关于我们控制理论教学制冷机仿真热工设备仿真论坛博客联系我们
主页
习题演练控制系统实验控制理论教程学生作业档案教师办公室典型作业展示常见问题
第一章自动控制的基本概念
第二章控制系统的数学描述
第三章控制系统的时域分析
第四章控制系统的频域分析
第五章过程控制
2.3 控制系统的典型环节
2.3 控制系统的典型环节
自动控制系统是由不同功能的元件构成的。从物理结构上看，控制系统的类型很多，相互之间差别很大，似乎没有共同之处。在对控制系统进行分析研究时，我们更强调系统的动态特性。具有相同动态特性或者说具有相同传递函数的所有不同物理结构，不同工作原理的元器件，我们都认为是同一环节。所以，环节是按动态特性对控制系统各部分进行分类的。应用环节的概念，从物理结构上千差万别的控制系统中，我们就发现，他们都是有为数不多的某些环节组成的。这些环节成为典型环节或基本环节。经典控制理论中，常见的典型环节有以下六种。
2.3.1 比例环节
比例环节是最常见、最简单的一种环节。
比例环节的输出变量y(t)与输入变量x(t)之间满足下列关系
(2.24)
比例环节的传递函数为
(2.25)
式中K为放大系数或增益。
杠杆、齿轮变速器、电子放大器等在一定条件下都可以看作比例环节。
例10 图2.10 是一个集成运算放大电路，输入电压为，输出电压为，为输入电阻，
为反馈电阻。我们现在求取这个电路的传递函数。
解从电子线路的知识我们知道这是一个比例环节，其输入电压与输出电压的关系是
(2.26)
按传递函数的定义，可以得到
(2.27)
式中，可见这是一个比例环节。如果我们给比例环节输入一个阶跃信号，他的输出同样也是一个阶跃信号。阶跃信号是这样一种函数
(2.28)
式中为常量。当时，称阶跃信号为单位阶跃信号。阶跃输入下比例环节的输出如图2.11 所示。比例环节将原信号放大了K倍。
图2.10 比例器
图2.11 比例环节的阶跃响应
（a）阶跃输入；（b）阶跃输出
2.3.2 惯性环节
惯性环节的输入变量X(t)与输出变量Y(t)之间的关系用下面的一阶微分方程描述
(2.29)
惯性环节的传递函数为
(2.30)
式中，T称为惯性环节的时间常数，K称为惯性环节的放大系数。
惯性环节是具有代表性的一类环节。许多实际的被控对象或控制元件，都可以表示成或近似表示成惯性环节。如我们前面举过的液位系统、热力系统、热电偶等例子，它们的传递函数都具有（2.30）式的形式。都属惯性环节。
当惯性环节的输入为单位阶跃函数是，其输出y(t)如图2.12所示。
图2.12 惯性环节的单位阶跃响应
(a)输入函数；(b)惯性环节的输出
从图 2.12中可以看出，惯性环节的输出一开始并不与输入同步按比例变化，直到过渡过程结束,y(t)才能与x(t)保持比例。这就是惯性地反映。惯性环节的时间常数就是惯性大小的量度。凡是具有惯性环节特性的实际系统，都具有一个存储元件或称容量元件，进行物质或能量的存储。如电容、热容等。由于系统的阻力，流入或流出存储元件的物质或能量不可能为无穷大，存储量的变化必须经过一段时间才能完成，这就是惯性存在的原因。
2.3.3 微分环节
理想的微分环节，输入变量x(t)与输出变量y(t)只见满足下面的关系
(2.31）
理想微分环节的传递函数为
(2.32)
式中为微分时间常数。
微分环节反映了输入的微分，既反映了输入x(t)的变化趋势。它具有“超前”感知输入变量变化的作用，所以常用来改善控制系统的特性。
例11 图 2.13式是由运算放大器构成的微分电路原理图，我们现在来推导它的传递函数
。
解本节例1中的比例放大器，如把输入电阻和反馈电阻用复阻抗代替，可以得到该类型运算放大电路的传递函数
(2.33)
式中为反馈电路复阻抗，为输入电路复阻抗。将各元件复阻抗代入（2.33）式
令，则有
(2.34)
这是一个微分环节，所以图2.13所示的电路称为微分器。
由于电路元器件都具有一定的惯性，实际的微分环节是带有惯性环节的微分环节，其传递函数为
(2.35)
式中、为时间常数。
图 2.13 微分器
2.3.4 积分环节
积分环节的输出变量y(t)是输入变量x(t)的积分，即
(2.36)
积分环节的传递函数为
(2.37)
式中K为放大系数。
例12 图2.14是一个气体贮罐。我们现在来分析一下流入贮罐的气体流量与贮罐内气体压力的关系。
解设气体流量为Q，贮罐内气体压力为P，气罐容积为V,R为气体常数，T为气体的绝对温度，则有
(2.38)
其传递函数为
(2.39)
式中。
图2.14 气体贮罐
2.3.5 振荡环节
振荡环节的输出变量y(t)与输入变量x(t)的关系由下列二阶微分方程描述。
(2.40)
按传递函数的定义可以求出式2.40所表示的系统的传递函数为：
（2.41）
上两式中，称为振荡环节的无阻尼自然振荡频率，称为阻尼系数或阻尼比。式（2.40）是
振荡环节的标准形式，许多用二阶微分方程描述的系统，都可以化为这种标准形式。
本章中2.1节中的例1是机械运动系统，例2是直流电动机。2.2节中的例7RLC电路都是振荡环节的例子。
例13 把2.2节的例7RLC电路的传递函数化为标准形式。
解已知
上式可以写为
(2.42)
式中,，K为放大系数。
振荡环节在阻尼比的值处于区间时，对单位阶跃输入函数的输出曲线如图2.15所
示。这是一条振幅衰减的振荡过程曲线。
振荡环节和惯性环节一样，是一种具有代表性的环节。很多被控对象或控制装置都具有这种环节所表示的特性。
图2.15 振荡环节的单位阶跃响应
2.3.6 延时环节（滞后环节）
延时环节的输出变量y(t）与输入变量x(t)之间的关系为
(2.43)
延时环节的传递函数为
(2.44)
式中为延迟时间。
图2.16表示了延时环节输入与输出的关系：
图2.16 延时环节的输入与输出
信号通过延时环节，不改变其性质，仅仅在发生时间上延迟了时间。
在热工过程、化工过程和能源动力设备中，工质、燃料、物料从传输管道进口到出口之间，就可以用延时环节表示。
延时环节的传递函数是关于s的无理函数，在分析计算中非常不便。所以常用有理函数对其进行近似。一种近似方法是将其表示为
(2.45)
式中n1,n越大，精度越高，但计算也越复杂，一般取n>4即可得到较满意的结果。另一种方法是把指数函数展开成泰勒级数
略去高次项后可得到
(2.46)
或
(2.47)
这种方法在输入变量变化较缓时比较适用，如果输入中含有变化迅速的成分（如阶跃函数），精度就比较差。
以上我们介绍了6种典型环节。控制系统的大多数环节，都可以用这6种典型环节表示。实际上的控制系统，就是典型环节按一定的方法组合而成的。我们将在下一节讨论环节的组合方法。
地址：山东大学千佛山校区东院（济南市历下区经十路17513号）高层1号楼1402 邮政编码：250061
电话：(86) - 531 - 88395413
Email：master@https://www.doczj.com/doc/1a14789091.html,
Copyright? https://www.doczj.com/doc/1a14789091.html, All Rights Reserved!
