自动化专业导论.doc

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1.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？
（1）自动化科学与技术的核心：
核心是控制与系统。在现代管理系统中，人、财、物等要素的组合关系是多种多样的，时变化和环境影响很大，内部运行和结构有时变化也很大,加上组织关系错复杂，随机因素很多,处在这样一个十分复杂的系统中，要想实现既定的标，执行为此而拟定的计划，求得组织在竞争中的生存和发展，不进行控工作是不可想象的。由此可见控制与系统在自动化学科中的重要性和在人们日常生活中的重要性，这也是自动化学科对其他学科的重要贡献所在之处。自动化科学与技术的核心使信息、控制和系统，其中控制是核心的核心。也就是说，掌握好控制，也就掌握了自动化最核心的内容,奠定了实现自动化的基础。
（2）自动化专业的特点：
（1）具有控管结合，强弱并重，软硬兼施的鲜明特点，是理,工，文，管多学科交叉的宽口径工科专业.
（2）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；
（3）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
（4)重点突出系统与集成的思想、方法。
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?
（1）开环控制和闭环控制的差异:
开环控制和闭环控制使按照信号的传递路径来区分的两种不同的控制形式.闭环控制的被控量要经过测量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，通过负反馈使系统的精确度提高，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.而开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高，响应时间相对来说很长,精确度不高,适用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。
（2）闭环PID控制的作用：
PID控制器有比例单元，积分单元和微分单元组成.
比例环节：改变反应速度，可以使反应加快，但是过大的比例使得系统的稳定性变差，甚至使系统不稳定。
积分环节:消除静态误差，但是加入积分环节使得系统稳定性下降，动态响应变慢.
微分环节:消除动态误差，在微分时间选择合适的情况下，可以减少超调,减少调节时间，但微分环节对噪声干扰有放大作用，因此过强的微分对系统不利。微分不能单独使用需与比例或积分共同使用。
3。试举一个计算机控制系统应用的实例？ 画出系统的结构示意图?阐述他们的工作原理。
基于AT89C51单片机的只能照明控制系统结构示意图：
工作原理:
该系统应用了两种传感器，人体红外传感器和自然光线传感器，对现场的自然照明情况和人员情况,实现实时自动检测与控制的功能，从而实现节能降耗的目的.具体功能如下:
第一,系统设计人体红外检测电路，有进入探测范围时输出信号。 
第二，系统设计自然光检测电路，对照明现场的亮度进行自动检测.虽在工作时间，但现场的亮度如果能够满足设定要求时，系统同样关闭照明设备.
第三，设计按键电路，设定强制开灯和强制关灯按键。如有需要人为开灯或灭灯,可按相应键。比如在教室内，晚上要演示幻灯片，现实条件是室内有人，自然照度不满足工作要求，按照系统的自动控制程序，是不会灭灯的，但我们确实需要灯灭，这时就可以按下强制关灯按键。 
设计该系统的理念是： 第一，“以人为本，人使用灯”;第二，“节能环保".
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、核心课程？你准备如何学好这些课程？
特点：
(1)工程的特点:学习如何将自动化科学技术的原理和方法转化为工程应用技术;同时学习如何将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,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。
学习准备：
基础课程中的高等数学，线性代数，复变函数，大学物理，英语，专业课中的电机拖动，单片机，自动控制原理，PLC，电力电子技术等。
基础课对于专业课的学习至关重要，应力求全面掌握,对于遗忘的知识点抓紧复习,让基础真正成为专业学习的得力助手。专业课是今后工作的立足之本,不仅需要掌握理论知识，实践能力的培养对于本专业更是重中之重。
自动化专业是实践性很强的专业。因此，在学好掌握理论知识的同时，需要把握住每次实验机会，将理论应用于实验，在试验中发现自己的不足，并加深对理论的理解.
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?
1）知识要求：人文社会科学基础知识、工具性知识（英语、计算机）、自然科学基础知识、工程技术基础知识、自动化专业知识。
2）素质要求：
思想道德素质、文化素质、身心素质、专业道德素质
3）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、团结协作能力。
4)关系：它们拥有着相互依存相辅相成的关系,只有将它们各个综合起来再能成为一个合格的自动化人.
6.从自动化的角度谈一谈你对现代先进工厂的认识？ 画出结构示意图。
认识:
第一：就是有一个内部联网的现代化的信息管理系统，即通过网络实现全厂生产、信息采集与处理、财务、人事、技术与设备等的计算机自动化管理；
第二：就是生产设备实现自动化,即单个设备由计算机控制，生产过程中实现自动传输等；
第三：就是建成一个“柔性生产系统”，即具备一种新型的多品种、少批量生产的加工设备。这种系统比较容易适应设计的改变和加工物形状、数量的变化。这种系统可大可小,大的由若干控制装置、监控电脑、机器人及无人运输车组成,可以构成整条生产线；小的则可以独立完成各种各样的加工生产任务；
第四：就是产品设计与生产工艺设计实现自动化，并采用了计算机辅助设计的方法，这样既节省了设计时间和费用，又大大提高了生产效率；
第五:就是建立了自动化仓库,实现工厂自动化的一个必备的条件。对一个工厂的原材料、半成品和成品实现自动化管理，不仅能提高场地的利用效率，减少管理费用，还能使物品的存取变得井然有序,一旦某种生产原料告缺，采购部门将立即从中获得信息，及时进货。
图 工厂自动化实例
7.自动化学科与专业在发展中形成了那些鲜明的特色?
