第二章时间测量与控制系统

第二章控制系统的数学模型.

2.2.1传递函数的定义和性质
⑴ 定义线性定常系统的传递函数,定义为初始条件为零时,输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比,记为G(S),即:
C ( s) G( s) R( s)
(2-4)
注：所有初始条件为零，指的是原系统处于静止状态. 设线性定常系统的n阶线性常微分方程为
dn d n 1 d a0 n c(t ) a1 n 1 c(t ) an 1 c(t ) an c(t ) dt dt dt dm d m1 d b0 m r (t ) b1 m 1 r (t ) bm1 r (t ) bm r (t ) dt dt dt
F(t)
K
F(t) F2(t)
m
f
m
x(t)
F1(t) b)
x(t)
根据牛顿第二运动定律有：
d 2 x (t ) F (t ) F1 (t ) F2 (t ) m dt2
a)
图2-2 机械位移系统
（2-2） 7
式中:
F1 (t ) ——阻尼器阻力。其大小与运动速度成正比，方向与运动方向相反，阻尼系数为f，即： dx (t ) F1 (t ) f dt F2 (t ) ——弹簧力。设为线性弹簧，根据虎克定律有：
F2 (t ) Kx(t )
K——弹簧刚度联立以上三式并整理得：
d 2 x (t ) dx(t ) m f Kx (t ) F (t ) 2 dt dt
（2-3） 8
综上所述,列写元件微分方程的步骤可归纳如下: ① 根据元件的工作原理及其在控制系统中的作用,确定其输入量和输出量; ② 分析元件工作中所遵循的物理规律或化学规律,列写相应的微分方程; ③ 消去中间变量,得到输出量与输入量之间关系的微分方程,便是元件时域的数学模型. 9

西工大、西交大自动控制原理第二章控制系统的数学模型_2

5 比较点的移动比较点的前移：
Rs
Cs
Rs
Cs
Gs
Gs
Qs
1 Qs
Gs
若要将比较点由方框后移至方框的前面，为保持信号的等效，要在移动后的信号线上加入一个比较点所越过的方框的倒数。
5 比较点的移动比较点的后移：
Rs
Cs Gs
Rs Gs
Cs
Qs
Qs
G(s)
若要将比较点由方框前移至方框的后面，为保持信号的等效，要在移动后的信号线上加入一个比较点所越过的方框。
2-3 控制系统的结构图与信号流图
控制系统的结构图概述
控制系统的结构图(block diagram)是描述系统各元部件之间信号传递关系的数学图形，表示了系统中各变量间的因果关系以及对各变量所进行的运算。通过对系统结构图进行等效变换（equivalent transform）后，可求出系统的传递函数。
G1(s)
-1 H(s)
R(s)=0
f
(s)
C(s) F(s)
G2 ( s) 1 G2 (s)H (s)(1)G1(s)
G2 ( s) 1 G2 (s)G1(s)H (s)
G2(s) G2(s) 1 G(s)H(s) 1 Gk (s)
单位反馈系统H(s)=1,有
f
(s)
C(s) F(s)
若令：G(s) G1(s)G2(s) 为前向通路传递函数，
则：
B(s)
Gk (s) (s) G(s)H(s)
可见：系统开环传递函数Gk(s)等于前向通路传递函数G(s)=G1(s)G2(s)与反馈通道传递函数H(s)的乘积。
R(S) ε(s) G1(s)
F(s)

化工仪表与自动化第五版第二章作业及答案

第二章1．什么是被控对象特性?什么是被控对象的数学模型?研究被控对象特性有什么重要意义?答：被控对象特性是指被控对象输入与输出之间的关系。

即当被控对象的输入量发生变化时，对象的输出量是如何变化、变化的快慢程度以及最终变化的数值等。

对象的输入量有控制作用和扰动作用，输出量是被控变量。

因此，讨论对象特性就要分别讨论控制作用通过控制通道对被控变量的影响，和扰动作用通过扰动通道对被控变量的影响。

定量地表达对象输入输出关系的数学表达式，称为该对象的数学模型。

在生产过程中，存在着各种各样的被控对象。

这些对象的特性各不相同。

有的较易操作，工艺变量能够控制得比较平稳；有的却很难操作，工艺变量容易产生大幅度波动，只要稍不谨慎就会越出工艺允许的范围，轻则影响生产，重则造成事故。

只有充分了解和熟悉对象特性，才能使工艺生产在最佳状态下运行。

因此，在控制系统设计时，首先必须充分了解被控对象的特性，掌握它们的内在规律，才能选择合适的被控变量、操纵变量，合适的测量元件和控制器，选择合理的控制器参数，设计合乎工艺要求的控制系统。

