處。自動化科學與技術的核心使信息、控制和系統(tǒng)，其中控制是核心的核心。也

2、就是說，掌握好控制，也就掌握了自動化最核心的內容，奠定了實現(xiàn)自動化的基礎。（2）自動化專業(yè)的特點：（1）具有控管結合，強弱并重，軟硬兼施的鮮明特點，是理，工，文，管多學科交叉的寬口徑工科專業(yè)。（2）具有多學科交叉、內涵豐富、外延寬廣的特點，因而利于培養(yǎng)寬口徑、多面手、綜合復合型人才；（3）得益于具有方法論性質的科學方法、科學思想的熏陶，思想更開闊、也更有深度，非常利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才（4）重點突出系統(tǒng)與集成的思想、方法。2.開環(huán)控制和閉環(huán)控制的差異是什么？解釋閉環(huán)PID控制的作用?（1）開環(huán)控制和閉環(huán)控制的差異：開環(huán)控制和閉環(huán)控制使按照信號的傳遞路徑來區(qū)分的兩種不同的控制形式。閉環(huán)控制的

3、被控量要經過測量元件測量出來送回給輸入端與給定信號進行比較得出偏差信號，即有反饋環(huán)節(jié)，通過負反饋使系統(tǒng)的精確度提高，響應時間縮短，適合于對系統(tǒng)的響應時間，穩(wěn)定性要求高的系統(tǒng)。而開環(huán)控制沒有反饋環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高，響應時間相對來說很長，精確度不高，適用于對系統(tǒng)穩(wěn)定性精確度要求不高的簡單的系統(tǒng)。（2）閉環(huán)PID控制的作用：PID控制器有比例單元，積分單元和微分單元組成。比例環(huán)節(jié)：改變反應速度，可以使反應加快，但是過大的比例使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定。積分環(huán)節(jié)：消除靜態(tài)誤差，但是加入積分環(huán)節(jié)使得系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動態(tài)響應變慢。微分環(huán)節(jié)：消除動態(tài)誤差，在微分時間選擇合適的情況下，可以減少

4、超調，減少調節(jié)時間，但微分環(huán)節(jié)對噪聲干擾有放大作用，因此過強的微分對系統(tǒng)不利。微分不能單獨使用需與比例或積分共同使用。3.試舉一個計算機控制系統(tǒng)應用的實例？ 畫出系統(tǒng)的結構示意圖？闡述他們的工作原理?；贏T89C51單片機的只能照明控制系統(tǒng)結構示意圖：工作原理：該系統(tǒng)應用了兩種傳感器，人體紅外傳感器和自然光線傳感器，對現(xiàn)場的自然照明情況和人員情況，實現(xiàn)實時自動檢測與控制的功能，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。具體功能如下：第一，系統(tǒng)設計人體紅外檢測電路，有進入探測范圍時輸出信號。 第二，系統(tǒng)設計自然光檢測電路，對照明現(xiàn)場的亮度進行自動檢測。雖在工作時間，但現(xiàn)場的亮度如果能夠滿足設定要求時，

5、系統(tǒng)同樣關閉照明設備。第三，設計按鍵電路，設定強制開燈和強制關燈按鍵。如有需要人為開燈或滅燈，可按相應鍵。比如在教室內，晚上要演示幻燈片，現(xiàn)實條件是室內有人，自然照度不滿足工作要求，按照系統(tǒng)的自動控制程序，是不會滅燈的，但我們確實需要燈滅，這時就可以按下強制關燈按鍵。 設計該系統(tǒng)的理念是： 第一，“以人為本，人使用燈”;第二，“節(jié)能環(huán)?！?。4“實體控制”類知識結構與體系的特點是什么？參照內蒙古科技大學自動化專業(yè)教學計劃，你認為在基礎課、專業(yè)基礎課和專業(yè)課中，各有哪幾門課程是主要、核心課程？你準備如何學好這些課程？特點：（1）工程的特點：學習如何將自動化科學技術的原理和方法轉

