第10章复杂控制系统共40页
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计算机组成原理课后习题答案
计算机组成原理课后习题答案(一到九章)(总40页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--作业解答第一章作业解答基本的软件系统包括哪些内容答：基本的软件系统包括系统软件与应用软件两大类。
系统软件是一组保证计算机系统高效、正确运行的基础软件，通常作为系统资源提供给用户使用。
包括：操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、分布式软件系统、网络软件系统、各种服务程序等。
计算机硬件系统由哪些基本部件组成它们的主要功能是什么答：计算机的硬件系统通常由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器等五大部件组成。
输入设备的主要功能是将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入到计算机内。
输出设备的主要功能是将计算机处理的结果以人们所能接受的信息形式或其它系统所要求的信息形式输出。
存储器的主要功能是存储信息，用于存放程序和数据。
运算器的主要功能是对数据进行加工处理，完成算术运算和逻辑运算。
控制器的主要功能是按事先安排好的解题步骤，控制计算机各个部件有条不紊地自动工作。
冯·诺依曼计算机的基本思想是什么什么叫存储程序方式答：冯·诺依曼计算机的基本思想包含三个方面：1) 计算机由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五大部件组成。
2) 采用二进制形式表示数据和指令。
3) 采用存储程序方式。
存储程序是指在用计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。
在解题过程（运行程序）中，由控制器按照事先编好并存入存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行，直到获得所要求的结果为止。
早期计算机组织结构有什么特点现代计算机结构为什么以存储器为中心答：早期计算机组织结构的特点是：以运算器为中心的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。
随着微电子技术的进步，人们将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里构成了微处理器。
第10章微机原理课件
第10章
并行和串行接口电路
第10章 并行和串行接口电路
10.1 概述
10.2 可编程并行接口电路Intel 8255A
10.3 可编程串行接口电路Intel 8251A
习题10
2013年6月8日星期六
第10章第1页共165页
第10章
并行和串行接口电路
10.1 概述
10.1.1 并行通信 1. 并行接口
2013年6月8日星期六
第10章第20页共165页
第10章
并行和串行接口电路
A组
内 部 逻 辑
外 部 接 口
10.2.2 制 8255A的外部特性 控 A (8 )
端 口
P A7～ P A 0 P A3 P A2 P A1 P A0 RD CS
4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20
CPU查询。
② 此时接口也可向CPU发出一个中断请求信号，同上面的 输入过程相同，CPU可以用软件查询方式，也可以用中断的方 式将CPU中的数据通过接口输出到外设中。当输出数据送到接 口的输出缓冲寄存器后，再输出到外设。
2013年6月8日星期六 第10章第10页共165页
第10章
并行和串行接口电路
C PU 接 口 内 部 逻 辑 外 部 接 口 PA ～ PA 7 0 PA 3 PA 2 PA 1 PA 0 R D 端 口 C 上 半 部 (4 ) PC ～ PC 7 4 C S GND A0 A1 PC 7 端 口 C 下 半 部 (4 ) PC ～ PC 3 0 PC 6 PC 5 PC 4 PC 0 R D W R A0 A1 R E SE T C S 读 写 控 制 逻 辑 B 组 控 制 端 口 B (8 ) PB ～ PB 7 0 PC 1 PC 2 PC 3 PB 0 PB 1 PB 2
并行和串行接口电路
第10章 并行和串行接口电路
10.1 概述
10.2 可编程并行接口电路Intel 8255A
10.3 可编程串行接口电路Intel 8251A
习题10
2013年6月8日星期六
第10章第1页共165页
第10章
并行和串行接口电路
10.1 概述
10.1.1 并行通信 1. 并行接口
2013年6月8日星期六
第10章第20页共165页
第10章
并行和串行接口电路
A组
内 部 逻 辑
外 部 接 口
10.2.2 制 8255A的外部特性 控 A (8 )
端 口
P A7～ P A 0 P A3 P A2 P A1 P A0 RD CS
