自动化概论课程考核论文

1、自动化概论课程考核论文姓名：刘子洋 学号：21B12214 专业：交通学院第一部分：必答核心概念问题（1）专业知识对自动化系统实现的作用（需求和应用）答：在我看来，专业知识对自动化系统实现的作用主要体现在闭环控制系统即反馈控制系统。基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。在反馈控制系统中，既存在由输入到输出的信号前向通路，也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成一个闭合的回路。闭环控制性能指标：上升时间tr,，超调%，稳定时间ts，稳态精度闭环传递函数：反馈控制作用

2、:综上，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。反馈回路的引入增加了系统的复杂性，而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。（2）反馈控制系统中控制输入和扰动输入的作用特点和要求有什么不同？ 答：控制输入：控制输入就是用户发出指令，系统跟随指令做出相应的反应。扰动输入：扰动输入就是对系统运行过程中出现的偏离通过扰动补偿进行抑制。扰动补偿，从频域特性角度考虑，补偿就是改变时域特性（超前，滞后，滞后/超前）（3）反馈控制系统中回路特性补偿和控制器控制作用两种方法的作用和特点；答：<1>回路特性补偿：【1】 作用：将系统的输出信息返送到输入端，与输入信息进行比较，

3、并利用二者的偏差进行控制的过程。 【2】 特点：在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。<2>控制其控制：【1】 作用：接受传感器（变送器）来的测量信号，并与被控制量的设定值（Set Point）进行比较，得到实际测量值与设定值的偏差，然后根据偏差信号的大小、变化率和被控制对象的动态特性，经过思维和推理，决定采用什么样的控制规律，以使被控制量快速、平稳、准确地到达所预定的目标值。【2】 特点：用较抽象的方式来研究一切控制系统的信息

4、传输与信息处理的特点和规律，研究不同的控制规律，达到不同的控制目的.（4）PID（比例-积分-微分）三作用控制之所以有效，是因为分别利用了哪三类信息？ 答：比例控制作用：利用偏差当前信息产生快速响应微分控制作用：利用偏差历史信息产生控制累计积分控制作用：利用偏差未来信息产生预报（5）参考（3）的概念，简单说明作出科学决策的依据，或必要的过程答：1、建立被控制对象的动态数学模型，找出被控制对象的输出与输入之间的动态关系，即输入与输出之间的因果关系。建立被控制对象的动态数学模型的方法：机理的方法（Mechanism Based） 依据被控制对象内在的机理，运用各种物理、化学、社会和经济规律建立模型

5、的方法；辩识方法（Identification） 不论内在的机理如何，仅依据动态过程中被控制对象的输出和输入数据，经过一定的数据处理，并采用特定的算法建立数学模型的方法。这种方法又称黑箱(Black Box)方法。2、自动化（控制）科学严密严格的数学（深厚的数学基础）3、控制论中的三大要素：同构理论，信息的流通、交换，反馈机制4、面向(参数化)模型的分析、设计和控制（1）建立近似微分方程式(关于时间t自变量) （2）简化微分方程式线性化常用方法 (3) 手工或借助计算机(仿真)计算时域特性 (4) 借助工程数学方法(算子)变换到频率域分析、设计（5）时域检验（仿真或物理实验）第二部分：研究学习

6、报告研讨问题：结合所学专业/行业以及感兴趣的社会生活，探讨提出对自动化系统的要求;题目：自动化与交通运输正文：交通运输对任何地区而言，就有如血液循环系统之余人体一样的重要，因此世界各国无不努力积极改善扩充交通运输系统的乘载能力及运输效能。但随著运输需求的不断膨胀，不断地扩充硬件设施或增加道路面积，不但可能力有未逮，人稠地峡的区域，也会碰到难以施展的困难。 因此，如何在现有的交通建设基础上，以目前已知的科技，如计算机、网络、通讯、控制及先进管理等技术，提升交通运输的效率、安全与舒适，也让智能交通发展成败的自动化技术，变得更加重要。1、自动化技术对交通运输的帮助想要有效达到交通运输自动化的目标，首