6、化為工程應用技術；同時學習如何將自動化技術應用于具體對象，使其成為自動化設備，自動化系統(tǒng)或自動化工程。（2）專門自動化的特點：針對不同的對象，形成具有專門針對性的自動化，如商業(yè)自動化，化工自動化，交通自動化，建筑自動化，電力自動化等。學習準備：基礎課程中的高等數(shù)學，線性代數(shù)，復變函數(shù)，大學物理，英語，專業(yè)課中的電機拖動，單片機，自動控制原理，PLC，電力電子技術等?；A課對于專業(yè)課的學習至關重要，應力求全面掌握，對于遺忘的知識點抓緊復習，讓基礎真正成為專業(yè)學習的得力助手。專業(yè)課是今后工作的立足之本，不僅需要掌握理論知識，實踐能力的培養(yǎng)對于本專業(yè)更是重中之重。自動化專業(yè)是實踐性很強的專業(yè)。因此，

7、在學好掌握理論知識的同時，需要把握住每次實驗機會，將理論應用于實驗，在試驗中發(fā)現(xiàn)自己的不足，并加深對理論的理解。5.自動化專業(yè)人才需要哪5方面的知識？哪4方面的素質？哪4方面的能力？他們的相互關系？1）知識要求：人文社會科學基礎知識、工具性知識（英語、計算機）、自然科學基礎知識、工程技術基礎知識、自動化專業(yè)知識。2）素質要求：思想道德素質、文化素質、身心素質、專業(yè)道德素質3）能力要求：獲取知識能力、應用知識能力、創(chuàng)造知識（科研創(chuàng)新）能力、團結協(xié)作能力。4）關系：它們擁有著相互依存相輔相成的關系，只有將它們各個綜合起來再能成為一個合格的自動化人。6.從自動化的角度談一談你對現(xiàn)代先進工廠的認識?

8、畫出結構示意圖。認識：第一：就是有一個內部聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代化的信息管理系統(tǒng)，即通過網(wǎng)絡實現(xiàn)全廠生產、信息采集與處理、財務、人事、技術與設備等的計算機自動化管理；第二：就是生產設備實現(xiàn)自動化，即單個設備由計算機控制，生產過程中實現(xiàn)自動傳輸?shù)?；第三：就是建成一個“柔性生產系統(tǒng)”，即具備一種新型的多品種、少批量生產的加工設備。這種系統(tǒng)比較容易適應設計的改變和加工物形狀、數(shù)量的變化。這種系統(tǒng)可大可小，大的由若干控制裝置、監(jiān)控電腦、機器人及無人運輸車組成，可以構成整條生產線；小的則可以獨立完成各種各樣的加工生產任務；第四：就是產品設計與生產工藝設計實現(xiàn)自動化，并采用了計算機輔助設計的方法，這樣既節(jié)省了設計時間

9、和費用，又大大提高了生產效率；第五：就是建立了自動化倉庫，實現(xiàn)工廠自動化的一個必備的條件。對一個工廠的原材料、半成品和成品實現(xiàn)自動化管理，不僅能提高場地的利用效率，減少管理費用，還能使物品的存取變得井然有序，一旦某種生產原料告缺，采購部門將立即從中獲得信息，及時進貨。 圖 工廠自動化實例7.自動化學科與專業(yè)在發(fā)展中形成了那些鮮明的特色？（1）多學科交叉：自動化是當代高技術的集中體現(xiàn)與應用，自動化學科是一門多學科交叉的高技術學科，不僅覆蓋的面非常廣，而且在自動化學科的結構體系中，還包含了其他學科的一些交叉分支。（2）方法論突出：在自動化科學的產生與發(fā)展過程中，體現(xiàn)了很多重要的科學方法與科學思想，