特别在设计新型的控制系统时，例如前馈控制、解耦控制、自适应控制、计算机最优控制等，更需要考虑被控对象特性。

2．简述建立对象的数学模型两种主要方法。

答：一是机理分析法。

机理分析法是通过对对象内部运动机理的分析，根据对象中物理或化学变化的规律(比如三大守恒定律等)，在忽略一些次要因素或做出一些近似处理后推导出的对象特性方程。

通过这种方法得到的数学模型称之为机理模型，它们的表现形式往往是微分方程或代数方程。

二是实验测取法。

实验测取法是在所要研究的对象上，人为施加一定的输入作用，然后，用仪器测取并记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律，即得到一系列实验数据或实验曲线。

然后对这些数据或曲线进行必要的数据处理，求取对象的特性参数，进而得到对象的数学模型。

3．描述简单对象特性的参数有哪些?各有何物理意义?答：描述对象特性的参数分别是放大系数K、时间常数T、滞后时间。

测控系统原理与设计21_输入

图中五个部件的噪声可以视做采集电路内部五个不相关的噪声源，它们本身的等效输入噪声分别为：、 VIN 3 0 V 9 V VIN 1 0.085V 、VIN 1 0.085VVIN 2 、 (可忽略不计)
VIN 4 7 V VIN 5 177 V
五个部件的放大倍数分别为：
●数字可编程控制增益：PGA202的增益倍数为 1，10，100，1000；PGA203的增益倍数为1，2，4， 8
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●增益误差：G<1000 0.05％～0.15％， G=1000 0.08％～0.1％； ●非线性失真：G=1000 0.02％～0.06％。 ●快速建立时间：2μs。 ●快速压摆率：20V/μs ●共模抑制比：80～94dB。 ●频率响应：G<1000 1MHz；G=1000 250kHz。 ●电源供电范围：±6～±18V。
在测控系统中，一台微机往往要同时测量几个被测量，因而测控系统的输入通道常常是多路的。按照各路输入通道是共用一个采集通道还是每个通道各用一个，输入通道可分为集中采集式和分散采集式。
一、输入通道的分类
集中采集式之分时采集结构：
传感器传感器调理电路调理电路模拟多路切换开关采集电路
的传感器。
对传感器的主要技术要求
• 具有将被测量转换为后续电路可用电量的功能，转换范围与被测量实际变化范围相一致。 • 符合整机对传感器精度（通常为系统精度的十倍）和速度的要求； • 满足被测介质和使用环境的要求（如耐高温、耐高压、防腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、体积小、质量轻和不耗电或耗电少等）； • 满足可靠性和可维护性的要求。
传感器传感器
调理电路调理电路

第二章_控制系统的数学模型

+
R
a
La
Ea
+
if -
i a (t ) U a (t )
m Mm
Jm fm
MC
dia ( t ) R a i a (t) E a dt E a C e m ( t ) u a La M m (t) M c (t) J m M m (t) C mi a (t) dm ( t ) f m m ( t ) dt
2.2 控制系统的复数域数学模型
1、传递函数的定义
在零初始条件下，线性定常系统输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比，定义为线性定常系统的传递函数。即，
传递函数与输入、输出之间的关系，可用结构图表示:
若已知线性定常系统的微分方程为 dnc(t ) dn 1c(t ) dc(t ) a0 a1 a n 1 anc(t ) n n 1 dt dt dt m m 1 d r(t ) d r(t ) dr (t ) b0 b1 b m 1 b mr(t ) m m 1 dt dt dt
设 c(t)和r(t)及其各阶导数初始值均为零，对上式取拉氏变换，得
(a0s a1s
n m
n 1
an 1s an )C(s)
(b 0s b1s
m 1
bm 1s bm )R(s)
则系统的传递函数为
C(s) b 0sm b1sm 1 bm 1s bm G (s ) R(s) a0sn a1sn 1 an 1s an
L[f (t )] e sF(s)
F ( s ) f ( 1 ) ( 0 ) ( 1 ) L[ f (t )dt ] , f (0) f (t )dt t 0 s s