4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20
CPU查询。
② 此时接口也可向CPU发出一个中断请求信号，同上面的 输入过程相同，CPU可以用软件查询方式，也可以用中断的方 式将CPU中的数据通过接口输出到外设中。当输出数据送到接 口的输出缓冲寄存器后，再输出到外设。
2013年6月8日星期六 第10章第10页共165页
第10章
并行和串行接口电路
C PU 接 口 内 部 逻 辑 外 部 接 口 PA ～ PA 7 0 PA 3 PA 2 PA 1 PA 0 R D 端 口 C 上 半 部 (4 ) PC ～ PC 7 4 C S GND A0 A1 PC 7 端 口 C 下 半 部 (4 ) PC ～ PC 3 0 PC 6 PC 5 PC 4 PC 0 R D W R A0 A1 R E SE T C S 读 写 控 制 逻 辑 B 组 控 制 端 口 B (8 ) PB ～ PB 7 0 PC 1 PC 2 PC 3 PB 0 PB 1 PB 2
过程控制动态特性解析
见表1-1（p.28)
第29页/共43页
Y
Y∞
t
Y*´ Y*
1
t
τ
t1 t2
1
G(s)= Ts +1n
nT t1 + t2 2.16
表1-1 高阶对象中n与比值t1/t2的关系
n
t1/t2
n
t1/t2
1
0.317
8
0.684
2
0.46
9
0.699
3
0.534
10
0.712
4
0.584
11
0.724
Y
b
• a点到c点的距离为T；
Y∞
• K = y Δμ0
τ
T
t
c
第27页/共43页
（2）确定
G(s) = Ke-τs 参数的两点法 Ts + 1
• 将响应曲线标幺
y* t = y(t)
y()
0
t<τ
y*
t
=
1
-
exp
-
t-τ T
tτ
Y
Y∞
• 取y*(t1)=0.39，取y*(t2)=0.63，记t1和t2
1. 把阶跃响应转化成无因次的形式 2. 截去纯迟延部分
第33页/共43页
• 考虑系统的传递函数如下
1 G(s) ansn an1sn1 ... a1s1 1
(4 1)
• 系统的传递函数与微分方程存在一一对应的关系，可以通过
求取 放大
微倍分数K方以程后的，系我数们来要辨得识到系无统因的次传阶递跃函y响(数t应)。在
第5页/共43页
给定值
控制器
东南大学成贤学院自动控制原理ppt程鹏主编第二版
（4）当0.25＜Kg＜∞时，s1,2 =－0.5±j0.5 4Kg 1， 两个闭环极点变为一对共轭复数极点。s1、s2旳实 部不随Kg变化，其位于过（－1，0）点且平行于虚 轴旳直线上。
（5）当Kg→∞时， s1 = －0.5+ j∞、s2 = －0.5－ j∞，此时s1、s2将趋于无限远处。
EXIT
EXIT
第4章第28页
m
n
(s zi ) (s p j ) 180 (2k 1) , k 0，1，2，
i 1
j 1
②位于s1右边旳实数零、极点： 每个零、极点提供180°相角。
③位于s1左边旳实数零、极点：(s1 z1)、(s1 p4 ) 向量引起旳 相角为0°
∴ 判断 s1是否落在根轨迹上，位于s1左边旳零、极点不 考虑。
m
s zi
i 1
n
s pj j 1
1
Kg
1. 起点：Kg=0，等式右边→∞，仅当
nm
s p j ( j 1, 2, , n)
成立，∴n条根轨迹起始于系统旳n个开环极点。
EXIT
第4章第23页
2.终点：Kg →∞ ，等式右边=0 ①当
s zi (i 1, 2, , m)
m
s zi
闭环特征方程为： D(s) = s2 +s + Kg = 0 解得闭环特征根（亦即闭环极点）
s1 0.5 0.5 1 4Kg , s2 0.5 0.5 1 4Kg
可见，当Kg 变化，两个闭环极点也随之连续变化。 当Kg 从0→∞变化时，直接描点作出两个闭环极点旳变 化轨迹。
EXIT
第4章第8页
3
1
60 180
300
k 0 k 1 k 2
（5）当Kg→∞时， s1 = －0.5+ j∞、s2 = －0.5－ j∞，此时s1、s2将趋于无限远处。
EXIT
EXIT
第4章第28页
m
n
(s zi ) (s p j ) 180 (2k 1) , k 0，1，2，
i 1
j 1
②位于s1右边旳实数零、极点： 每个零、极点提供180°相角。
③位于s1左边旳实数零、极点：(s1 z1)、(s1 p4 ) 向量引起旳 相角为0°
∴ 判断 s1是否落在根轨迹上，位于s1左边旳零、极点不 考虑。
m
s zi
i 1
n
s pj j 1
1
Kg
1. 起点：Kg=0，等式右边→∞，仅当
nm
s p j ( j 1, 2, , n)
成立，∴n条根轨迹起始于系统旳n个开环极点。
EXIT
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2.终点：Kg →∞ ，等式右边=0 ①当
s zi (i 1, 2, , m)
m
s zi
闭环特征方程为： D(s) = s2 +s + Kg = 0 解得闭环特征根（亦即闭环极点）
s1 0.5 0.5 1 4Kg , s2 0.5 0.5 1 4Kg