鲁ICP备 06034596号
《过程控制系统》习题解答 1-1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。 答：第一个阶段50年代前后：实现了仪表化和局部自动化，其特点： 1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表 2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统 3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数 4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减少主要扰动对生产过程的影响 5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题 第二个阶段60年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表，其特点： 1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统 2、计算机系统开始运用于过程控制 3、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制） 4、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用 第三个阶段70年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点： 1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制 2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用 3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用 4、集散控制系统的广泛应用 第四个阶段80年代以后：飞跃的发展，其特点： 1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展 2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心 3、过程控制的概念更大的发展，包括先进的管理系统、调度和优化等。 1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？ 过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的。 一、连续生产过程的自动控制 连续控制指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量控制，而且应是连续可调的。若控制动作在时间上是离散的（如采用控制系统等），但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。 二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成 过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和检测控制仪表两部分组成。 三、被控过程是多种多样的、非电量的 现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异，产品多种多样；动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性。有些过程的机理（如发酵等）复杂，很难用目前过程辨识方法建立过程的精确数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。 四、过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制 因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中，采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要对过程参数进行自动检测和自动控制，所以过程控制多半为参量控制。
Ｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｈｉｇｈｏｒｄｅｒｍｕｌｔｉ－ｂａｎｄ－ｐａｓｓＦＩＲｄｉｇｉｔａｌｆｉｌｔｅｒ ＬＩＳｉ，ＡＮＷｅｉ－ｋｅ （ＨｕｎａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙｕｅｙａｎｇ４１４０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓｐｅｅｄａｎｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｈｉｇｈ－ｏｒｄｅｒＦＩＲ（ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）ｄｉｇｉｔａｌｆｉｌｔｅｒ，ａｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎｍａｔｒｉｘＨｄ－ＣＴＷｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｔｈｅｓｑｕａｒｅｓｕｍｏｆａｍｐｌｉｔｕｄｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｓｐｏｎｓｅｅｒｒｏｒｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄＦＩＲｆｉｌｔｅｒａｎｄｔｈｅｉｄｅａｌｆｉｌｔｅｒｌｅａｓｔｉｎｔｈｅｗｈｏｌｅｐａｓｓｂａｎｄａｎｄｃｕｔｂａｎｄ．Ｔｈｅｉｎｖｅｒｔｍａｔｒｉｘｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｓｎｏｔｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｉｔｓｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｔｈｅｏｒｅｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄｐｒｏｖｅｄ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｓｅｔｔｉｎｇｔｈｅｌｅａｒｎｉｎｇｒａｔｅｏｆｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｅｓａｍｐｌｅｄａｔａａｒｅｔｒａｉｎｅｄｉｎｐａｒａｌｌｅｌｔｏｓｐｅｅｄｕｐｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．ＥｘａｍｐｌｅｓｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍａｌＦＩＲｄｉｇｉｔａｌｆｉｌｔｅｒｄｅｓｉｇｎａｒｅｇｉｖｅｎａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｖｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｉｔｓｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｆａｓｔｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｒａｔｅ． ＴｈｉｓｐｒｏｊｅｃｔｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＨｕｎａｎ（０６ＪＪ５０１１）． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ；ｈｉｇｈ－ｏｒｄｅｒＦＩＲｄｉｇｉｔａｌｆｉｌｔｅｒ；ｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎ 稳流型开关电源控制系统研究 蔡子亮，方 波 （许昌学院电信学院，河南许昌４６１０００） 摘要：在建立全桥移相ＰＷＭＤＣ／ＤＣ变换器小信号模型的基础上对稳流型开关电源的控制系统进行了研究，给出了稳流型开关电源的闭环控制系统的电路组成和数学模型。引入新型ＰＷＭ电源控制器ＵＣＣ３８９５对中大功率全桥移相软开关方式稳流型开关电源控制电路进行了具体设计。稳流电源控制器由主控芯片ＵＣＣ３８９５及其外围的时钟与锯齿波形成、自适应死区设置、隔离驱动、保护、电压电流采样和调节器等子模块组成。用Ｍａｔｌａｂ对控制参数进行了整定，采用ＰＳｐｉｃｅ电子仿真软件对系统进行仿真，结果表明根据系统小信号模型设计的开关稳流电源是可行的。关键词：稳流；开关电源；控制系统；ＵＣＣ３８９５；ＰＳｐｉｃｅ仿真中图分类号：ＴＭ４４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－６０４７（２００７）０８－００６９－０４ 电力自动化设备 ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．８Ａｕｇ．２００７ 第２７卷第８期２００７年８月 在许多工业领域中，根据应用要求需要电源具有稳流特性，传统的稳流电源常采用线性电源或相控电源，存在体积大、效率低、响应速度慢、可靠性差和电网污染严重等诸多缺点［１－４］。这里引入新型ＰＷＭ电源控制器ＵＣＣ３８９５对中大功率全桥移相软开关方式恒流型开关电源控制系统进行研究和设计，并采用ＰＳｐｉｃｅ软件对所设计的系统进行了仿真分析。 １稳流型开关电源组成原理和技术指标 稳流源主电路及其控制系统结构如图１所示，采用全桥移相ＰＷＭ软开关工作方式［５］。主要结构参数有：变压器变比ＫＴ＝ｎ１／ｎ２＝１／１．２，输出滤波电感Ｌ＝１０ｍＨ，输出滤波电容Ｃ＝１μＦ，负载电阻Ｒ＝４０Ω。其主要技术指标有：供电电源为三相，３８０Ｖ、５０Ｈｚ；输出功率４ｋＷ；开关工作频率１００ｋＨｚ；输出限压５００Ｖ；输出电流平均值１０Ａ可调；稳流精度０．５％。 ２ 移相全桥ＤＣ／ＤＣ变换器小信号模型［６－８］ ２．１ 变换器的等效开环小信号模型 电流源主电路拓扑为全桥结构，根据其工作原理，其电路结构可等效为降压型电路结构。假定器 收稿日期：２００６－１１－２９；修回日期：２００７－０５－２７ 图１稳流电源系统结构 Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｔａｂｌｅｃｕｒｒｅｎｔｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ 输出电压检测母线电流检测 保护电路 三 相 整流 ＋＋ ＵＧ－ Ｃｉ ＋ＶＴＭ１ＶＴＭ２ ＶＴＭ４ＶＴＭ３ 输出电流反馈 ＶＤ１ ＶＤ２ ＬＵＣＣ － ＋Ｕｏ－＋Ｒ Ｔ ＩＬ ＋ －比较器 电流给定ＰＷＭ电路 调节器 驱动 ×ＶＴＭ１ＶＴＭ２ＶＴＭ３ＶＴＭ４ － ＋ ＬＳ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
《自动控制原理》总复习
第一章自动控制的基本概念 一、学习要点 1.自动控制基本术语：自动控制、系统、自动控制系统、被控量、输入量、干扰量、受控对 象、控制器、反馈、负反馈控制原理等。 2.控制系统的基本方式： ①开环控制系统；②闭环控制系统；③复合控制系统。 3.自动控制系统的组成：由受控对象和控制器组成。 4.自动控制系统的类型：从不同的角度可以有不同的分法，常有： 恒值系统与随动系统；线性系统与非线性系统；连续系统与离散系统；定常系统与时变系统等。 5.对自动控制系统的基本要求：稳、快、准。 6.典型输入信号：脉冲、阶跃、斜坡、抛物线、正弦。 二、基本要求 1.对反馈控制系统的基本控制和方法有一个全面的、整体的了解。 2.掌握自动控制系统的基本概念、术语，了解自动控制系统的组成、分类，理解对自动控制 系统稳、准、快三方面的基本要求。 3.了解控制系统的典型输入信号。 4.掌握由系统工作原理图画方框图的方法。 三、容结构图
四、知识结构图 第二章 控制系统的数学模型 一、学习要点 1．数学模型的数学表达式形式
（1）物理系统的微分方程描述；（2）数学工具—拉氏变换及反变换； （3）传递函数及典型环节的传递函数；（4）脉冲响应函数及应用。 2．数学模型的图形表示 （1）结构图及其等效变换，梅逊公式的应用；（2）信号流图及梅逊公式的应用。 二、基本要求 1、正确理解数学模型的特点，对系统的相似性、简化性、动态模型、静态模型、输入变 量、输出变量、中间变量等概念，要准确掌握。 2、了解动态微分方程建立的一般方法及小偏差线性化的方法。 3、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法，并对解的结构、运动模态与特征根的关系、零输入 响应、零状态响应等概念有清楚的理解。 4、正确理解传递函数的定义、性质和意义。熟练掌握由传递函数派生出来的系统开环传递 函数、闭环传递函数、误差传递函数、典型环节传递函数等概念。（＃） 5、掌握系统结构图和信号流图两种数学模型的定义和绘制方法，熟练掌握控制系统的结构 图及结构图的简化，并能用梅逊公式求系统传递函数。（＃＃） 6、传递函数的求取方法： 1）直接法：由微分方程直接得到。 2）复阻抗法：只适用于电网络。 3）结构图及其等效变换，用梅逊公式。 4）信号流图用梅逊公式。