自动控制原理：第二章控制系统数学模型

TaTLma KJe K
dMdML m dtdt
L
Tm
Ra J K eKm
——机电时间常数(秒)；
Ta
La Ra
—电动机电枢回路时间常数 (秒)
若输出为电动机的转角q ，则有
TaTm
d 3q
dt 3
Tm
d 2q
dt 2
dq
dt
1 Ke
ua
Tm J
ML
TaTm J
dM L dt
—— 三阶线性定常微分方程 9
扰动输入为负载转矩ML。（1）列各元件方程式。电动机方程式为：
TaTm
d 2w
dt 2
测输T速Km出发td为d电wt电测压机速w 反 K馈1e系ua数
Tm J
M反L馈电TaJT压m
dM L dt
ua Kae ut Ktw e ur ut 12
（2）消去中间变量。从以上各式中消去中间变
量ua，e，ut，最后得到系统的微分方程式
y = Kx
式中， K f 'x0 是比例系数，它是函数f(x)在A点
的切线斜率。
18
对于有两个自变量x1,x2的非线性函数f(x1,x2)，同样可以工作在某工作点(x10,x20)附近进行线性化。
这种小偏差线性化对控制系统大多数工作状态是可行的。事实上，自动控制系统在正常情况下都处于一个稳定的工作状态，即平衡状态，这时被控量与期望值保持一直，控制系统也不进行控制动作。一旦被控量偏离期望值产生偏差时，控制系统便开始控制动作，以便减小这个偏差。因此控制系统中被控量的偏差一般不会很大，只是“小偏差”。
RC传网0 递络函的数阶G跃(响s)确应立曲了线t 电路输入

现代控制理论基础-第2章-控制系统的状态空间描述精选全文完整版

(2-18)
解之,得向量-矩阵形式的状态方程
(2-19)
输出方程为
(2-20)
(5) 列写状态空间表达式
将式(2-19)和式(2-20)合起来即为状态空间表达式,若令
则可得状态空间表达式的一般式,即
(2-21)
例2.2 系统如图
取状态变量:
得：
系统输出方程为：
写成矩阵形式的状态空间表达式为：
1.非线性系统
用状态空间表达式描述非线性系统的动态特性，其状态方程是一组一阶非线性微分方程，输出方程是一组非线性代数方程，即
(2-7)
2. 线性系统的状态空间描述
若向量方程中和的所有组成元都是变量和的线性函数，则称相应的系统为线性系统。而线性系统的状态空间描述可表示为如下形式：（2－8）式中，各个系数矩阵分别为（2－9）
4．线性定常系统的状态空间描述
式中的各个系数矩阵为常数矩阵
当系统的输出与输入无直接关系（即）时，称为惯性系统；相反，系统的输出与输入有直接关系（即）时，称为非惯性系统。大多数控制系统为惯性系统，所以，它们的动态方程为
（2－11）
1.系统的基本概念 2. 动态系统的两类数学描述 3. 状态的基本概念
2.2 状态空间模型
2.2.1状态空间的基本概念
1.系统的基本概念
■系统:是由相互制约的各个部分有机结合，且具有一定功能的整体。 ■静态系统:对于任意时刻t，系统的输出惟一地取决于同一时刻的输入，这类系统称为静态系统。静态系统亦称为无记忆系统。静态系统的输入、输出关系为代数方程。 ■动态系统:对任意时刻，系统的输出不仅与t时刻的输入有关，而且与t时刻以前的累积有关(这种累积在t0(t0<t)时刻以初值体现出来)，这类系统称为动态系统。由于t0时刻的初值含有过去运动的累积，故动态系统亦称为有记忆系统。动态系统的输入、输出关系为微分方程。

自动控制理论 (2)

第一章自动控制系统概述1、组成自动控制系统的基本元件或装置有哪些？各环节的作用？控制系统是由控制对象和控制装置组成，控制装置包括：(1) 给定环节给出与期望的输出相对应的系统输入量。

