【练习1】系统的闭环传递函数为 )13()3(3)(2 3++++++= ΦK s K s s K s s ，其中，K >0 试绘制系统根轨迹，并求出s=-2时的闭环极点和零点。 解： ，得根轨迹方程：由0)13()3(32 3 =+++++K s K s s 0) 1()3(13 =+++ s s K 0)2)(2(2 =+++s s s 272 1,23,21j s s ±- =-=? 【练习2】一单位负反馈系统，其开环传递函数为： ] 4)1[()1(4)(++-= s K s s K s G (1) 试绘制K 从0→+∞时的系统根轨迹； (2) 求系统阶跃响应中含有分量)cos(βωα+-t e t 时的K 值范围，其中 0,0>>ωα； (3) 求系统有一个闭环极点为-2时的闭环传递函数。 解：（1）根轨迹方程为： ) 4()2(12 =+-+ s s s K 等效开环传递函数为： )4() 2()(2 +-= s s s K s G
实轴上的根轨迹：[-4，0] 分离点：12 24 11-=-= ++ d d d d ，得：由 与虚轴交点：劳斯表如下 K s K s K K s 40 44410 12-+ 显然，K=1时，系统处于临界稳定，由辅助方程可解出交点处 21,± ==ωK 由模值条件得分离点处根轨迹增益：31 3*33 *1==d K 系统根轨迹如下图所示：
(２)求Ｋ值范围 尼状态，分量时，系统处于欠阻 当系统含有)cos(βωα+-t e t 系统有一对具有负实部的共轭极点，Ｋ值的范围为：131 < BAS系统集成实验指导书 第一部分：EBI工作站基础知识培训 第二部分：快速配置软件Quick Builder 第三部分：视图构建软件Display Builder 第四部分：楼宇实训项目指导书 附件：Honeywell楼宇控制器的介绍 第一部分、EBI工作站基础知识培训 第一讲： BAS系统的介绍 楼宇自动化系统，或称建筑物自动化系统(Building Automation System,简称 BAS)，是将建筑物（或建筑群）内的电力，照明，空调，运输，防灾，保安，广播等设备以集中监视、控制和管理为目的而构成的一个综合系统。它的目的是使建筑物成为安全、健康、舒适、文行的生活环境和高效的工作环境，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。因此，广义地说，楼宇自动化(BA)应包括消防自动化（FA）和保安自动化（SA）。 BA 系统是一个形成网络的计算机系统，有的则是一个非网络化的计算机系统，当然它也必须有足够的软件支持，才能充分发挥其功能。就原则而言，它也必须有足够的软件支持，才能充分发挥其功能。就功能而言，它也包括系统软件、应用软件、数据库及数据库管理系统这个三类软件；但是由于BA系统大多是由中央站（主控器）和分站（分控器）组成的网络化的多机系统，各类软件分别驻留在中央站（包括通信控制器）和分站；因为各自的任务不同，软件的差别很大。故也分为：中央软件、分站软件。 Honeywell公司推出的EBI（Enterprise Building Integrator）系统是一套应用于楼宇集成管理的组件。EBI的模块设计方案不论大型楼宇系统还是小型用户都能提供对其系统的彻底控制，EBI的开放性使其具有提供对各种现有系统及过程的强大组合集成能力。EBI包含有功能强大的组件，它们是：楼宇控制管理系统(Building Automatic Control System)、生命保障（火灾报警）管理系统（Life &Safety Management System）。其中的任何一个组件都能使你更好地管理大楼中的每一个细节，而它们的强力组合提供了企业楼宇自控管理的“全景图”。 EBI应用的广泛性在于极高的系统性能、模块化的监控方式及基于网络系统的灵活设计。也决定了EBI能为各类应用提供对设备进行自动化管理的丰富、全面的解决方案。 EBI系统遵循现有工业标准，系统开放能力处于业界领先地位。EBI服务器运行在基于微软的Windows NT的平台上，EBI客户运行在Windows NT 或Windows95/98的平台上，整个系统网络运行在快速以太网上，协议为标准的TCP/IP。提供IBMS（智能楼宇管理系统）系统的数据接口方式有ODBC、NETAPI、标准的SQL接口，并且支持BACNet、OPC、LonWorks等工业标准协议。 EBI系统是一种高级管理和控制应用，它能够： 以用户同意理解的方式显示系统数据； 允许用户通过发送适当的命令来控制系统； 控制系统导论习题及参考答案 自动控制原理胡寿松第二版课后答案 1-2下图是仓库大门自动控制系统原理示意图，试说明系统自动控制大门开、闭的工作原理，并画出系统方框图。 解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如下图所示。 1-3根据图示的电动机速度控制系统 工作原理图，完成： (1) 将a，b与c，d用线连接成负 反馈状态； (2) 画出系统方框图。 解：（1）负反馈连接方式为：d b?； a?，c （2）系统方框图如图所示。 1-3 图(a)，(b)所示的系统均为电压调节系统。