自動化專業(yè)導(dǎo)論

1、自動化專業(yè)導(dǎo)論學(xué)院： 班級： 姓名： 學(xué)號：1.自動化科學(xué)與技術(shù)的核心是什么？自動化專業(yè)的特點(diǎn)是什么？（1）自動化科學(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、物等要素的組合關(guān)系是多種多樣的，時變化和環(huán)境影響很大，內(nèi)部運(yùn)行和結(jié)構(gòu)有時變化也很大，加上組織關(guān)系錯復(fù)雜，隨機(jī)因素很多，處在這樣一個十分復(fù)雜的系統(tǒng)中，要想實(shí)現(xiàn)既定的標(biāo)，執(zhí)行為此而擬定的計劃，求得組織在競爭中的生存和發(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?，這也是自動化學(xué)科對其他學(xué)科的重要貢獻(xiàn)所在之處。自動化科學(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，掌握好控制，也就掌握了自動化最核心的內(nèi)容，奠定了實(shí)現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)。（2）自動化專業(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(jīng)過測量元件測量出來送回給輸入端與給定信號進(jìn)行比較得出偏差信號，即有反饋環(huán)節(jié)，通過負(fù)反饋使系統(tǒng)的精確度提高，響應(yīng)時間縮短，適合于對系統(tǒng)的響應(yīng)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(yīng)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(yīng)速度，可以使反應(yīng)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(yīng)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(diào)，減少調(diào)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(qiáng)的微分對系統(tǒng)不利。微分不能單獨(dú)使用需與比例或積分共同使用。3.試舉一個計算機(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，對現(xiàn)場的自然照明情況和人員情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時自動檢測與控制的功能，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)計人體紅外檢測電路，有進(jìn)入探測范圍時輸出信號。 第二，系統(tǒng)設(shè)計自然光檢測電路，對照明現(xiàn)場的亮度進(jìn)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(shè)定要求時，

5、系統(tǒng)同樣關(guān)閉照明設(shè)備。第三，設(shè)計按鍵電路，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)的自動控制程序，是不會滅燈的，但我們確實(shí)需要燈滅，這時就可以按下強(qiáng)制關(guān)燈按鍵。 設(shè)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)保”。4“實(shí)體控制”類知識結(jié)構(gòu)與體系的特點(diǎn)是什么？參照內(nèi)蒙古科技大學(xué)自動化專業(yè)教學(xué)計劃，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)；同時學(xué)習(xí)如何將自動化技術(shù)應(yīng)用于具體對象，使其成為自動化設(shè)備，自動化系統(tǒng)或自動化工程。（2）專門自動化的特點(diǎn)：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(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，專業(yè)課中的電機(jī)拖動，單片機(jī)，自動控制原理，PLC，電力電子技術(shù)等?；A(chǔ)課對于專業(yè)課的學(xué)習(xí)至關(guān)重要，應(yīng)力求全面掌握，對于遺忘的知識點(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，實(shí)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(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)。因此，

7、在學(xué)好掌握理論知識的同時，需要把握住每次實(shí)驗機(jī)會，將理論應(yīng)用于實(shí)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(zhì)？哪4方面的能力？他們的相互關(guān)系？1）知識要求：人文社會科學(xué)基礎(chǔ)知識、工具性知識（英語、計算機(jī)）、自然科學(xué)基礎(chǔ)知識、工程技術(shù)基礎(chǔ)知識、自動化專業(yè)知識。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：獲取知識能力、應(yīng)用知識能力、創(chuàng)造知識（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(jìn)工廠的認(rèn)識?

8、畫出結(jié)構(gòu)示意圖。認(rèn)識：第一：就是有一個內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代化的信息管理系統(tǒng)，即通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全廠生產(chǎn)、信息采集與處理、財務(wù)、人事、技術(shù)與設(shè)備等的計算機(jī)自動化管理；第二：就是生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動化，即單個設(shè)備由計算機(jī)控制，生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)自動傳輸?shù)龋坏谌壕褪墙ǔ梢粋€“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)計與生產(chǎn)工藝設(shè)計實(shí)現(xiàn)自動化，并采用了計算機(jī)輔助設(shè)計的方法，這樣既節(jié)省了設(shè)計時間

9、和費(fèi)用，又大大提高了生產(chǎn)效率；第五：就是建立了自動化倉庫，實(shí)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(shí)現(xiàn)自動化管理，不僅能提高場地的利用效率，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，采購部門將立即從中獲得信息，及時進(jìn)貨。 圖 工廠自動化實(shí)例7.自動化學(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：自動化是當(dāng)代高技術(shù)的集中體現(xiàn)與應(yīng)用，自動化學(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：在自動化科學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展過程中，體現(xiàn)了很多重要的科學(xué)方法與科學(xué)思想，

10、不僅對自動化科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展起了極其重要的作用，使自動化學(xué)科成為最具方法論性質(zhì)的學(xué)科之一，而且也對其他技術(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(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。8.談?wù)剣摇笆逡?guī)劃”給自動化帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)？機(jī)遇：在全球工業(yè)4.0的背景下，中

11、國制造在“十三五”時期也將進(jìn)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(biāo)，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(diǎn)，在頂層設(shè)計成立最高領(lǐng)導(dǎo)組織以及規(guī)劃緊鑼密鼓進(jìn)行的過程中，中國開始為制造業(yè)彎道超車?yán)塾嬹R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(jìn)。產(chǎn)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(lǐng)域市場發(fā)展創(chuàng)造更多的發(fā)展機(jī)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(chǎn)業(yè)或行業(yè)針對性不強(qiáng)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(shù)要求，我們更要掌握好各個方面的知識與內(nèi)容，把各

12、個方面的內(nèi)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(yīng)這個社會的發(fā)展，才能在挑戰(zhàn)中迎來機(jī)遇。目前總體上我國制造業(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)勢的行業(yè)在人口紅利和勞動力供給拐點(diǎn)時期優(yōu)勢已經(jīng)被東南亞國家取代，隨著成本優(yōu)勢的喪失和國內(nèi)市場的逐步飽和，中國裝備制造面臨著產(chǎn)能過剩和結(jié)構(gòu)不平衡等問題。9.列出自動化著名的公司、研究院所、大學(xué)與重要學(xué)術(shù)期刊自動化領(lǐng)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(jī)公司；6.日本歐姆龍公司；7.法國

13、阿爾斯通公司自動化領(lǐng)域著科研院所：1中國科學(xué)院自動化研究所；2中國科學(xué)院沈陽自動化研究所；3北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所；4冶金自動化研究設(shè)計院；5天華化工機(jī)械及自動化研究設(shè)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(tuán)自動化領(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)、國防科技大學(xué)等自動化領(lǐng)域重要學(xué)術(shù)期刊：自動化學(xué)報、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)勛詣踊陌l(fā)展趨勢自動化專業(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，應(yīng)對以自動化作為其專業(yè)名稱一部分的