(2) 测量变送环节用来检测被控量的实际值，测量变送环节一般也称为反馈环节。

(3) 比较环节其作用是把测量元件检测到的实际输出值与给定环节给出的输入值进行比较，求出它们之间的偏差。

(4) 放大变换环节将比较微弱的偏差信号加以放大，以足够的功率来推动执行机构或被控对象。

(5) 执行环节直接推动被控对象，使其被控量发生变化。

常见的执行元件有阀门，伺服电动机等。

2、什么是被控对象、被控量、控制量、给定量、干扰量？举例说明。

被控对象指需要给以控制的机器、设备或生产过程。

被控量指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理量，被控量又称输出量、输出信号。

控制量也称操纵量，是一种由控制器改变的量值或状态，它将影响被控量的值。

给定值是作用于自动控制系统的输入端并作为控制依据的物理量。

给定值又称输入信号、输入指令、参考输入。

除给定值之外，凡能引起被控量变化的因素，都是干扰，干扰又称扰动。

比如一个水箱液位控制系统，其控制对象为水箱，被控量为水箱的水位，给定量是水箱的期望水位。

3、自动控制系统的控制方式有哪些？自动控制系统的控制方式有开环控制、闭环控制与复合控制。

4、什么是闭环控制、复合控制？与开环控制有什么不同？若系统的输出量不返送到系统的输入端（只有输入到输出的前向通道），则称这类系统为开环控制系统。

在控制系统中，控制装置对被控对象所施加的控制作用，若能取自被控量的反馈信息（有输出到输入的反馈通道），即根据实际输出来修正控制作用，实现对被控对象进行控制的任务，这种控制原理被称为反馈控制原理。

复合控制是闭环控制和开环控制相结合的一种方式，既有前馈通道，又有反馈通道。

5、自动控制系统的分类（按元件特性分、按输入信号的变化规律、按系统传输信号的性质）？按系统输入信号的时间特性进行分类，可分为恒值控制系统和随动系统。

第二章测量系统的动态特性

传递函数以测量装置本身的参数表示出输入与输出之间的关系，所以它将包含- 着联系输入量与输出量所必须的单位。
1. 测量系统在瞬变参数测量中的动态特性
当测量系统包含多个子系统：
H (s ) { H 1 (s ),H 2 (s )L H n (s )}
传递函数结构
（1）串联环节；（2）并联环节；（3）反馈联接。
-
1. 测量系统在瞬变参数测量中的动态特性
（1）串联环节
H(s)
X(s)
Z(s)
H1(s)
H2(s)
两个环节串联
H (s) Y (s) X (s)
Y(s)
Z (s)H 2(s)
X (s)
H 1(s)X (s)H 2(s) X (s)
H 1(s)H 2(s)
由n个环节组成的串联系统，其传递函数为：
3.测量系统的动态特性如何表示？如何研究动态特性的评价？
4.如何知道现有的测量系统的动态特性。
-
输入
广义控制系统
控制器
控制对象
输出
输出
测量系统测量系统测量系统
输出
有反馈的测量系统
测量系统
控制器
子测量系统
-
输入输入
1. 测量系统在瞬变参数测量中的动态特性
静态测量、静态响应特性
静态测量：测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化；
外界干扰温湿压冲振电磁度度力击动场场
输入 x
检测系统
输入 y = f(x)
摩间松迟蠕变老擦隙动滞变形化
误差因素
-
1. 测量系统在瞬变参数测量中的动态特性
动态测量系统 — 例零阶系统：电位计、电子示波器

《GPS原理与应用》复习资料整理

第一章绪论1.GPS：是接收人造卫星电波，准确求顶接收机自身位置的系统。

目前世界上有那些全球性的卫星导航系统？（俄罗斯GLONASS、欧洲Galileo、中国北斗、美国GPS）欧空局的全球卫星定位系统的名称是什么？2. GPS系统组成：（1）空间星座部分：24颗卫星提供星历和时间信息，发射伪距和载波信号，提供其他辅助信息。

（2）用户部分：接收并观测卫星信号，记录和处理数据，提供导航定位信息。

（3）地面控制部分：中心控制系统，实现时间同步，跟踪卫星进行定轨。

【5个监测站、1个主控站、3个注入站】3. GPS按接收机用途分为三类：导航型、测量型、授时型；接收机由天线单元、机主机单元和电源组成。

4、精密工程测量采用那种类型的GPS接收机？5、GPS接收机中采用的是铷钟、铯钟还是石英钟？6．与传统测量方法相比，GPS系统特点：1）全球性---全球范围连续覆盖；(4~12颗)；2）全能性-—三维位置、时间、速度；3）全天侯4）实时性----定位速度快；；5）连续性；6）高精度；7）抗干扰性能好，保密性好；8）控制性强；9）观测站之间无需通视；10）提供三维坐标；11）操作简便。