假设空载时两系统发电机端电压均为110V，试问带上负载后，图(a)，(b)中哪个能保持110V不变，哪个电压会低于110V？为什么? 解：带上负载后，开始由于负载的影响，图(a)与(b)系统的端电压都要下降，但图(a)中所示系统能恢复到110伏而图(b)系统却不能。理由如下： 图(a)系统,当u低于给定电压时，其偏差电压经放大器K放大后，驱动电机D转动，经减速器带动电刷，使发电机F的激磁电流 I增大，发电机的输出电压会升高，从而 j 使偏差电压减小，直至偏差电压为零时，电机才停止转动。因此，图(a)系统能保持110伏不变。 图(b)系统，当u低于给定电压时，其偏差电压经放大器K后，直接使发电机激磁电流增大，提高发电机的端电压，使发电机G 的端电压回升，偏差电压减小，但不可能等于零，因为当偏差电压为0时， i=0，发电机就不能工作。即图(b)所示系统的稳 f 态电压会低于110伏。 第一章 1．开环控制和闭环控制的主要区别是什么？是否利用系统的输出信息对系统进行控制 2. 电加热炉炉温控制中，热电阻丝端电压U 及炉内物体质量M 的变化，哪个是控制量？哪个是扰动？为什么？ 3. 简述自动控制所起的作用是什么？在没有人直接参与的情况下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行自动的调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标。 4. 简述自动控制电加热炉炉温控制的原理。 解答：一、工作原理： 系统分析：受控对象——炉子；被控量——炉温；给定装置——电位器 干扰——电源U ，外界环境 ，加热物件 ； 测量元件——热电偶； 执行机构——可逆电动机 工作过程：静态 ?U=0 动态 ?U ≠0 工件增多（负载增大）↑↑→↑→↑→?↓→↓→↑→T U U U U T c a f （负载减小）↓↓→↓→↓→?↑→↑→↓→T U U U U T c a f 二、 温控制系统框图 5．比较被控量输出和给定值的大小，根据其偏差实现对被控量的控制，这种控制方式称为 。 6．简述控制系统主要由哪三大部分组成？ 7.反馈控制系统是指：a.负反馈 b.正反馈 答案a.负反馈 8.反馈控制系统的特点是：答案 控制精度高、结构复杂 9.开环控制的特点是：答案 控制精度低、结构简单 10.闭环控制系统的基本环节有：给定、比较、控制、对象、反馈 11.自控系统各环节的输出量分别为： 给定量、反馈量、偏差、控制量输出量。 第二章 1． 自控系统的数学模型主要有以下三种：微分方程、传递函数、频率特性 2． 实际的物理系统都是：a.非线性的 b.线性的 a.非线性的 3． 传递函数等于输出像函数比输入像函数。 4． 传递函数只与系统结构参数有关，与输出量、输入量无关。 5． 惯性环节的惯性时间常数越大，系统快速性越差。 6.由laplace 变换的微分定理，(())L x t ''= 。 被控量（T ） c U U a 给定量 g U U ? 放大器 执行机构 被控对象 扰 动 检测元件 院( 系) 别: 光电工程学院/ 第二学期主讲: 丁松峰 专业: 光信息科学与技术光学与光电子基础实验授课计划表辅导: 丁松峰 班级: B080403 ( 考查) 审查(系、中心): 课程编号: B0402031C 学时: 24 学分: 1.5 批准(院系): 第1页填表日期: 2月 23 日 教材: 光学与光电子基础实验指导书．南京邮电大学光电工程学院( 自编) 参考书: [1] 周炳琨, 高以智等．激光原理( 第四版) ．北京: 国防工业出版社, [2] 石顺祥, 张海兴, 刘劲松．物理光学与应用光学．西安: 西安电子科技大学出版社, [3] 杨之昌, 马秀芳．物理光学实验．上海: 复旦大学出版社, 1993 院( 系) 别: 光电工程学院/ 第二学期主讲: 孙晓芸 专业: 光信息科学与技术光学与光电子基础实验授课计划表辅导: 孙晓芸 班级: B080404 ( 考查) 审查(系、中心): 课程编号: B0402031C 学时: 24 学分: 1.5 批准(院系): 第1页填表日期: 2月 23 日 教材: 光学与光电子基础实验指导书．南京邮电大学光电工程学院( 自编) 参考书: [1] 周炳琨, 高以智等．激光原理( 第四版) ．北京: 国防工业出版社, [2] 石顺祥, 张海兴, 刘劲松．物理光学与应用光学．西安: 西安电子科技大学出版社, [3] 杨之昌, 马秀芳．物理光学实验．上海: 复旦大学出版社, 1993 院( 系) 别: 光电工程学院/ 第二学期主讲: 沈骁 专业: 光信息科学与技术光学与光电子基础实验授课计划表辅导: 沈骁 班级: B080405 ( 考查) 审查(系、中心): 课程编号: B0402031C 学时: 24 学分: 1.5 批准(院系): 第1页填表日期: 2月 23 日 第一章 绪论 1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点. 解答：1开环系统 (1) 优点:结构简单，成本低，工作稳定。用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时，可得到满意的效果。 (2) 缺点：不能自动调节被控量的偏差。