Ioc--控制反转基础知识

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Ioc--控制反转基础知识

Ioc--控制反转详解

本文转载与百度知道,简单例子让初学者很快对IoC有一个全面的了解....

首先想说说IoC(Inversion of Control,控制倒转)。这是spring的核心,贯穿始终。所谓IoC,对于spring 框架来说,就是由spring来负责控制对象的生命周期和对象间的关系。这是什么意思呢,举个简单的例子,我们是如何找女朋友的?常见的情况是,我们到处去看哪里有长得漂亮身材又好的mm,然后打听她们的兴趣爱好、qq号、电话号、ip号、iq号………,想办法认识她们,投其所好送其所要,然后嘿嘿……这个过程是复杂深奥的,我们必须自己设计和面对每个环节。传统的程序开发也是如此,在一个对象中,如果要使用另外的对象,就必须得到它(自己new一个,或者从JNDI中查询一个),使用完之后还要将对象销毁(比如Connection等),对象始终会和其他的接口或类藕合起来。

那么IoC是如何做的呢?有点像通过婚介找女朋友,在我和女朋友之间引入了一个第三者:婚姻介绍所。婚介管理了很多男男女女的资料,我可以向婚介提出一个列表,告诉它我想找个什么样的女朋友,比如长得像李嘉欣,身材像林熙雷,唱歌像周杰伦,速度像卡洛斯,技术像齐达内之类的,然后婚介就会按照我们的要求,提供一个mm,我们只需要去和她谈恋爱、结婚就行了。简单明了,如果婚介给我们的人选不符合要求,我们就会抛出异常。整个过程不再由我自己控制,而是有婚介这样一个类似容器的机构来控制。Spring所倡导的开发方式就是如此,所有的类都会在spring容器中登记,告诉spring你是个什么东西,你需要什么东西,然后spring会在系统运行到适当的时候,把你要的东西主动给你,同时也把你交给其他需要你的东西。所有的类的创建、销毁都由spring来控制,也就是说控制对象生存周期的不再是引用它的对象,而是spring。对于某个具体的对象而言,以前是它控制其他对象,现在是所有对象都被spring控制,所以这叫控制反转。IoC的一个重点是在系统运行中,动态的向某个对象提供它所需要的其他对象。这一点是通过DI(Dependency Injection,依赖注入)来实现的。比如对象A 需要操作数据库,以前我们总是要在A中自己编写代码来获得一个Connection对象,有了spring我们就只需要告诉spring,A中需要一个Connection,至于这个Connection怎么构造,何时构造,A不需要知道。在系统运行时,spring会在适当的时候制造一个Connection,然后像打针一样,注射到A当中,这样就完成了对各个对象之间关系的控制。A需要依赖Connection才能正常运行,而这个Connection是由spring注入到A中的,依赖注入的名字就这么来的。那么DI是如何实现的呢?Java 1.3之后一个重要特征是反射(reflection),它允许程序在运行的时候动态的生成对象、执行对象的方法、改变对象的属性,spring就是通过反射来实现注入的。关于反射的相关资料请查阅java doc。

理解了IoC和DI的概念后,一切都将变得简单明了,剩下的工作只是在spring的框架中堆积木而已。

下面来让大家了解一下Spring到底是怎么运行的。

Java代码

public static void main(String[] args) {

ApplicationContext context = new FileSystemXmlApplicationContext(

"applicationContext.xml");

Animal animal = (Animal) context.getBean("animal");

animal.say();

}

这段代码你一定很熟悉吧,不过还是让我们分析一下它吧,首先是applicationContext.xml Java代码

他有一个类phz.springframework.test.Cat

Java代码

public class Cat implements Animal {

private String name;

public void say() {

System.out.println("I am " + name + "!");

}

public void setName(String name) {

https://www.360docs.net/doc/392831716.html, = name;

}

}

实现了phz.springframework.test.Animal接口

Java代码

public interface Animal {

public void say();

}

public interface Animal {

public void say();

}

很明显上面的代码输出I am kitty!

那么到底Spring是如何做到的呢?

接下来就让我们自己写个Spring 来看看Spring 到底是怎么运行的吧!

首先,我们定义一个Bean类,这个类用来存放一个Bean拥有的属性

Java代码

/* Bean Id */

private String id;

/* Bean Class */

private String type;

/* Bean Property */

private Map properties = new HashMap();

一个Bean包括id,type,和Properties。

接下来Spring 就开始加载我们的配置文件了,将我们配置的信息保存在一个HashMap中,HashMap的key就是Bean 的Id ,HasMap 的value是这个Bean,只有这样我们才能通过context.getBean("animal")这个方法获得Animal这个类。我们都知道Spirng可以注入基本类型,而且可以注入像List,Map这样的类型,接下来就让我们以Map为例看看Spring是怎么保存的吧

Map配置可以像下面的

Java代码

1

2

Spring是怎样保存上面的配置呢?,代码如下:

Java代码

if (beanProperty.element("map") != null) {

Map propertiesMap = new HashMap();

Element propertiesListMap = (Element) beanProperty

.elements().get(0);

Iterator propertiesIterator = propertiesListMap

.elements().iterator();

while (propertiesIterator.hasNext()) {

Element vet = (Element) propertiesIterator.next();

if (vet.getName().equals("entry")) {

String key = vet.attributeValue("key");

Iterator valuesIterator = vet.elements()

.iterator();

while (valuesIterator.hasNext()) {

Element value = (Element) valuesIterator.next();

if (value.getName().equals("value")) {

propertiesMap.put(key, value.getText());

}

if (value.getName().equals("ref")) {

propertiesMap.put(key, new String[] { value

.attributeValue("bean") });

