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自动化学科概论期末作业自动化学科概论期末作业学号： 姓名： 第三章 思考题1什么是自动控制系统？一个典型的自动控制系统怎样组成？自动控制系统是指能够实现“自动化”任务的设备，是在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统，是工程技术领域的人造系统。自动控制系统是实现自动化的主要手段。自动控制系统通常有控制部分和控制对象组成。按控制原理的不同，自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。按给定信号分类，自动控制系统可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。反馈信号控制环节执行环节被控对象测量环节控制信号扰动被控制量偏差信号给定环节给定信号+-自动控制系统已被广泛应用于人类社会的各个领域。在工业方面，对于冶金、化工、机械制造等生产过程中遇到的各种物理量，包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相位等，都有相应的控制系统。在此基础上通过采用数字计算机还建立起了控制性能更好和自动化程度更高的数字控制系统，以及具有控制与管理双重功能的过程控制系统。在农业方面的应用包括水位自动控制系统、农业机械的自动操作系统等。在军事技术方面，自动控制的应用实例有各种类型的伺服系统、火力控制系统、制导与控制系统等。在航天、航空和航海方面，除了各种形式的控制系统外，应用的领域还包括导航系统、遥控系统和各种仿真器。此外，在办公室自动化、图书管理 、交通 管 理乃至日常家务方面，自动控制技术也都有着实际的应用。随着控制理论和控制技术的发展，自动控制系统的应用领域还在不断扩大，几乎涉及生物、医学、生态、经济、社会等所有领域。一个典型的自动控制系统由六个不同功能的基本部分组成：（1）被控对象（控制系统所要控制的设备或过程，它的输出就是被控量，而被控量总是与自动控制系统的任务和目标紧密联系）（2）给定环节（产生给定输入信号的环节，而给定的输入信号与被控量有关，可以使定值，也可以是变值）（3）测量环节（随时将被控制量检测出来的装置）（4）比较环节（将给定的输入信号与测量环节得到的被控量的实际值加以比较）（5）控制环节（根据偏差信号，决策如何去操作被控对象，使被控量达到所希望的目标）是自动控制系统实现有效控制的核心（6）执行环节（按控制环节的控制决策，具体实施对控制对象的操作）自动控制系统各个环节之间相互联系的是表示一定信息的信号，自动控制系统处理的主要就是信息（信号）。第四章思考题9你了解在国名经济、社会发展的各个领域中的自动化科学和技术的应用吗？试举一些例子。自动化科学与技术以前主要实践于工业领域和军事领域，但自动化科学与技术在国民经济、社会发展的各个领域都发挥着越来越广泛的作用。1、办公自动化（Office Automation,简称OA）典型的办公自动化软件体系结构20世纪60年代以来,在微电子技术和通信技术迅速发展的推动下,办公室也开始了以自动化为重要内容的办公室革命,也称为管理革命,其目标是借助先进的信息处理技术和计算机网络技术来提高办公效率和质量,将管理与办公活动纳入到自动化/现代化的轨道中.办公自动化是20世纪70年代中期在发达国家迅速发展起来的一门综合性技术.办公自动化或办公信息系统(简称OIS)是现代信息社会的重要标志之一,涉及到系统工程学,行为科学,管理学,人机工程学,社会学等基本理论以及计算机,通信,自动化等支撑技术,属于复杂的大系统科学与工程. 通常办公室的业务，主要是进行大量文件的处理，起草文件、通知、各种业务文本，接受外来文件存档，查询本部门文件和外来文件，产生文件复件等等。所以，采用计算机文字处理技术生产各种文档，存储各种文档，采用其它先进设备，如复印机、传真机等复制、传递文档，或者采用计算机网络技术传递文档，是办公室自动化的基本特征。办公自动化这一人机系统，人，机，缺一不可。而设备方面，硬件及必要软件都需齐备。 我们也可以认为办公自动化系统是人类处理信息的系统，是人类进入信息时代后的一种新概念。Microsoft Office是微软公司开发的办公自动化软件2、家庭自动化（Home Automation 缩写：HA）家庭自动化系指利用微处理电子技术，来集成或控制家中的电子电器产品或系统，例如：照明灯、咖啡炉、电脑设备、保安系统、暖气及冷气系统、音响系统等。