因此系统元器件参数变化，外来未知扰动存在时，控制精度差。 2 闭环系统 ⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量 偏离给定值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。它是一种按偏差调节的控制系统。在实际中应用广泛。 ⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。 1-2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？试举例说 明之。 解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。 闭环控制系统常采用负反馈。由1-1中的描述的闭环系统的优点所证明。例如，一个温度控制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。 1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非 线性，定常，时变）？ （1）22 ()()() 234()56()d y t dy t du t y t u t dt dt dt ++=+ （2）()2()y t u t =+ （3）()()2()4()dy t du t t y t u t dt dt +=+ （4）() 2()()sin dy t y t u t t dt ω+= （5）22 ()() ()2()3()d y t dy t y t y t u t dt dt ++= （6）2() ()2() dy t y t u t dt += 研究生课程开设申请表 开课院（系、所）：集成电路学院 课程申请开设类型：新开√重开□更名□（请在□内打勾，下同） 一、课程介绍（含教学目标、教学要求等）（300字以内） 本课程将向学生提供集成电路设计的理论与实例相结合的培养训练，讲述包括电路设计与仿真、版图设计和验证以及寄生参数提取的完整全定制集成电路设计流程以及CADENCE与IC制造厂商的工艺库配合等内容。通过系统的理论学习与上机实践，学生可掌握集成电路设计流程以及各阶段所使用的工具，并能进行集成电路的设计工作。 掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；培养学生具有一定的设计，归纳、整理、分析设计结果，撰写论文，参与学术交流的能力。 指导学生学会如何利用现代的EDA工具设计集成电路，培养学生的工程设计意识，启发学生的创新思想。 全面了解集成电路设计、制造、封装、测试的完整芯片制成技术，提高综合运用微电子技术知识的能力和实践能力。 二、教学大纲（含章节目录）：（可附页） 第一章cadence集成电路设计软件介绍 第二章偏置电路设计 第三章基本运放和高性能运放 第四章比较器、振荡器设计 第五章电源系统设计（LDO与DC-DC） 三、教学周历 四、主讲教师简介： 常昌远，男，1961年10月出生，2000年东南大学微电子专业博士毕业，现为东南大学副教授，硕士研究生导师。长期从事微电子和自动控制领域内的教学、科研和指导研究生工作。参加过国家自然科学基金重点项目的研究、并主持与IC设计企业合作的多项横向研究课题。近年来主要从事显示控制芯片和电源管理芯片DC-DC、LDO等产品的开发，在CMOS数字集成电路、模拟集成电路的分析、设计与研发、系统的建模和稳定性设计等方面积累了较丰富的实际工作经验。教学方面，主讲包括与研究方向有关的“半导体功率器件”，“自动控制原理”，CMOS模拟集成电路设计等课程。已在国内核心刊物上发表学术论文20余篇，获国家专利1项。目前在东南大学IC学院负责集成电路设计与MPW项目建 自动控制原理习题 一、(20分) 试用结构图等效化简求下图所示系统的 传递函数 ) () (s R s C 。 解： 所以： 3 2132213211)() (G G G G G G G G G G s R s C +++= 二．（10分）已知系统特征方程为063632 3 4 =++++s s s s ，判断该系统的稳定性，若闭环系统不稳定，指出在s 平面右半部的极点个数。(要有劳斯计算表) 解：劳斯计算表首列系数变号2次，S 平面右半部有2个闭环极点，系统不稳定。 6 6.0650336610 1234 s s s s s - 三．（20分）如图所示的单位反馈随动系统，K=16s -1,T=,试求： （1）特征参数n ωξ，； （2）计算σ%和t s ; （3）若要求σ%=16%，当T 不变时K 应当取何值 解：（1）求出系统的闭环传递函数为： T K s T s T K K s Ts K s /1 / )(22++= ++= Φ 因此有： 25.021 2/1),(825.0161====== -KT T s T K n n ωζω （2） %44%100e %2 -1- =?=ζζπ σ %) 2)((2825.04 4 =?=?= ≈ s t n s ζω （3）为了使σ%=16%，由式 %16%100e %2 -1- =?=ζζπ σ 可得5.0=ζ，当T 不变时，有： ) (425.04)(425 .05.021 212/11221--=?