}

}

}

}

bean.getProperties().put(name, propertiesMap);

}

接下来就进入最核心部分了,让我们看看Spring 到底是怎么依赖注入的吧,其实依赖注入的思想也很简单,它是通过反射机制实现的,在实例化一个类时,它通过反射调用类中set方法将事先保存在HashMap中的类属性注入到类中。让我们看看具体它是怎么做的吧。

首先实例化一个类,像这样

Java代码

public static Object newInstance(String className) {

Class cls = null;

Object obj = null;

try {

cls = Class.forName(className);

obj = cls.newInstance();

} catch (ClassNotFoundException e) {

throw new RuntimeException(e);

} catch (InstantiationException e) {

throw new RuntimeException(e);

} catch (IllegalAccessException e) {

throw new RuntimeException(e);

}

return obj;

}

接着它将这个类的依赖注入进去,像这样

Java代码

public static void setProperty(Object obj, String name, String value) {

Class clazz = obj.getClass();

try {

String methodName = returnSetMthodName(name);

Method[] ms = clazz.getMethods();

for (Method m : ms) {

if (m.getName().equals(methodName)) {

if (m.getParameterTypes().length == 1) {

Class clazzParameterType = m.getParameterTypes()[0];

setFieldValue(clazzParameterType.getName(), value, m,

obj);

break;

}

}

}

} catch (SecurityException e) {

throw new RuntimeException(e);

} catch (IllegalArgumentException e) {

throw new RuntimeException(e);

} catch (IllegalAccessException e) {

throw new RuntimeException(e);

} catch (InvocationTargetException e) {

throw new RuntimeException(e);

}

}

最后它将这个类的实例返回给我们,我们就可以用了。我们还是以Map为例看看它是怎么做的,我写的代码里面是创建一个HashMap并把该HashMap注入到需要注入的类中,像这样,

Java代码

if (value instanceof Map) {

Iterator entryIterator = ((Map) value).entrySet()

.iterator();

Map map = new HashMap();

while (entryIterator.hasNext()) {

Entry entryMap = (Entry) entryIterator.next();

if (entryMap.getValue() instanceof String[]) {

map.put((String) entryMap.getKey(),

getBean(((String[]) entryMap.getValue())[0]));

}

}

BeanProcesser.setProperty(obj, property, map);

}

好了,这样我们就可以用Spring 给我们创建的类了,是不是也不是很难啊?当然Spring能做到的远不止这些,这个示例程序仅仅提供了Spring最核心的依赖注入功能中的一部分。

控制工程基础期末考试题

一、填空题 1.控制系统正常工作的首要条件是__稳定性_。 2.脉冲响应函数是t e t g 532)(--=,系统的传递函数为___2s ?3S+5____ 。 3.响应曲线达到过调量的____最大值____所需的时间,称为峰值时间t p 。 4.对于一阶系统的阶跃响应,其主要动态性能指标是___T _____,T 越大,快速性越___差____。 5.惯性环节的奈氏图是一个什么形状______半圆弧 。 二、选择题 1.热处理加热炉的炉温控制系统属于:A A.恒值控制系统 B.程序控制系统 C.随动控制系统 D.以上都不是 2.适合应用传递函数描述的系统是( C )。 A 、单输入,单输出的定常系统; B 、单输入,单输出的线性时变系统; C 、单输入,单输出的线性定常系统; D 、非线性系统。 3.脉冲响应函数是t e t g 532)(--=,系统的传递函数为: A A.)5(32+-s s B.) 5(32-+s s C.)5(32+- s D. )5(32++s s 4.实轴上两个开环极点之间如果存在根轨迹,那么必然存在( C ) A .闭环零点 B .开环零点 C .分离点 D .虚根 5. 在高阶系统中,动态响应起主导作用的闭环极点为主导极点,与其它非主导极点相比,主导极点与虚轴的距离比起非主导极点距离虚轴的距离(实部长度) 要( A ) A 、小 B 、大 C 、相等 D 、不确定 6.一阶系统的动态性能指标主要是( C ) A. 调节时间 B. 超调量 C. 上升时间 D. 峰值时间 7 . 控制系统的型别按系统开环传递函数中的( B )个数对系统进行分类。

开关电源基础知识简介

1、输出纹波噪声的测量及输出电路的处理 PWM 开关电源的输出的纹波噪声与开产频率有关。其纹波噪声分为两大部分:纹波(包括开关频率的纹波和周期及随机性漂移)和噪声(开关过程中产生)。 周期及随机性漂移 在纹波与噪声的测量过程中,如果不使用正确的测量方法将无法正确地测量出真出的输出纹波噪声。下面是推荐的测量方法: 平行线测量法:输出管脚接平行线后接电容,在电容两端使用20MHz C 为瓷片电容,负载与模块之间的距离在51mm 和76mm(2in.和3in)之间。 在大多数电路中, 2、多路输出的交互调节及其应用 交互调节的优点。图中lo1路负载电流、Vo2为辅助路输出电压。由图可见,20% 100% Io2 在主路负载从20%~100%变化时,辅助路输出电压随 辅助路负载电流的变化曲线中,辅助路输出电压始终在±4%范围之内。即使在最坏的情况,即主路空载、辅助路江载,主路满载、辅助路空载时其输出电压也能保证在标称电压的±10%范围之内。由此,对于输出稳压精度要求不太高的情况下,这种不稳压的辅助输出不仅能够满足供电的条件,而且相对成本低、器件少、可靠性高。建议用户首先考虑不稳压的辅助输出的电源模块。 开关电源基础知识简介

