控制系统计算机辅助设计 - 重庆大学自动化学院
重庆大学自控原理课程设计实验报告
课程设计的工作计划：
1、布置课程设计任务；消化课程设计内容，查阅并参考相关资料，进行初步设计（3天）；
2、按课程设计的要求进行详细设计（3天）；
3、进行实时控制实验，并按课程设计的规范要求撰写设计报告（3天）；
4、课程设计答辩，实时控制验证（1天）。
7、完成课程设计报告。
参考资料：
1、固高科技有限公司.直线倒立摆安装与使用手册R1.0，2005
2、固高科技有限公司.固高MATLAB实时控制软件用户手册，2005
3、Matlab/Simulink相关资料
4、谢昭莉，李良筑，杨欣.自动控制原理（上）.北京：机械工业出版社，2012
5、胡寿松.自动控制原理（第五版）.北京：科学出版社，2007
学习态度尚可，动手能力一般，能遵守组பைடு நூலகம்纪律，能按期完成任务
学习马虎，纪律涣散，动手能力较差，工作作风不严谨,不能保证设计时间和进度
报告技术水平与撰写质量
50
设计合理、理论分析与计算正确，实验数据准确，文献查阅能力强、引用合理、调查调研非常合理、可信。报告结构严谨，逻辑性强，层次清晰，语言准确，文字流畅，完全符合规范化要求，图纸非常工整、清晰
任务下达日期2015年12月29日
完成日期2016年12月30日
指导教师（签名）
学生（签名）
摘要
通过对一级倒立摆系统进行数学建模，得到摆杆角度和小车加速度之间的传递函数：
首先从时域角度着手，分析直线一级倒立摆的开环单位阶跃响应和单位脉冲响应，得出该系统的开环响应是发散的这一结论。
利用根轨迹分析法，并借助Matlab一级其中的Simulink仿真系统辅助分析。通过加入超前校正校正环节，得到系统的校正函数，并且校正后的系统满足课设的要求，即最大超调量： ，调整时间： 。同样，利用频域分析法也得到校正环节的传递函数。对系统进行校正系统的静态位置误差函数常数为10，相位裕量为 ，增益裕量等于或大于 。最后利用PID控制器设计出校正函数，并且也满足最大超调量： ，调节时间： 。
重庆大学 自动控制原理课程设计
目录1 实验背景 (2)2 实验介绍 (3)3 微分方程和传递函数 (6)1 实验背景在现代科学技术的众多领域中，自动控制技术起着越来越重要的作用。
自动控制原理是相对于人工控制概念而言的，自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器，设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。
在自动控制原理【1】中提出，20世纪50年代末60年代初，由于空间技术发展的需要，对自动控制的精密性和经济指标，提出了极其严格的要求；同时，由于数字计算机，特别是微型机的迅速发展，为控制理论的发展提供了有力的工具。
在他们的推动下，控制理论有了重大发展，如庞特里亚金的极大值原理，贝尔曼的动态规划理论。
卡尔曼的能控性能观测性和最优滤波理论等，这些都标志着控制理论已从经典控制理论发展到现代控制理论的阶段。
现代控制理论的特点。
是采用状态空间法（时域方法），研究“多输入-多输出”控制系统、时变和非线性控制系统的分析和设计。
现在，随着技术革命和大规模复杂系统的发展，已促使控制理论开始向第三个发展阶段即第三代控制理论——大系统理论和智能控制理论发展。
在其他文献中也有所述及（如下）：至今自动控制已经经历了五代的发展：第一代过程控制体系是150年前基于5－13psi的气动信号标准（气动控制系统PCS，Pneumatic Control System）。
简单的就地操作模式，控制理论初步形成，尚未有控制室的概念。
第二代过程控制体系（模拟式或ACS,Analog Control System）是基于0－10mA或4－20mA 的电流模拟信号，这一明显的进步，在整整25年内牢牢地统治了整个自动控制领域。
它标志了电气自动控制时代的到来。
控制理论有了重大发展，三大控制论的确立奠定了现代控制的基础；控制室的设立，控制功能分离的模式一直沿用至今。
第三代过程控制体系（CCS，Computer Control System）.70年代开始了数字计算机的应用，产生了巨大的技术优势，人们在测量，模拟和逻辑控制领域率先使用，从而产生了第三代过程控制体系（CCS，Computer Control System）。
重庆大学机自实验班 计算机辅助设计与制造总复习PPT_免.
Ni,n(u) =
Where
The primary function
B-spline Model
Quadratic uniform B-spline model with control points V0, V1, and V2
r(t) = ½ [t2 t 1]
= U3 M3 P3
Control points influence curve segment shape in a predictable, natural way, making them good candidates for use in an interactive design environment.
(a)
4 points (P0, P1, P2 and P3) or
(b)
two end points P0 and P1;
P1
P2
two end tangents t0 and t1.