===??=== s T K s T T n n ωζζω 四．（15分）已知系统如下图所示， 1．画出系统根轨迹（关键点要标明）。 2．求使系统稳定的K 值范围，及临界状态下的振荡频率。 解 ① 3n =，1,2,30P =，1,22,1m Z j ==-±，1n m -= ②渐进线1条π ③入射角 1?()18013513513590360135135=?+?+?+?-?=?+?=? 同理 2?2135sr α=-? ④与虚轴交点，特方 3 2 220s Ks Ks +++=，ωj s =代入 X r X c K S 3 S 2+2S ＋2 《自动控制原理》习题 习题1 1有一水位控制装置如图所示。试分析它的控制原理,指出它就是开环控制系统闭环控制系统？说出它的被控量,输入量及扰动量就是什么？绘制出其系统图。 2 某生产机械的恒速控制系统原理如图所示。系统中除速度反馈外,还设置了电流正反馈以补偿负载变化的影响。试标出各点信号的正负号并画出框图。 3图示为温度控制系统的原理图。指出系统的输入量与被控量,并画出系统框图。 4、自动驾驶器用控制系统将汽车的速度限制在允许范围内。画出方块图说明此反馈系统。 5、双输入控制系统的一个常见例子就是由冷热两个阀门的家用沐浴器。目标就是同时控制水温与流量,画出此闭环系统的方块图,您愿意让别人给您开环控制的沐浴器不？ 6、开环控制系统与闭环控制系统各有什么优缺点？ 7、反馈控制系统的动态特性有哪几种类型？生产过程希望的动态过程特性就是什么？ 习题2 1 试分别写出图示各无源网络的传递函数。 习题1图 2 求图示各机械运动系统的传递函数。 (1)求图a的＝？(2)求图b的＝？(3) 求图c的＝？ 习题2图 3 试分别写出图中各有源网络的传递函数U2(s)/ U1(s)。 习题3图 4交流伺服电动机的原理线路与转矩－转速特性曲线如图所示。图中,u为控制电压.T 为电动机的输出转矩。N为电动机的转矩。由图可T与n、u呈非线性。设在某平衡状态附近用增量化表示的转矩与转速、控制电压关系方程为 k n、k c为与平衡状态有关的值,可由转矩－转速特性曲线求得。设折合到电动机的总转动惯量为J,粘滞摩擦系数为f,略去其她负载力矩,试写出交流伺服电动机的方程式并求输入为u c, 输出为转角θ与转速为n时交流伺服电动机的传递函数。 习题4图 5图示一个转速控制系统,输入量就是电压V,输出量就是负载的转速 ,画出系统的结构图,并写出其输入输出间的数学表达式。 习题5图 6 已知一系统由如下方程组组成,试绘制系统框图,求出闭环传递函数。 7 系统的微分方程组如下: 1.1 什么是系统？什么是被控对象？什么是控制？ 1.2 什么是自动控制？它对人类活动有什么意义？ 1.3 试列举几个日常生活中的开环控制系统和闭环控制系统，并说明它们的工作原理。1.4 自动控制系统主要由哪几部分组成？各组成部分有什么功能？ 1.5 试用反馈控制原理来说明司机驾驶汽车是如何进行线路方向控制的，并画出系统方框图。 1.6 洗衣机控制系统的方框图如习题1.6图所示，试设计一个闭环控制的洗衣机系统方框图。 2.1 试列写出习题2.1图中各电路的动态方程。 (a) (b) 2.2 试求习题2.2图所示有源网络的传递函数。 U o C R 2 U o (b) o o (d) C C (a) o (e) C 1 μF 2.3 试求习题2.3图所示有源网络的传递函数。 u u o R 2.4 试用拉氏变换变换下列微分方程（初始值为0）。 ) ()()()3() ()()(2)()2() ()()()()1(22 22 t x t y dt t dy T t x t y dt t dy dt t y d t x t y dt t dy dt t y d =+=++=++ 2.5 系统的微分方程如下： 式中, T 1、 T 2、 K 1、 K 2、 K 3均为正的常数， 系统的输入量为r (t )， 输出量为c (t )， 试画出动态结构图， 并求传递函数C (s )/R (s )。 ) ()()()()()() ()()() ()()(3223 23211211t x K t c dt t dc T t c K t x t x t x t x K dt t dx T t c t r t x =+-=-=-= A-7-1 设非线性系统具有典型结构，试用等效增益概念分析具有死区的三位置理想继电特性（见图7-15（a ））对系统稳定性的影响。 解 由等效增益定义x y K =- 知，等效增益曲线如图7-15（b ）所示，其中?=K K m 。 设系统不存在非线性时，临界稳定增益为K c ，于是 ①若K c 学科前沿介绍课程报告 高等工程学院 3903 2415 李柏 一、选课动机和目标 作为一名自动化学院的09级新生，即将升入大二，在日常学习中却依然只涉及到各种基础课程，我们普遍对未来我们专业的各种方向没有一个全面而系统的了解，甚至至今很多人对自动化根本没有了解。尽管现在没有开专业课，我们也没分专业方向，但是我认为，及早地了解自动化学科的概况介绍信息，以及各专业方向的内容，是非常关键的：通过这样的课程，可以尽早发现与自身性格特点以及兴趣、未来理想相适应的专业，也会使我在大一大二基础课的学习中更有侧重地、更高效地掌握知识。