3、容性负载能力与电源输出保护 建议用户对电源模块的阻性负载取大于10%额定负载,这样模块工作比较稳定。 电容作为电源去耦及抗干扰的手段,在现代电子线路中必不可少,本公司的电源模块考虑此因素,都有相当的容性负载能力。但由于考虑到电源的综合保护能力,尤其是输出过载保护, 容性负载能力不可能太大,否则保护特性将变差。因此用户在使用过程中负载电容总量不应 超过最大容性负载能力。 Vo 输出电流保护一般有四种方式: ●恒流式:当到达电流保护点时,输出电流随负载的 进一步的加重,略有增加,输出电压不断下降。 ●回折式:当到达电流保护点时,输出电流随负载的 的加重,输出电压不断下降,同时输出电流也不断下降。 ●恒流-截止式:当到达电流保护点时,首先是恒流式 ●精确自恢复截止式:输出电流到达保护点,电源模块输出被禁止,负载减轻电路自恢复。 在大部分电路中使用恒流式与截止式较多,比较理想的保护方式是精确自恢复截止式,或者恒流-截止式保护。其中恒流式、回折式保护本质上就是自恢复的,但输出短路时的功耗较大, 尤其是恒流式。而截止式、恒流-截止式保护的自恢复特性须加辅助复位电路来完成自恢复,其 输出过载时的功耗可以通过复位电路的周期进行调整,即调整间歇启动的时间间隔。一般电流 保护1.2~2倍标称输出电流。精确自恢复截止式电流保护点设定为标称输出电流1.2倍或1.3倍。 一般输出有过压嵌位保护。 4、负载瞬态响应 当输出的负载迅速发生变化时,输出的电压会出现 上冲或下跌。电源模块经过调整恢复原输出电压。这个 响应过程中有两个重要的指标:过冲电压( Vo)和恢复 时间(tr)。过冲越小,恢复时间越短,系统响应速度 越快。一般在25%的标称负载阶跃变化,输出电压的 过冲为4%VO,恢复时间为500μS左右。 5、外围推荐电路 1)输出电压的调节: 本公司产品中有TRIM输出管脚的产品,可以通过电阻或电位器对输出电压进行一定范围内的调节。将电位器的中心与TRIM相连,在有+S,-S管脚的模块中,其他两端分别接+S、-S,没有相应主路的输出正负极(+S接Vo1,-S接GND上,调节电位器即可。辅路跟随主路调节。电位器阻值根据输出电压的大小选用5~20K?比较合适。一般微调范围为±10%。

机械工程控制基础期末试卷答案

一. 填空题(每小题2.5分,共25分) 1. 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、 和 。 2. 按系统有无反馈,通常可将控制系统分为 和 。 3. 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有 、 等。 4. 反映出稳态响应偏离系统希望值的程度,它用来衡量系统 的程度。 5. 一阶系统 1 1 Ts 的单位阶跃响应的表达是 。 6. 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和 。 7. 频率响应是线性定常系统对 输入的稳态响应。 8. 稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数,而且与 的类型有关。 9. 脉冲信号可以用来反映系统的 。 10. 阶跃信号的拉氏变换是 。 二. 图1为利用加热器控制炉温的反馈系统(10分) 炉温控制系统 图1 炉温控制结构图 试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成,且画出原理方框图,说明其工作原理。 三、如图2为电路。求输入电压i u 与输出电压0u 之间的微分方程, 并求该电路的传递函数(10分) 图2 R u 0 u i L C u 0 u i (a) (b) (c)

四、求拉氏变换与反变换(10分) 1.求[0.5]t te - l(5分) 2.求1 3 [] (1)(2) s s s - ++ l(5分) 五、化简图3所示的框图,并求出闭环传递函数(10分)

图3

六、图4示机械系统由质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度K 和外力)(t f 组成的机械动力系统。图4(a)中)(t x o 是输出位移。当外力)(t f 施加3牛顿阶跃力后(恒速信号),记录仪上记录质量m 物体的时间响应曲线如图4(b )所示。试求: 1)该系统的微分方程数学模型和传递函数;(5分) 2)该系统的自由频率n ω、阻尼比ξ;(2分) 3)该系统的弹簧刚度质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度k ;(3分) 4)时间响应性能指标:上升时间s t 、调整时间r t 、稳态误差ss e (5分)。 1.0 x 0 图4(a) 机械系统 图4(b )响应曲线 图4

过程控制工程知识点复习

过程控制工程知识点复习 一.过程控制系统及其分类 1.过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论,主要解决单输入 单输出的定值控制系统的分析和综合问题。 2.过程控制有三种图表示分别是系统框图控制流程图工艺流程图我们应当学会识 别。 控制流程图 系统框图

工艺流程图 3.过程控制系统的分类 按结构特点分为反馈控制系统(闭环)前馈控制系统(开环)前馈-反馈控制系 统(复合控制系统)复合控制系统 按信号特点分定值控制系统(给出给定值)程序控制系统(按一定规律变化如空调温度随时间变化定值变化11:00给25°c 12:00给28°c)随动控制系统(如比值控制) 二.过程建模 被控过程是指正在运行的多种被控制的生产工艺设备,如锅炉,精馏塔,化学反应器等等,被控过程的数学模型(动态特性)是指过程在各输入量(控制量与扰动)作用下相应输出量变化函数关系的数学表达式。 过程的数学模型有两种 1.非参数模型,如阶跃响应曲线脉冲响应曲线频率特性曲线是用曲线表示的 2.参数模型,如微分方程传递函数脉冲响应函数状态方程差分方程是用数学 方程式表示的。 机理法建模 机理法建模又称为数学分析法建模或理论建模。