P0
P3
In general, a degree-n polynomial curve can be used to fit (n + 1) data
Four surface patch models
Standard polynomial surface patch Ferguson surface patch Bezier surface patch B-spline surface patch
Three Surface Construction Methods The FMILL method Ferguson fitting method B-spline fitting method
重庆大学城市科技学院自动控制原理课程设计
1
自动控制原理课程设计报告
一、设计目的
（1）掌握控制系统设计与校正的步骤和方法。 （2）掌握对控制系统相角裕度、稳态误差、剪切频率、相角穿越频率以及 增益裕度的求取方法。 （3）掌握利用 MATLAB 对控制系统分析的技能。熟悉 MATLAB 这一解决具体 工程问题的标准软件，能熟练地应用 MATLAB 软件解决控制理论中的复杂和工程 实际问题， 并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基 础。 （4）提高控制系统设计和分析能力。
2
三、实现过程 3.1、系统概述
MATLAB 是美国 Math works 公司推出的一套高性能的数值分析和计算软件。 MATLAB 名字由 MAT rix 和 LAB oratory 两词的前三个字母组合而成。 1984 年 推向市场以来， 历经二十多年的发展与竞争，现已成为国际公认的最优秀的工程 应用开发环境。它将矩阵运算、数值分析、图形图像处理、仿真实验、编程技术 结合在一起，为用户提供了强有力的科学及工程问题分析、计算和设计工具。 数值计算和符号计算功能 MATLAB 以矩阵作为数据操作的基本单位，提供了十分丰富的数据计算函 数。MATLAB 和著名的符号计算语言 Maple 相结合，使得 MATLAB 具有符 号计算功能。 绘图功能 MATLAB 提供了众多的绘图操作，如二维、三维简单图像和复杂图像的绘 制；另外 MATLAB 还可以用于设计图形用户界面，提供人机交互工作环境。 编程语言 MATLAB 具有程序结构控制、函数调用、数据结构、输入输出等程序语言 的特征，而且简单易学、编程效率高。 MATLAB 工具箱 MATLAB 除基本部分外还提供各种可选的工具箱。MATLAB 工具箱分为两 大类：功能性工具箱和科学性工具箱。 MATLAB 系统包含五个主要部分： MATLAB 开发环境； MATLAB 数学函数库； MATLAB 语言； ,MATALB 图形处理系统； MATLAB 应用程序接口（API） Math works 公司的网址如下。 www 网址： 匿名 FTP 服务： 的影像站点：Novell.felk.cvut.cz 新闻组：comp.soft-sys.matlab www 及 FTP 的 internet IP 地址：141.212.100.10 Math works 公司的技术服务联系方式如下。 技术支持：support@ BUG 报道：bugs@ 文件库：matlib@
重庆大学自动化计控课程设计(初稿)
计算机控制技术基础课程设计设计题目：方波信号发生器频率漂移及跟踪校正控制（采用Proteus仿真软件）学院、专业：自动化学院自动化专业年级：2008级小组人数：4人下发日期：2011年9月19日重庆大学自动化学院二O一一年九月重庆大学本科学生《计算机控制技术基础》课程设计任务书课程设计题目方波信号发生器频率漂移及跟踪校正控制（采用Proteus仿真软件）学院自动化学院专业自动化专业年级2008（1）已知参数和设计要求1）用单片机产生一个一定频率的方波；在按下漂移按键后人为给一个频率漂移；在按下频率控制按键后PID控制发挥作用并纠正频率漂移。
2）要求能实时显示（LED或LCD）频率值。
3）要求在10秒内PID算法纠正频率漂移。
（2）实现方法采用Proteus仿真软件实现（限≤4人选做）学生应完成的工作：1）硬件设计：要求完成控制系统框图；绘制完整的控制系统电原理图；说明各功能模块的具体功能和参数；在Proteus仿真平台上进行系统组成，对整个系统的工作原理进行全面分析，论述其结构特点、工作原理、优、缺点和使用场合。
分析和论述系统采用的主要单元的工作原理和特性。
2）软件设计：要求合理分配系统资源，完成方波信号发生器频率漂移及跟踪校正控制的程序设计（如：系统初始化；主程序；A/D转换；D/A转换；标度变换；显示与键盘管理；控制算法；输出等）。
3）对设计控制系统进行系统联调。