本着这样的想法，我选择了这门课程。 二、实际收获以及心得体会 经过这八堂课的学习，我对自动化的各专业方向有了大致的了解。所谓自动化，是指运用机器部分或完全代替人的体力或脑力劳动，按照预定的指令、程序工作。在第一堂课，秦老师给我们介绍了“控制科学与工程”这一概念，控制科学与工程是研究控制的理论、方法、技术及其工程应用的学科。控制科学以控制论、信息论、系统论为基础，研究各领域内独立于具体对象的共性问题，即为了实现某些目标，应该如何描述与分析对象与环境信息，采取何种控制与决策行为。它对于各具体应用领域具有一般方法论的意义，而与各领域具体问题的结合，又形成了控制工程丰富多样的内容。它与信息科学和计算机科学的结合开拓了知识工程和智能机器人领域。与社会学、经济学的结合使研究的对象进入到社会系统和经济系统的范畴中。与生物学、医学的结合更有力地推动了生物控制论的发展。同时，相邻学科如计算机、通信、微电子学和认知科学的发展也促进了控制科学与工程的新发展，使本学科所涉及的研究领域不断扩大。 自动化下设五个二级学科：控制理论与控制工程，检测技术与自动化装置，系统工程，模式识别与智能系统，导航、制导与控制。 以下是这八堂课以来，我对它们的内涵的理解： 1. “模式识别与智能系统”，这是我们第二讲的学习内容。 模式识别(Pattern Recognition)是指对表征事物或现象的各种形式的(数值的、文字的和逻辑关系的) 信息进行处理和分析,以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程,是信息科学和人工智能的重要组成部分。模式识别具有近乎无限的发展潜力，比如人脸检测与识别技术，国产汉王软件的文字识别功能，笔记本电脑上普及的指纹识别技术，虹膜识别，还有用医学图像自动分析仪器来辅助诊断，识别语音来录入文字，在图像导航领域的地面物体自动辨认等功能。 主流的模式识别方法分以下几种： 其一为统计模式识别法 原始数据的样本，按照一定的规律或者随机地 映射，对应不同的算法，得到不同区域内的结 果，再进行相应的汇总处理，得到最终的一个 结果。 第二部分古典控制理论基础习题详解 一概述 2-1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。 【解】： 2-1-2试列举几个日常生活中的开环和闭环控制系统的例子，并说明其工作原理。 【解】： 开环控制——半自动、全自动洗衣机的洗衣过程。 工作原理：被控制量为衣服的干净度。洗衣人先观察衣服的脏污程度，根据自己的经验，设定洗涤、漂洗时间，洗衣机按照设定程序完成洗涤漂洗任务。系统输出量（即衣服的干净度）的信息没有通过任何装置反馈到输入端，对系统的控制不起作用，因此为开环控制。 闭环控制——卫生间蓄水箱的蓄水量控制系统和空调、冰箱的温度控制系统。 工作原理：以卫生间蓄水箱蓄水量控制为例，系统的被控制量（输出量）为蓄水箱水位（反应蓄水量）。水位由浮子测量，并通过杠杆作用于供水阀门（即反馈至输入端），控制供水量，形成闭环控制。当水位达到蓄水量上限高度时，阀门全关（按要求事先设计好杠杆比例），系统处于平衡状态。一旦用水，水位降低，浮子随之下沉，通过杠杆打开供水阀门，下沉越深，阀门开度越大，供水量越大，直到水位升至蓄水量上限高度，阀门全关，系统再次处于平衡状态。 2-1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属何种类型（线性、非线性；定常、时变）。 【解】： （1）线性定常系统；（2）线性时变系统；（3）非线性定常系统；（4）线性定常系统。 2-1-4 根据题2-1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图： （1）将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈系统； （2）画出系统方框图。 【解】： （1）a -d 连接，b -c 连接。 （2）系统方框图 题2-1-4解图 抽头移动，电动机获得一个正电压，通过齿轮减速器传递，使阀门打开，从而增加入水流量使水位上升，当水位回到给定值时，电动机的输入电压又会回到零，系统重新达到平衡状态。反之易然。 题2-1-5解图 自动控制原理习题详解（上册） 第一章 习题解答 1-2日常生活中反馈无处不在。人的眼、耳、鼻和各种感觉、触觉器官都是起反馈作用的器官。试以驾车行驶和伸手取物过程为例，说明人的眼、脑在其中所起的反馈和控制作用。 答：在驾车行驶和伸手取物过程的过程中，人眼和人脑的作用分别如同控制系统中的测量反馈装置和控制器。在车辆在行驶过程中，司机需要观察道路和行人情况的变化，经大脑处理后，不断对驾驶动作进行调整，才能安全地到达目的地。同样，人在取物的过程中，需要根据观察到的人手和所取物体间相对位置的变化，调整手的动作姿势，最终拿到物体。可以想象蒙上双眼取物的困难程度，即使物体的方位已知。 1-3 水箱水位控制系统的原理图如图1-12所示，图中浮子杠杆机构的设计使得水位达到设定高度时，电位器中间抽头的电压输出为零。描述图1-12所示水位调节系统的工作原理，指出系统中的被控对象、输出量、执行机构、测量装置、给定装置等。 