可见，当Kg 变化，两个闭环极点也随之连续变化。 当Kg 从0→∞变化时，直接描点作出两个闭环极点旳变 化轨迹。
EXIT
第4章第8页
3
1
60 180
300
k 0 k 1 k 2
机械设计基础教材
1.3 运动确定性的概念
第25页/共476页
F = 3×3–2×4 = 1
F = 3×4–2×5 = 2
n = 3
Pl= 4
n = 4
Pl = 5
如图1-12（a）：
如图1-12（b）：
第26页/共476页
【例1-2】如图1-13所示，计算曲柄滑块机构的自由度。 活动构件数n=3低副数高副数
第19页/共476页
第20页/共476页
第21页/共476页
平面机构运动简图的绘制
绘制机构运动简图的步骤：（1）分析机构的组成，观察相对运动关系，了解其工作原理。（2）确定所有的构件（数目与形状）、运动副（数目和类型）。（3）选择合理的位置，能充分反映机构的特性。（4）确定比例尺 （5）用规定的符号和线条绘制成机构运动简图。
1. 机构运动简图的定义
第15页/共476页
运动副及构件的表示方法
1．构件构件均用直线或小方块来表示，如图1-6示。
第16页/共476页
2．转动副
第17页/共476页
3．移动副 如图1-8所示，注意移动副的导路应与两构件相对移动的方向一致。
第18页/共476页
4．高副两构件组成高副时的相对运动与这两个构件在接触处的轮廓形状有直接关系，因此，在表示高副时必须画出两构件在接触处的曲线轮廓。如图1-8、图1-9所示为齿轮高副和凸轮高副的表示方法。
图1-4 （a）凸轮高副
平面机构中高副引入一个约束，保留两个自由度。
图1-4 （b）齿轮高副
第12页/共476页
运动链与机构
运动链：两个以上的构件以运动副连接而构成的系统。如图1-5所示，若运动链中各构件首尾相连，则称之为闭式运动链，否则称为开式运动链。
第25页/共476页
F = 3×3–2×4 = 1
F = 3×4–2×5 = 2
n = 3
Pl= 4
n = 4
Pl = 5
如图1-12（a）：
如图1-12（b）：
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【例1-2】如图1-13所示，计算曲柄滑块机构的自由度。 活动构件数n=3低副数高副数
第19页/共476页
第20页/共476页
第21页/共476页
平面机构运动简图的绘制
绘制机构运动简图的步骤：（1）分析机构的组成，观察相对运动关系，了解其工作原理。（2）确定所有的构件（数目与形状）、运动副（数目和类型）。（3）选择合理的位置，能充分反映机构的特性。（4）确定比例尺 （5）用规定的符号和线条绘制成机构运动简图。
1. 机构运动简图的定义
第15页/共476页
运动副及构件的表示方法
1．构件构件均用直线或小方块来表示，如图1-6示。
第16页/共476页
2．转动副
第17页/共476页
3．移动副 如图1-8所示，注意移动副的导路应与两构件相对移动的方向一致。
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4．高副两构件组成高副时的相对运动与这两个构件在接触处的轮廓形状有直接关系，因此，在表示高副时必须画出两构件在接触处的曲线轮廓。如图1-8、图1-9所示为齿轮高副和凸轮高副的表示方法。
图1-4 （a）凸轮高副
平面机构中高副引入一个约束，保留两个自由度。
图1-4 （b）齿轮高副
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运动链与机构
运动链：两个以上的构件以运动副连接而构成的系统。如图1-5所示，若运动链中各构件首尾相连，则称之为闭式运动链，否则称为开式运动链。
空压机原理及结构.讲课文档
温控阀内腔有一个旁通阀门，此门是敞开的，当温度低于70 ℃，润滑
油经旁通阀门、旁通油管、油过滤器、断油阀直接进入主机工作腔，此时、润滑油 未经冷却。
第19页，共70页。
第一章 原理
3）、冷却系统：
冷却水水质必须符合一般工业用水标准以上，尽量避免使用地下水，若水质 差则冷却水塔须定期加清洗剂来清洗沉积物，以免影响冷却器的效率或寿命。
油气分离器滤芯是由多层细密的玻璃纤维等材料组成，压缩空气中所含 的雾状油气经过后几乎可以被完全滤除，含油量可低于5ppm。正常情况 下可使用约4000H。
第13页，共70页。
第一章 原理
（2）、气路系统各组件功能： E、最小压力阀：
a.保证设备运行启动时优先建立起润滑所需的循环压力，确保机组的润 滑； F、气冷却器：
第40页，共70页。
第一章 原理
5）、电气控制(Y～Δ启动)：
第41页，共70页。
第三章 应用
4、压缩气源的配置：
第42页，共70页。
第二章 应用 4、压缩气源的配置：
上图为典型压缩气源配置，当压缩空气进入储气罐后，先经过（V级）前 过滤器，再经过空气干燥机去除压缩空气中的水分，然后经过（A级）后过 滤器时，压缩空气的品质达到：含尘粒径≤1um，含油量≤0.1ppm。再配装
第35页，共70页。
第一章 原理
5）、电气控制(PLC原理)：
第36页，共70页。
第一章 原理
5）、电气控制(PLC原理)：