自平衡能力:即过程在输入量的作用下其平衡状态被破坏后无需人或仪器的干 预,依靠过程自身能力逐渐恢复达到另一新的平衡状态 试验法建模 试验法建模是在实际的生产过程中,根据过程输入,输出实验数据,通过过程辨 识与参数估计的方法建立被控过程的数学模型。特点是不需要深入了解过程机理 但必须设计合理实验。 三.过程测量及变送 测量误差 测量误差是指测量结果与被测量的真值之差,测量误差反应了测量结果的可靠度。 绝对误差:绝对误差是指仪表指示值与被测变量的真值之差,在工程上,通常把高一等级精度的标准仪器测得的值作为真值(实际值)此时的绝对误差是指用标准仪表(高精度)与测量仪表(低精度)同时测量同一值是,所得两个结果之差。 相对误差:相对误差是指绝对误差与被测量的真值之比的百分数,它比绝对误差更具有说明测量结果的精度。相对误差分为实际相对误差和标称相对误差和引用相对误差 引用相对误差δ=((绝对误差)/(仪表量程))*100%=((x-x0)/(a-b))*100% x仪表测量值x0仪表测量真值a仪表上限b仪表下限 实际相对误差为绝对误差与真值之比的百分数标称相对误差为绝对误差与仪表指示值之比的百分数 四.简单过程控制系统 对过程控制设计的一般要求1.安全性2.稳定性3.经济性 (单回路)过程控制系统的设计步骤 1.根据工艺参数合理选择性能指标 2.选择合理的控制参数和被控参数 3.合理的选择和设计控制器 4.兼顾被控参数的测量与变送器执行器的选择 控制方案设计 1.合理选择被控参数Y(s) 2.合理选择被控参数Q(s) 3.合理设计(选择)控制(调节)规律Wc(s) 4.被控过程参数的测量与变送Wm(s) 5.控制执行器的选择Wv(s) 过程控制系统在运行中有两种状态,一种是稳态,一种是动态 阶跃响应的性能指标 1.余差(静态偏差)C 过渡过程后给定值与被控参数稳态值之差 2.衰减率衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标 ψ=(B1-B2)/B1=1-B2/B1 为保持系统足够的稳定度,一般取ψ=0.75-0.9 3.最大偏差A(超调量σ) 最大偏差是指被控参数第一个波的峰值与给定值的差 σ=(y(tp)-y(∞))/ y(∞)*100% 这个值表示被控参数偏离给定值的程度,衡量性能的重要指标 4.过渡时间ts 从受扰动开始到进入新的稳态值+-5%范围内的时间,衡量快速性的指标,该值约小

“过程控制流程”(“4MIE”基本要素控制要求)

附件三:“过程控制流程”(“4MIE”基本要素控制要求) 1.人员(Man) a) 安排足够和合适的人员(符合知识、技能、经验和状态等要求)执行工作任务; b)培训、教育合适人员具备适当的知识(包括工艺技术知识和流程知识)和技能以便执行 工作任务; c)培养和发展人员为目前和未来工作发展需要作准备; d)鼓励、激励和发挥人员工作创造能力; e)激发人员团队协作和负责任的精神; 2.生产机械设备设施(Machine) a)确保符合产能需要(数量及功能状态)和加工工艺要求的生产机械设备设施得到准备妥 当,尤其是在生产前作评估以及在生产中保证; b)确保维持生产机械设备设施具有良好的、安全的操作性; c)执行系统的、完备的保养和维修工作规范; 3.物料,包括原料、辅料、包装材料、半成品、部件等(Material) a)确保有足够和合适正确的物料供应生产使用; b)物料在生产线上必须作好防护、储存、识别、标识以防止被误用及损坏; c)作好预案准备,一旦出现物料短缺、质量异常或误用时所采取相应的措施; 4.加工工艺方法、操作规范(Method) 确保有明确、清晰、完备的操作指引和要求标准(书面化),包括: a)生产设备设施的操作指引和标准; b)加工工艺流程和工艺操作指引和标准; c) 检测(质量判断)的操作指引和标准; d)物料使用的操作指引和标准; e)物料储存、进出和搬运的操作指引和标准; 5.作业环境(Environment) a)确保维持符合的、整洁的、安全的、合理的作业环境和作业布局设置; b)防止及避免环境因素损害和影响作业稳定性、安全性和质量符合性; 第 1 页共1 页