图1-12 水箱水位控制系统原理图 答：当实际水位和设定水位不相等时，电位器滑动端的电压不为零，假设实际水位比设定水位低，则电位器滑动端的电压大于零，误差信号大于零（0e >），经功率放大器放大后驱动电动机M 旋转，使进水阀门开度加大，当进水量大于出水量时（12Q Q >），水位开始上升，误差信号逐渐减小，直至实际水位与设定水位相等时，误差信号等于零，电机停止转动，此时，因为阀门开度仍较大，进水量大于出水量，水位会继续上升，导致实际水位比设定水位高，误差信号小于零，使电机反方向旋转，减小进水阀开度。这样，经反复几次调整后，进水阀开度将被调整在一适当的位置，进水量等于出水量，水位维持在设定值上。 在图1-12所示水位控制系统中，被控对象是水箱，系统输出量水位高，执行机构是功率放大装置、电机和进水阀门，测量装置浮子杠杆机构，给定和比较装置由电位器来完成。 1-4 工作台位置液压控制系统如图1-13所示，该系统可以使工作台按照给定电位器设定的规律运动。描述图1-13所示工作台位置液压控制系统的工作原理，指出系统中的被控对象、被控量、执行机构、给定装置、测量装置等。 图1-13 工作台位置液压控制系统 答：当给定电位器的角度（电压）和反馈电位器的角度（电压）不同时，误差电压经过放大器放大去驱动电磁阀，并带动滑阀移动。以给定电位器的电压大于反馈电位器的电压为例，设在正的误差电压作用下，电磁阀带动滑阀相对图1-13所示的平衡位置向右移动，高压油进入到动力油缸的左面，动力油缸活塞右面的油液从回油管路流出，动力油缸活塞在两边压力差的作用下向右运动，误差逐渐减小到零直至出现负的误差，滑阀开始向左移动至平衡位置的左侧。这样，经反复几次调整后，滑阀回到平衡位置，动力油缸活塞静止在设定的位置上。 1-5 图1-14的电加热炉温度控制系统与图1-10所示的有所不同，试描述系统的温度调节过程，它能做到加热炉温度的无差调节吗，为什么？ 图1-14 电加热炉温度控制系统 答：在图1-14所示电加热炉温度控制系统中，误差信号经过功率放大器放大后，电炉丝放出的热量与加热炉散出去的热量平衡，去维持炉温不变。当某种原因引起炉温下降时，误差信号增大，电炉丝上的电压升高，电炉丝放出的热量增加，炉温误差向减小的方向变化。与图1-10所示的电加热炉温度控制系统不同，图1-14所示温度控制系统不能做到加热炉温度的无差调节。因为，加热炉总要散出部分热量，而功率放大器的放大倍数是有限的，所以在炉温稳定后，误差信号总是大于零的。 1-6 图1-15（a ）和（b ）都是自动调压控制系统，图中发电机G 由一原动机带着恒速旋转， 电子专业的就业方向 一、电子装配工及PCB制造业方向。 对于想从事这一方向的电子技术人员来说，必须学好下面的课程。 专业基础课：电路分析，模拟电路，高频电路，数字电路 方向专业课：焊接工艺，现代化焊接工具工作原理，PCB制作与设计软件PROTELL，电子仿镇软件MULTISIM 以上这些课程基本可以构建这一电子技术方向，但是如何学习呢?他们有什么作用呢? 下面我们来具体分析如何学习这些课程： 很多网友都有过这样的经历，自己辛辛苦苦设计了一个电路，作了个板，最后发现不能工作，或者是工作的时候不稳定，这是为什么呢?实际就是对电路原理分析得不够透彻，自然就没有超强的“预判断”功力。久而久之，甚至会大大影响自己的信心!归根结底的说，万丈高楼平地起，硬件电路的工作原理是丝毫马虎不得的，基础不好，就无法走的更远。 电路分析基础：由电子科技大学的钟洪生教授主讲，全套共68讲，该教程详细讲解了电路的基本概念和定律、电路的基本分析方法、电路的等效变换与定理、动态电路的时域分析、正弦激励下稳态电路的分析、互感和理想变压器等内容。这套教程内容宏大，影音俱佳，分析透彻，比较适合基础不是很好的初学者从头学起。 电路电子技术：由吉林大学的杨晓苹教授主讲，全套分上下两部，共72+4讲，上部是电路基础，下部是模拟电子技术基础。 数字电路基础教程：由吉林大学的魏达教授主讲，共50讲。这套教程从最基本的门电路讲起，直到各类常见的触发器、编码器、译码器、存储器、时序电路等等的基本构成和工作原理。还有一套是电子科技大学的金燕华教授主讲，全套共58讲。主要内容是逻辑代数基础、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲波形的产生和整形、半导体存储器、可编程逻辑器件、数-模，模-数转换等。 射频模拟电路(高频电路)：由电子科技大学的杨玉梅教授主讲，全套共35讲，该教程详细讲解了选频放大器、线性功率放大器、波形发生与变换电路、频谱搬移电路、频谱的非线性变换、射频电子系统、射频电路集成芯片等内容。 真感叹今天的初学者，要什么资料都有，想想当年那可真是惨，除了几本“低高频电路原理”和“电工学”的书+一颗永不服输的心之外，就什么都没有了!有了这写基础理论知识，还需要学会应用，下面谈谈如何应用，主要是再学好下面的相关课程： 为了增加自己的核心竞争力，还需要了解高速贴片机、波峰焊接机、回流焊接机等的工作原理，熟悉电子产品整机安装过程，对整个生产流程的熟悉。对 PCB制作与设计软件PROTELL，电子仿镇软件MULTISIM的掌握是必不可少的。 二、现代电子产品(MP3/MP4，手机等)的维修及通信方向。 