第37页，共70页。
第一章 原理
5）、电气控制(PLC原理)：
第38页，共70页。
第一章 原理
5）、电气控制(PLC原理)：
第39页，共70页。
第一章 原理
油经旁通阀门、旁通油管、油过滤器、断油阀直接进入主机工作腔，此时、润滑油 未经冷却。
第19页，共70页。
第一章 原理
3）、冷却系统：
冷却水水质必须符合一般工业用水标准以上，尽量避免使用地下水，若水质 差则冷却水塔须定期加清洗剂来清洗沉积物，以免影响冷却器的效率或寿命。
油气分离器滤芯是由多层细密的玻璃纤维等材料组成，压缩空气中所含 的雾状油气经过后几乎可以被完全滤除，含油量可低于5ppm。正常情况 下可使用约4000H。
第13页，共70页。
第一章 原理
（2）、气路系统各组件功能： E、最小压力阀：
a.保证设备运行启动时优先建立起润滑所需的循环压力，确保机组的润 滑； F、气冷却器：
第40页，共70页。
第一章 原理
5）、电气控制(Y～Δ启动)：
第41页，共70页。
第三章 应用
4、压缩气源的配置：
第42页，共70页。
第二章 应用 4、压缩气源的配置：
上图为典型压缩气源配置，当压缩空气进入储气罐后，先经过（V级）前 过滤器，再经过空气干燥机去除压缩空气中的水分，然后经过（A级）后过 滤器时，压缩空气的品质达到：含尘粒径≤1um，含油量≤0.1ppm。再配装
第35页，共70页。
第一章 原理
5）、电气控制(PLC原理)：
第36页，共70页。
第一章 原理
5）、电气控制(PLC原理)：
第37页，共70页。
第一章 原理
5）、电气控制(PLC原理)：
第38页，共70页。
第一章 原理
5）、电气控制(PLC原理)：
第39页，共70页。
第一章 原理
DP路由协议基础培训胶片
11.0.0.0/8
St第a3t页ic/共460页0 0
120.0.0.2
路由的来源（Protocol）
• 链路层协议发现的路由 • 开销小，配置简单，无需人工维护。只能发现本接口所属网段的路由 （如果是PPP链路呢？）。
• 手工配置静态路由 • 无开销，配置简单，需人工维护，适合简单拓朴结构的网络。
FIB Routing table
第32页/共40页
第21页/共40页
RIP路由表的初始化
初始路由表
NET－1 NET－2
NET－1
初始路由表
NET－2 NET－1
NET－2
Request
Respons e
RIP缺省每隔30秒向外广播一次报文，内容包 含本路由器已知的路由信息
第22页/共40页
RIP协议路由发现
10.1.0.0/2
4
E0
10.2.0.0/3
• 缺省路由并不一定都是手工配置的静态路由，有时也可以由动态路由协 议产生。
第11页/共40页
路由自环
“路由自环” 是指某个报文从一台路由器发出，经过几次转发之后又回 到初始的路由器。原因是其中部分路由器的路由表出现错误。产生的原因 可能是配置静态路由有误，有时动态路由协议也会错误地计算路由。
Quidway A Quidway B
无论依赖路由还是被依赖路由存在多个下一跳时，如果不 是直接可达，只对第一条进行迭代。BGP路由出现这种情 况时，随机选择其中的一条进行迭代。
第19页/共40页
RIP协议概述（一）
RIP( Routing Information Protocol)协议适用于小型网络
第20页/共40页
RIP协议概述（二） RIP使用UDP报文来封装自己的协议报文，端口 号为：520
智能控制系统 模糊控制PPT课件
给定
+
-
Fuzzy化 接 口
知识库
推理决策
精确化接 口
被控对象
第1页/共167页
• 模糊控制器采用数字计算机。它具有三个重要功能： • 1、模糊化过程、数据库两块：把系统的偏差从数字量转化为模糊量； • 2、规则库、推理决策完成：对模糊量由给定的规则进行模糊推理； • 3、精确化接口：把推理结果的模糊输出量转化为实际系统能够接受的精确数字量或模拟量。
4、多输入多规则推理 • 多输入，多规则。就是对于一个控制系统，它的控
制规则有多个。比如 • IF A1 AND B1…，THEN C1 • IF A2 AND B2…，THEN C2 • …… • IF An AND Bn…，THEN Cn
• 以二输入多规则为例。 • 如果A1且B1，那么C1 • 否则如果A2且B2，那么C2 •… • 否则如果An且Bn，第那26页么/共C1n67页
第22页/共167页
• 三、推理决策逻辑 • 推理决策逻辑是利用知识库的信息模拟人类的推理决策过程，给出适合的控制量。（它是模糊控制的核
心）。
第23页/共167页
• 第二章P34 • 四、模糊逻辑推理讲过。 • 1、近似条件推理 • 前提1：如果x是A,则y是B • 前提2：如果x是A‘ • 结论： • Y是B’=A’
0.4 (3) 0.4 (1) 1 (3)
v0
0.4 0.4 1
2.5556
第36页/共167页
• 3、加权平均法
m
viki
v0
i 1 m
ki
i 1
• ki视情况而定。如果，那么加权平均法就变为 重心法。
第37页/共167页
• 面积重心法对于不同的隶属度函数形状会有不同的推理输出结果。最大隶属度函数法对隶属度函数的形状 要求不高。
第10章 辅助系统故障维修.
