《测控系统原理与设计》孙传友-第3版完整课后题解答
测控课后习题答案
1-2．典型检测仪表控制系统的结构式怎么样的？各单元主要起什么作用？（1）被控对象：是控制系统的核心、它是以单输入单输出、也可以是多输入多输出（2）检测单元：是控制系统实现控制调节的基础、它完成对所有被控变量的直接测量同时也可实现某些参数的间接测量（3）变送单元完成对被测变量信号的转换和传输、其转换结果符合国际标准的符号制式（4）显示单元：是控制系统的附属单元、它将检测单元获得的有关参数、通过适当方式显示操作人员（5）调节单元：完成调节控制规律的运算、它将变送器传输出来的测量信号与给定值进行比较、并对比较结果进行调节运算、以输出作为控制信号（6）执行单元：是控制系统实施控制策略的执行机构它负责将调节器的控制输出信号按执行机构的需要产生出相应信号、以驱动执行机构实现对被控变量的调节作用1-6.什么是仪表的灵敏度和分辨率？两者间存在什么联系？灵敏度是仪表对被控参数变化的灵敏程度、分辨率是输出能相应和分辨率的最小输入量分辨率是灵敏度的一种一般来说仪表的灵敏度越高分辨率也越高1-7.仪表的精度是如何确定的？是用允许的最大引用误差去掉百分号后的数字来衡量的1、被检测物理模型的前提条件属理想条件、与实际检测条件有出入2、测量器件的材料性能或制作方法不佳使检测特性随时间而发生劣化3、电气、空气压、油压等动力源的噪音及容量的影响4、检测线路接头之间存在接触电势或接触电阻5、检测系统的惯性即延迟传递特性不符合检测的目的要求、因此要同时考虑系统静态特性和动态特性6、检测环境的影响、包括温度、气压、振动、辐射7、不同采样所得测量值的差异造成的误差8、人为的疏忽造成误差、包括个人读表偏差、知识经验的深浅、体力及精神状态等9、测量器件进入被测对象、破坏了所要测量的原有状态10、被测对象本身变动大、易受外界干扰以至测量值不稳定。
3-2.说明锁定放大原理在检测系统中的作用？检测埋没在噪声中的微弱信号时、可以主动调制信号、抑制噪声、专门提取微弱信号幅值和相位等有效信息3-3.利用检测方程式说明补偿结构的特点。
测控系统原理第3章习题解答-推荐下载
第3章习题解答1、为什么常见的中小型微机化测控系统大多采用单片机?答：单片机是指将计算机的基本部件集成在一块芯片上而构成的微型计算机，单片机的优点是可靠性高、控制功能强、易扩展、体积小。
用单片机开发各类微机化产品，周期短、成本低，在计算机和仪器仪表一体化设计中有着一般微机无法比拟的优势。
正因为如此，目前常见的微机化测控系统、特别是中型测控系统和便携式测控仪器大多采用单片机。
2、指出图3-1-6中存贮器和I/O接口寻址范围。
答：P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0寻址范围2764000×××××0000H~1FFFH6116-11×××0×××8000H~87FFH6116-21×××1×××8800H~8FFFH8155RAM0××××××00000H~00FFH8155I/O0××××××10100H~0105H3、主机从A/D读取转换结果有哪些方式?它们在硬件上和软件上有什么区别?答：主机从A/D转换器读取转换结果数据的联络方式，可以是中断、查询或等待延时三种方式。
以ADC0809为例，这三种方式的硬件连接电路如下图所示，开关K打到“1”端为查询方式，打到“2”端为等待延时方式，打到“3”端为中断方式，查询方式的程序为：等待延时方式的程序为：中断方式的程序为：4、图3-2-4所示VFC 接口电路所能转换的模拟电压Ux 的最大允许值是多少?答：由公式（3-2-1）可得 )2(160m S N f V x x -=因的最大计数值为FFH 即，故模拟电压Ux 的最大允许值为1T )12(16-)2()12(16160max m S f V x --=5、仿照图3-2-11设计一个三路同步输出的D/A 转换接口电路并写出接口程序。
微机化测控系统第一章
３、微机化测控系统
以微机为核心，测控一体化的系统。以被控对象的测量 结果来控制被控对象。它实质是一种闭环控制系统。
控制模拟执行机构或设备 控制继电器、步进电机等
上图中左侧的输入、输出通道，称为过程通道，它 是微机与测控对象的联结渠道，因此，我们称之为“测 控通道”。
测控通道又可分为模拟量输入通道、模拟量输出通 道、开关量输入通道和开关量输出通道。模拟量输出通 道带有数/模转换器，使计算机能对模拟形式的执行机构 或输出设备进行控制。
检索 复杂控制规律：实现PID控制，模糊、自适应控制等； 多媒体功能：具有声、光和语音等功能； 通信或网络功能：增强数据传输； 自我诊断功能：自我监测。
§1-３微机化测控系统的类型和组成
１、微机化检测系统
微机化检测系统是以微机为核心，单纯以“检测”为目的的系统。 一般用来对被测过程中的一些物理量进行测量并获得相应的精确 测量数据，又常称为数据采集系统，其框图如上图。被测参数经 传感器转换成模拟信号，再由模拟输入通道进行信号调理和数据 采集，转换成微机要求的数字形式送入微机进行处理，再送到磁 带机、打印机等数据记录器记录，来获得测量数据。为对测量过 程实时监视，模拟输出通道将微机处理后的测量数据转换成模拟 信号在示波器等模拟显示器上显示,并超值报警