4）编写课程设计报告：按统一论文格式、统一报告纸和报告的各要素【封面、任务书、目录、摘要、序言、主要内容（包括设计总体思路、设计步骤、原理分析和相关知识的引用等）、总结、各组员心得体会、参考书及附录（包括系统框图、程序流程图、电原理图和程序原代码）】进行编写，字数要求不少于4000字，要求设计报告论理正确，逻辑性强，文理通顺，层次分明，表达确切。
目前资料收集情况（含指定参考资料）：《计算机硬件技术基础实验教程》黄勤等编著重庆大学出版社《单片微型计算机机与接口技术》李群芳等编著电子工业出版社《计算机控制技术》王建华等编著高等教育出版社课程设计的工作计划：（1）2011年9月19日熟悉设计任务和要求。
计算机辅助设计与制造(第四章)
3
2013/5/15
第4章 逆向工程与新产品设计
残缺数据处理实例
应用实例 对以上提出的造型修复方法，结合作者实际的科研工作，列举以下实例说明：
（1）如图4.8所示，尖角部分是最容易受损的部位，进行几何形状规则化后， 得到如图4.8所示的周边框线，就可以用扫描法或桥接法来恢复所缺部分。 （2）如图4.9所示，通过修改曲面的U或V值来拓展曲面，然后进行拓扑操作 切掉多余的部分。 （3）如图4.10所示的点云出现了数据重叠或数据缝隙（在测量时通过对边界 点进行标识来区分是重叠还是缝隙）。这种情况通常采用后退取数据点，然后 用边界上的点来控制曲面精度，以便动态局部修改曲面。 图4.11 点云数据的空洞 （4）如图4.11所示的数据空洞，在将横向或纵向的点拟合成曲线以后，分别 将空洞两边对应的曲线进行样条拼接来获得所缺的数据。
（2） 数据重叠或数据间隙
在一些大型零部件的反求工程中，由于受测量设备和计算机软硬件的限制
或产品几何形状以及后续工艺的要求，需将产品原始模型进行分块测量。在这 种情况下测得的数据由于主客观原因在分界线上容易造成数据不重合，出现数 据重叠或数据间隙。
（3）产品原始模型局部变形或破损
产品局部变形后的区域不能反映产品最初的原形，该区域的数据不能作为 反求建模的依据。由于产品破损也造成数据不全。
(2)逆向工程的材料反求法 对逆向对象材料的分析包括了材料成 分的分析﹑材料组织结构的分析和材料的性能检测等几大部分。其中， 常用的材料分析方法有：钢种的火花鉴别法，钢种听音鉴别法，原子发 射光谱分析法，红外光谱分析法和化学分析微探针分析技术等；而材料 的结构分析主要是分析研究材料的组织结构﹑晶体缺陷及相互之间的位 相关系，可分为宏观组织分析和微观组织分析；性能检测主要是检测其 力学性能和磁﹑电﹑声﹑光﹑热等物理性能。
夏德钤自动控制理论(第4版)知识点总结笔记课后答案
第1章引论1.1复习笔记自动控制，就是采用控制装置使被控对象自动地按照给定的规律运行，使被控对象的一个或数个物理量能够在一定的精度范围内按照给定的规律变化。
一、开环控制和闭环控制自动控制系统有两种最基本的形式：开环控制和闭环控制。
1.开环控制（1）开环控制的框图开环控制的示意框图如图1-1所示图1-1 开环控制示意框图（2）开环控制的特点在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用，即系统的输出量对控制量没有影响。
2.闭环控制（1）闭环控制的框图闭环控制的示意框图如图1-2所示图1-2 闭环控制示意框图（2）闭环控制的特点在控制器与被控对象之间，不仅存在着正向作用，而且存在着反馈作用，即系统的输出量对控制量有直接影响。
二、自动控制系统的类型根据不同的分类方法，自动控制系统的类型有如下分类：1.随动系统与自动调整系统（1）随动系统：输入量总在频繁地或缓慢地变化，要求系统的输出量能够以一定的准确度跟随输入量而变化。
（2）自动调整系统：输入保持为常量，或整定后相对保持常量，而系统的任务是尽量排除扰动的影响，以一定准确度将输出量保持在希望的数值上。
2.线性系统和非线性系统（1）线性系统：组成系统的元器件的特性均为线性（或基本为线性），能用线性常微分方程描述其输入与输出关系的系统。
（2）非线性系统：组成系统的元器件中，只要有一个元器件的特性不能用线性方程描述，该系统即为非线性系统。
3.连续系统与离散系统（1）连续系统：各部分的输入和输出信号都是连续函数的模拟量。
（2）离散系统：某一处或数处的信号以脉冲列或数码的形式传递的系统。
4.单输入单输出系统与多输入多输出系统（1）单输入单输出系统：其输入量和输出量各为一个，系统结构较为简单。
（2）多输入多输出系统：其输入量和输出量多于一个，系统结构较为复杂，回路多。
5.确定系统与不确定系统（1）确定系统：系统的结构和参数是确定的、已知的，系统的输入信号（包括参考输入及扰动）也是确定的，可用解析式或图表确切表示。
重庆大学运动控制系统课程设计方案