第9页 共91页
10.1 音频故障维修
10.1.3 集成声卡基本组成 • HAD（高保真音频）是Intel与杜比（Dolby） 公司合力推出的音频规范。 • HAD是为了取代AC97音频规范，它不能向下 兼容AC97标准。 • HDA 支持设备感知和接口定义功能，每个接 口的功能可以随意设定。
主讲：XX老师
第17页 共91页
第10章 辅助系统故障维修
10.1 音频故障维修
10.1.4 音频接口与性能
功放 音箱 音频处理 电影屏幕
主讲：XX老师
第10章 辅助系统故障维修
第18页 共91页
10.1 音频故障维修
10.1.4 音频接口与性能
主讲：XX老师
第10章 辅助系统故障维修
第19页 共91页
10.1 音频故障维修
第21页 共91页
10.1 音频故障维修
10.1.5 音箱类型与结构
主讲：XX老师
第10章 辅助系统故障维修
第22页 共91页
10.1 音频故障维修
10.1.5 音箱类型与结构 • 有源音箱主要 由功放组件、 电源变压器、 分频器、 扬声器和箱体 组成。
主讲：XX老师
第10章 辅助系统故障维修
第23页 共91页
按下D键，屏幕却显示“F”
主讲：XX老师
按键电路故障等
第41页 共91页
第10章 辅助系统故障维修
10.4 鼠标故障维修
10.4.1 鼠标类型与基本组成 • 早期机械鼠标采用滚球结构，由于滚球容易 吸附灰尘，导致鼠标故障较多。 • 第一代光电鼠标只能在一种特殊的鼠标垫上 使用，很快淘汰了。 • 第二代光电鼠标不需要垫板，不用定期清洁 鼠标，目前成为市场主流。
plc基础知识课件(共92张)
2．发展智能模块
•
智能模块是以微处理器为基础的功能部件，其CPU和PLC的CPU并行工作，占用
PLC的机时很少，有利于提高PLC扫，使PLC在实时精度、分辨率、人机对话等方面得到进一步的改善和提高。
• 3．外部诊断功能
•
在PLC控制系统中，80%的故障发生在外围，能快速准确地诊断故障将极大地
可编程序控制器的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。 这种编程方法很有规律，容易掌握。对于复杂的控制系统， 梯形图的设计时间比继电器系统电路图的设计时间要少得多。
（6）维修工作量小，维修方便
第11页，共92页。
可编程序控制器的故障率很低，且有完善的自诊断和显示 功能。可编程序控制器或外部(wàibù)的输入装置和执行机构发生 故障时，可以根据可编程序控制器上的发光二极管或编程器提 供的信息迅速地查明产生故障的原因，用更换模块的方法迅速 地排除故障。
• 6. 通信联网
•
把PLC作为下位机，与上位机或同级的可编程序控制器进行通信，可完
成数据的处理和信息的交换，实现对整个生产过程的信息控制和管理，因此
PLC是实现工厂自动化的理想工业控制器。
第14页，共92页。
1.1.4可编程序控制器的发展趋势
1．增强网络通信功能
PLC将具有计算机集散控制系统(DCS)的功能。网络化和增强通信能力是PLC 的一个重要发展趋势。
（2）PLC的分类 为了适应不同工业生产过程的应用要求，可编程序控制器能够
处理的输入/输出信号数是不一样的。一般
第6页，共92页。
将一路信号叫做一个点，将输入点数和输出点数的总和称为 (chēnɡ wéi)机器的点。按照I/O点数的多少，可将PLC分为超小 (微)、小、中、大、超大等五种类型。如表1-1所示。
第10章-流程信息系统
标准作业
JIT
自动化
第10章
管理信息系统
销售部门 要求购买 供应商 （多于100个） 部件 汽车 汽车零售商 技 术 改 变
定货、发 出船运
物料
高级运输注意事项
汽车装配厂（19个）
57个制造工厂
发动机、冲压件、传动装臵铸件、 电气设备、零件、塑料装饰部件、 电子燃料操作设备、天气改造装 臵 新产品、生 产技术、运 输信息 生产
（2）浪费的分类
②
③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
2013-7-20
存货的Muda。
不良重修的Muda。 动作的Muda。 加工的Muda。 等待的Muda。 搬运的Muda。
第 26页
第10章
管理信息系统
3、 理想的生产方式