（1）多学科交叉:自动化是当代高技术的集中体现与应用，自动化学科是一门多学科交叉的高技术学科，不仅覆盖的面非常广，而且在自动化学科的结构体系中，还包含了其他学科的一些交叉分支。
（2）方法论突出：在自动化科学的产生与发展过程中，体现了很多重要的科学方法与科学思想，不仅对自动化科学与技术的发展起了极其重要的作用，使自动化学科成为最具方法论性质的学科之一，而且也对其他技术学科及其自然科学，管理学科乃至哲学的发展都做出了重要贡献。
（3）系统集成的特点：自动化的核心是控制与系统。控制的最基本问题是如何对系统施加控制作用使其表现出预定的行为,维纳更用原意为“舵手”与统治者”的英文名词CYBERNETICS来命名他的“控制论”；而系统指的是由若干相互依存和相互作用的子系统为达到某些特定目的所组成的完整综合体,系统的性能主要取决于各子系统间的配合和协调，还依赖于环境与系统的互动.
8。谈谈国家“十三五规划”给自动化带来的机遇与挑战？
机遇：
在全球工业4。0的背景下,中国制造在“十三五"时期也将进入政策黄金期。《中国制造2025》把智能提升中国制造业整体竞争力作为主要目标，智能制造是工业4。0的核心，大数据,云计算及“互联网+"是起点，在顶层设计成立最高领导组织以及规划紧锣密鼓进行的过程中，中国开始为制造业弯道超车累计马力。
在自动化发展的过程中，工业控制系统不断变革前进.产业升级、民生诉求和节能环保三大因素将给未来工业自动控制系统在新兴领域市场发展创造更多的发展机会。
挑战：
与此同时对我们专业的要求也越来越多，由于我们专业面宽，产业或行业针对性不强因此被人称为“万金油"专业甚至被人贬为“四不像”专业。面对越来越多的技术要求，我们更要掌握好各个方面的知识与内容，把各个方面的内容完全吃透，完全消化，让自动化真正的成为一个万金油，只有这样我们才能适应这个社会的发展，才能在挑战中迎来机遇.
目前总体上我国制造业“大而不强”，自主创新能力不足，产品附加值不高,行业发展水平参差不齐，某些传统的具有比较优势的行业在人口红利和劳动力供给拐点时期优势已经被东南亚国家取代，随着成本优势的丧失和国内市场的逐步饱和，中国装备制造面临着产能过剩和结构不平衡等问题。
9.列出自动化著名的公司、研究院所、大学与重要学术期刊
自动化领域著名公司:
1。美国罗克韦尔自动化公司;2.美国霍尼韦尔公司；3.德国西门子自动化公司；4。瑞士ABB公司;5。日本三菱电机公司；6.日本欧姆龙公司；7。法国阿尔斯通公司
自动化领域着科研院所：
1中国科学院自动化研究所；2中国科学院沈阳自动化研究所；3北京机械工业自动化研究所；4冶金自动化研究设计院;5天华化工机械及自动化研究设计院;6轻工业自动化研究所；7上海工业自动化仪表研究所;8国电自动化研究所与南瑞集团
自动化领域著名大学:
清华大学、北京理工大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、东北大学、西安交通大学、华中科技大学、上海交通大学、浙江大学、国防科技大学等
自动化领域重要学术期刊：
《自动化学报》、《控制理论与应用》、《控制与决策》、《信息与控制》,《Automatic》、《IEEE Transactions on Automatic Control》、《IEEE Transactions on Automatic Science and Engineering》.
10. 谈谈自动化的发展趋势
自动化专业为了进一步保持自己的专业特色，保持自己的优势，应对以自动化作为其专业名称一部分的各相关专业的挑战，自动化学科应该：
（1） 进一步厚基础,宽口径,并向重系统与管理的方向发展；
（2） 进一步淡化机，电,计算机,通信等“单机”概念，突出含机，含电，含计算机，含通信网络的“复合”与复杂系统的概念;
（3） 进一步淡化电气信息类的“自动化专业”的特征,向真正的“跨行业的专业”方向努力；
（4） 进一步满足社会，经济,科技发展的需求,培养出能处理各行各业复杂的系统问题的“系统集成者"，为现在化建设作出新的贡献.