• •微机化检测系统 • •微机化控制系统 • •微机化测控系统
•本课程的内容与性质
第一章 绪论
§1-1 测控仪器和系统的作用与地位
测量和控制是人类认识世界和改造世界的两项基本任 务。
测控仪器和系统是人类实现这两项任务的工具和手段。 测控仪器在科学研究中具有重要作用 测控仪器或系统在工业生产中起着把关和指导者的作
用。 国民经济的倍增器，技术监督的物质法官（蔬菜监测，
测控原理习题答案
测控原理习题答案测控原理习题答案测控原理是现代工程中非常重要的一门学科，它涉及到各种各样的测量和控制技术。
在学习这门学科的过程中，习题是非常重要的一部分，通过解答习题，可以更好地理解和掌握测控原理的基本原理和方法。
下面，我将为大家提供一些测控原理习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。
1. 什么是测控原理？测控原理是一门研究测量和控制技术的学科，它主要研究如何通过各种手段对物理量进行测量，并根据测量结果进行控制。
测控原理涉及到传感器、信号处理、数据采集、控制系统等多个方面的知识。
2. 什么是传感器？传感器是测控系统中非常重要的组成部分，它能够将被测量的物理量转化为电信号或其他形式的信号。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
传感器的选择应根据被测量的物理量以及测量的要求来确定。
3. 什么是信号处理？信号处理是指对传感器输出的信号进行处理和分析的过程。
信号处理可以包括滤波、放大、采样、数字化等一系列操作。
通过信号处理，可以提取出有用的信息，并将其用于后续的控制或分析。
4. 什么是数据采集？数据采集是指将传感器采集到的信号进行采样、存储和传输的过程。
数据采集系统由模拟信号采集模块、模数转换器、存储器、数据传输接口等组成。
数据采集的目的是获取到准确的测量数据，为后续的分析和控制提供基础。
5. 什么是控制系统？控制系统是指根据测量结果对被控对象进行控制的系统。
控制系统可以分为开环控制和闭环控制两种。
开环控制是指根据预先设定的控制规律对被控对象进行控制，而闭环控制是在测量结果的基础上进行反馈调整的控制方式。
6. 什么是PID控制器？PID控制器是一种常用的闭环控制器，它通过比较被控对象的测量值与设定值的差异，计算出一个控制量，并通过调节执行机构来实现对被控对象的控制。
PID控制器由比例环节、积分环节和微分环节组成，通过调节这三个环节的参数，可以实现对被控对象的精确控制。
7. 什么是反馈控制？反馈控制是指根据被控对象的测量结果对控制器进行调整的控制方式。
[测控仪器设计第三版课后答案]测控仪器设计试题及参考答案(Word可编辑版)
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[测控仪器设计第三版课后答案]测控仪器设计试题及参考答案（Word可编辑版）试题1：什么是测控仪器设计的主要目标？参考答案1：测控仪器设计的主要目标是设计和制造出能够准确测量和控制物理量的仪器。
这些仪器应该具有高精度、高可靠性、高稳定性和高灵敏度等特点，以满足各种测量和控制需求。
试题2：测控仪器设计的基本流程是什么？参考答案2：测控仪器设计的基本流程包括需求分析、方案设计、电路设计、硬件设计、软件设计、原型制作和测试等步骤。
首先，需要对测量和控制需求进行详细的分析和定义。
然后，根据需求设计出测控系统的整体方案。
接下来，进行电路设计，包括选择合适的传感器和信号处理电路等。
然后，进行硬件设计，包括选择合适的元器件和进行PCB设计等。
同时，还需要进行软件设计，包括编写控制程序和界面设计等。
最后，制作出原型并进行测试，根据测试结果进行优化和修改。
试题3：测控仪器设计中常见的传感器有哪些？参考答案3：测控仪器设计中常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光传感器、加速度传感器、位移传感器等。
这些传感器可以将待测物理量转换为电信号，并通过信号处理电路进行处理和放大，最终得到测量结果。
试题4：测控仪器设计中常见的控制器有哪些？参考答案4：测控仪器设计中常见的控制器包括单片机、PLC和DSP等。
这些控制器可以对测控系统进行控制和调节，实现目标物理量的精确控制。
试题5：测控仪器设计中常见的接口有哪些？参考答案5：测控仪器设计中常见的接口包括串口、并口、USB接口、以太网接口等。
这些接口可以实现与外部设备的数据交换和通信，方便用户进行数据采集和控制操作。
《测控系统原理与设计》第3版习题解答
00０0H～00FFH
815５I/O
0
×
×
×
×
×
×
1
0１0０H～0１０５H
3、为什么８03ｌ单片机的引脚 固定接低电平?