家庭自动化系统主要是以一个中央微处理机（Central Processor Unit，CPU）接收来自相关电子电器产品（外界环境因素的变化，如太阳初升或西落等所造成的光线变化等）的信息后，再以既定的程序发送适当的信息给其它电子电器产品。中央微处理机必须透过许多界面来控制家中的电器产品，这些界面可以是键盘，也可以是触摸式荧幕、按钮、电脑、电话机、遥控器等；消费者可发送信号至中央微处理机，或接收来自中央微处理机的讯号。家庭自动化是智能家居的一个重要系统，在智能家居刚出现时，家庭自动化甚至就等同于智能家居，今天它仍是智能家居的核心之一，但随着网络技术有智能家居的普遍应用，网络家电/信息家电的成熟，家庭自动化的许多产品功能将融入到这些新产品中去，从而使单纯的家庭自动化产品在系统设计中越来越少，其核心地位也将被子家庭网络/家庭信息系统所代替。它将作为家庭网络中的控制网络部份在智能家居中发挥作用。目前最有名的家庭自动化系统为美国的X-10。3、楼宇自动化楼宇自动化控制采用的是计算机集散控制，所谓计算机集散控制就是分散控制集中管理。它的分散控制器通常采用直接数字控制器（ DDC），利用上位计算机进行画面的监控和管理。主要手段是动画、曲线、文本、数据库、脚本、和各种专用控件等。楼宇自动化包括：空调与通风监控系统、给排水监控系统、照明监控系统、电力供应监控系统、电梯运行监控系统、综合保安系统、消防监控系统和结构化综合布线系统。日本自1984年以来，在许多大城市建设了“智能化街区”、“智能化群楼”，新建的建筑中有80%以上为智能化建筑。新加坡政府为推广智能建筑，拨巨资进行专项研究，计划将新加坡建成“智能城市花园”。印度也于1995年起在加尔各答的盐湖开始建设“智能城”。其他国家如法国、瑞典、英国、泰国等国家也不断兴建智能建筑。中国香港智能建筑发展也较早，相继出现了汇丰银行大厦、立法会大厦、中银大厦等一批智能化程度较高的智能建筑。中国大陆第一幢智能大厦是1989年建成的北京发展大厦。1986年智能建筑被列为国家“七五”重点科技攻关项目，开始进行可行性研究阶段，该项目1991年通过鉴定。1992年中国进入了智能大厦的高速发展阶段，其发展速度和规模在世界上绝无仅有。目前，全国已有上千幢智能大厦。4、对国民经济的作用自动化系统在国民经济中的作用自动化系统，对实现我国四个现代化，迅速提高我国综合国力具有极其重要的意义。经济全球一体化的进程正在加快，这也为发展自动化事业提供了机遇。党的“十六大”明确了我国走新型工业化道路要达到的“科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势”五个具体目标，这表明我国要基本实现工业化，不仅要采用机械化，而且要充分利用信息化、通过信息化带动工业化，而自动化必然是工业化的基础。因此，以自动化技术为代表的先进生产技术将在我国产业结构调整，推动传统产业现代化，实现经济、社会持续协调发展中发挥极其重要的作用。第六章 思考题6“控制中心论者”和“（计算机）软件中心论者”各自的观点是什么？为什么说这两种观点都不全面？控制中心论者的观点：自动化系统中的计算机只不过是实现反馈控制的媒介和工具而已。计算机不但是工具，也成为系统中的被控对象。（计算机）软件中心论者的观点：各种自动化系统之间并无本质区别，相对于庞大的计算机系统而言，控制算法只是很小的一部分。“计算机=自动化”这两种观点各有偏颇。原因如下：自动化与计算机的关系可以概括为：你中有我，我中有你，各有重点，难解难分。但这两个之间是有重要区别的，因为他们的研究重点不一样。计算机与自动化之间的差异：从计算机控制的角度来看自动化，对于软件中心论者来说，负反馈闭环控制中的“被控对象”都是一样的，没有什么区别。从从事计算机的角度来研究自动化，重点是在“控制与智能”与“计算与处理”两个知识域上。但是，反映自动化学科特点的是“控制与智能”、“传感与检测”、“执行与驱动”、“对象与建模”、“系统与工程”五个知识域。计算机学科的学习重点是计算机。计算机学课也学习自动化，但他的出发点与角度不一样。计算机学科学习自动化的目的是学会“控制”和“自动化”思想与方法，学习自动化的重点是在“控制与智能”与“计算与处理”两个知识域。自动化学科的学习重点是自动化。自动化学科也学习计算机，但他的出发点与角度不一样。自动化学科学习计算机的目的是将计算机作为实现“控制”和“自动化”的极其重要的手段与工具，学习计算机的重点是如何应用计算机实时的完成“控制”和“自动化”任务。而自动化学科学习自动化的重点是“控制与智能”、“传感与检测”、“执行与驱动”、“对象与建模”、“系统与工程”五个知识领域。计算机学科的人才熟悉计算机，也懂自动化，但深度