过程控制系统试卷C卷 一、填空题（每空1.5分）（本题33分） 1、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环组成。 2、过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。 3、压力检测的类型有三种，分别为：弹性式压力检测、应变式压力检测、压阻式压力检测。 4、气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。 5、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀三大类。 6、过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。 7、积分作用的优点是可消除稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统稳定性下降。 8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭 环比值控制和变比值控制三种。 9、造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用，外因是控制器长 期存在偏差。 二、名词解释题（每小题5分）（本题15分） 1、过程控制：指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。 2、串级控制系统：值采用两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输入去操纵调节阀，从而对住被控变量具有更好的控制效果。 3、现场总线：是指将现场设备与工业控制单元、现场操作站等互联而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分枝的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。 三、简答题（每小题8分）（本题32分） 1、什么是PID，它有哪三个参数，各有什么作用?怎样控制？ 答：PID是比例-积分-微分的简称。其三个参数及作用分别为：（1）比例参数KC，作用是加快调节，减小稳态误差。（2）积分参数Ki，作用是减小稳态误差，提高无差度（3）微分参数Kd，作用是能遇见偏差变化趋势，产生超前控制作用，减少超调量，减少调节时间。 2、前馈与反馈的区别有哪些？ 答：（1）控制依据：反馈控制的本质是“基于偏差来消除偏差”，前馈控制是“基于扰动消除扰动对被控量的影响”。
控制系统典型环节性能分析 题目： 熟悉Matlab 软件Simulink 的基本使用方法，利用Simulink 建立各典型环节的仿真模型，并通过仿真得到各典型环节的单位阶跃响应曲线，给出各典型环节相关参数变化对典型环节动态性能的影响。 解答： 1.比例环节 1.1比例环节1)(1=s G 图1_1_1 比例环节simulink 仿真模型 图1_1_2 比例环节阶跃响应曲线 1.2比例环节2)(1=s G 图1_2_1 比例环节simulink 仿真模型 图1_2_2 比例环节阶跃响应曲线
分析：比例环节使得输出量与输入量成正比，比例系数越大，输出量越大。 2.积分环节 2.1积分环节s s G 1)(1= 图2_1_1 积分环节simulink 仿真模型 图2_1_2 积分环节阶跃响应曲线 2.2积分环节s s G 5.01 )(2= 图2_2_1 积分环节simulink 仿真模型 图2_2_2 积分环节阶跃响应曲线 分析：积分环节的输出量反映了输入量随时间的积累，时间常数越大，积累速度越快。 3.微分环节
微分环节s s G =)(1 图3_1_1 微分环节simulink 仿真模型 图3_1_2 微分环节阶跃响应曲线 4.惯性环节 4.1惯性环节1 1)(1+= s s G 图4_1_1 惯性环节simulink 仿真模型 图4_1_2 惯性环节阶跃响应曲线 4.2惯性环节1 5.01 )(2+= s s G
图4_2_1 惯性环节simulink 仿真模型 图4_2_2 惯性环节阶跃响应曲线 分析：惯性环节使得输出波形在开始时以指数曲线上升，上升速度与时间常数有关，时间常数越大，上升越快。 5.导前环节 导前环节1)(1+=s s G 图5_1_1 导前环节simulink 仿真模型 图5_1_2 导前环节阶跃响应曲线 分析：比例作用与微分作用一起构成导前环节，输出反映了输入信号的变化趋势，波形也与时间常数有关。 6.振荡环节 6.1振荡环节4 s s 4 )(2 1++= s G （ξ=0.25）
第一章设计说明 课题简介 设计一个恒张力收盘控制系统，就是要控制卷取物体时保持物体相互拉长或者绷紧的力。张力应用于最广泛的造纸、纤维、塑料薄膜、电线、印刷品、磁带等轻工业中，带材或线材的收放卷张力对产品的质量起着至关重要的作用。在收卷和放卷的过程中，为保证生产的质量及效率，保持恒定的张力是很重要的。本系统采用人及交互式的控制方法，由使用者输入设定张力值，通过磁粉制动器、传感器、转换芯片与单片机组成一个闭环系统，使张力恒定在设定值，达到恒张力控制的效果。 设计目的 通过本次课题设计，应用《单片机原理及应用》等所学相关知识及查阅资料，完成恒张力收盘控制系统的设计，以达到理论与实践更好的结合、进一步提高综合运用所学知识和设计的能力的目的。通过本次设计的训练，可以使我在基本思路和基本方法上对基于MCS-51单片机的嵌入式系统设计有一个比较感性的认识，并具备一定程度的设计能力。 设计任务 在本次课程设计中，主要完成如下方面的设计任务： 1、设计单片机系统原理图（A0，PROTEL/CAD或手画）； 2、编写系统程序（主程序+子程序）； 3、写设计说明书；（设计说明，程序流程图，程序）； 4、答辩（十九周周四下午两点）； 设计方法 由按键驱动单片机中断，进入按键及显示程序，通过使用者输入数据并通知在LED上显示，输入数据储存在相关区域内备之后使用，返回到主程序后单片机接受由力传感器产生的经AD转换芯片转换后的数字力信号，通过与之前设定值的比较计算，得出控制信号，经DA 转换芯片变为模拟电压信号输入磁粉制动器控制端。若没有键盘中断，则如此往复运行信号检测、运算、输出程序达到动态平衡。
实验一控制系统典型环节的模拟实验 一、实验目的 1．掌握控制系统中各典型环节的电路模拟及其参数的测定方法。 2．测量典型环节的阶跃响应曲线，了解参数变化对环节输出性能的影响。 二、实验内容 1．对表一所示各典型环节的传递函数设计相应的模拟电路(参见表二)
2．测试各典型环节在单位阶跃信号作用下的输出响应。 3．改变各典型环节的相关参数，观测对输出响应的影响。 三、实验内容及步骤