控制工程基础试题及参考答案A

* ********* 学 院 20**至20**学年度第*学期 ---班 控制工程基础 试 卷 一、判断题 (10分) 1、系统的误差是以系统的输入端为基准来定义的,而系统的偏差是以系统的输出端为基准来定义的。 ( ) 2、系统的时间响应按振动性质分为自由响应和零 输入响应。 ( ) 3、最大超调量Mp 即与阻尼比有关,又与无阻尼 固有频率有关。 ( ) 4、对于单位反馈系统,稳态偏差等于稳态误差。 ( ) 5、谐振带越宽,反应速度越快。 ( ) 一、填空题(10分) 1、对控制系统的基本要求有:___________,___________,____________。 2、凡是能用____________描述的系统就是线性系统,线性系统的一个最重要特性就是它满足_____________。 3、一阶系统在理想的单位脉冲函数在作用下,其响应函数为_____________ 4、系统的误差是由___________和____________两部分组成的。 5、最大超调量和振荡次数反应了系统的____________________。 6、系统稳定的充要条件是 __________________________________。 三、简答题(15分) 1什么是时间响应?时间响应由哪两部分组成?? 2什么是频率特性? 3什么是相位裕度?什么幅值裕度? 四、计算题(计65分) 1已知系统的动力学方程式如下(10分) ()t y ..+3()()()()t r dt t y t y t y 446. =++? 求出它的传递函数Y(s)/R(s)。 2求出图1所示系统的传递函数X o (s )/ X i (s )。 (10分) 3由试图所示()t f 施加一个3N 的阶跃力,求出质 量m ,阻尼系数c ,弹簧进度系数k 。(15分) 4已知系统的特征方程 ()10532234++++=s s s s s B =0,判断系统的 稳定性。(15分) 5、已知开环频率特性 10 ()()(1)(12)(13) G j H j j j j ωωωωω= +++, 分析系统的稳定性。(15分) 参考答案 一、填空题(10分) 1、系统的稳定性,响应的快速性,响应的准确 性。 2、线性微分方程 3、()T t e T t -=1ω 4、瞬态误差和稳定误差 5、稳定性。 6、系统的全部特征根都有负实部 。 二、判断题(10分) 1、(×)2(×)3、 (√) 4、 (√)5、 (√) 三、简答题(15分) 1 答:时间响应是指系统的响应在时域上的表现形式,或系统地动力学方程在一定初始条件下的解。 按响应的来源分为:零输入响应,零状态响应。 按响应的性质分为:强迫响应,自由响应。 2、线性系统在谐波输入作用下,其稳态输入与输出的幅值比是输入信号的频率ω的函数,称其为系统的幅频特性 稳态输出信号与输入信号的相位差 ()?ω(或称相移)也是ω的函数,称 其为系统的相频特性 试 卷 纸 出卷:_ ***_ 试卷:__ ___ 审批:_____ 人数:______卷

过程控制基础知识[精.选]

绪论 生产过程自动化,一般是指石油、化工、冶金、炼焦、造纸、建材、陶瓷及电力发电等工业生产中连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制。凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制通称为过程控制。过程控制是自动控制学科的一个重要分支。 一、过程控制的定义和任务 1.过程控制的基本概念 (1)自动控制。在没有人的直接参与下,利用控制装置操纵生产机器、设备或生产过程,使表征其工作状态的物理参数(状态变量)尽可能接近人们的期望值(即设定值)的过程,称为自动控制。 (2)过程控制。对生产过程所进行的自动控制,称为过程控制。或者说凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制通称为过程控制。 (3)过程控制系统。为了实现过程控制,以控制理论和生产要求为依据,采用模拟仪表、数字仪表或微型计算机等构成的控制总体,称为过程控制系统。 2.过程控制的研究对象与任务 过程控制是自动化的一门分支学科,是对过程控制系统进行分析与综合。综合是指方案设计。 3.过程控制的目的 生产过程中,对各个工艺过程的物理量或称工艺变量有着一定的控制要求。有些工艺变量直接表征生产过程,对产品的产量与质量起着决定性的作用。例如,精馏塔的塔顶或塔釜温度,一般在操作压力不变的情况下必须保持一定,才能得到合格的产品:加热炉出口温度的波动不能超出允许范围,否则将影响后一工段的效果:化学反应器的反应温度必须保持平稳,才能使效率达到指标。有些工艺变量虽不直接影响产品的质量和产量,然而保持其平稳却是使生产获得良好控制的前提。例如,用蒸汽加热反应器或再沸器,如果在蒸汽总压波动剧烈的情况下,要把反应温度或塔釜温度控制好将极为困难:中间储槽的液位高度与气柜压力,必须维持在允许的范围之内,才能使物料平衡,保持连续的均衡生产。有些工艺变量是决定安全生产的因素。例如,锅炉汽包的水位、受压容器的压力等,不允许超出规定的限度,否则将威胁生产安全。还有一些工艺变量直接鉴定产品的质量。例如,某些混合气体的组成、溶液的酸碱度等。近二十几年来,工业生产规模的迅猛发展,加剧了对人类生存环境的污染,因此,减小工业生产对环境的影响也己纳入了过程控制的目标范围。综上所述,过程控制的主要目标应包括以下几个方面: ①保障生产过程的安全和平稳; ②达到预期的产量和质量; ③尽可能地减少原材料和能源损耗: ④把生产对环境的危害降低到最小程度。 由此可见,生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、降低成本、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段,是20世纪科学与技术进步的特征,是工业现代化的标记之一。 4.过程控制的特点 生产过程的自动控制,一般是要求保持过程进行中的有关参数为一定值或按一定规律

开关电源变压器基础知识

开关电源变压器基础知识 开关电源变压器现代电子设备对电源的工作效率、体积 以及安全要求等技术性能指标越来越高,在开关电源中决定这些技术性能指标的诸多因素中,基本上都与开关变压器的技术指标有关。开关电源变压器是开关电源中的关键器件,因此,在这一节中我们将非常详细地对与开关电源变压器相关的诸多技术参数进行理论分析。在分析开关变压器的工作原理的时候,必然会涉及磁场强度H和磁感应强度B以及磁 通量等概念,为此,这里我们首先简单介绍它们的定义和概念。在自然界中无处不存在电场和磁场,在带电物体的周围必然会存在电场,在电场的作用下,周围的物体都会感应带电;同样在带磁物体的周围必然会存在磁场,在磁场的作用 ,周围的物体也都会被感应产生磁通。现代磁学研究表明: 切磁现象都起源于电流。磁性材料或磁感应也不例外,铁磁现象的起源是由于材料内部原子核外电子运动形成的微电流,亦称分子电流,这些微电流的集合效应使得材料对外呈现各种各样的宏观磁特性。因为每一个微电流都产生磁效应,所以把一个单位微电流称为一个磁偶极子。因此,磁场强度的大小与磁偶极子的分布有关。在宏观条件下,磁场强度可以定义为空间某处磁场的大小。我们知道,电场强度的概念是用单位电荷在电场中所产生的作用力来定义的,而在