对于想从事这一方向的电子技术人员来说，必须学好下面的课程。 专业基础课：电路分析，模拟电路，高频电路，数字电路 专业课：音响设备原理与维修，电视机原理与维修，VCD/DVD原理与维修，手机原理与维修，信号处理 音响设备原理与维修，电视机原理与维修，VCD/DVD原理与维修。必须学好，网络上有类似的视频教程下载，对于家电维修领域而言，电视机涵盖的技术含量相对很高，可以这样说：真正有能力维修电视机的人，维修其他电器基本都不会有问题，搞些小的电子制作更是易如翻掌。主要是电视机内部包含的电子技术非常全面，了解了它的工作原理等于了解了电 第二部分古典控制理论基础习题详解 一 概述 2-1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。 【解】： 控制系统优点缺点 开环控制简单、造价低、调节速度快调节精度差、无抗多因素干扰能力闭环控制抗多因素干扰能力强、调节精度高结构较复杂、造价较高 2-1-2试列举几个日常生活中的开环和闭环控制系统的例子，并说明其工作原理。 【解】： 开环控制——半自动、全自动洗衣机的洗衣过程。 工作原理：被控制量为衣服的干净度。洗衣人先观察衣服的脏污程度，根据自己的经验，设定洗涤、漂洗时间，洗衣机按照设定程序完成洗涤漂洗任务。系统输出量（即衣服的干净度）的信息没有通过任何装置反馈到输入端，对系统的控制不起作用，因此为开环控制。 闭环控制——卫生间蓄水箱的蓄水量控制系统和空调、冰箱的温度控制系统。 工作原理：以卫生间蓄水箱蓄水量控制为例，系统的被控制量（输出量）为蓄水箱水位（反应蓄水量）。水位由浮子测量，并通过杠杆作用于供水阀门（即反馈至输入端），控制供水量，形成闭环控制。当水位达到蓄水量上限高度时，阀门全关（按要求事先设计好杠杆比例），系统处于平衡状态。一旦用水，水位降低，浮子随之下沉，通过杠杆打开供水阀门，下沉越深，阀门开度越大，供水量越大，直到水位升至蓄水量上限高度，阀门全关，系统再次处于平衡状态。 2-1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属何种类型（线性、非线性；定常、时变）。 【解】： （1）线性定常系统；（2）线性时变系统；（3）非线性定常系统；（4）线性定常系统。 1 2 2-1-4 根据题2-1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图： （1）将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈系统； （2）画出系统方框图。 【解】： （1）a -d 连接，b -c 连接。 （2）系统方框图 题2-1-4解图 抽头移动，电动机获得一个正电压，通过齿轮减速器传递，使阀门打开，从而增加入水流量使水位上升，当水位回到给定值时，电动机的输入电压又会回到零，系统重新达到平衡状态。反之易然。 题2-1-5解图 873物理化学复习提纲 一、考试总体要求 1．考试对象 考试对象为具有全国硕士研究生入学考试资格并报考西安电子科技大学理学院应用化学专业的考生。 2．考试总体要求 掌握物理化学中重要的基本概念与基本原理的含义及适用范围；掌握物理化学重要公式及其应用条件。掌握物理化学实验中常用物理量的测量，能正确使用常用物理化学仪器。 二、考试要点 1、气体的pVT 关系 理想气体状态方程、范德华方程、对应状态原理、压缩因子。 2、化学热力学基础 热力学第一、第二定律及其数学表达式；pVT变化、相变化与化学反应过程中W、Q、U、H、S、A与G的计算；熵增原理及三种平衡判据；热力学基本方程和麦克斯韦关系式；克拉贝龙方程及克-克方程。 3、多组分热力学及相平衡 偏摩尔量、化学势的概念；理想气体、理想稀溶液的化学势表达式；逸度、活度的定义；拉乌尔定律和亨利定律；稀溶液依数性的概念 及简单应用。 相律的应用；单组分相图；二组分气－液及凝聚系统相图。 4、化学平衡 等温方程；标准摩尔反应Gibbs函数、标准平衡常数与平衡组成的计算；温度、压力和惰性气体对平衡组成的影响；同时平衡的原则。 5、电化学 电解质溶液电导率、摩尔电导率、活度与活度系数的计算；电导测定的应用；德拜－许克尔极限公式。 原电池电动势与热力学函数的关系，Nernst方程；各类电极的特征和电动势测定的应用；原电池的设计。 电极的极化与超电势的概念；电解时的电极反应。 6. 化学动力学 反应速率、基元反应、反应分子数、反应级数的概念；一、二级反应的速率方程及其应用；阿累尼乌斯公式；对行、平行、连串反应的动力学特征，复杂反应的近似处理法；简单碰撞理论和经典过渡状态理论的基本思想和结果；链反应机理的特点及支链反应与爆炸的关系；光化反应的特征及光化学定律；催化作用的基本特征；多相催化反应； 7. 界面现象与胶体化学 弯曲液面的附加压力与Laplace方程；Kelvin方程与四种亚稳态；润湿与铺展；化学吸附与物理吸附；Langmuir单分子层吸附模型和吸附等温式。 胶体的光学性质、动力性质及电学性质；胶团结构的表示，电解质对溶胶的聚沉作用；乳状液的稳定与破坏。 8. 实验部分 要求考生掌握实验原理、实验装置、实验测定的影响因素。