1．观测比例、积分、比例积分、比例微分和惯性环节的阶跃响应曲线。 ①准备：使运放处于工作状态。 将信号发生器单元U1的ST端与+5V端用“短路块”短接，使模拟电路中的场效应管（K30A）夹断，这时运放处于工作状态。 ②阶跃信号的产生： 电路可采用图1-1所示电路，它由“阶跃信号单元”（U3）及“给定单元”（U4）组成。 具体线路形成：在U3单元中，将H1与+5V端用1号实验导线连接，H2端用1号实验导线接至U4单元的X端；在U4单元中，将Z端和GND端用1号实验导线连接，最后由插座的Y端输出信号。 以后实验若再用阶跃信号时，方法同上，不再赘述。 实验步骤： ①按表二中的各典型环节的模拟电路图将线接好(先接比例)。(PID先不接) ②将模拟电路输入端(U i)与阶跃信号的输出端Y相连接；模拟电路的输出端(Uo)接至示波器。 ③按下按钮(或松开按钮)SP时，用示波器观测输出端的实际响应曲线Uo(t)，且将结果记下。改变比例参数，重新观测结果。 ④同理得积分、比例积分、比例微分和惯性环节的实际响应曲线，它们的理想曲线和实际响应曲线参见表三。 2．观察PID环节的响应曲线。 实验步骤：
第二章 张力控制原理介绍 2．1 典型收卷张力控制示意图 2
2．2 张力控制方案介绍 对张力的控制有两个途径，一是可控制电机的输出转矩，二是控制电机转速，对应这两个途径，MD330设计了两种张力控制模式。 1、开环转矩控制模式 开环是指没有张力反馈信号，变频器仅靠控制输出频率或转矩即可达到控制目的，与开环矢量或闭环矢量无关。转矩控制模式是指变频器控制的是电机的转矩，而不是频率，输出频率是跟随材料的速度自动变化。 根据公式F=T/R（其中F为材料张力，T为收卷轴的扭矩，R为收卷的半径），可看出，如果能根据卷径的变化调整收卷轴的转矩，就可以控制材料上的张力，这就是开环转矩模式控制张力的根据，其可行性还有一个原因是材料上的张力只来源于收卷轴的转矩，收卷轴的转矩主要作用于材料上。 MD系列变频器在闭环矢量（有速度传感器矢量控制）下可以准确地控制电机输出转矩，使用这种控制模式，必须加装编码器（变频器要配PG卡）。 2、与开环转矩模式有关的功能模块： 1）张力设定部分：用以设定张力，实际使用中张力的设定值应与所用材料、卷曲成型的要求等实际情况相对应，需由使用者设定。张力锥度可以控制张力随卷径增加而递减，用于改善收卷成型的效果。 2）卷径计算部分：用于计算或获得卷径信息，如果用线速度计算卷径需用到线速度输入功能部分，如果用厚度累计计算卷径需用到厚度累计计算卷径相关参数功能部分。 3）转矩补偿部分：电机的输出转矩在加减速时有一部分要用来克服收（放）卷辊的转动惯量，变频器中关于惯量补偿部分可以通过适当的参数设置自动地根据加减速速率进行转矩补偿，使系统在加减速过程中仍获得稳定的张力。摩 3
过程控制系统 第一题 问：选择性控制有哪些类型？各有什么特点？简述几种主要的抗积分饱和的措施。 答：选择性控制系统主要有被控变量的选择性控制系统和被控变量测量值的选择性控制系统两种类型。 被控变量的选择新控制系统，当生产处于正常情况时，选择其选择正常控制器的输出信号送给执行器，实现对生产过程的自动控制，此时取代控制器处于开路状态。当生产过程处于非正常情况时，选择其选择取代控制器的输出信号送给执行器，取代控制器代替正常控制器对生产过程进行控制，此时正常控制器出去开路状态。当生产过程恢复正常时，通过选择器的自动切换，仍由原来的正常控制起来控制生产过程的进行。被控变量测量值得选择新控制系统，多个变送器共用一个控制器，选择器对变送器的输出信号进行选择。其主要用途有两个：一是选出几个测量变送信号的最高或最低信号用于控制；二是为了防止仪表故障造成事故，对同一检测点采用多个仪表测量，选出可靠的测量值。 抗积分饱和的措施主要有：限幅法、外反馈法和积分切除法。
● 限幅法:用高低值限幅器，使控制器的输出信号被限制工 作区间内，但这样有可能在正常操作中不能消除系统的 余差。 ● 外反馈法：采用外部信号作为控制器的积分反馈信号， 如此，当控制器处于开环状态时，由于积分反馈信号不 是输出信号本身，就不会形成对偏差的积分作用，从而 可以防止积分饱和现象的出现。 ● 积分切除法：当控制器被选中处于闭环状态时，具有比 例积分作用；若控制器未被选中处于开环状态时，将积 分作用自动切除，使之只有比例作用。这样既不会积分 饱和又能在小偏差时利用积分作用消除偏差。 第二题 问：分程控制系统可以应用于那些场合？请分别举例说明其控制过程，如何整定参数和投运？ 答：分程控制系统可以应用于以下几种场合： 1. 用于扩大控制发的可调范围，以改善控制品质。 通常国产控制阀的可调比R 为30，在绝大部分场合下能满足生产要求。但有些场合要求可调范围很宽，此时一个控制法无法满足生产要求。这种情况下，可将两个口径不同的控制阀当做一个控制法使用，从而扩大可调范围。 如图，若m ax A C =4，100max B C ,且两阀的可调比相等，R=30，忽略大阀的泄漏量，当采用分程控制后，其最小流量为
222010322072023 付珣利自动化01班位置随动系统： 控制系统原理图 （作业一） 1.1系统方块图 1.2控制方案 若电网电压受到波动，ui↑则δu↑u↑n↑uo↑ 所以δu↓u↓n↓从而使n达到稳定。 （作业二） 2.1由原理可知：
Θe （s ）=Θi （s ）—Θ0（s ） US （s ）=K0Θe （s ） Us （s ）=Raia(s)+LaSia+Eb （s ） M(s)=C m ia(s) JS 2θ0(S)+fs θ (S)= M(s)-Mc (s) Eb(s)=Kb θ0(S) 2.2系统传递函数 ) ()(0s s i θθ= () ) )((1))((1)(1))((3 2103 210f JS R S L S K C f JS R S L S C K K K K f JS R S L S K C f JS R S L S C K K K K a a b m a a m a a b m a a m +++ ++++++ ++= m b m a a m C K K K K K C f JS R S L S C K K K K 32103210))((++++ 2.3动态结构图 设定参数：f=20N,J=20K ·m 2,a R =20 Ω,La=1H,Ko=40,k1k2k3=100,Cm=1,Kb=0 （因为暂取Kb=0，测速反馈通道相当于没加进）
图.动态结构图 则开环传递函数为：G(s)= ) 105.0)(1(10 ++s s s 闭环传递函数：Ψ（s ）=10 )105.0)(1(10 +++s s s 2.4信号流图 （作业三）系统性能 3.1系统响应及动态性能指标 单位阶跃响应曲线： 由阶跃响应曲线可得知：系统是稳定的，但震荡次数较多。由闭环主导极点
过程控制系统习题解 答
