自動(dòng)化專業(yè)導(dǎo)論

1、自動(dòng)化專業(yè)導(dǎo)論學(xué)院： 班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)：1.自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的核心是什么？自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)是什么？（1）自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的核心：核心是控制與系統(tǒng)。在現(xiàn)代管理系統(tǒng)中，人、財(cái)、物等要素的組合關(guān)系是多種多樣的，時(shí)變化和環(huán)境影響很大，內(nèi)部運(yùn)行和結(jié)構(gòu)有時(shí)變化也很大，加上組織關(guān)系錯(cuò)復(fù)雜，隨機(jī)因素很多，處在這樣一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)中，要想實(shí)現(xiàn)既定的標(biāo)，執(zhí)行為此而擬定的計(jì)劃，求得組織在競(jìng)爭(zhēng)中的生存和發(fā)展，不進(jìn)行控工作是不可想象的。由此可見控制與系統(tǒng)在自動(dòng)化學(xué)科中的重要性和在人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾?，這也是自動(dòng)化學(xué)科對(duì)其他學(xué)科的重要貢獻(xiàn)所在之處。自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)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(shuō)，掌握好控制，也就掌握了自動(dòng)化最核心的內(nèi)容，奠定了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)。（2）自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)：（1）具有控管結(jié)合，強(qiáng)弱并重，軟硬兼施的鮮明特點(diǎn)，是理，工，文，管多學(xué)科交叉的寬口徑工科專業(yè)。（2）具有多學(xué)科交叉、內(nèi)涵豐富、外延寬廣的特點(diǎn)，因而利于培養(yǎng)寬口徑、多面手、綜合復(fù)合型人才；（3）得益于具有方法論性質(zhì)的科學(xué)方法、科學(xué)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(diǎn)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(hào)的傳遞路徑來(lái)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(jīng)過(guò)測(cè)量元件測(cè)量出來(lái)送回給輸入端與給定信號(hào)進(jìn)行比較得出偏差信號(hào)，即有反饋環(huán)節(jié)，通過(guò)負(fù)反饋使系統(tǒng)的精確度提高，響應(yīng)時(shí)間縮短，適合于對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)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(yīng)時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)很長(zhǎng)，精確度不高，適用于對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性精確度要求不高的簡(jiǎn)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(yīng)速度，可以使反應(yīng)加快，但是過(guò)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(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢。微分環(huán)節(jié)：消除動(dòng)態(tài)誤差，在微分時(shí)間選擇合適的情況下，可以減少

4、超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時(shí)間，但微分環(huán)節(jié)對(duì)噪聲干擾有放大作用，因此過(guò)強(qiáng)的微分對(duì)系統(tǒng)不利。微分不能單獨(dú)使用需與比例或積分共同使用。3.試舉一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)例？ 畫出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖？闡述他們的工作原理?；贏T89C51單片機(jī)的只能照明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖：工作原理：該系統(tǒng)應(yīng)用了兩種傳感器，人體紅外傳感器和自然光線傳感器，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的自然照明情況和人員情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)與控制的功能，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。具體功能如下：第一，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人體紅外檢測(cè)電路，有進(jìn)入探測(cè)范圍時(shí)輸出信號(hào)。 第二，系統(tǒng)設(shè)計(jì)自然光檢測(cè)電路，對(duì)照明現(xiàn)場(chǎng)的亮度進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。雖在工作時(shí)間，但現(xiàn)場(chǎng)的亮度如果能夠滿足設(shè)定要求時(shí)，

5、系統(tǒng)同樣關(guān)閉照明設(shè)備。第三，設(shè)計(jì)按鍵電路，設(shè)定強(qiáng)制開燈和強(qiáng)制關(guān)燈按鍵。如有需要人為開燈或滅燈，可按相應(yīng)鍵。比如在教室內(nèi)，晚上要演示幻燈片，現(xiàn)實(shí)條件是室內(nèi)有人，自然照度不滿足工作要求，按照系統(tǒng)的自動(dòng)控制程序，是不會(huì)滅燈的，但我們確實(shí)需要燈滅，這時(shí)就可以按下強(qiáng)制關(guān)燈按鍵。 設(shè)計(jì)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(shí)體控制”類知識(shí)結(jié)構(gòu)與體系的特點(diǎn)是什么？參照內(nèi)蒙古科技大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)計(jì)劃，你認(rèn)為在基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課中，各有哪幾門課程是主要、核心課程？你準(zhǔn)備如何學(xué)好這些課程？特點(diǎn)：（1）工程的特點(diǎn)：學(xué)習(xí)如何將自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)的原理和方法轉(zhuǎn)

