自动化学科概论自动化学科概论.doc

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：⑴ 桥梁作用 自动化技术是信息与能量、物质之间的桥梁。 ⑵ 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 ⑶ 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。 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。 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ΔP，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ΔP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