自动化学科概论.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流1）2）3）4） 自动化学科概论.精品文档.5） 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： 桥梁作用 自动化技术是信息与能量、物质之间的桥梁。 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 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。 6） 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。7） 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P，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P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