6、化為工程應(yīng)用技術(shù)；同時(shí)學(xué)習(xí)如何將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于具體對(duì)象，使其成為自動(dòng)化設(shè)備，自動(dòng)化系統(tǒng)或自動(dòng)化工程。（2）專門自動(dòng)化的特點(diǎn)：針對(duì)不同的對(duì)象，形成具有專門針對(duì)性的自動(dòng)化，如商業(yè)自動(dòng)化，化工自動(dòng)化，交通自動(dòng)化，建筑自動(dòng)化，電力自動(dòng)化等。學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：基礎(chǔ)課程中的高等數(shù)學(xué)，線性代數(shù)，復(fù)變函數(shù)，大學(xué)物理，英語(yǔ)，專業(yè)課中的電機(jī)拖動(dòng)，單片機(jī)，自動(dòng)控制原理，PLC，電力電子技術(shù)等?；A(chǔ)課對(duì)于專業(yè)課的學(xué)習(xí)至關(guān)重要，應(yīng)力求全面掌握，對(duì)于遺忘的知識(shí)點(diǎn)抓緊復(fù)習(xí)，讓基礎(chǔ)真正成為專業(yè)學(xué)習(xí)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(shí)，實(shí)踐能力的培養(yǎng)對(duì)于本專業(yè)更是重中之重。自動(dòng)化專業(yè)是實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)。因此，

7、在學(xué)好掌握理論知識(shí)的同時(shí)，需要把握住每次實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，將理論應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)自己的不足，并加深對(duì)理論的理解。5.自動(dòng)化專業(yè)人才需要哪5方面的知識(shí)？哪4方面的素質(zhì)？哪4方面的能力？他們的相互關(guān)系？1）知識(shí)要求：人文社會(huì)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、工具性知識(shí)（英語(yǔ)、計(jì)算機(jī)）、自然科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、工程技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)、自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)。2）素質(zhì)要求：思想道德素質(zhì)、文化素質(zhì)、身心素質(zhì)、專業(yè)道德素質(zhì)3）能力要求：獲取知識(shí)能力、應(yīng)用知識(shí)能力、創(chuàng)造知識(shí)（科研創(chuàng)新）能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。4）關(guān)系：它們擁有著相互依存相輔相成的關(guān)系，只有將它們各個(gè)綜合起來(lái)再能成為一個(gè)合格的自動(dòng)化人。6.從自動(dòng)化的角度談一談你對(duì)現(xiàn)代先進(jìn)工廠的認(rèn)識(shí)?

8、畫出結(jié)構(gòu)示意圖。認(rèn)識(shí)：第一：就是有一個(gè)內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代化的信息管理系統(tǒng)，即通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全廠生產(chǎn)、信息采集與處理、財(cái)務(wù)、人事、技術(shù)與設(shè)備等的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化管理；第二：就是生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，即單個(gè)設(shè)備由計(jì)算機(jī)控制，生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)傳輸?shù)?；第三：就是建成一個(gè)“柔性生產(chǎn)系統(tǒng)”，即具備一種新型的多品種、少批量生產(chǎn)的加工設(shè)備。這種系統(tǒng)比較容易適應(yīng)設(shè)計(jì)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(jī)器人及無(wú)人運(yùn)輸車組成，可以構(gòu)成整條生產(chǎn)線；小的則可以獨(dú)立完成各種各樣的加工生產(chǎn)任務(wù)；第四：就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法，這樣既節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間

9、和費(fèi)用，又大大提高了生產(chǎn)效率；第五：就是建立了自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化的一個(gè)必備的條件。對(duì)一個(gè)工廠的原材料、半成品和成品實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，不僅能提高場(chǎng)地的利用效率，減少管理費(fèi)用，還能使物品的存取變得井然有序，一旦某種生產(chǎn)原料告缺，采購(gòu)部門將立即從中獲得信息，及時(shí)進(jìn)貨。 圖 工廠自動(dòng)化實(shí)例7.自動(dòng)化學(xué)科與專業(yè)在發(fā)展中形成了那些鮮明的特色？（1）多學(xué)科交叉：自動(dòng)化是當(dāng)代高技術(shù)的集中體現(xiàn)與應(yīng)用，自動(dòng)化學(xué)科是一門多學(xué)科交叉的高技術(shù)學(xué)科，不僅覆蓋的面非常廣，而且在自動(dòng)化學(xué)科的結(jié)構(gòu)體系中，還包含了其他學(xué)科的一些交叉分支。（2）方法論突出：在自動(dòng)化科學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展過(guò)程中，體現(xiàn)了很多重要的科學(xué)方法與科學(xué)思想，