重庆大学本科学生课程设计（论文）运动控制系统课程设计报告直流可逆调速系统设计指导教师：XXX学生：XXX学号：XXX专业：自动化班级：02班设计日期：2014.9.22—2014.9.29重庆大学自动化学院2014年9月课程设计指导教师评定成绩表指导教师评定成绩：指导教师签名：年月日自动化学院2011级自动化专业运动控制系统课程设计任务书一、课程设计的教学目的和任务运动控制系统是通过控制电动机电压、电流、频率等输入量，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。
在电力、工业、交通、航空航天等很多领域具有广泛的应用。
运动控制技术不但本身是一项高新技术，而且还是其它多项高新技术发展的基础。
因此，提高学生的运动控制系统综合设计和应用能力是教学计划中必不可少的重要一环。
通过运动控制系统的课程设计达到以下几个目的：1、培养学生文献检索的能力，特别是利用互联网检索文献资料的能力。
2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。
4、提高学生的运动控制系统分析和设计能力。
5、提高学生课程设计报告撰写水平。
二、课程设计的基本要求1、在整个设计中要注意培养灵活运用所学的运动控制系统相关知识和创造性的思维方式以及创造能力。
课程设计从确定方案到系统设计要求有理有据，仿真过程要求图文并茂，论证充分。
2、在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能力。
要求学生在教师的指导下，独力完成课程设计的所有内容，严禁抄袭。
3、课题设计报告要求严格按照课程设计排版要求规范格式，且文字通顺，逻辑性强。
4、课题设计报告内容部分字数要求为6000字左右。
（A4纸打印8页左右）三、参考资料1、阮毅, 陈伯时.电力拖动自动控制系统——运动控制系统（第4版）. 北京: 机械工业出版社, 20092、洪乃刚. 电力电子、电机控制系统的建模和仿真. 北京: 机械工业出版社, 20103、林飞, 杜欣. 电力电子应用技术的MATLAB仿真. 北京: 中国电力出版社, 20084、顾春雷等，电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真，清华大学出版社，2011四、课程设计的工作计划课程设计时间总共5天。
控制系统计算机辅助设计 (2)
控制系统计算机辅助设计1.引言控制系统计算机辅助设计是指利用计算机技术来辅助设计、分析和优化各类控制系统的过程。
在传统的控制系统设计中，通常需要进行复杂的数学建模和系统分析，这需要大量的时间和人力，并且容易出现错误。
而利用计算机辅助设计工具，可以大大简化这个过程，提高设计效率和设计质量。
本文将介绍控制系统计算机辅助设计的基本原理、方法和常用工具，并探讨其在实际工程中的应用。
同时，还将讨论计算机辅助设计在控制系统设计中的优势和不足，并提出一些改进的建议。
2.基本原理控制系统计算机辅助设计基于控制理论和计算机技术，主要包括以下几个基本原理：2.1 控制系统建模在进行控制系统计算机辅助设计前，首先需要对待设计的控制系统进行数学建模。
常用的建模方法包括状态空间法、传递函数法和输入-输出法。
建模的目的是将现实中的控制系统抽象成数学模型，方便后续的分析和设计。
2.2 控制器设计在控制系统计算机辅助设计中，控制器的设计是最为关键的一步。
通常需要根据系统的数学模型和设计要求，选择合适的控制器结构和参数，以实现系统的稳定性、响应速度和鲁棒性等性能指标。
2.3 系统分析与优化控制系统计算机辅助设计还包括对系统进行分析和优化的过程。
通过对系统的数学模型进行分析，可以评估系统的稳定性、性能指标和鲁棒性等。
同时，可以利用优化算法来改进系统的性能，例如调整控制器的参数或者优化系统的结构。
3.方法和工具为了实现控制系统计算机辅助设计，需要使用一些专门的方法和工具。
下面将介绍一些常用的方法和工具：3.1 MATLAB/SimulinkMATLAB/Simulink是一种常用的控制系统计算机辅助设计工具。
它提供了丰富的数学建模函数和控制系统设计工具箱，方便用户进行系统建模、控制器设计、系统分析和优化等工作。
3.2 LabVIEWLabVIEW是另一种常用的控制系统计算机辅助设计工具。
它基于图形化编程语言，可以通过拖拽和连接图标来搭建控制系统的模型和界面。
电子信息工程专业必修课
电子信息工程专业04023001 高等数学 Advanced Mathematics 【192—10—1、2】内容提要：高等数学是高等学校理工科专业的一门必修的重要基础课。
通过这门课程的学习，使学生系统地获得函数、极限、连续、一元函数微积分、向量代数与空间解析几何、多元函数微积分、曲线积分与曲面积分、微分方程和无穷级数的基本知识。