7、先要能搜集、处理、应用及传递大量的交通资料与交通信息，才能让自动化科技做出正确判断，达到实时、稳定及安全的三大目标。为了能有效解决严重堵塞问题、提供行旅交通信息、加速处理交通事故，以及解决行旅突发困难等交通运输的主要目的，奥地利国家交通管理中心的运行平台，是以电子地图为显示操控状态之底层，可点选各种设备、事件等，以图层方式显示于电子地图上，再点选各种图例进入设备执行操控，交通管理中心的操控人员可利用鼠标、键盘，同时进行跨屏幕的操作，并且具有事件管理功能，可以登录、确认及修改事件信息，另外也可以查询各项实时路况。类似的管理方式，目前也已普遍应用于国内的交控系统，如高速公路中区交通控制中心的控制台

8、已于2011年12月时，将屏幕尺寸予以集成统一，并利用KVM切换器，让各个控制席位仅留用一组键盘鼠标，桌面杂乱的现象获得很大的改善；南区交通控制中心也已于2012年7月时比照办理。奥地利国家交通管理中心在信息发布及用路人信息提供部分也很多元化，行前信息服务方面，可透过手机、网络查询及行动化应用装置(App)查询实时交通信息；行驶途中，除可利用路上的动态显示板DRS(Dynamic Road Signs)、信息可变标志VMS(Variable Message Signs)及转板标志RS(Rotation Signs)获取实时路况信息外，并可利用手机、平板计算机或车上导航机取得实时交通信息。 值得

9、一提的是，奥地利国家交通管理中心有一项很特别的交通控制与管理策略，也就是在控制中心监看车流状况时，如产生不稳定的车流时，会利用主线每一车道上所设置的动态显示板DRS(Dynamic Road Signs)，针对每一车道的行驶速率进行管制，俾达到主线车流稳定及行驶速率均匀化的目的。 2、交通建设积极导入自动化技术因应交通运输自动化的需求，各类科技应用也不断开发中，并已进入实用阶段。如日本NEC所开发的HOV/HOT车道乘员数监控系统，主要是利用近红外线照相机及侦测系统，同步侦测车辆前窗及侧窗之影像，有效筛选可能违规之小客车车辆影像、车牌号码、时间及里程等资料，以避免未满3人之小客车占用高乘载管制

10、路段。国内即将于2013年完工通车的国道1号五股至杨梅段拓宽工程，也将导入HOV车道乘员数监控系统，但由于为国内首次建置之试办计画，目前的系统侦测率准确度，仅要求要达50%以上且误报率小于30%，离全面取代人工取缔，还有一段距离，但随著影像辨识技术的逐步提升，相关应用的推广将是指日可待。而在防止交通灾难方面，类似技术也已出现。奥地利业者SICK就推出一套进入隧道前可侦测车辆温度之设备(Hotspot Detector)，利用热影像摄像机(thermal imaging cameras)及雷射扫描仪(laser scanners)侦测过热车辆，若在隧道入口前建置此一系统，可避免高风险车辆进入隧道

11、中，如发生2012年5月7日国道5号雪山隧道火烧车的交通事故，若当时就已经有这套系统，就可能提早提出警告，不但可能避免后续灾难的发生，也可提早引导车流，避免交通堵塞的现象发生。 3、自动化技术让智能交通进入实用阶段随着交通运输自动化技术迅速成熟，智能交通系统也正由建置阶段，迅速进入实用阶段，如我国运输政策白皮书中的智能型运输系统(Intelligent Transportation System；TIS)，已将转型为智能型运输服务(Intelligent Transportation Services)，下一阶段的推动策略，将以集成式运输服务(Integrated Transportation Services)为核心，将现有的ITS各项服务与各项交通基础设施进行更紧密的集成，以提供更符合民众与交通管理单位需求之服务。根据运输政策白皮书揭櫫的优先方案及预期具体目标，包括提升全国2,000个号志路口的车流运转效能，减少平均车辆停等延滞达5%；完成全国铁路平交道路口之安全控制系统，降低平交道事