10、不僅對(duì)自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展起了極其重要的作用，使自動(dòng)化學(xué)科成為最具方法論性質(zhì)的學(xué)科之一，而且也對(duì)其他技術(shù)學(xué)科及其自然科學(xué)，管理學(xué)科乃至哲學(xué)的發(fā)展都做出了重要貢獻(xiàn)。（3）系統(tǒng)集成的特點(diǎn)：自動(dòng)化的核心是控制與系統(tǒng)?？刂频淖罨締?wèn)題是如何對(duì)系統(tǒng)施加控制作用使其表現(xiàn)出預(yù)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(lái)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(dá)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(diào)，還依賴于環(huán)境與系統(tǒng)的互動(dòng)。8.談?wù)剣?guó)家“十三五規(guī)劃”給自動(dòng)化帶來(lái)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)？機(jī)遇：在全球工業(yè)4.0的背景下，中

11、國(guó)制造在“十三五”時(shí)期也將進(jìn)入政策黃金期。中國(guó)制造2025把智能提升中國(guó)制造業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力作為主要目標(biāo)，智能制造是工業(yè)4.0的核心，大數(shù)據(jù)，云計(jì)算及“互聯(lián)網(wǎng)+”是起點(diǎn)，在頂層設(shè)計(jì)成立最高領(lǐng)導(dǎo)組織以及規(guī)劃緊鑼密鼓進(jìn)行的過(guò)程中，中國(guó)開始為制造業(yè)彎道超車?yán)塾?jì)馬力。在自動(dòng)化發(fā)展的過(guò)程中，工業(yè)控制系統(tǒng)不斷變革前進(jìn)。產(chǎn)業(yè)升級(jí)、民生訴求和節(jié)能環(huán)保三大因素將給未來(lái)工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)在新興領(lǐng)域市場(chǎng)發(fā)展創(chuàng)造更多的發(fā)展機(jī)會(huì)。挑戰(zhàn)：與此同時(shí)對(duì)我們專業(yè)的要求也越來(lái)越多，由于我們專業(yè)面寬，產(chǎn)業(yè)或行業(yè)針對(duì)性不強(qiáng)因此被人稱為“萬(wàn)金油”專業(yè)甚至被人貶為“四不像”專業(yè)。面對(duì)越來(lái)越多的技術(shù)要求，我們更要掌握好各個(gè)方面的知識(shí)與內(nèi)容，把各

12、個(gè)方面的內(nèi)容完全吃透，完全消化，讓自動(dòng)化真正的成為一個(gè)萬(wàn)金油，只有這樣我們才能適應(yīng)這個(gè)社會(huì)的發(fā)展，才能在挑戰(zhàn)中迎來(lái)機(jī)遇。目前總體上我國(guó)制造業(yè)“大而不強(qiáng)”，自主創(chuàng)新能力不足，產(chǎn)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(shì)的行業(yè)在人口紅利和勞動(dòng)力供給拐點(diǎn)時(shí)期優(yōu)勢(shì)已經(jīng)被東南亞國(guó)家取代，隨著成本優(yōu)勢(shì)的喪失和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的逐步飽和，中國(guó)裝備制造面臨著產(chǎn)能過(guò)剩和結(jié)構(gòu)不平衡等問(wèn)題。9.列出自動(dòng)化著名的公司、研究院所、大學(xué)與重要學(xué)術(shù)期刊自動(dòng)化領(lǐng)域著名公司：1.美國(guó)羅克韋爾自動(dòng)化公司；2.美國(guó)霍尼韋爾公司；3.德國(guó)西門子自動(dòng)化公司；4.瑞士ABB公司；5.日本三菱電機(jī)公司；6.日本歐姆龍公司；7.法國(guó)

13、阿爾斯通公司自動(dòng)化領(lǐng)域著科研院所：1中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所；2中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所；3北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所；4冶金自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院；5天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院；6輕工業(yè)自動(dòng)化研究所；7上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所；8國(guó)電自動(dòng)化研究所與南瑞集團(tuán)自動(dòng)化領(lǐng)域著名大學(xué)：清華大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、東北大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)等自動(dòng)化領(lǐng)域重要學(xué)術(shù)期刊：自動(dòng)化學(xué)報(bào)、控制理論與應(yīng)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?wù)勛詣?dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)自動(dòng)化專業(yè)為了進(jìn)一步保持自己的專業(yè)特色，保持自己的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)對(duì)以自動(dòng)化作為其專業(yè)名稱一部分的