《过程控制系统》习题解答 1-1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。 答：第一个阶段 50年代前后：实现了仪表化和局部自动化，其特点： 1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表 2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统 3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数 4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减少主要扰动对生产过程的影响 5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题 第二个阶段 60年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表，其特点： 1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统 2、计算机系统开始运用于过程控制 3、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制） 4、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用 第三个阶段70年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点： 1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制 2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用 3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用 4、集散控制系统的广泛应用 第四个阶段 80年代以后：飞跃的发展，其特点： 1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展 2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心 3、过程控制的概念更大的发展，包括先进的管理系统、调度和优化等。 1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？
关于我们控制理论教学制冷机仿真热工设备仿真论坛博客联系我们 主页 习题演练控制系统实验控制理论教程学生作业档案教师办公室典型作业展示常见问题 第一章自动控制的基本概念 第二章控制系统的数学描述 第三章控制系统的时域分析 第四章控制系统的频域分析 第五章过程控制 2.3 控制系统的典型环节 2.3 控制系统的典型环节 自动控制系统是由不同功能的元件构成的。从物理结构上看，控制系统的类型很多，相互之间差别很大，似乎没有共同之处。在对控制系统进行分析研究时，我们更强调系统的动态特性。具有相同动态特性或者说具有相同传递函数的所有不同物理结构，不同工作原理的元器件，我们都认为是同一环节。所以，环节是按动态特性对控制系统各部分进行分类的。应用环节的概念，从物理结构上千差万别的控制系统中，我们就发现，他们都是有为数不多的某些环节组成的。这些环节成为典型环节或基本环节。经典控制理论中，常见的典型环节有以下六种。 2.3.1 比例环节 比例环节是最常见、最简单的一种环节。 比例环节的输出变量y(t)与输入变量x(t)之间满足下列关系 (2.24) 比例环节的传递函数为
(2.25) 式中K为放大系数或增益。 杠杆、齿轮变速器、电子放大器等在一定条件下都可以看作比例环节。 例10 图2.10 是一个集成运算放大电路，输入电压为，输出电压为，为输入电阻， 为反馈电阻。我们现在求取这个电路的传递函数。 解从电子线路的知识我们知道这是一个比例环节，其输入电压与输出电压的关系是 (2.26) 按传递函数的定义，可以得到 (2.27) 式中，可见这是一个比例环节。如果我们给比例环节输入一个阶跃信号，他的输出同样也是一个阶跃信号。阶跃信号是这样一种函数 (2.28) 式中为常量。当时，称阶跃信号为单位阶跃信号。阶跃输入下比例环节的输出如图2.11 所示。比例环节将原信号放大了K倍。
张力控制系统MAGPOWR （美塞斯MC01/400/830/1898）往往是张力传感器和张力控制器的一种系统集成，目前主要应用于冶金，造纸，薄膜，染整，织布，塑胶，线材等设备上，是一种实现恒张力或者锥度张力控制的自动控制系统，其作用主要是实现辊间的同步，收卷和放卷的均匀控制。 工作原理 这种控制对机器的任何运行速度都必须保持有效，包括机器的加速、减速和匀速。即使在紧急停车情况下，也应有能力保证被分切物不破损。张力控制的稳定与否直接关系到分切产品的质量。若张力不足,原料在运行中产生漂移,会出现分切复卷后成品纸起皱现象;若张力过大,原料又易被拉断,使分切复卷后成品纸断头增多。 一套典型的张力控制系统主要由张力控制器，张力读出器，张力检测器，制动器和离合器构成。根据环路可分为开环，闭环或自由环张力控制系统；根据对不同卷材的监测方式又可分为超声波式，浮辊式，跟踪臂式等，下图为一个典型的闭环张力控制系统。 人工控制 MAGPOWR <1ll人工张力控制系统是适合于收卷，点到点和一些特定的放卷应用场合使用的低成本解决方案. 我们的手动电源供应器可以让f~ 淌除剩磁，15可以通过莫独特的皮向电流性能而用到制动器或离合器的完整的功率范围。该系统最适合应用于: ( 1 )需要自然锥角的收卷场合 ( 2 )卷装成形保持不变的点到点应用场合 ( 3 )从满卷到卷芯的放卷过程中允许有少量张力变化的场合 人工电源供给采用电流调节方式，当离合器或制动器从环境温度变化到工作温度时，莫输出仍保持不变。 可选用带有跳结器的90VDC 和24VDC 电压供给，额定电流可以调节，还可匹配磁粉制动器满足榕的应用需求。 可选安装方式DIN 标准导轨(C E) .撞墙式安装，印刷电路板。 张力控制系统(3张) 控制方式
“ACE”控制系统简单介绍 我厂#1、#2机组自投入“ACE”控制以来，一直受到“双细则”的考核，现将“ACE”的基本定义及如何考核进行说明。 1、AGC简介 AGC（Automatic Generation Control）：现代电网控制的一项基本和重要任务，指以控制发电机输出功率来适应负荷波动的闭环反馈控制。AGC的四个基本目标：a) 发电出力与负荷平衡。b) 保持系统频率为额定值。c) 区域联络线潮流与计划相等。d) 区域内发电厂之间的负荷经济分配。通常AGC指4个目标中的前3个，特别是第2、3个，包含第4个的AGC称为AGC/EDC。 2、分区控制误差(Area Control Error)，即ACE： ACE = K i ?f + ?P tie. i ACE 理解上等同于频差，不同是还要考虑调节联络线交换功率偏差?P tie.i＝?P tie.i.a- ?P tie.i.s，即实际值减计划值。（方向为流出为正）。 控制方式包括： ①定频率控制（自动调频）：ACE = K i?f ②定交换功率控制：ACE = ?P tie.i ③联络线控制偏差模式：ACE = K i?f + ?P tie.i ④自动修正时差控制模式：ACE = K i?f + ?P tie.i+ K t?t，?t指与频率密切相关的电钟与标准的天文时间的偏差。 ⑤自动修正交换电能差控制模式：ACE = K i?f + ?P tie.i+ K w?w，?w