（1）它设臵了一个最高标准，一种极限，就是“零库存”。实际生产可以无限 地接近这个极限，但却永远不可能达到零库存。有了这个极限，才使得改 进永无止境。 （2）它提供了一个不断改进的途径，即，降低库存—暴露问题—降低库存— ……，这是一个无限循环的过程。
2013-7-20
第 10页
第10章
管理信息系统
需求变化情况
生产商预测需求
需求量
实际客户需求
零售商需求
分销商需求 生产计划
时间
2013-7-20 第 11页
第10章
管理信息系统
实施供应链管理减小牛鞭效应
需求量
生产计划 客户需求
时间
2013-7-20 第 12页
第10章
管理信息系统
物流与企业竞争力
2013-7-20
第 18页
第10章
管理信息系统
供应链管理(Supply Chain Management)
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前馈控制及其补偿原理示意图
二、前馈控制基本概念
前馈控制是指按照扰动产生校正作用的控制方法。 基本原理：测取进入过程的扰动量(外界扰动和设定值变
化)，并按照其信号产生合适的控制作用去改变控 制量，已抵消(补偿)扰动对被控量的影响。 特点：按引起被控量变化的扰动大小直接进行控制，无须等 待被控量的变化。
控制 阀
流量变 送器
温度变 送器
①
流量对 象
②
温度对 象
结论：串级控制系统具有单回路控制系统的全部功
能，控制品质优于单回路系统，且实现方便，
生产过程中应用比较普遍。
刘玉长
三、设计与应用
1.容量滞后较大的过程 2.纯延时较大的过程
3.干扰变化激烈且幅度 较大的过程
刘玉长
4.参数相关联的过程 5.非线性过程
刘玉长 的回路，亦称内环或副环
二、串级控制工作过程
(一)扰动进入副回路 ①
温度控 制器
流量控 制器
控制 阀
流量 对象
温度 对象
流量变 送器
温度变 送器
(二)扰动进入主回路
温度控 制器
流量控 制器
控制 阀
②
流量 对象
温度 对象
刘玉长
流量变 送器
温度变 送器
(三)扰动同时进入主、副回路
温度控 制器
流量控 制器
刘玉长
(五)比值系数的计算
比 值：k =Q2/Q1 比值系数：K =（I2-4）/（I1-4）
⑴ 流量与测量信号成线性关系时
⑵ 流量与测量信号成非线性关系时
刘玉长
(七)比值控制实施问题
具体实现方案有两种:
1.把两个流量的测量值相除， 其商作为调节器的反馈值， 称为相除控制方案。
选择对象中最主要的、反馈控制不易克服的扰动进行前 馈控制，其他一些扰动则进行反馈控制，如下图。
TC TSP
载
+
热
FY
T10
体 F2,T2i
换热器
FC
冷流体 F1, T1i
刘玉换长热器前馈—反馈控制方案
锅炉汽包液位控制
第三节 其它复杂控制系统 一、比值控制系统
使两个或两个以上参数保持一定比值关系的控制系统，称 为比值控制系统。在需要保持比值关系的两种物料中，必有一 种处于主导地位称之为主物料(主动量)，其流量称为主流量， 用F1表示；另一种物料则按主物料进行配比称之为从物料(从动 量) ，其流量称之为从流量或副流量，用F2表示。
刘玉长能保证F2与F1成比例。
保证F2与F1成比例。
FT1 FT2
F1 FY
FC V2 F2
(三)双闭环比值控制系统
主、副物料都有各自的控 制系统，主物料进行定值控制； 副物料进行随动控制。
能保证F2与F1成比例，且能稳定F1。
(四)变比值控制系统
F1C
V1 F1
FY
F2C
V2
F2
根据第三参数的需 要而不断改变两物料比 值的控制系统就称为变 比值控制系统。
第一节串级控制系统
一、串级控制系统组成
串级控制系统(cascade control system)是一种常用的复杂 控制系统，它根据系统结构命名。由两个或两个以上的控制 器串联连接组成，一个控制器的输出作为另一个控制器的设 定值，这类控制系统称为串级控制系统。
刘玉长
_ 主控制器
副控制器 控制阀 _
三、前馈控制补偿原理
由前馈控制系统方框图可得：
Y(s)=[GFW(s)GP(s)-GF(s)]N(s)
显然当GFW(s)GP(s)-GF(s)=0时，扰动对系统被控量不会
产生影响。全补偿条件是：
刘玉长
GFW
(s)
GF (s) GP (s)
四、前馈控制与反馈控制的区别
反馈控制 前馈控制
控制依据 偏差
刘玉长
(一)开环比值控制系统
由于是开环控制系统，若副流量
的温度、压力稍有变化，副流量也发
生变化，两物料间的实际比值很难保
FY
持不变，因此控制质量通常很差，工