一方面，它为学生学习后继课和解决实际问题提供必不可少的数学基础知识及常用的数学方法；另一方面，它通过各个教学环节，逐步培养学生具有比较熟练的基本运算能力和自学能力、综合运用所学知识去分析和解决问题的能力、初步抽象概括问题的能力以及一定的逻辑推理能力。
修读对象：电子信息工程专业本科生教 材：《高等数学》 同济大学应用数学系编 高等教育出版社。
参考书目：《高等数学》，各院校的教材。
《数学分析》，高等教育出版社。
《高等数学辅导及教材习题解析》，海洋出版社。
《高等数学附册 学习辅导与习题选解》，高等教育出版社。
《高等数学习题集》，机械工业出版社。
04023002 线性代数 Linear Algebra 【36—2—3】先修课程：高等数学内容提要：本课程属于工程数学，主要学习行列式，矩阵，线性方程组，线性二次型等知识。
修读对象：电子信息工程专业本科生教 材：《工程数学—线性代数》第四版 同济大学数学教研室 高教出版社参考书目：《线性代数附册—学习辅导与习题选解》同济大学数学教研室 高教出版社04023003 概率与数理统计 Probability Theory andMathematical Statistics 【42—2—4】先修课程：高等数学内容提要：本课程内容分三个部分。
概率论部分作为基础部分。
数理统计部分主要讲述参数估计和假设检验，并介绍了方差分析和回归分析。
随机过程部分，主要讨论平稳随机过程。
修读对象：电子信息工程专业本科生教 材：《概率论与数理统计》浙江大学 盛骤等编 高等教育出版社参考书目：《概率论与数理统计》谢国瑞 高等教育出版社04023004 复变函数与积分变换 Complex Variable Function andIntegral Transform 【42—2—3】先修课程：高等数学内容提要：复变函数又称复分析，是实变函数微积分的推广与发展。
数字DC_DC开关电源环路补偿器设计
Gdl
(s)
=
1 1
+
sTd sTd
/2 /2
（3）
电源的输出电压和输入电流信号由于幅度匹配的需要，
必须经过信号调理电路处理后才能被 AD 转换器接收。ADC
的采样延迟时间已经在延迟环节里考虑，而信号调理电路和
AD 转换器的电压增益分别为 Kv和 Kad，则传递函数可以简化为：
Gad (s) = Kv Kad
D
L
Vo
T
Vdc Q
GATE DRIVE
C
RL
Rs
DPWM
ADCIN0
Digital Compensator
TMS320C2000
ADCIN2 ADCIN1
Signal Conditioning
图 1 数字控制 DC/DC 正激变换器结构图
从图 1 可以看出数字电源和模拟电源最关键的区别在于 控制环路的实现方式不同。模拟电源的反馈控制回路主要由 模拟芯片组成，输出反馈电压送入误差放大器产生误差信号， 经 PID 校正补偿后输入到 PWM 电源管理芯片，产生 PWM 驱 动信号。PID 补偿控制算法由运放、电阻、电容等搭建的模拟 电路实现，而 PWM 电源管理芯片也是模拟集成电路，通过比 较输入电压信号和三角波振荡信号来输出驱动方波。数字电 源的控制回路则完全实现了数字化，反馈电压信号经 AD 转换 为数字信号后，一切都是数字化处理，通过 DSP 芯片的内置程 序完成 PID 补偿校正和 PWM 信号调节，即数字 PID 补偿器和 DPWM 模块。
摘 要：建立了数字控制 DC/DC 开关电源闭环系统的 s 域小信号模型，采用数字重设计法针对给定的系统参数设计了数字补偿 器。应用 SISO Design Tool 仿真平台，在伯德图分析和根轨迹法的基础上设计了连续域的模拟补偿器，并进行了离散化处理。 在建立系统 s 域模型时引入了模数转换器和数字脉宽调制发生器产生的延迟效应，使补偿器的设计考虑了采样速率对系统的影 响，改善了传统离散设计的误差。基于数字重设计法构建的数字补偿器实现了对脉宽调制信号的可编程精确控制，保证了变换 器闭环工作良好的动态特性。仿真实验结果验证了所设计的数字补偿器的性能。 关键词：数字控制系统；模数转换；数字重设计法；数字补偿器；数字脉宽调制 DOI：10.3778/j.issn.1002-8331.2010.34.022 文章编号：1002-8331（2010）34-0070-04 文献标识码：Ａ 中图分类号：TM571
计算机辅助设计与制造(第六章)
的实际轮廓。在进行内轮廓加工时，刀具中心偏移零件的内轮廓表面一个刀具半径值。在进行外轮廓 加工时，刀具中心又偏移零件的外轮廓表面一个刀具半径值。这种偏移习惯上称为刀具半径补偿。
在实际轮廓加工过程中，刀具半径补偿执行过程一般分为三步：刀具补偿建立、刀具补偿进行、 刀具补偿撤消。
机械工程学院研究生专业课
计算机辅助设计与制造
（第六章）
重庆大学机械工程学院 郭钢教授/博导 2013年4月26日
2013/5/15
目录