10、不僅對自動化科學與技術的發(fā)展起了極其重要的作用，使自動化學科成為最具方法論性質的學科之一，而且也對其他技術學科及其自然科學，管理學科乃至哲學的發(fā)展都做出了重要貢獻。（3）系統(tǒng)集成的特點：自動化的核心是控制與系統(tǒng)?？刂频淖罨締栴}是如何對系統(tǒng)施加控制作用使其表現(xiàn)出預定的行為，維納更用原意為“舵手”與“統(tǒng)治者”的英文名詞CYBERNETICS來命名他的“控制論”；而系統(tǒng)指的是由若干相互依存和相互作用的子系統(tǒng)為達到某些特定目的所組成的完整綜合體，系統(tǒng)的性能主要取決于各子系統(tǒng)間的配合和協(xié)調，還依賴于環(huán)境與系統(tǒng)的互動。8.談談國家“十三五規(guī)劃”給自動化帶來的機遇與挑戰(zhàn)？機遇：在全球工業(yè)4.0的背景下，中

11、國制造在“十三五”時期也將進入政策黃金期。中國制造2025把智能提升中國制造業(yè)整體競爭力作為主要目標，智能制造是工業(yè)4.0的核心，大數(shù)據(jù)，云計算及“互聯(lián)網(wǎng)+”是起點，在頂層設計成立最高領導組織以及規(guī)劃緊鑼密鼓進行的過程中，中國開始為制造業(yè)彎道超車累計馬力。在自動化發(fā)展的過程中，工業(yè)控制系統(tǒng)不斷變革前進。產業(yè)升級、民生訴求和節(jié)能環(huán)保三大因素將給未來工業(yè)自動控制系統(tǒng)在新興領域市場發(fā)展創(chuàng)造更多的發(fā)展機會。挑戰(zhàn)：與此同時對我們專業(yè)的要求也越來越多，由于我們專業(yè)面寬，產業(yè)或行業(yè)針對性不強因此被人稱為“萬金油”專業(yè)甚至被人貶為“四不像”專業(yè)。面對越來越多的技術要求，我們更要掌握好各個方面的知識與內容，把各

12、個方面的內容完全吃透，完全消化，讓自動化真正的成為一個萬金油，只有這樣我們才能適應這個社會的發(fā)展，才能在挑戰(zhàn)中迎來機遇。目前總體上我國制造業(yè)“大而不強”，自主創(chuàng)新能力不足，產品附加值不高，行業(yè)發(fā)展水平參差不齊，某些傳統(tǒng)的具有比較優(yōu)勢的行業(yè)在人口紅利和勞動力供給拐點時期優(yōu)勢已經被東南亞國家取代，隨著成本優(yōu)勢的喪失和國內市場的逐步飽和，中國裝備制造面臨著產能過剩和結構不平衡等問題。9.列出自動化著名的公司、研究院所、大學與重要學術期刊自動化領域著名公司：1.美國羅克韋爾自動化公司；2.美國霍尼韋爾公司；3.德國西門子自動化公司；4.瑞士ABB公司；5.日本三菱電機公司；6.日本歐姆龍公司；7.法國

13、阿爾斯通公司自動化領域著科研院所：1中國科學院自動化研究所；2中國科學院沈陽自動化研究所；3北京機械工業(yè)自動化研究所；4冶金自動化研究設計院；5天華化工機械及自動化研究設計院；6輕工業(yè)自動化研究所；7上海工業(yè)自動化儀表研究所；8國電自動化研究所與南瑞集團自動化領域著名大學：清華大學、北京理工大學、北京航空航天大學、哈爾濱工業(yè)大學、東北大學、西安交通大學、華中科技大學、上海交通大學、浙江大學、國防科技大學等自動化領域重要學術期刊：自動化學報、控制理論與應用、控制與決策、信息與控制，Automatic、IEEE Transactions on Automatic Control、IEEE Transactions on Automatic Science and Engineering。10. 談談自動化的發(fā)展趨勢自動化專業(yè)為了進一步保持自己的專業(yè)特色，保持自己的優(yōu)勢，應對以自動化作為其專業(yè)名稱一部分的