指在规定的合同时间内联络线传输电能与合同数额的偏差。 ⑥自动修正时差和交换电能差控制模式： ACE= K i? f+ ? P t i.e i+ K t ? t+ K w? w 3、AGC分区调频 实际的分区调频方程式：“ACE 积差”调节法： ? ACE dt + ? P i= 0 由于是积差调节，当ACE＝0 时，分区调频过程结束， 各个区的出力?P i不再变化。ACE＝0 表示?f＝0、?P tie .i＝0,实现了AGC 的2、3 个目标。 分区电网的调频特点：区内负荷的非计划变化，主要由该区域内的调频厂自己负责，其它区的调频厂只是支援性质。因此应维持联络线的交换功率。 对于A、B 区域电网，B 区负荷增加 a) 最初，调速器来不及动作，由发电机组的转动惯性 提供能量，系统频率下降，?f < 0 。 b) 负荷调节效应起作用，同时A、B 区域电厂的调速器都动作，增加出力，参加频率的一次调整，满足功率平衡，系统达到新的平衡状态，频率恢复到某个水平（低于额定值）。 c) 一次调整结束后，联络线上出现了功率增量?P AB> 0，同时?f < 0，A区电网据此（异号）可判断负荷变动发生在非本区，而B区电网发现
第二章 1什么是对象特性？为什么要研究对象特性？ 答：研究对象特性是设计控制系统的基础；为了能使控制系统能安全投运并进行必要的调试；优化操作。 2什么是对象的数学模型？静态数学模型与动态数学模型有什么区别？ 答：对对象特性的数学描述就叫数学模型。 静态：在输入变量和输出变量达到平稳状态下的情况。 动态：输出变量和状态变量在输入变量影响下的变化情况。 3建立对象的数学模型有什么意义？ 答：1,控制系统的方案设计； 2控制系统的调试和调节器参数的确定； 3制定工业过程操作优化方案； 4新型控制方案及控制策略的确定； 5计算机仿真与过程培训系统； 6设计工业过程的故障检测与诊断系统。 4建立对象的数学模型有哪两种方法？ 答：机理建模和实验建模。 机理建模：由一般到特殊的推理演绎方法，对已知结构、参数的物理系统运用相应的物理定律或定理，根据对象或生产过程的内部机理，经过合理的分析简化而建立起描述系统各物理量动静态性能的数学模型。 实验建模步骤：1确定输入变量与输出变量信号；2测试；3对数据进行回归分析。 5反应对象特性的参数有哪些？各有什么物理意义？他们对自动控制系统有什么影响？ 答：K—放大系数。对象从新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。 T—时间参数。时间参数表示对象受到输入作用后，被控变量的变化快慢。 桃—停滞时间。输入发生变化到输出发生变化之间的时间间隔。 6评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？ 单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。 衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n； 过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A； 超调量：第一个波峰值y与最终稳态值y之比的百分数； 残余偏差C：过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态Y与设定值之间的偏差。 调节时间：从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间； 振荡频率：过渡过程中相邻两同向波峰之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率； 峰值时间：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。 第三章 12选择调节器控制规律的依据是什么？若已知过程的数学模型，怎样来选择pid控制规律？ 1根据桃0/T0比值来选择。若比值小于，选PI，若在与之间，选用PI或者PID，若大于，就需要用到串级控制。 2根据过程特性来选择控制器的控制规律。 P：过渡时间短，克服干扰能力大。常用于负荷变化小，自平衡能力强，对象控制通道中的滞后时间与时间常数之比小，允许余差存在，控制质量要求不高的场合。
控制系统的典型环节的 模拟实验报告修订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】
课程名称：控制理论乙指导老师：成绩：实验名称：控制系统典型环节的模拟实验类型：同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1．熟悉超低频扫描示波器的使用方法 2．掌握用运放组成控制系统典型环节的电子电路 3．测量典型环节的阶跃响应曲线 4．铜鼓哦是暗夜男了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响 二、实验内容和原理 以运算放大器为核心元件，由其不同的RC输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如下图所示。
右图中可以得到： 由上式可求得有下列模拟电路组成的典型环节的传递函数及其单位阶跃响应 1．积分环节 连接电路图如下图所示 和第一个实验相同，电源为峰峰值为30V 的阶跃函数电源，运放为LM358型号运放。在这次实验中，R2并不出现在电路中，所以我们可以同时调节R1的值和C 的值来改变该传递函数的其他参量值。具体表达式为： 式中：RC T = 由表达式可以画出在阶跃函数的激励下，电路所出现的阶跃响应图像 实验要求积分环节的传递函数需要达到（1）s s G 1)(1=（2）s s G 5.01)(2= 2．比例微分环节 连接电路图如下图所示 在该电路中，实验器材和第一次实验与第二次实验不变，R2仍然固定为1M 不改变。R1与C 并联之后与运算放大器的负端相连，R2接在运放的输出端和负输入端两端，起到了负反馈调节作用。具体表达式为： 式中，12R R K = ，C R T 1= 由表达式可以画出在阶跃函数的激励下，电路所出现的阶跃响应图像