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章
概论 新产品开发策划与概念设计 三维建模与产品设计（CAD） 逆向工程与新产品设计 计算机辅助工程（CAE） 计算机辅助制造（CAM） 产品数据管理（PDM） 协同设计与生命周期管理PLM
第6章 计算机辅助制造（CAM）
数控机床的指令格式
其中，△表示一个十进制数字。上述各字地址的含义是： N——程序段的顺序号，为了便于检索； G——准备功能指令，在G字后紧跟两位整数表示，用来确定数控机床的动作类型，
如G01表示直线插补，G02表示顺时针圆弧插补等，表6.1列出了常用的G指令代码及其 功能；
第6章 计算机辅助制造（CAM）
CNC系统的构成
现代CNC系统是由程序、输入输出设备、计算机数控装置、可编 程序控制器、主轴控制单元及速度控制单元等部分组成，如图6.1所示
程序
输入设备 输出设备
CNC 装置
可编程序控 制器 （PC）
主轴控制单元
主轴电机 机床
速度控制单元 图6.1 CNC系统框图
高考专业：计算机科学与技术
⾼考专业：计算机科学与技术⾼考专业《计算机科学与技术》计算机科学与技术专业是研究计算机的设计与制造，并利⽤计算机进⾏有关的信息表⽰、收发、存储、处理、控制等的理论⽅法和技术的学科;包括计算机硬件和软件组成原理、计算机操作系统、计算机⽹络基础、算法与数据结构等，计算机的基本知识和基本技能与⽅法主⼲课程1.公共课程：数学（⾼等数学、线性代数、概率论与数理统计）、政治（马克思主义思想概论、⽑泽东思想概论与中国特⾊社会主义思想、思想道德修养与法律基础、中国近现代史纲要）、⼤学英语、体育、2.专业基础课程：电路原理、模拟电⼦技术、数字逻辑、数值分析、微型计算机技术、计算机系统结构、⾼级语⾔、汇编语⾔、编译原理、图形学、⼈⼯智能、计算⽅法、⼈机交互、⾯向对象⽅法、计算机英语等。
3.专业⽅向课程：离散数学、算法与数据结构、计算机组成原理、计算机操作系统、计算机⽹络基础、计算机编译原理、计算机数据库原理、C语⾔/c++语⾔、Java语⾔等这⾥涉及了⼤量的数学专业的发展:1.⽬前计算机的技术展现了以下特点:A.智能化:具有模拟⼈的感觉和思维过程的能⼒，使计算机成为智能计算机.研究领域包括模式识别、图像识别、⾃然语⾔的⽣成和理解、博弈、定理⾃动证明、⾃动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器⼈B.⽹络化:⽤现代通信技术和计算机技术把分布在不同地点的计算机互联起来，组成⼀个规模⼤、功能强、可以互相通信的⽹络结构C.多媒体技术:使多种信息(包括⽂本、视频图像、图形、声⾳、⽂字等)建⽴了有机联系，并集成为⼀个具有⼈机交互性的系统。
就是利⽤计算机技术、通信技术和⼤众传播技术，来综合处理多种媒体信息的计算机。
2.未来的计算机A.量⼦计算机:遵循量⼦⼒学规律进⾏⾼速数学和逻辑运算、存储及处理的量⼦物理设备，当某个设备是由两⼦元件组装，处理和计算的是量⼦信息，运⾏的是量⼦算法时，它就是量⼦计算机B.神经⽹络计算机:⼈脑总体运⾏速度相当于每秒1000万亿次的电脑功能，可把⽣物⼤脑神经⽹络看做⼀个⼤规模并⾏处理的、紧密耦合的、能⾃⾏重组的计算⽹络。
就业面宽的工科类专业
就业面宽的工科类专业就业面宽的工科类专业NO.1 车辆工程毕业生/年：10000—20000人主要课程工程力学、流体力学、机械设计基础、电工与电子技术、测试技术、汽车构造及发动机构造、汽车设计及汽车发动机设计、汽车理论及发动机动力学等。
就业前景车辆工程专业涉及的技术面非常广。
除了支持汽车成型的材料技术、支持汽车动力系统的机械技术外，机车车辆、轻轨车辆、军用车辆及工程车辆等陆上移动机械几乎无所不包。
科学技术的跨越式发展和国民生活质量的跃升对车辆工业都提出了更高的要求，随之而来的是对掌握车辆工业理论和技术的专门人才，特别是高级汽车、新型汽车设计开发人才的供不应求。
车辆专业的毕业生就业前景非常广阔，既可在机车车辆、地铁及轻轨车辆、汽车的设计制造部门工作，还可从事汽车销售、汽车服务、汽车维修等行业的工作，也可参与城市交通系统的规划、设计、建设、运营、管理等工作。
同时，围绕安全、节能、环保三大主题的汽车新技术的兴起，使汽车行业与当今的尖端科技紧密联系在一起，这也为本专业的学子提供了广袤的发展空间。
一些院校该专业的一次性就业率达到95%以上。
就业目标工程技术人员：在各类车辆生产、运输、维修等企业从事技术工作;管理人员：在与车辆相关的贸易、销售部门从事管理工作。
院校推荐(国家特色专业建设点)重点高校：清华大学、北京理工大学、吉林大学、同济大学、合肥工业大学、武汉理工大学、湖南大学、西南交通大学、中国农业大学、长安大学、重庆大学、福州大学、江苏大学。
一般高校：北京信息科技大学、大连交通大学、辽宁工业大学、山东理工大学、湖北汽车工业学院、重庆工业学院、西华大学、兰州交通大学、厦门理工学院。
