自动化学科概论.docx

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自动化学科概论

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,IEEETransactionsonAutomaticContral,IEEETransactionsonRobotics,InternationalJournalofRoboticsResearch.

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