7、gps有哪些新的应用领域8、GPS在测量上的用途有那些？9.常见GPS卫星信号接收机（例举几个著名的中外GPS生产厂商）：Ashtech系列GPS接收机、Trimble(天宝)系列GPS接收机、Leica(莱卡) 系列GPS接收机、中纬系列GPS接收机、南方系列GPS接收机、中海达系列GPS接收机第二章 GPS定位的坐标系统与时间系统1．天球：是指以地球质心M为中心，半径r为任意长的一个假想的球体。

黄道：即当地球绕太阳公转时，地球上观测者所见到太阳在天球上运动的轨迹称为黄道黄赤交角：黄道平面与赤道平面的夹角ε称为黄赤交角，约为23.5°春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点γ称为春分点。

第二章控制系统的数学模型

⇒
QQQr00(((sss)))−−=QQH0c1(((sss)))R=−=1Hcc122s(sHsH)12(s()s)
qc (t)
=
h2 (t) R2
Qc
(s)
=
H2 (s) R2
G(s)
=
Qc (s) Qr (s)
=
R1R 2C1C 2s 2
1 + (R1C1 + R2C2
机理分析法：
依据描述系统运动规律的定律并通过理论推导来得到数学模型的方法。
实验辨识法：
通过整理基于系统输入－输出的实验数据来得到系统的数学模型。本章着重讨论机理分析法。
建模特点：相似性、简化性、准确性。
数学模型类型：经典控制理论: 微分方程（连续系统）、
差分方程（离散系统）、传递函数、系统方框图和信号流图；现代控制理论：状态方程
注：如果在第(3)步结束时已经得到符合第(4)步要求的微分方程，则无须第(4)步。
线性定常系统微分方程的一般形式
an
d nc(t) dt n
+
an−1
d n−1c(t ) dt n−1
+
...
+
a1
dc(t ) dt
+
a0c(t )
=
bm
d mr(t) dt m
+
bm −1
d m−1r(t ) dt m−1
d x(t ) + dt
Kx(t ) = f (t )
当f(t)=f1(t)时，上述方程的解为x1(t)；当f(t)=f2(t)时，上述方程的解为x2(t)；如果f(t)=f1(t)+ f2(t) ,方程的解为x(t)= x1(t)+x2(t),这就是叠加性

现代控制原理第二章课后答案

第二章被控对象的数学模型第一章自动控制系统基本概念1.简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动(干扰)量、设定(给定)值和偏差的含义？答:自动控制系统中常用的几个术语其含义是：被控对象自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。

被控变量被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。

操纵变量受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。

扰动量：除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。

设定值：被控变量的预定值。

偏差：被控变量的设定值与实际值之差。

2.自动控制系统按其基本结构形式可分为几类?其中闭环控制系统中按设定值的不同形式又可分为几种?简述每种形式的基本含义。

答:自动控制系统按其基本结构形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统。

闭环自动控制是指控制器与被控对象之间既有倾向控制又有反向联系的自动控制。

如图1—1(a)即是一个闭环自动控制。

图中控制器接受检测元件及变送器送来的测量信号，并与设定值相比较得到偏差信号，再根据偏差的大小和方向，调整蒸汽阀门的开度，改变蒸汽流量，使热物科出口温度回到设定值上。

从图l—1(b)所示的控制系统方块图可以清楚看出，操纵变量(蒸汽流量)通过被控对象去影响被控变量，而被控变量又通过自动控制装置去影响操纵变量。

从信号传递关系上看，构成了一个闭合回路。

在闭环控制系统中，按照没定值的不同形式又可分为：(1)定值控制系统定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统。

定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响，使被控变量最终回到设定值或其附近。

以后无特殊说明控制系统均指定值控制系统而言。

(2)随动控制系统随动控制系统的设定值是不断变化的。

随动控制系统的作用是使被控变量能够尽快地、准确无误地跟踪设定值的变化而变化。

(a)(b)图1-1闭环自动控制基本结构(3)程序控制系统程序控制系统的设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数,即设定值按一定的时间程序变化。