1.车辆工程专业原来的名称叫“汽车工程”，全国大约有40余所高校开设。
2.该专业在不同院校有不同研究方向，其中“汽车造型与车身设计”方向，需要考生有一定的美学设计基础。
一些院校招收该专业方向学生时还允许有相关特长的考生在报考材料里附送原创美术作品，以供录取时参考。
重庆大学计算机辅助设计实验3-4
可以求出所有特征根离散系统：(d )i (G)D ((z ))))abs ei g G F 或传递函数模型: roots(den)，eig(G)图解判定法连续系统：同时画出单位圆离散系统：，同时画出单位圆3_2.考虑下面给出的多变量系统，试用MATLAB编程求出该系统的零点和极点，并判定系统的稳定性。
⎡⎥⎤⎢⎡=⎥⎥⎤⎢⎢⎡=⎥⎥⎤⎢⎢=-1-221C 2001B 11-2-4-01213-A ，，⎦⎣⎥⎥⎥⎦⎢⎢⎢⎣⎥⎥⎥⎦⎢⎢⎢⎣211211302-11-1-1-21¾3_1与3_2选择其中之一写在实验报告中¾实验报告要求①写出程序写出程序。
②写出MATLAB仿真后的结果。
③结论。
4二.系统能控性、能观测性判定¾可控性判定矩阵由Tc=ctrb(A, B)函数构造。
¾rank( )函数可求出矩阵的秩,学生将其与系统状态变量rank()函数可求出矩阵的秩学生将其与系统状态变量数比较，就可以判定能控性了。
编写MATLAB 程序，完成以下内容4.判定下列系统的可控性、可观测性。
⎡0111⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎤⎢⎢⎢⎡=⎥⎥⎥⎤⎢⎢⎢=00100001C 10001B 001010000A 1，，）（⎥⎤⎢⎡⎥⎤⎢⎡⎥⎥⎦⎢⎢⎣⎥⎥⎦⎢⎢⎣01020020011100⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎦⎢⎢⎢⎢⎣=⎥⎥⎥⎥⎦⎢⎢⎢⎢⎣=001000C 001021B 0001130002-10A 2，，）（¾实验报告要求①在同一段程序分别求2题，写出程序。
，。
②写出MATLAB仿真运行后的结果。
结论。
③。
在MATLAB中，符号积分由函数int( )来实现，其调用格符号积分由函数int(MATLAB impulse()MATLAB 下的impulse( ) 函数与数调用结构完全一致任意输入下系统的响应，命令调用格式如下：lsim(G,u,t)[y,t]= lsim(G,u,t)i()lsim(G,u,t,x0)[y,t,x]= lsim(G,u,t,x0)i(G0)[k,poles]=rlocfind(num,den) [k,poles]rlocfind(A,B,C,D) [k,poles]=rlocfind(A,B,C,D) [k,poles]=rlocfind(G)三基于三.基于MATLAB的线性系统的频域分析 Nyquist曲线绘制[Gm,Pm,Wg,Wp]=margin(sys)[Gm,Pm,Wg,Wp]margin(mag,phase,w) [Gm,Pm,Wg,Wp]=margin(mag,phase,w)margin(mag,phase,w)margin(sys)计算对数幅值稳定裕度GmdB=20*log10(Gm)。
重庆大学(自动控制原理)课后答案,考研的必备
第一章绪论重点：1．自动控制系统的工作原理；2．如何抽象实际控制系统的各个组成环节；3．反馈控制的基本概念；4．线性系统（线性定常系统、线性时变系统）非线性系统的定义和区别；5．自动控制理论的三个基本要求：稳定性、准确性和快速性。
第二章控制系统的数学模型重点：1.时域数学模型--微分方程；2.拉氏变换；3.复域数学模型--传递函数；4.建立环节传递函数的基本方法；5.控制系统的动态结构图与传递函数；6.动态结构图的运算规则及其等效变换；7.信号流图与梅逊公式。
难点与成因分析：1.建立物理对象的微分方程由于自动化专业的本科学生普遍缺乏对机械、热力、化工、冶金等过程的深入了解，面对这类对象建立微分方程是个难题，讲述时2.动态结构图的等效变换由于动态结构图的等效变换与简化普遍只总结了一般原则，而没有具体可操作的步骤，面对变化多端的结构图，初学者难于下手。
应引导学生明确等效简化的目的是解除反馈回路的交叉，理清结构图的层次。
如图1中右图所示系统存在复杂的交叉回路，若将a点移至b点，同时将c点移至d点，同理，另一条交叉支路也作类似的移动，得到右图的简化结构图。
图1 解除回路的交叉是简化结构图的目的3.梅逊公式的理解梅逊公式中前向通道的增益K P 、系统特征式∆及第K 条前向通路的余子式K ∆之间的关系仅靠文字讲述，难于理解清楚。
需要辅以变化的图形帮助理解。
如下图所示。
