自动化专业导论

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1、1•专业的特点根据你目前的理解，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：自动化科学与技术的核心是信息、控制与系统。自动化专业的特点：（1）以严密的理论和复朵的系统作为基础，对人们生活的各方面可以产生翻天覆地的影响；（2）多学科交叉的特点——适合于通才教育；（3）突出的方法论特点一一利于培养创新人才；（4）系统的集成特点——利于培养将才、帅才；（5）发展迅速，知识更新快，需要不断学习；（6）学习口动化需要拥有创新能力，不局限于已有的传统知识；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：开环控制和闭环控制是按信号的传递路径来区分的

2、两种不同的控制形式。开环控制系统被控制量不反馈至输入端，信号有输入端至输出端单方向传递。既没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长，它完全按照事先设置的给定信号控制系统，控制精确度难以得到保证。该系统结构简单，成本低廉，适用于对系统稳定性精确度要求图（1）、开环控制系统结构图不高的简单系统。闭环控制的被控量要经测量变送元件测量出来送回给输入端与给定信号进行比较得出偏差信号，即有反馈环节，通过反馈（负反馈）使系统的精确度捉高,响应时间缩短，适合于对系统的响应时间，稳定性要求高的系统。该系统相对來说比较复杂。期望输出响应+;图（2）闭环控制系统结构图PID控

3、制器有比例单元、积分单元和微分单元组成。比例单元：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用，用以减少偏差。比例作用人，可以加快调节，减少误差。积分单元：使系统消除稳态误差，提高误差度。加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器。微分单元：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预测性，能预见偏差变化的趋势，因此具有超前的作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用不能单独作用，需与

4、另外两种调节规律相结合，组成PD或PID控制器。三者的结合闭环P（比例）I（积分）D（微分）控制能使系统具有良好的动态特性和静态特性。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。答：DDC系统是计算机用于工业生产过程控制的最典型的一种系统。利用计算机的分时处理功能直接对多个控制回路实现多种形式控制的多功能数字控制系统。在这类系统屮，计算机的输出直接作用于控制对象，所以计算机在DDC系统中充当控制器。因为计算机不能

5、直接处理模拟信号只能处理数字信号，要实现数控就必须进行这两种转换用，A/D和D/A装置与现场设备相连是为了实现计算机与被控对象之间的信号变换与信息传输，起桥梁作用。直接数字控制系统(DDC)的特点：(a)灵活性高：计算机控制系统中，控制器的控制规律是通过计算机程序形式实现的，修改一个控制规律，只需修改相应的程序，不需要改变硬件电路，因此具有很大的灵活性和适应性。(b)控制能力强：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一电的形式只能实现简单的控制规律。(c)可多路控制：传统的控制系统一般

6、一个控制器只能控制一个回路。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，并可方便的实现各控制回路之间的协调和管理。下面列举一个DDC控制系统再纺织空调温湿度调节中的应用实例。图（3）、DDC控制系统在纺织空调温湿度调节原理图原理说明：（1）由新风温湿度传感器测定温湿度后，DDC系统自动计算新风熔值作为工况区域划分和控制的条件，由室内温湿度传感器检当前的室内值，并计算虚拟露点和露点恰值。（2）根据新风熔值和虚拟露点温度偏差值，用PID算法调整新、冋、排风阀开度和表冷阀开度。（3）根据划分的工况区域和运行区域，自动控制变

7、频器（也可人工调节）调节送、回风量，使设备高效、经济运行，并口满足换气次数及温湿度的控制要求，还可以最大限度地节能。工作过程简要说明：当室温升高时，室内感温器送出信号给控制器,控制器接到信号与设定的温度比较，输岀信号给冷水管上的两通阀。控制两通阀打开，使循环风变冷送入室内。如室内温度下降过多，盘管风机卸载，室内温度感温器送信号至控制器为模拟输入，控制器与设定温度比较，输出模拟信号至冷水管上的两通阀关闭。两通阀也有比例式型式,这种比例式两通阀控制冷水大小进入冷排使空调更有弹性控制，维持室温在设定值上下。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