控制工程基础第二章-3

Uo ( s ) R2 G( s ) K Ui ( s ) R1
第二章控制系统的数学模型
§2-3 传递函数及基本环节的传递函数
惯性环节
凡运动方程为一阶微分方程：
d T xo ( t ) xo ( t ) Kxi ( t ) dt
形式的环节称为惯性环节。其传递函数为：
Xo( s ) K G( s ) X i ( s ) Ts 1
运动方程为：
式中，T—微分环节的时间常数
在物理系统中微分环节不独立存在，而是和其它环节一起出现。
第二章控制系统的数学模型
§2-3 传递函数及基本环节的传递函数
无源微分网络
1 ui ( t ) i ( t )dt i ( t )R C uo ( t ) i ( t )R
RCs Ts G( s ) , T RC RCs 1 Ts 1
G( s ) K 1 C , T Cs K Ts 1 K
第二章控制系统的数学模型
§2-3 传递函数及基本环节的传递函数
微分环节输出量正比于输入量的微分。
dx i (t ) x o (t ) T dt X o ( s) 传递函数为： G ( s) Ts X i ( s)

t
0
xi ( t )dt
传递函数为： G( s )
Xo( s ) 1 X i ( s ) Ts
式中，T—积分环节的时间常数。
第二章控制系统的数学模型
§2-3 传递函数及基本环节的传递函数
积分环节特点：
.输出累加特性； .输出的滞后作用； .记忆功能。
如当输入量为常值 A 时，由于：
1 t 1 xo (t ) 0 Adt At T T

DCS控制系统基础知识

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2021/10/10
*
2021/10/10
第一节概述
简单控制系统通常是指由一个测量元件、变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。
液位控制系统
温度控制系统
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2021/10/10
图简单控制系统的方块图
第二节简单控制系统的几大参数从上图中可知
简单控制系统由四个基本环节组成，即被控对象、测量变送装置、控制器和执行器。
容量滞后较大、负荷变化大、控制质量要求较高的系统
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2021/10/10
第四章过程控制系统概述串级控制系统前馈控制系统比值控制系统分程控制系统选择控制系统三冲量控制系统
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2021/10/10
根据根据系统的结构和所担负的任务
复杂控制系统
串级控制系统
均匀控制系统
比值控制系统
分程控制系统
速度报警-（PV2-PV1<VL)
续表
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2021/10/10
第四节 DCS控制系统的特点
① 控制功能丰富 ② 监视操作方便 ③ 信息和数据共享 ④ 系统扩展灵活 ⑤ 安装维护方便 ⑥ 系统可靠性高
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2021/10/10
第二章简单控制系统概述简单控制系统的几大参数三种控制器的比较
第二节 DCS控制系统发展史
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2021/10/10
第四阶段：第四代DCS系统，2000年以后第四代DCS的体系结构主要分为四层结构:现场仪表层、控制装置单元层、工厂(车间)层和企业管理层。一般DCS厂商主要提供除企业管理层之外的三层功能，而企业管理层则通过提供开放的数据库接口，连接第三方的管理软件平台(ERP, CRM, SCM等)。所以说，当今DCS主要提供工厂(车间)级的所有控制和管理功能，并集成全企业的信息管理功能。例如以Honeywell公司最新推出的Experion PKS(过程知识系统)、Emerson公司的P1antWeb (Emerson ProcessManagement), Foxboro公司A2、横河公司的R3 (PRM-_-C厂资源管理系统)和ABB公司的Industrial IT系统。

2控制测量技术_林玉祥_第_二_章控制测量技术设计

2. 高程控制网布设的基本形式
形式：水准网（附和、闭合、支、节点）；三角高程网。特点：精度不同；适合场所不同。
控制测量技术
辽宁省交通高等专科学校 7
2.2 导线网的精度估算 1. 估算的步骤和方法
(1) 应用单一导线终点坐标中误差公式（2-3）； (2) 将设计的导线网分解成若干单一导线，分别计算 mx终， my终，并设其为mxi， myi表示，则：
控制测量技术
辽宁省交通高等专科学校 19
2．技术设计书的主要内容（1）技术设计图 1）全部设计的工程工作量和辅助工作量。 2）控制网的起算点及起算系统。 3）图上应标明比例尺、主要城镇、主要交通线、主要水系、境界、图名和图幅编号以及经纬度。 4）对已有资料要简单标明质量情况及主要数学精度指标，并根据图上设计的结果，标出各种精度预期的指标及质量估计。
控制测量技术
辽宁省交通高等专科学校 21
3．编写技术设计的步骤和方法（1）了解任务的目的和要求（2）收集、分析鉴定有关资料（3）图上设计 1）将已有的各种等级的控制点，用不同的符号和颜色准确标出，同时标出制高点、地貌骨干地性线、测区范围和分幅图廓线等； 2）拟定点的密度和构网图形，从已知点开始首先考虑和起始边的联接图形，随着拟定新、旧网的联测计划和各控制点的构网图形； 3）必要时需进行通视估计计算； 4）图上网形拟定后，即进行精度估算； 22
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2.5.1 实地选点选点步骤（1~3）选点工作结束后，应交资料 1）选点图。图上应注明点名和点号，并绘出交通干线、主要河流和居民地点等。 2）控制点位置说明。填写点的位置说明，是为了日后寻找点位及时用的方便。 3）文字说明。包括：任务要求，测区概况，已有测量成果及精度情况，设计的技术依据，旧点的利用情况等。