图中红线表示第一条前向通道，它与所有的回路皆接触，不存在不接触回路，故11=∆。
第二条前向通道与一个回路不接触，回路增益44H G L -=，故4421H G +=∆。
第三条前向通道与所有回路皆接触，故13=∆。
第三章 时域分析法重点：1. 一、二阶系统的模型典型化及其阶跃响应的特点；2. 二阶典型化系统的特征参数、极点位臵和动态性能三者间的相互关系；3. 二阶系统的动态性能指标（r t ，p t ，%σ，s t ）计算方法；4. 改善系统动态性能的基本措施；5. 高阶系统主导极点的概念及高阶系统的工程分析方法；6. 控制系统稳定性的基本概念，线性定常系统稳定的充要条件；7. 劳斯判据判断系统的稳定性；8. 控制系统的误差与稳态误差的定义；9. 稳态误差与输入信号和系统类型之间的关系；10. 计算稳态误差的终值定理法和误差系数法；11. 减少或消除稳态误差的措施和方法。
三种PID控制的性能比较
２、三种 ＰＩＤ 控制设计原理
２．１ 由Ｚｉｅｇｌｅ－ｎｉｃｈｏｌｓ整定法整定的常 规 ＰＩＤ 控制
Ｚｉｅｇｌｅ－ｎｉｃｈｏｌｓ整定法的基本原理是先 测出系统处于闭环状态下控制对象的等幅 震荡曲线，根据这条等幅震荡曲线定出能 反映该控制对象动态特性参数然后进行简 单的计算就可以定出控制器的整定参数。 具体做法是：先使系统只受纯比例作用，将 积分时间调到最大，微分时间调到最小，而
剂的摩尔分数。 通过公式（１）、（３）和（４）～（６）可
得出二组分中二种灭火剂的摩尔分数与灭 火浓度之间的关系，从而可得出卤代烃灭 火剂对于整体灭火效果的影响。Ｖａｈｄａｔ Ｎ 等研究表明，当卤代烃（如 ＣＨＢｒ＝Ｃ（ＣＦ３） ）含量为 ５％ 时，氮气的灭火浓度由 ４３．７％
２
降到 １８％左右，大大降低了氮气灭火剂的 用量。
表１ Ｚｉｅｇｌｅ－ｎｉｃｈｏｌｓ整定法
１、ＰＩＤ 控制器研究的必要性
ＰＩＤ 控制算法由于其结构简单、物理 意义明确、鲁棒性强等显著的优点，使它在 工业控制中处于主导地位，尤其适用于可 以建立精确数学模型的确定性控制系统。 然而实际工业生产过程往往具有非线性、 时变不确定性等特点，难以建立精确的数 学模型，应用常规 ＰＩＤ 控制器不能达到理 想的控制效果；在实际生产现场中，由于受 到参数整定方法繁杂的困扰，常规 ＰＩＤ 控 制器参数往往整定不良、性能欠佳，对运行 工作情况的适应性很差。因此，常规 ＰＩＤ 控 制的应用受到限制和挑战。
参考文献 ［１］ 杜兰萍，谢德隆． 哈龙替代技术研究． 消防科学与技术．２００２（１）：５９ － ６２ ［２］ Ｒｏｂｉｎ． Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｆｉｒｅ［Ｐ］． Ｕ Ｓ： ６，４６１，５３０：２００２．８ ［３］ Ｓｈａｒｍａ．Ｆｉｒｅ ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ ｍｉｘｔｕｒｅｓ， ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｐ］．ＵＳ：７，２１６，７２２ ：２００７．５ ［４］ Ｒｏｂｉｎ． Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｆｉｒｅ［Ｐ］． ６，３４６，２０３：２００２．１２ ［５］ Ｖａｈｄａｔａ Ｎ， ＺｏｕａＹ， Ｃｏｌｌｉｎｓ Ｍ． Ｆｉｒｅ－ ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｎｅｗｂｉｎａｒｙ Ａｇｅｎｔｓ． Ｆｉｒｅ Ｓａｆｅｔｙ， ２００３（３８）：５５３–５６７ ［６］ Ｌｏｔｔ ＪＬ， Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ ＳＤ． Ｓｙｎｅｒｇｉｓｍ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｆｉｒｅ－ｓｕｐｐｒｅｓｓａｎｔ ａｇｅｎｔｓ． Ｆｉｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ ，１９９６；３２：２６０． ［７］ Ｚｈｏｕ－ｘｉａｏｍｅｎｇ， ｚｈａｎｇ－ｙｏｎｇｆｅｎｇ， ｌｉａｏ－ ｇｕａｎｇｘｕａｎ． Ｂｉｎａｒｙ ｆｉｒｅ－ｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｃｏｍｐｏｓｅｅｄ ｏｆ ｈａｌｏｃａｒｂｏｎｓ ａｎｄ ｉｎｅｒｔ ｇａｓｅｓ． Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｎａｔｕｒｅ ｓｃｉｅｎｃｅ，２００６， ３（１６）： ２９２－ ２９６ 作者简介 陈刚，大学本科，工学学士，工程师。