答:
因为８0３l单片机片内无ROＭ,故应将 引脚固定接低电平，以迫使系统全部执行片外程序存储器程序。
４、假设给图3-2-２ AＤC08０9的模拟输入端加２.5V直流电压，试确定以下两种情况下80C51单片机P0.0和P0.1读取的A/D转换结果分别是“０”还是“1”？(1)ＶRＥＦ(+)＝+5V,ＶREＦ（-）＝0Ｖ；（2）VREＦ（＋)=+5Ｖ,ＶREF（-)=-5V。
①减小Ｒi,为此模拟多路切换器MＵX前级应采用电压跟随器;
②ＭUX选用Ｒoｎ极小、Roｆf极大的开关管；
③选用寄生电容小的MUX。
④据公式（2-1-51）,减少MUX输入端并联的开关数Ｎ,可减小串音。若采用分布式数据采集,则可从根本上消除串音干扰。因Ｎ=1代入公式(２－1-５1)计算得 。
6、主放大器与前置放大器有什么区别?设置不设置主放大器、设置哪种主放大器依据是什么?
一、数据分配分时转换结构。它的特点是每个通道配置一套输入寄存器和D/A转换器,经微型计算机处理后的数据通过数据总线分时地选通至各通道输入寄存器，当数据Dｉｊ选通至第i路输入寄存器的同时,第i路D／A即实现数字Dij到模拟信号幅值的转换。
二、数据分配同步转换结构。它的特点是在各路数据寄存器R1与D／A转换器之间增设了一个缓冲寄存器R2。数据总线分时选通主机的输出数据先后被各路数据寄存器Ｒ１接收，然后在同一命令控制下将数据由R1传送到R2,并同时进行D／Ａ转换输出模拟量。
第3章
１、为什么常见的中小型微机化测控系统大多采用单片机?
《测控系统原理与设计》第3版习题解答
分布式的特点是每一路信号都有一个S／H和A/D,因而也不再需要模拟多路切换器MUＸ。每一个S/H和A/Ｄ只对本路模拟信号进行数字转换即数据采集，采集的数据按一定顺序或随机地输入计算机。
答:
据题知， ， ,代入公式(2－１－38）计算得该地震仪的A/D转换器的转换周期为 ,为提高勘探分辨率欲将采样周期改为1ms,则信号道数应减小为 ，否则Ａ/D转换器就转换不过来。
据题知, , ,代入公式(2-1－17）计算得C=5，将C=5和ＴS=１mｓ代入公式(2-１－1７）计算得,抗混叠滤波器截止频率应减小为 ，将 代入公式(2-1-１8)计算得 ，这将使地震仪可记录的最高地震信号频率达到２50Hz,因而,可使地震仪的勘探分辨率提高一倍。如果只是减少采样周期而不改变抗混叠滤波器截止频率,将 代入公式(2-1-1８）计算得 ,使地震仪可记录的最高地震信号频率仍然被限制在１25Ｈｚ，因而地震仪的勘探分辨率仍然不能提高,这就使减少采样周期的优越性发挥不出来。
①减小Ｒi,为此模拟多路切换器MＵX前级应采用电压跟随器；
②MUX选用Roｎ极小、Rｏｆf极大的开关管;
③选用寄生电容小的MUX。
④据公式(2-1-５1）,减少MＵX输入端并联的开关数N,可减小串音。若采用分布式数据采集,则可从根本上消除串音干扰。因N＝１代入公式(2－1-51)计算得 。
6、主放大器与前置放大器有什么区别?设置不设置主放大器、设置哪种主放大器依据是什么？
3、图2-1-14（a)所示采集电路结构只适合于什么情况？为什么？
答:
图2-1-１4(a) 所示采集电路仅由A/Ｄ转换器和前面的模拟多路切换器MUＸ构成,只适合于测量恒定的各点基本相同的信号。因为恒定信号不随时间变化,无须设置S／H, 各点基本相同的信号无需设置PＧA。
《测试系统原理与设计》2 (孙传友编著)
一、传感器的选用要正确选用传感器，首先要明确所设计的测试系统需要什么样的传感器；其次是要了解现有传感器厂家有哪些可供选择的传感器，把同类产品的指标和价格进行对比，从中挑选合乎要求的性能价格比最高的传感器。
1、对传感器的主要技术要求①、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(变化幅度范围、变化频率范围)相一致。
②、转换精度符合根据整个测试系统总精度要求分配给传感器的精度指标，(一般应优于系统精度的十倍左右)，转换速度符合整机要求。
③、能满足被测介质和使用环境的特殊要求，如耐高温、耐高压、防腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、体积小、重量轻、不耗电或耗电少等等。
④、能满足用户对可靠性和可维护性的要求2、可优先选用的传感器类型①、大信号输出传感器――可省去小信号②、数字式传感器――便于远距离传送③、集成传感器――简化结构、减小体积④、光纤传感器――在较大型的系统中使用较多二、如何实现手动操作以及手动/自动之间的无扰动切换？答：在用户RAM区中开辟一个输出控制值单元，作为当前输出控制量的映象，无论、是手操还是自动控制，都是对这一输出值的映象单元进行加或减，在输出模块程序作用下，输出通道把此值送到执行机构上去。
这样就用极其简单的方法实现了无扰动切换。
三、模拟量输入通道有哪几种类型？各有何特点？一般说来，模拟输入通道应由传感器、信号调理电路、数据采集电路三部分组成，如图2-1-1所示。
多路模拟输入通道可分为集中采集式（简称集中式）和分散采集式（简称分布式）两大类型。
集中采集式多路模拟输入通道的典型结构有分时采集型和同步采集型两种。
分时采集型它的特点是多路信号共同使用一个S/H和A/D电路，简化了电路结构，降低了成本，但是产生了时间偏斜误差，适用于不严格要求同步采集的场合。
同步采集式的特点是在多路转换开关之前，给每路信号通路各加一个采样/保持器，使多路信号的采样在同一时刻进行，即同步采样，适用于严格要求同步采集的场合。
测控电路课后习题答案
实例三：液位测控电路
0 电路组成：由传感器、放大器、比较器和执行机构等组成
1 0
实例应用：可用于化工、石油、食品等行业的液位测控
3
பைடு நூலகம்工作原理：传感器将液位信号转换为电信号，放大
0
器将信号放大后送至比较器与设定值进行比较，根
2
据比较结果控制执行机构动作，实现液位的自动控
制
0 电路特点：结构简单、可靠性强、易于实现自动化控制
习题二答案
• 题目：简述测控电路的基本组成。 答案：测控电路的基本组成包括传感器、信号调理电路、转换电路和执行机构。传感器负责采集 被测量的信息，信号调理电路对传感器输出的信号进行放大、滤波等处理，转换电路将模拟信号转换为数字信号，执行机构则根据 控制信号对被控对象进行控制。
• 答案：测控电路的基本组成包括传感器、信号调理电路、转换电路和执行机构。传感器负责采集被测量的信息，信号调理电路对传感器输出的信号进 行放大、滤波等处理，转换电路将模拟信号转换为数字信号，执行机构则根据控制信号对被控对象进行控制。
采集电路：放大器、滤波器、模 数转换器等
添加标题
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采集方法：直接采集和间接采集
采集注意事项：保证信号的准确 性和可靠性
信号的放大与滤波
信号放大：通过电子元件将微弱信号进行放大，以便于测量和控制 滤波：利用滤波器对信号进行筛选，去除噪声干扰，提取有用信号
信号的转换与输出
信号的转换：将输入的模拟信号转换为数字信号，便于计算机处理
分
添加标题
工作原理：压力传感 器将压力信号转换为 电信号，经过信号调 理电路处理后，再通 过A/D转换器转换为 数字信号，最后由微 控制器进行数据处理
测控系统原理第5章习题解答
第5章 习题解答1、试述P 、PI 、PD 控制规律的特点以及连续PID 算式离散化的方法。
答：P 控制规律的特点是根据给定值与输出值的偏差的比例确定对控制对象进行控制的控制量，即0)()(u n e K n u P +=PI 控制规律的特点是根据给定值与实现输出值的偏差的比例和积分确定对控制对象进行控制的控制量，即00)()()(u i e T T K n e K n u n i I P P ++=∑=PD 控制规律的特点是根据给定值与实现输出值的偏差的比例和微分确定对控制对象进行控制的控制量，即[]0)1()()()(u n e n e TT K n e K n u D P P +--+= 连续PID 算式离散化处理的方法是把r(t),e(t),u(t),c(t)在第n 次采样时刻的数据分别用r(n),e(n),u(n),c(n)表示，偏差的数据用 e(n)=r(n)-c(n)表示，采样周期T 很小时，dt 可用T 近似代替，de(t)可用e(n)-e(n-1)近似代替，“积分”用“求和”近似代替，即可作如下近似Tn e n e dt t de )1()()(--≈ ∑⎰=≈ni t T i e dt t e 00)()( 这样，连续PID 算式便可离散化为以下差分方程[]00)1()()()()(u n e n e TT K i e T T K n e K n u D P n i I P P +--++=∑= 2、位置型PID 和增量型PID 有什么区别和联系？增量型PID 有什么优点？答：位置型PID 和增量型PID 控制算法的两种表达式分别为：位置型算法 []00)1()()()()(u n e n e T T i e T T n e K n u D n i I P +⎭⎬⎫⎩⎨⎧--++=∑= 增量型算法 )2()1()()(210-+-+=∆n e a n e a n e a n u利用增量型算法，可得出位置型算法的递推形式)2()1()()1()1()()(210-+-++-=-+∆=n e a n e a n e a n u n u n u n u增量型算法与位置型算法相比，具有以下优点：(1)增量型算法下不需要做累加，控制量增量的确定仅与最近几次误差采样值有关，计算误差或计算精度问题对控制量的计算影响较小。
(最新整理)测控电路课后习题.(DOC)
性环节的线性化处理、逻辑判断等。 1-9 为什么要采用闭环控制系统？试述闭环控制系统的基本组成及各组成部分的作用。
在开环系统中传递函数的任何变化将引起输出的变化。其次，不可避免地会有扰动因素作 用在被控对象上,引起输出的变化.利用传感器对扰动进行测量，通过测量电路在设定上引入一 定修正,可在一定程度上减小扰动的影响,但是这种控制方式同样不能达到很高的精度.一是对
测控电路课后习题.(DOC)
扰动的测量误差影响控制精度。二是扰动模型的不精确性影响控制精度。比较好的方法是采用 闭环控制。
闭环控制系统的基本组成见图 X1-3.它的主要特点是用传感器直接测量输出量，将它反馈 到输入端与设定值相比较，当发现它们之间有差异时，进行调节。这里系统和扰动的传递函数 对输出基本没有影响，影响系统控制精度的主要是传感器和比较电路的精度.在图 X1-3 中，传 感器反馈信号与设定信号之差不直接送到放大电路,而先经过一个校正电路.这主要考虑从发 现输出量变化到执行控制需要一段时间，为了提高响应速度常引入微分环节。另外，当输出量 在扰动影响下作周期变化时，由于控制作用的滞后，可能产生振荡。为了防止振荡，需要引入 适当的积分环节.在实际电路中，往往比较电路的输出先经放大再送入校正电路，然后再次放 大。图 X1-3 为原理性构成。