过程控制系统复习题 一.选择题（每题2分，共10题，共20分） 1.过程控制系统由几大部分组成，它们是：( C ) A.传感器、变送器、执行器 B.控制器、检测装置、执行机构、调节阀门 C. 控制器、检测装置、执行器、被控对象 D. 控制器、检测装置、执行器 2. 在简单控制系统中，接受偏差信号的环节是( B )。 A .变送器 B. 控制器, C. 控制阀 D. 被控对象 3. 串级控制系统主、副对象的时间常数之比，T01/T02＝( )为好，主、副回路恰能发挥其优越性，确保系统高质量的运行。 A. 3～10 B. 2～8 C. 1～4 D. 1～2 4. 过渡过程品质指标中，余差表示( )。 A.新稳态值与给定值之差 B.测量值与给定值之差 C.调节参数与被调参数之差 D.超调量与给定值之差 5.PID调节器变为纯比例作用，则( )。 A. 积分时间置∞、微分时间置∞ B. 积分时间置0、微分时间置∞ C. 积分时间置∞，微分时间置0 D. 积分时间置0，微分时间置0 6.( )在阀芯行程比较小时，流量就比较大，随着行程的增加，流量很快地达到最大。 A. 快开流量特性 B. 线性流量特性 C. 抛物线流量特性 D. 等百分比流量特性 7.闭环控制系统是根据( )信号进行控制的。 A.被控量 B.偏差 C.扰动 D.给定值 8.衡量控制准确性的质量指标是( )。 A.衰减比 B.过渡过程时间 C.最大偏差 D.余差 9.对象特性的实验测取常用的方法是( )。 A.阶跃响应曲线法 B.频率特性法 C.比例积分法D．最小二乘法 10.用于迅速启闭的切断阀或两位式调节阀应选择( )的调节阀。 A.快开特性B．等百分比特性C．线性 D.抛物线特性 11.调节具有腐蚀性流体，可选用( )阀。 A.单座阀 B.双座阀 C.蝶阀D．隔膜阀 12.调节阀接受调节器发出的控制信号，把( )控制在所要求的范围内，从而达到生产过程的自动控制。 A. 操纵变量 B.被控变量 C. 扰动量 D. 偏差 13.串级调节系统主调节输出信号送给( )。 A．调节阀B．副调节器 C. 变送器 D. 主对象 14.在阶跃扰动作用下，过程控制系统的过渡过程出现的形式如下，( )是一种稳定控制系统 A.发散振荡过程 B.等幅振荡过程 C.衰减振荡过程 D.非振荡发散过程 15. 串级控制系统参数整定步骤应为( )。 A. 先主环，后副环 B.先副环后主环 C.只整定副环 D.没有先后顺序 16. 引起被调参数偏离给定值的各种因素称( )。 A.调节 B.扰动 C.反馈 D.给定
控制工程基础考卷带答案复习资料
一、填空题：（每空1分，共20分） 1．对控制系统的基本要求一般可归结为_________稳定性，准确性，快速性____、____________、___________。 2．自动控制系统对输入信号的响应，一般都包含两个分量，即一个是瞬态响应分量，另一个是____________响应分量。 3．在闭环控制系统中，通过检测元件将输出量转变成与给定信号进行比较的信号，这个信号称为_________________。 4．若前向通道的传递函数为G(s)，反馈通道的传递函数为H(s)，则闭环传递函数为__________________ 。 5 函数f(t)=的拉氏变换式是 _________________ 。 6 开环对数频率特性的低频段﹑ 中频段﹑ 高频段分别表征了系统的 稳定性，动态特性，抗干扰能力 ﹑ ﹑ 。 7．Bode 图中对数相频特性图上的－180°线对应于奈奎斯特图中的___________。 8．已知单位反馈系统的开环传递函数为： 20 ()(0.51)(0.041) G s s s = ++求出系统在单位阶跃输入时的稳 态误差为 。 9．闭环系统稳定的充要条件是所有的闭环极点 t e 63-
均位于s 平面的______半平面。 10．设单位反馈控制系统的开环传递函数为 10()1 G s s = +，当系统作用有x i (t ) = 2cos(2t - 45?)输入 信号时，求系统的稳态输出为_____________________。 11．已知传递函数为2 ()k G s s =，则其对数幅频特性 L （ω）在零分贝点处的频率数值为_________ 。 12 在系统开环对数频率特性曲线上，低频段部分主要由 环节和 决定。 13．惯性环节的传递函数11+Ts ，它的幅频特性的数学式是__________,它的相频特性的数学式是____________________。 14．已知系统的单位阶跃响应为()1t t o x t te e --=+-，则 系统的脉冲脉冲响应为__________。 一、填空题 （每空1分，共20分）： 1 稳定性，准确性，快速性；2 稳态；3 反馈； 4 ) ()(1) (s H s G s G ±；5 3 ()6 F s s = + 6 稳定性，动态特性，抗干扰能力； 7 负实轴； 8 1 21 9 右半平面； 10
目录 摘要……………简要介绍电气自动化技术的概念及其包括的专业知识关键字………………………………控制、系统、检测、网络化 第一章自动控制系统 (1) 1.1自动控制与自动控制系统 (2) 1.2 自动控制系统的基本构成及控制方式 (3) 1.3 自动控制系统的分类 (4) 1.4 对控制系统性能的要求 (5) 1.5 自动控制理论发展简述 (6) 第二章自动检测系统 (7) 2.1 检测技术的基本概念 (8) 2.2 传感器与传感器的分类 (9) 2.3 测量方法 (10) 2.4 传感器的基本特性 (11) 2.5 温度检测 (12) 1、研究目的
自动化广泛应用于现代工业生产中，在很大程度上减轻了人的劳动强度改善了工作环境，同时也提高了产品质量。随着钢铁工业工艺的不断成熟、国际、国内市场的不断发展，对产品质量的要求越来越高。因此，追求高质量的产品、低成本的消耗成为企业能否在激烈的市场竞争中立于不败之地的最首要保证，自动控制系统实现了这一发展。 2，研究意义 本专业主特点是强电弱电结合、电工技术与电子技术相结合、软件与硬件结合、元件与系统结合，在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术得到了广泛的应用。所谓自动控制，是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，使被控量等于给定值或给定信号变化规律去变化的过程。 2、研究内容 控制装置和受控对象为物理装置，而给定值和被控量均为一定形式的物理量。自动控制系统由控制装置和受控对象构成。对自动控制系统的性能进行分析和设计则是自动控制原理的主要任务。 2.1自动控制系统的基本构成及控制方式 1.开环控制控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制。 开环控制的特点是系统结构和控制过程很简单，但抗扰能力差、控制精度不高，故一般只能用于对控制性能要求较低的场合。 2.闭环控制 控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制，相应的控制系统称为闭环控制系统。闭环控制系统又被称为反馈控制或按偏差控制。 闭环控制系统是通过给定值与反馈量的偏差来实现控制作用的，故这种控制常称为按偏差控制，或称反馈控制。此类系统包括了两种传输信号的通道：由给定值至被控量的通道称为前向通道；由被控量至系统输入端的通