控制系统的数学模型

第二章控制系统的数学模型2-1 什么是系统的数学模型？大致可以分为哪些类型？答定量地表达系统各变量之间关系的表达式，称工矿企业数学模型。

从不同的角度，可以对数学模型进行大致的分类，例如：用来描述各变量间动态关系的数学模型为动态模型，用来描述各变量间稳态关系有数学模型为静态模型；数学模型中各变量与几何位置无关的称为集中参数模型，反之与几何位置有关的称为分布参数模型；变量间关系表现为线性的称为线性模型，反之非线性模型；模型参数与时间有关的称为时变模型，与时间无关的称为时不变或定常模型；以系统的输入、输出变量这种外部特征来描述系统特性的数学模型称为输入输出模型，而以系统内部状态变量描述的数学模型称为状态空间模型；等等。

2-2 系统数学模型的获取有哪几种方法？答获取系统数学模型的方法主要有机理分析法和实验测试法。

机理分析法是通过对系统内部机理的分析，根据一些基本的物理或化学变化的规律而导出支配系统运动规律的数学模型，这样得到的模型称为机理模型。

实验测试法是通过对实际系统的实验测试，然后根据测试数据，经过一定的数据处理而获得系统的数学模型，这样得到的模型可称为实测模型或经验模型。

如果将上述两种方法结合起来，即通过机理分析的方法预先得到数学模型的结构或函数形式，然后对其中的某些参数用实验辨识的方法来确定，这样得到的数学模型可称为混合模型。

这是介于上述两种方法之间的一种比较切合实际的应用较为普遍的方法。

2-3 通过机理分析法建立对象微分方程数学模型的主要步骤有哪些？答主要步骤有：⑴根据系统的控制方案和对象的特性，确定对象的输入变量和输出变量。

一般来说，对象的输出变量为系统的被控变量，输入变量为作用于对象的操纵变量或干扰变量。

⑵根据对象的工艺机理，进行合理的假设和简化，突出主要因素，忽略次要因素。

⑶根据对象的工艺机理，从基本的物理、化学等定律出了，列写描述对象运动规律的原始微分方程式（或方程式组）。

⑷消去中间变量，推导出描述对象输入变量与输出变量之间关系的方程式。

第二章第6节选择性控制系统

此时废品燃料阀开度由u(1+K)来控制，而补充燃料阀全关当废品燃料不足时: PC输出< u(1+K) ，LS选通PC 输出 uw=umax﹤u(1+K) us=u(1+1/K)-uw (1／K )=[u(1+K)-uw] (1／K)﹥0 此时废品燃料阀开度由umax来控制，而补充燃料阀也打开，开度由[u(1+K)-uw] (1／K)来控制。 u(1+K) 代表所需要的总的热流量，其中K表示补充燃料与废品燃料的最大热流量之比即
主动量不足时，从动量会随之而变，反之则不行，引入超驰控制系统例：如图2-39所示系统例： 3种物料A、B、C,A为主动量，主动量A不再是来自FC1,而是来自LS的输出
FC1 LS VPC
VPC是阀位控制器，其设定值对应一个较大的阀位（如 95%）
（1） B或C有一个供应不足→经过HS→送给VPC, VPC反作用 →VPC输出下降→LS选通VPC来控制A物料的流量（2）正常情况下，则LS选通FC1,仍是定值控制（3）积分外反馈，以LS的输出作为外反馈信号
5：高压蒸汽的压力控制：选择性控制方案：选择性控制的应用
两个调节器，正常工作时：A调节器工作，155阀全关，通过调速阀调节PT155 异常时：B调节器工作，155阀先打开到30％开度，然后按照PID规律控制，
5：高压蒸汽的压力控制：选择性控制方案：选择性控制的应用
155阀为气关阀;调速阀为气关阀； A调节器为反作用
（2）控制方案调节阀选气开阀；TC选正作用；LC选反作用；选择器性质的选择只与超驰控制器LC有关。液位 ↑，LC输出↓，要求在选择器中选中，因此是低选器（3）控制过程正常情况下，液氨的液位低于极限值，LC的测量值低于设定值，其输出增加且大于TC的输出，则LS选通TC来控制，反之，选LC来控制