磁场中就很难找到一个类似于“单位电荷”或“单位磁场”的带磁物质来定义磁场强度,为此,电场强度的定义只好借用流过单位长度导体电流的概念来定义磁场强度,但这个概念本应该是用来定义电磁感应强度的,因为电磁场是可以互相产生感应的。幸好,电磁感应强度不但与流过单位长度导体的电流大小相关,而且还与介质的属性有关。所以,电磁感应强度可以在磁场强度的基础上再乘以一个代表介质属性的系数来表示。这个代表介质属性的系数人们把它称为导磁率。 在电磁场理论中,磁场强度H 的定义为:在真空中垂直于磁场方向的通电直导线,受到的磁场的作用力F 跟电流I 和导线长度的乘积I 的比值,称为通电直导线所在处的磁场强度。或:在真空中垂直于磁场方向的1 米长的导线,通过1 安培的电流,受到磁场的作用力为1 牛顿时,通过导线所在处的磁场强度就是1 奥斯特(Oersted) 。电磁感应强度一般也称为磁感应强度。由于在真空中磁感应强度与磁场强度在数

《控制工程基础》试卷及详细答案

桂 林 电 子 科 技 大 学 试 卷 2013-2014 学年第二学期 课程名称《控制工程基础》(A 卷.闭卷)适用年级或专业) 一、填空题(每题1分,共15分) 1、对自动控制系统的基本要求可以概括为三个方面,即:、快速性和 。 2、自动控制系统有两种基本控制方式,当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时,称为;当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时,称为。含有测速发电机的电动机速度控制系统,属于。 3、控制系统的 称为传递函数。一阶系统传函标准形式是,二阶系统传函标准形式是。 4、两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节,以并联方式连接,其等效传递函数为()G s ,则G(s)为(用G 1(s)与G 2(s)表示)。 5、奈奎斯特稳定判据中,Z = P - R ,其中P 是指 ,Z 是指 ,R 指 。 6、若某系统的单位脉冲响应为 0.20.5()105t t g t e e --=+, 则该系统的传递函数G(s)为。 7、设系统的开环传递函数为 2 (1) (1) K s s Ts τ++,则其开环幅频特性为 ,相频特性为 。 二、选择题(每题2分,共20分) 1、关于传递函数,错误的说法是 ( ) s 的真分D.闭环传递函数的极点决定了系统的稳定性。 2、采用负反馈形式连接后,则 ( ) A 、一定能使闭环系统稳定;B 、系统动态性能一定会提高; C 、一定能使干扰引起的误差逐渐减小,最后完全消除; D 、需要调整系统的结构参数,才能改善系统性能。 3、已知系统的开环传递函数为50 (21)(5)s s ++,则该系统的开环增益为 ( )。 A 、50 B 、25 C 、10 D 、5 4、下列哪种措施对提高系统的稳定性没有效果 ( )。 A 、增加开环极点; B 、在积分环节外加单位负反馈; C 、增加开环零点; D 、引入串联超前校正装置。