测控电路课后习题.(DOC)
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《现代控制系统理论》第3版课后习题问题详解
《现代控制理论参考答案》第一章答案1-1 试求图1-27系统的模拟结构图，并建立其状态空间表达式。
解：系统的模拟结构图如下： 系统的状态方程如下： 令y s =)(θ，如此1x y =所以，系统的状态空间表达式与输出方程表达式为1-2有电路如图1-28所示。
以电压)(t u 为输入量，求以电感中的电流和电容上的电压作为状态变量的状态方程，和以电阻2R 上的电压作为输出量的输出方程。
解：由图，令32211,,x u x i x i c ===，输出量22x R y =有电路原理可知：•••+==+=++3213222231111x C x x x x R x L ux x L x R 既得2221332222213*********1x R y x C x C x x L x L R x u L x L x L R x =+-=+-=+--=•••写成矢量矩阵形式为：1-4 两输入1u ，2u ，两输出1y ，2y 的系统，其模拟结构图如图1-30所示，试求其状态空间表达式和传递函数阵。
解：系统的状态空间表达式如下所示： 1-5系统的动态特性由如下微分方程描述列写其相应的状态空间表达式，并画出相应的模拟结构图。
解：令..3.21y x y x y x ===，，，如此有 相应的模拟结构图如下： 1-6 〔2〕系统传递函数2)3)(2()1(6)(+++=s s s s s W ,试求出系统的约旦标准型的实现，并画出相应的模拟结构图解：ss s s s s s s s W 31233310)3(4)3)(2()1(6)(22++++-++-=+++=1-7 给定如下状态空间表达式[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡321321321100210311032010x x x y u x x x x x x ‘（1） 画出其模拟结构图（2） 求系统的传递函数 解：〔2〕⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+-+-=-=31103201)()(s s s A sI s W 1-8 求如下矩阵的特征矢量〔3〕⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=6712203010A 解：A 的特征方程 061166712230123=+++=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+---=-λλλλλλλA I 解之得：3,2,1321-=-=-=λλλ当11-=λ时，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---3121113121116712203010p p p p p p 解得： 113121p p p -== 令111=p 得 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=1113121111p p p P 〔或令111-=p ，得⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=1113121111p p p P 〕 当21-=λ时，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---32221232221226712203010p p p p p p 解得： 1232122221,2p p p p =-= 令212=p 得 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=1423222122p p p P〔或令112=p ，得⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=21213222122p p p P 〕 当31-=λ时，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---33231333231336712203010p p p p p p 解得： 133313233,3p p p p =-= 令113=p 得 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=3313323133p p p P1-9将如下状态空间表达式化成约旦标准型〔并联分解〕〔2〕⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡32121321321110021357213311201214x x x y y u x x x x x x解：A 的特征方程 0)3)(1(311212142=--=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡------=-λλλλλλA I 当31=λ时，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--3121113121113311201214p p p p p p 解之得 