《过程控制与自动化仪表（第2版）》课后答案1（精）

第一章绪论2.（1）解：图为液位控制系统，由储水箱（被控过程）、液位检测器（测量变送器）、液位控制器、调节阀组成的反馈控制系统，为了达到对水箱液位进行控制的目的，对液位进行检测，经过液位控制器来控制调节阀，从而调节系统框图如下：q1（流量）来实现液位控制的作用。

控制器输入输出分别为：设定值与反馈值之差e t、控制量u t；执行器输入输出分别为：控制量u t、操作变量q1 t；被控对象的输入输出为：操作变量q1 t、扰动量q2 t，被控量 h；所用仪表为：控制器（例如 PID 控制器）、调节阀、液位测量变送器。

2.（4）解：控制系统框图：蒸汽流量变化被控参数：汽包水位控制参数：上水流量干扰参数：蒸汽流量变化第二章过程参数的检测与变送1.（1）答：在过程控制中，过程控制仪表：调节器、电/气转换器、执行器、安全栅等。

调节器选电动的因为电源的问题容易解决，作用距离长，一般情况下不受限制；调节精度高，还可以实现微机化。

执行器多数是气动的，因为执行器直接与控制介质接触，常常在高温、高压、深冷、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、易爆等恶劣条件下工作，选气动的执行器就没有电压电流信号，不会产生火花，这样可以保证安全生产和避免严重事故的发生。

气动仪表的输入输出模拟信号统一使用 0.02~0.1MPa 的模拟气压信号。

电动仪表的输入输出模拟信号有直流电流、直流电压、交流电流和交流电压四种。

各国都以直流电流和直流电压作为统一标准信号。

过程控制系统的模拟直流电流信号为 4~20mA DC，负载250 ；模拟直流电压信号为 1~5V DC。

1.（2）解：由式 1KC100%可得: K C 1 1 4 dt 3mA 20 比例积分作用下 u可由下式计算得出： u Kc e t T I u u u(0) 3mA 6mA 9mA 经过 4min 后调节器的输出 9mA.2.（5）解：调节器选气开型。

当出现故障导致控制信号中断时，执行器处于关闭状态，停止加热，使设备不致因温度过高而发生事故或危险。

自动控制原理第六版课件第二章

则有：R1R2C1C2u2〞+( R1C1+ R1C2+ R2C2) u2′+ u2= u1 在零初始条件下对上式求拉氏变换,得: R1R2C1C2s2U2(s)+( R1C1+ R1C2+ R2C2) sU2(s)+ U2(s) = U1(s) 即: G(s)= U2(s)/ U1(s)=1/ [R1R2C1C2s2+( R1C1+ R1C2+ R2C2) s+ 1]
Automatic Control Theory
§2.控制系统的数学模型
例题2：在下图中，已知L=1H，C=1F，R=1Ω。试求该网络的传递函数G(s)。
R
L
u r（t）
C
u c（t）
解：在教材P21例题2-1中已求得该电路的微分模型：
d 2uc t du t LC RC c uc t u r t dt 2 dt
i1 R1+｛∫（i1－i2）dt｝/C1 = u1 则有： i2 R2+ (∫i2dt) /C2=｛∫（i1－i2）dt｝ /C1 (∫i2dt) /C2 = u2
Automatic Control Theory
§2.控制系统的数学模型
⑶ 消去中间变量i1，i2后，化为标准形式： R1R2C1C2u2〞+( R1C1+ R1C2+ R2C2) u2′+ u2= u1
Automatic Control Theory
2．2 实例分析
§2.控制系统的数学模型
例题1：P21例题2-1 例题2：RC无源网络电路如下图所示，试以u1为输入量，u2为输出量列写该网络的微分方程式。 R2 R1 解：⑴ u 为输入量，u 为输出量；