过程控制系统与仪表知识点归纳

检测的基本方法:(1)接触式与非接触式;(2)直接、间接与组合测量;(3)偏差式、零位式与微差式测量。 检测仪表的组成:传感器,变送器,显示仪表,传输通道 绝对误差Δ:被测量的测量值(xi)与真值(x0)之差。即Δ=xi- x0 系统误差、随机误差和粗大误差 温标三要素:温度计、固定点和内插方程 温标不是温度标准,而是温度标尺的简称 测温方法及分类:(1)接触式:测温元件与被测对象接触,依靠传热和对流进行热交换。(2)非接触式:测温元件不与被测对象接触,而是通过热辐射进行热交换,或测温元件接收被测对象的部分热辐射能,由热辐射能大小推出被测对象的温度。 热电偶测温原理两种不同的导体或半导体材料A和B组成闭合回路,如果两个结合点处的温度不相等,则回路中就会有电流产生,这种现象叫做热电效应。 热电势由两部分组成:温差电势和接触电势。 热电动势(1)只有用两种不同性质的材料才能组成热电偶,且两端温度必须不同;(2)热电势的大小,只与组成热电偶的材料和材料两端连接点处的温度有关,与热电偶丝的大小尺寸及沿程温度分布无关。 热电偶的基本定律(一)均质材料定律(二)中间导体定律(三)中间温度定律(四)参考电极定律 热电偶结构:热电极、绝缘套管、保护管和接线盒S、R、B三种热电偶均由铂和铂铑合金制成,称贵金属热电偶。K、N、T、E、J五种热电偶,是由镍、铬、硅、铜、铝、锰、镁、钴等金属的合金制成,称为廉价金属热电偶 热电偶的冷端补偿:冰点法,计算法,冷端补偿器法,补偿导线法可将热电偶的参比端移到离被测介质较远且温度比较稳定场合 补偿原理:不平衡电动势Uba补偿(抵消)热电偶因冷端温度波动引起的误差。 压力检测方法:(1) 弹性力平衡法(2) 重力平衡方法(3) 机械力平衡方法(4)物性测量方法 弹性元件:弹簧管,弹性膜片,波纹管 霍尔压力传感器:属于位移式压力(差压)传感器。它是利用霍尔效应,把压力作用所产生的弹性元件的位移转变成电势信号,实现压力信号的远传。 压电式传感器:是一种典型的发电型传感器。它以某些电介质的压电效应为基础,将被测量转换成电荷和电压,完成由非电量到电量的转换过程。 压电效应:压电材料在沿一定方向受到压力或拉力作用时,其内部产生极化现象,并在其表面上产生电荷;而且在去掉外力后,它们又重新恢复到原来的不带电状态,这种现象称之为压电效应。 热电偶式真空计:利用发热丝周围气体的导热率与气体的稀薄程度(真空度)间的关系。 流量计类型:速度式流量计,容积式流量计节流装置测量原理:当流体连续流过节流孔时,在节流件前后由于压头转换而产生压差。对于不可压缩流体例如水,节流前后流体的密度保持不变。 Q=αA d√(2△p/ρ) 标准节流装置:标准孔板、标准喷嘴与标准文丘里管 阿牛巴是一种均速流量探头,配以差压变送器和流量积算器而组成阿牛巴流量计,也属于差压式流量测量仪表,用来测量一般气体、液体和蒸汽的流量 电磁流量计原理:被测流体垂直于磁力线方向流动而切割磁力线时,在与流体流向和磁力线垂直方向上产生感应电势Ex(伏),Ex与体积流量Q的关系为: Ex=4B/(πD)Q×10-8=KQ 利用传感器测量管上对称配置的电极引出感应电势,经放大和转换处理后,仪表指示出流量值。 自动控制:就是在没有人直接参与的情况下,利用外加的设备或装置(控制装置),使机器、设备或生产过程(控制对象)的某个工作状态或参数(被控量)按照预定的规律自动地运行 过程控制系统:以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。 过程控制系统组成:对象,检测元件及变送器,控制器,执行器 过程控制系统的分类:定值控制系统、程序控制系统与随动控制系统 控制系统的品质指标:衰减比n,最大偏差或超调量,余差C,稳定时间,震荡周期或频率 自衡的非振荡过程:在阶跃作用下,被控变量无须外加任何控制作用、不经振荡过程能逐渐趋于新的状态的性质,称自衡的非震荡过程。 无自衡非振荡过程:如果不依靠外加控制作用,不能建立起新的物料平衡状态,这种特性称为无自衡。 有自衡的振荡过程:在阶跃作用下,被控变量出现衰减振荡过程,最后趋于新的稳态值,称为有自衡的振荡过程。具有反向特性的过程:有少数过程会在阶跃作用下,被控变量先降后升,或先升后降,即起始时的变化方向与最

控制工程基础2010试题A卷标准答案

20120712 铁道学院2010-2011学年第1学期 2008级本科班期末考试试卷(A ) 课程名称:控制工程基础 任课教师:希太、明军 考试时间:120分钟 学 号: 姓 名: 班 级: 考试性质(学生填写):正常考试( )缓考( )补考( )重修( )提前修读( ) 注:将所有答案写在后面的答题纸上,最后一页为草稿纸。 一、 填空题(每空1分,15题共20分) 1. 控制系统由 两部分组成。 2. 建立系统数学模型的方法有 和 两种。 3. 按其数学模型是否满足 ,控制系统可分为线性系统和非线性系统。 4. 随动系统是指 。 5. 经典控制理论采用的数学模型主要 以为基础;现代控制理论采用的数学模型主要以为 基础。 6. 工程上常用的线性化方法是 。 7. 广义误差平方积分性能指标特点 。 8. 校正元件按在系统中的连接方式可分为串联校正、 和 等。 9. 系统频率特性指标中的谐振频率是指 。 10.系统传递函数与其单位脉冲响应函数的关系是 。 11.系统稳定的充要条件是 。 12.某线性定常系统的单位斜坡响应为t e t t y 2)(-+=,0≥t 。其单位阶跃响应为 。

13.在工程控制实践中,为使系统有满意的稳定性储备,一般其幅值裕度应满足 。 14.最小相位系统是指 。 15.已知系统开环传递函数为) 1(9)(+=s s s G K ,则系统的固有频率、阻尼比以及单位斜坡输入所引起的稳态误差分别为 、 、 。 二、单项选择题(每题2分,10题共20分) 1.下面关于微分环节的控制作用描述中正确的是: ( ) (A)使相位滞后 (B)减小系统的阻尼 (C)抗高频干扰 (D)使相位超前 2.稳态误差除了与系统的型别、传递函数有关外,还与下述哪一项有关? ( ) (A) 阶次 (B) 振荡频率 (C) 阻尼比 (D) 输入信号类型 3.二阶振荡系统幅值衰减的快慢取决于: ( ) (A) d ω (B)n ξω (C) 特征根实部绝对值 (D) 特征根虚部的分布情况 4.系统输出的拉氏变换完全取决于: ( ) (A)系统的传递函数的极点位置 (B)系统的初始状态、输入及其传递函数 (C)系统的传递函数 (D)系统的固有特性 5.相位滞后校正环节相当于: ( ) (A )低通滤波器 (B )高通滤波器 (C )带通滤波器 (D ) 带阻滤波器 6.下图为一阶系统单位脉冲响应曲线,则下列说明正确的是: ( ) (A) 系统的输出为0,2)(2≥=-t e t t ω (B) 系统的输出为0,)(≥=-t e t t ω (C) 系统传递函数为)12(1)(+=s s G (D) 系统单位脉冲响应调整时间为2s 7. PI 控制类似于: ( ) (A) 增益调整 (B) 相位超前校正 (C) 相位滞后校正 (D) 相位滞后-超前校正 8.某单位反馈系统的闭环传递函数为)2(1)(+=s s G ,则输入t t r 2sin 2)(=时稳态输出的幅值为: ( )