113121p p p == 令111=p 得 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=1113121111p p p P 当32=λ时，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--1113311201214312111312111p p p p p p 解之得 32222212,1p p p p =+= 令112=p 得 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=0013222122p p p P 当13=λ时，⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--332313332313311201214p p p p p p 解之得3323132,0p p p == 令133=p 得 ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=1203323133p p p P约旦标准型1-10 两系统的传递函数分别为W 1(s)和W 2(s)试求两子系统串联联结和并联连接时，系统的传递函数阵，并讨论所得结果 解：〔1〕串联联结 〔2〕并联联结1-11 〔第3版教材〕如图1-22所示的系统，其中子系统1、2的传递函数阵分别为 求系统的闭环传递函数 解：1-11〔第2版教材〕 如图1-22所示的系统，其中子系统1、2的传递函数阵分别为 求系统的闭环传递函数 解：1-12 差分方程为试将其用离散状态空间表达式表示，并使驱动函数u 的系数b(即控制列阵)为〔1〕⎥⎦⎤⎢⎣⎡=11b 解法1： 解法2：求T,使得⎥⎦⎤⎢⎣⎡=-111B T 得⎥⎦⎤⎢⎣⎡=-10111T 所以⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=1011T所以，状态空间表达式为第二章习题答案2-4 用三种方法计算以下矩阵指数函数At e 。
测控课后习题答案
测控课后习题答案测控课后习题答案测控技术作为一门应用广泛的技术学科，涵盖了测量、控制、自动化等多个领域。
在学习测控课程时，习题是检验学生对知识掌握和理解程度的重要方式。
然而，对于一些习题来说，答案并不总是那么容易找到。
本文将为大家提供一些测控课后习题的答案，以帮助大家更好地学习和理解这门课程。
1. 什么是测控系统？测控系统是指通过测量和控制技术来实现对被测对象的监测、检测、控制和管理的系统。
它由传感器、信号调理、数据采集、信号处理、控制器等组成。
测控系统的核心是数据采集和信号处理，通过对被测对象的参数进行测量和分析，实现对其状态的监测和控制。
2. 什么是传感器？传感器是测控系统中的重要组成部分，用于将被测量的物理量转化为电信号。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
传感器的选择应根据被测参数的特点和要求进行，例如对温度的测量可以选择热敏电阻传感器或热电偶传感器。
3. 什么是信号调理？信号调理是指对传感器输出信号进行放大、滤波、线性化等处理的过程。
传感器输出的信号往往较小，需要经过放大以便于后续处理。
同时，信号中可能存在噪声，需要通过滤波来去除。
线性化是指将非线性传感器输出的信号转化为线性信号，以便于后续的数据处理和控制。
4. 什么是数据采集？数据采集是指将传感器输出的模拟信号转化为数字信号的过程。
常见的数据采集方式包括模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）。
ADC将模拟信号转化为数字信号，DAC将数字信号转化为模拟信号。
数据采集的精度和采样率对测控系统的性能有重要影响。
5. 什么是信号处理？信号处理是指对采集到的信号进行分析、处理和提取有用信息的过程。
常见的信号处理方法包括滤波、频谱分析、时域分析等。
通过信号处理，可以提取出信号中的有效信息，为后续的控制和决策提供支持。
6. 什么是控制器？控制器是测控系统中的核心部分，用于对被测对象进行控制。
常见的控制器有比例控制器、积分控制器、微分控制器等。
自动检测技术及仪表控制系统第三版部分思考题答案
1基本知识引论课后习题1.1检测及仪表在控制系统中起什么作用，两者关系怎样？检测单元完毕对多种参数过程旳测量，并实现必要旳数据处理；仪表单元则是实现多种控制作用旳手段和条件，它将检测得到旳数据进行运算处理，并通过对应旳单元实现对被控变量旳调整。
关系：两者紧密有关，相辅相成，是控制系统旳重要基础1.2 经典检测仪表控制系统旳构造是怎样旳，各单元重要起什么作用？被控——检测单元——变送单元——显示单元——操作人员对象——执行单元——调整单元—作用：被控对象：是控制系统旳关键检测单元：是控制系统实现控制调整作用旳及基础，它完毕对所有被控变量旳直接测量，也可实现某些参数旳间接测量。
变送单元：完毕对被测变量信号旳转换和传播，其转换成果须符合国际原则旳信号制式。
变：将多种参数转变成对应旳统一原则信号；送：以供显示或下一步调整控制用。
显示单元：将控制过程中旳参数变化被控对象旳过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时理解控制系统旳变化状况。
分为模拟式，数字式，图形式。