业生产过程中采用闭环控制系统。
F1
FC F2
只能保证F2的阀门开度与F1成比例，不能
(二)单闭环比值控制系统
图中的从流量变送器FT2、 控制器FC、控制阀V2以及对 象(指从流量的检测点到执行 器之间的一段管道)等构成一 个闭合的从动回路。
量值与工艺规定值之间的偏差工作，其输出作为副控 制器的设定值。 副控制器：按副控变量的测量值与主控制器来的设定值之间 的偏差工作，其输出直接操纵执行器。 主回路：由主对象、主测量变送器、主控制器、副控制器、 控制阀及副对象构成的外回路，亦称外环或主环。 副回路：由副对象、副测量变送器、副控制器及控制阀构成
T1i为次要扰动，试设计前馈控制系统， 以保证T1o满足要求(稳定于设定值Tx)。
按照上式，应用仪表装置构建前馈系统如下图。系统不但 实现了对F1的前馈控制，同时还考虑了次要的扰动F2和T1i的变 化，控制质量较高，可把冷流体出口温度稳定在设定值Tx。
刘玉长
(二)动态前馈控制
为了提高动态品质，可在静态前馈基础上适当加入动态 环节，实现动态前馈控制。 (三)前馈—反馈控制
刘玉长 制器的设定。
(二)有关术语
主控(变)量：指工艺控制指标，是在串级控制系统中起主导作 用的被控量。
副控(变)量：为了稳定主控变量或某种需要引入的辅助量。 主对象：由主控变量表征其主要特性的生产设备。 副对象：由副控变量表征其主要特性的生产设备。 主控制器：在系统中起主导作用的控制器，按主控变量的测
扰动量大小
检测变量 被控量 扰动量
作用时间 偏差出现后 偏差出现前
五、前馈控制类型
(一)静态前馈控制 静态前馈控制，是指控制器的输出量mf仅是其输入量D的
函数而与时间无关，即mf=f(D)。为了便于工程上实施，这种 关系可以近似表示为线性关系：mf =Kf D。
刘玉长
[例]图示换热器， F1为主要扰动，F2、
刘玉长
第二节前馈控制系统
一、反馈控制局限与前馈控制的提出 换热器进料量F1为主要干扰量，换
热器滞后明显，单回路反馈控制往往达 不到工艺的要求，此时可采用前馈控制： 通过测量进料量(干扰)，由前馈控制器 控制阀门，改变操纵量以补偿进料量变 化DF1对被控量(出口温度)的影响。
DF1
前馈补偿刘玉长干扰副检测变送扰动扰动
副对象 主对象
y2
y1
主检测变送
串级控制系统框图
(一)串级控制结构特点
【组成】两个闭环，内环(副环)和外环(主环)；
【内环】包括副控制器、副对象、副变送器，组成随动控制 系统，给定值由主控制器输出给定，副控制器输出 控制控制阀；
【外环】包括主控制器、主对象、主变送器，组成定值控制 系统，给定值由工艺设定，主控制器输出作为副控
二、前馈控制基本概念
前馈控制是指按照扰动产生校正作用的控制方法。 基本原理：测取进入过程的扰动量(外界扰动和设定值变
化)，并按照其信号产生合适的控制作用去改变控 制量，已抵消(补偿)扰动对被控量的影响。 特点：按引起被控量变化的扰动大小直接进行控制，无须等 待被控量的变化。
控制 阀
流量变 送器
温度变 送器
①
流量对 象
②
温度对 象
结论：串级控制系统具有单回路控制系统的全部功
能，控制品质优于单回路系统，且实现方便，
生产过程中应用比较普遍。
刘玉长
三、设计与应用
1.容量滞后较大的过程 2.纯延时较大的过程
3.干扰变化激烈且幅度 较大的过程
刘玉长
4.参数相关联的过程 5.非线性过程
刘玉长 的回路，亦称内环或副环
二、串级控制工作过程
(一)扰动进入副回路 ①
温度控 制器
流量控 制器
控制 阀
流量 对象
温度 对象
流量变 送器
温度变 送器
(二)扰动进入主回路
温度控 制器
流量控 制器
控制 阀
②
流量 对象
温度 对象
刘玉长
流量变 送器
温度变 送器
(三)扰动同时进入主、副回路
温度控 制器
流量控 制器
刘玉长
(五)比值系数的计算
比 值：k =Q2/Q1 比值系数：K =（I2-4）/（I1-4）
⑴ 流量与测量信号成线性关系时
⑵ 流量与测量信号成非线性关系时
刘玉长
(七)比值控制实施问题
具体实现方案有两种:
1.把两个流量的测量值相除， 其商作为调节器的反馈值， 称为相除控制方案。
选择对象中最主要的、反馈控制不易克服的扰动进行前 馈控制，其他一些扰动则进行反馈控制，如下图。
TC TSP
载
+
热
FY
T10
体 F2,T2i
换热器
FC
冷流体 F1, T1i
刘玉换长热器前馈—反馈控制方案
锅炉汽包液位控制