物理化学实验包含下列内容： ①热力学部分量热、相平衡实验； ②电化学部分用电位差计测量电池的电动势，电导测定的应用； ③化学动力学部分测定反应速率常数、反应级数及活化能； ④界面现象与胶体部分表面张力的测定。 三、考试形式与试卷结构 1、考试时间 180分钟。 2、试卷分值 150分。 3、考试方式 闭卷考试。 4、题型结构： 试题类型包括：选择题、填空题、是非判断题、简答题、计算题、分析或绘制相图题、证明题等，每年的试题类型从中选几类。 四、参考书目 1、物理化学（第5版）上、下册，天津大学物理化学教研室编，高教出版社， 2009年 2、物理化学实验，夏海涛编，南京大学出版社，2006年 ; 自动控制原理（非自动化类）习题答案 第一章 习题 1-1（略） 1-2（略） 、 1-3 解： 受控对象：水箱液面。 被控量：水箱的实际水位 h " 执行元件：通过电机控制进水阀门开度，控制进水流量。 比较计算元件：电位器。 测量元件：浮子，杠杆。 放大元件：放大器。 h h （与电位器设定 电压 u 相对应，此时电位器电刷位于中点位置）。 当 h h 时，电位器电刷位于中点位置，电动机不工作。一但 h ≠ h 时，浮子位置相应升高（或 ' 降低），通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移（或上移），从而给电动机提供一定的工作电压，驱动 电动机通过减速器使阀门的开度减小（或增大），以使水箱水位达到希望值 h 。 水位自动控制系统的职能方框图 1-4 解： 受控对象：门。 执行元件：电动机，绞盘。 放大元件：放大器。 受控量：门的位置 , 测量比较元件：电位计 工作原理：系统的被控对象为大门。被控量为大门的实际位置。输入量为希望的大门位置。 当合上开门开关时，桥式电位器测量电路产生偏差电压，经放大器放大后，驱动电动机带动绞盘转动， 使大门向上提起。同时，与大门连在一起的电位器电刷上移，直到桥式电位器达到平衡，电动机停转，开 门开关自动断开。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘反转，使大门关闭。 * 仓库大门自动控制开（闭）的职能方框图 1-5 解： 系统的输出量：电炉炉温 给定输入量：加热器电压 被控对象：电炉 放大元件：电压放大器，功率放大器，减速器 比较元件：电位计 测量元件：热电偶 职能方框图： 第二章 习题 2-1 解：对微分方程做拉氏变换： ? X (s ) R (s ) ? C (s ) N (s ) ? ? X (s ) KX (s ) ? X (s ) X (s ) ? X (s ) ? ? TsX (s ) X (s ) ? X (s ) X (s ) ? KN (s ) ? ?K X (s ) sC (s ) sC (s ) ? 绘制上式各子方程的方块图如下图所示： KK C (s ) / R (s ) ， Ts (T 1)s s K K 1 s s 1 s s 第一章 习题答案 1-1 根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图 (1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态； (2) 画出系统方框图。 解 （1）负反馈连接方式为：d a ?，c b ?； （2）系统方框图如图解1-1 所示。 1-2 题1-2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 题1-2图 仓库大门自动开闭控制系统 解 当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如图解1-2所示。 1-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被 控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 题1-3图 炉温自动控制系统原理图 解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比， c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流 电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压 r u 。此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸 取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程： 控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。 ?→T C ?→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑ 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见图解1-3。建筑设备自动化实验指导书1
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