调整单元：未来自变送器旳测量信号与给定信号相比较，并对由此产生旳偏差进行比例积分微分处理后，输出调整信号控制执行器旳动作，以实现对不一样被测或被控参数旳自动调整。
执行单元：是控制系统实行控制方略旳执行机构，它负责将调整器旳控制输出信号按执行构造旳需要产生对应旳信号，以驱动执行机构实现被控变量旳调整作用。
1.4 什么是仪表旳测量范围，上下限和量程？彼此有什么关系？测量范围：是该仪表按规定旳精度进行测量旳被测变量旳范围。
上下限：测量范围旳最小值和最大值。
量程：用来表达仪表测量范围旳大小。
关系：量程=测量上限值-测量下限值1.6 什么是仪表旳敏捷度和辨别率？两者存在什么关系？敏捷度是仪表对被测参数变化旳敏捷程度。
辨别率是仪表输出能响应和辨别旳最小输入量，又称仪表敏捷限。
关系：辨别率是敏捷度旳一种反应，一般说仪器旳敏捷度高，则辨别率同样也高。
4 温度检测课后习题4.1国际实用温标旳作用是什么？它重要由哪几部分构成？答：作用：由其来统一各国之间旳温度计量。
最新自动检测技术及仪表控制系统第三版部分思考题答案资料
最新⾃动检测技术及仪表控制系统第三版部分思考题答案资料1基本知识引论课后习题1.1检测及仪表在控制系统中起什么作⽤，两者关系如何？检测单元完成对各种参数过程的测量，并实现必要的数据处理；仪表单元则是实现各种控制作⽤的⼿段和条件，它将检测得到的数据进⾏运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。
关系：⼆者紧密相关，相辅相成，是控制系统的重要基础1.2 典型检测仪表控制系统的结构是怎样的，各单元主要起什么作⽤？被控——检测单元——变送单元——显⽰单元——操作⼈员对象——执⾏单元——调节单元—作⽤：被控对象：是控制系统的核⼼检测单元：是控制系统实现控制调节作⽤的及基础，它完成对所有被控变量的直接测量，也可实现某些参数的间接测量。
变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式。
变：将各种参数转变成相应的统⼀标准信号；送：以供显⽰或下⼀步调整控制⽤。
显⽰单元：将控制过程中的参数变化被控对象的过渡过程显⽰和记录下来，供操作⼈员及时了解控制系统的变化情况。
分为模拟式，数字式，图形式。
调节单元：将来⾃变送器的测量信号与给定信号相⽐较，并对由此产⽣的偏差进⾏⽐例积分微分处理后，输出调节信号控制执⾏器的动作，以实现对不同被测或被控参数的⾃动调节。
执⾏单元：是控制系统实施控制策略的执⾏机构，它负责将调节器的控制输出信号按执⾏结构的需要产⽣相应的信号，以驱动执⾏机构实现被控变量的调节作⽤。
1.4 什么是仪表的测量范围，上下限和量程？彼此有什么关系？测量范围：是该仪表按规定的精度进⾏测量的被测变量的范围。
上下限：测量范围的最⼩值和最⼤值。
量程：⽤来表⽰仪表测量范围的⼤⼩。
关系：量程=测量上限值-测量下限值1.6 什么是仪表的灵敏度和分辨率？两者存在什么关系？灵敏度是仪表对被测参数变化的灵敏程度。
分辨率是仪表输出能响应和分辨的最⼩输⼊量，⼜称仪表灵敏限。
关系：分辨率是灵敏度的⼀种反应，⼀般说仪器的灵敏度⾼，则分辨率同样也⾼。
测控系统原理与设计重点题型
1、微机化测控系统分拿几类？微机化检测系统、微机化控制系统、微机化测控系统 2、模拟量输入通道由那几部分组成?以及各部分的作用？ 传感器：将非电量转换为电量 调理电路:放大、滤波采集电路：将模拟信号转换为数字信号 3、模拟量输出通道由哪几部分组成？输出数据寄存器、D/A 转换器、调理电路（模拟显示器、模拟记录器、模拟执行机构） 4、前置放大器：判断信号大小准则?所放位置前后的判断？放大倍数如何确定？ 判断信号大小准则输出噪声： 电路在没有信号输入时，输出端输出一定幅度的波动电压.等效输入噪声: 把电路输出端测得的噪声有效值VON 折算到该电路的输入端KV V ON IN=判断依据：是否被淹没？如果加在某电路输入端的信号幅度小到比该电路的等效输入噪声还要低.IS V <KV V ON IN =前置放大器的作用:总输出噪声:2200')()(K V K K V V IN IN ON+=总的等效增效输入噪声：2020'')(K V V K K V V IN IN ON IN+==为使:IN INV V <'须满足以下条件:20011K V V IN IN -<位置上，在滤波器的前面 OR 后面在测控领域，被测信号的频率通常比较低，滤波器大多采用RC 有源滤波器。
由于电阻元件是电路噪声的主要根源，因此RC 滤波器产生的电路噪声比较大。
如果把放大器放在滤波器后面，滤波器的噪声将会被放大器放大，使电路输出信噪比降低.21202021')()(IN IN IN IN IN V V KK V K V V +=+=滤波器1、隔直电容的作用――使调理电路的零漂电压不会随被测信号一起送到采集电路。
2、高通滤波器――滤除低频干扰3、陷波器――抑制交流电干扰。
4、低通滤波器――滤除高频干扰，“去混淆”5、采集电路的四种方案?PGA S\H的作用？采集电路的设计（实现模拟信号到数字信号的电路、AD芯片的选择是核心)测模拟信号恒定或变化缓慢的场合被测模拟信号随时间变化的场合6、前置与主放大器的区别以及适用情况？主放大器为了避免弱信号采样电压在A/D转换时达不到要求的转换精度，将MUX输出的子样电压放大到接近A/D满量程，使数字转换精度提高K倍。
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第1章
1、为什么说仪器技术是信息的源头技术?