第三节 其它复杂控制系统 一、比值控制系统
使两个或两个以上参数保持一定比值关系的控制系统，称 为比值控制系统。在需要保持比值关系的两种物料中，必有一 种处于主导地位称之为主物料(主动量)，其流量称为主流量， 用F1表示；另一种物料则按主物料进行配比称之为从物料(从动 量) ，其流量称之为从流量或副流量，用F2表示。
刘玉长能保证F2与F1成比例。
保证F2与F1成比例。
FT1 FT2
F1 FY
FC V2 F2
(三)双闭环比值控制系统
主、副物料都有各自的控 制系统，主物料进行定值控制； 副物料进行随动控制。
能保证F2与F1成比例，且能稳定F1。
(四)变比值控制系统
F1C
V1 F1
FY
F2C
V2
F2
根据第三参数的需 要而不断改变两物料比 值的控制系统就称为变 比值控制系统。
第一节串级控制系统
一、串级控制系统组成
串级控制系统(cascade control system)是一种常用的复杂 控制系统，它根据系统结构命名。由两个或两个以上的控制 器串联连接组成，一个控制器的输出作为另一个控制器的设 定值，这类控制系统称为串级控制系统。
刘玉长
_ 主控制器
副控制器 控制阀 _
三、前馈控制补偿原理
由前馈控制系统方框图可得：
Y(s)=[GFW(s)GP(s)-GF(s)]N(s)
显然当GFW(s)GP(s)-GF(s)=0时，扰动对系统被控量不会
产生影响。全补偿条件是：
刘玉长
GFW
(s)
GF (s) GP (s)
四、前馈控制与反馈控制的区别
反馈控制 前馈控制
控制依据 偏差
刘玉长
(一)开环比值控制系统
由于是开环控制系统，若副流量
的温度、压力稍有变化，副流量也发
生变化，两物料间的实际比值很难保
FY
持不变，因此控制质量通常很差，工
业生产过程中采用闭环控制系统。
F1
FC F2
只能保证F2的阀门开度与F1成比例，不能
(二)单闭环比值控制系统
图中的从流量变送器FT2、 控制器FC、控制阀V2以及对 象(指从流量的检测点到执行 器之间的一段管道)等构成一 个闭合的从动回路。
量值与工艺规定值之间的偏差工作，其输出作为副控 制器的设定值。 副控制器：按副控变量的测量值与主控制器来的设定值之间 的偏差工作，其输出直接操纵执行器。 主回路：由主对象、主测量变送器、主控制器、副控制器、 控制阀及副对象构成的外回路，亦称外环或主环。 副回路：由副对象、副测量变送器、副控制器及控制阀构成
T1i为次要扰动，试设计前馈控制系统， 以保证T1o满足要求(稳定于设定值Tx)。
按照上式，应用仪表装置构建前馈系统如下图。系统不但 实现了对F1的前馈控制，同时还考虑了次要的扰动F2和T1i的变 化，控制质量较高，可把冷流体出口温度稳定在设定值Tx。
刘玉长
(二)动态前馈控制
为了提高动态品质，可在静态前馈基础上适当加入动态 环节，实现动态前馈控制。 (三)前馈—反馈控制
刘玉长 制器的设定。
(二)有关术语
主控(变)量：指工艺控制指标，是在串级控制系统中起主导作 用的被控量。
副控(变)量：为了稳定主控变量或某种需要引入的辅助量。 主对象：由主控变量表征其主要特性的生产设备。 副对象：由副控变量表征其主要特性的生产设备。 主控制器：在系统中起主导作用的控制器，按主控变量的测
扰动量大小
检测变量 被控量 扰动量
作用时间 偏差出现后 偏差出现前
五、前馈控制类型
(一)静态前馈控制 静态前馈控制，是指控制器的输出量mf仅是其输入量D的
函数而与时间无关，即mf=f(D)。为了便于工程上实施，这种 关系可以近似表示为线性关系：mf =Kf D。
刘玉长
[例]图示换热器， F1为主要扰动，F2、
刘玉长
第二节前馈控制系统
一、反馈控制局限与前馈控制的提出 换热器进料量F1为主要干扰量，换
热器滞后明显，单回路反馈控制往往达 不到工艺的要求，此时可采用前馈控制： 通过测量进料量(干扰)，由前馈控制器 控制阀门，改变操纵量以补偿进料量变 化DF1对被控量(出口温度)的影响。
DF1
前馈补偿刘玉长干扰副检测变送扰动扰动
副对象 主对象
y2
y1
主检测变送
串级控制系统框图
(一)串级控制结构特点
【组成】两个闭环，内环(副环)和外环(主环)；
【内环】包括副控制器、副对象、副变送器，组成随动控制 系统，给定值由主控制器输出给定，副控制器输出 控制控制阀；
【外环】包括主控制器、主对象、主变送器，组成定值控制 系统，给定值由工艺设定，主控制器输出作为副控