答：
信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。
测量技术则是关键和基础。
仪器是一种信息的工具。
如果没有仪器，就不能获取生产、科学、环境、社会等领域中全方位的信息，进入信息时代将是不可能的。
仪器是信息时代的信息获取——处理——传输的链条中的源头。
因此说，仪器技术是信息的源头技术。
2、为什么现代测控系统一般都要微机化?
答：
将微型计算机技术引入测控系统中，不仅可以解决传统测控系统不能解决的问题，而且还能简化电路、增加或增强功能、提高测控精度和可靠性，显著增强测控系统的自化化、智能化程度，而且可以缩短系统研制周期、降低成本、易于升级换代等等。
3、微机测控系统有哪几种类型?画出它们的组成框图
答：
测控仪器或系统可分为三大类——单纯以测试或检测为目的的“测试(检测)仪器或系统”，单纯以控制为目的的“控制系统”和测控一体的“测控系统”。
微机化检测系统框图
微机化控制系统框图
微机化测控系统框图
第2章
1、模拟输入通道有哪几种类型?各有何特点?
答：
按照系统中数据采集电路是各路共用一个还是每路各用一个，多路模拟输入通道可分为集中采集式(简称集中式)和分散采集式(简称分布式)两大类型。
集中式的特点是多路信号共同使用一个S/H和A/D电路，模拟多路切换器MUX对多路信
号分时切换、轮流选通到S/H 和A/D 进行数据采集。
分布式的特点是每一路信号都有一个S/H 和A/D ，因而也不再需要模拟多路切换器MUX 。
每一个S/H 和A/D 只对本路模拟信号进行数字转换即数据采集，采集的数据按一定顺序或随机地输入计算机。
2、什么情况下需要设置低噪声前置放大器?为什么?
答：
由于电路内部有这样或那样的噪声源存在，使得电路在没有信号输入时，输出端仍输出一定幅度的波动电压，这就是电路的输出噪声。
把电路输出端测得的噪声有效值折算到该电路的输入端即除以该电路的增益K ，得到的电平值称为该电路的等效输入噪声。
如果加在该电路输入端的信号幅度小到比该电路的等效输入噪声还要低，那么这个信号就会被电路的噪声所“淹没”。
为了不使小信号被电路噪声所淹没，就必须在该电路前面加一级放大器——“前置放大器”。
只要前置放大器本身的等效输入噪声比其后级电路的等效输入噪声低，加入前置放大器后，整个电路的等效输入噪声就会降低，因而，输入信号就不会再被电路噪声所淹没。
3、图2-1-14(a)所示采集电路结构只适合于什么情况?为什么?
答:
图2-1-14(a) 所示采集电路仅由A/D 转换器和前面的模拟多路切换器MUX 构成，只适合于测量恒定的各点基本相同的信号。
因为恒定信号不随时间变化，无须设置S/H, 各点基本相同的信号无需设置PGA 。
4、DFS-V 数字地震仪属于集中采集式数据采集系统。
2ms 采样48道时去混淆滤波器截止频为125Hz 。
为提高勘探分辨率欲将采样周期改为1ms 。
试问：地震仪的信号道数和去混淆滤波器截止频率要不要改变?怎样改变?为什么?
答：
据题知，ms T S 2=，48=N ，代入公式(2－1－38)计算得该地震仪的A/D 转换器的转换周期为48
2/ms N T T S D A ==，为提高勘探分辨率欲将采样周期改为1ms ，则信号道数应减小为2448
/21/===mS mS T T N D A S ，否则A/D 转换器就转换不过来。
据题知，ms T S 2=，Hz f h 125=，代入公式(2－1－17)计算得C=5，将C=5和T S =1ms 代入公式(2-1-17)计算得，抗混叠滤波器截止频率应减小为Hz f h 250=，将Hz f h 250=代入公式(2－1－18)计算得Hz f f h 250max ==，这将使地震仪可记录的最高地震信号频率达到250Hz ，因而，可使地震仪的勘探分辨率提高一倍。
如果只是减少采样周期而不改变抗混叠滤波器截止频率，将Hz f h 125=代入公式(2－1－18)计算得Hz f f h 125max ==，使地震仪可记录的最高地震信号频率仍然被限制在125Hz ，因而地震仪的勘探分辨率仍然不能提高，这。