PLC可编程序控制器基础知识以及应用范围

一、PLC的发展历程 在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Programmable Controller(PC)。 可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC),常将PLC简称PC。 PLC的定义有许多种。国际电工委员会(IEC)对PLC的定义是:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。联为智能教育PLC工程师也非常认可上述的观点。 上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为30~40%。在这时期,PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。 二、PLC的构成 从结构上分,PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。 三、CPU的构成 CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,每套PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器

机械工程控制基础考试题完整版

机械控制工程基础 一、填空题 1. 线性控制系统最重要的特性是可以应用 叠加 原理,而非线性控制系统则不能。 2.反馈控制系统是根据输入量和 反馈量 的偏差进行调节的控制系统。 3. 根据自动控制系统是否设有反馈环节来分类,控制系统可分为__开环_控制系统、_闭环__控制系统。 4. 根据系统输入量变化的规律,控制系统可分为 恒值 控制系统、 随动 控制系统和 程序控制系统。 5. 如果在系统中只有离散信号而没有连续信号,则称此系统为离散(数字)控制系统,其输入、输出关系常用差分方程来描述。 6. 根据控制系统元件的特性,控制系统可分为__线性__ 控制系统、 非线性_控制系统。 7. 线性控制系统其输出量与输入量间的关系可以用 线性微分 方程来描述。 8. 对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面:稳定性、 快速性 和准确性。 9. 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有微分方程 、传递函数等。 10. 传递函数的定义是对于线性定常系统,在零初始条件下,系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。 11. 传递函数的组成与输入、输出信号无关,仅仅决定于 系统本身的结构和参数 ,并且只适于零初始条件下的 线性定常 系统。 12. 瞬态响应是系统受到外加作用激励后,从初始状态到最终稳定状态的响应过程。 13. 脉冲信号可以用来反映系统的抗冲击能力。 14. 单位斜坡函数t 的拉氏变换为 21 s 。 15. 单位阶跃信号的拉氏变换是 1/s 。 16.在单位斜坡输入信号作用下,0型系统的稳态误差e ss = ∞ 。 17. I 型系统G s K s s ()() =+2在单位阶跃输入下,稳态误差为 0 ,在单位加速度输入下, 稳态误差为 ∞ 。

《控制工程基础》试卷及详细答案

一、填空题(每题1分,共15分) 1、对于自动控制系统的性能要 求可以概括为三个方面, 即: 、 和 ,其中最基本的要求是 。 2、若某单位负反馈控制系统的前向传递函数为()G s ,则该系统的 开环传递函数 为 。 3、能表达控制系统各变量之间关系的数学表达式或表示方法,叫系统的数学模型,在古典控制理论中系统数学模型 有 、 等。 4、判断一个闭环线性控制系统是否稳定,可采 用 、 、 等方法。 5、自动控制系统有两种基本控制方式,当控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时,称 为 ;当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时,称为 。 6、设系统的开环传递函数为 12(1)(1) K s T s T s ++,则其开环幅 频特性为 ,相频特性 为 。 7、最小相位系统是 指 。 二、选择题(每题2分,共20分) 1、关于奈氏判据及其辅助函数 F(s)= 1 + G(s)H(s),错误的说法是 ( ) A 、 F(s)的零点就是开环传递函数的极点 B 、 F(s)的极点就是开环传递函数的极点 C 、 F(s)的零点数与极点数相同 D 、 F(s)的零点就是闭环传递函数的极点 2、已知负反馈系统的开环传递函数 为221 ()6100 s G s s s +=++,则该系统的 闭环特征方程为 ( )。 A 、2 61000s s ++= B 、 2(6100)(21)0s s s ++++= C 、2 610010s s +++= D 、 与是否为单位反馈系统有关 3、一阶系统的闭环极点越靠近S 平面原点,则 ( ) 。 A 、准确度越高 B 、准确度越低 C 、响应速度越快 D 、响应速度越慢 4、已知系统的开环传递函数为 100 (0.11)(5) s s ++,则该系统的开环增 益为 ( )。 A 、 100 B 、1000 C 、20 D 、不能确定 5、若两个系统的根轨迹相同,则有相同的: A 、闭环零点和极点 B 、开环零点 C 、闭环极点 D 、阶跃响应 6、下列串联校正装置的传递函数中,能在1c ω=处提供最大相位超前角的是 ( )。 A 、 1011s s ++ B 、1010.11s s ++ C 、 210.51s s ++ D 、0.11 101 s s ++

最新开关电源基础知识

开关电源基础知识

?开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止.将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的一组或多组电压!转华为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多.所以开关变压器可以做的很小,而且工作时不是很热!成本很低.如果不将50Hz变为高频那开关电源就没有意义 ? ?开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有. ? ? ? ?开关电源的工作原理是: ? ? ? ? 1.交流电源输入经整流滤波成直流; ? ? 2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上; ? ? 3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载; ? ? 4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的. ? ? ?

?交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰; ? ?在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高; ? ?开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出; ? ?一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源 ? ? ? ? ? ?ATX电源的主要组成部分 ? ?EMI滤波电路:EMI滤波电路主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰,同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰,在优质电源中一般都有两极EMI滤波电路。 ? ? ? ?一级EMI电路:交流电源插座上焊接的是一级EMI电源滤波器电路,这是一块独立的电路板,是交流电输入后所经过的第一组电路,这个由扼流圈和电容组成的低通网络能滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信号,

DC-DC开关电源基础知识

开关电源基础知识介绍 1、输出纹波噪声的测量及输出电路的处理 PWM 开关电源的输出的纹波噪声与开产频率有关。其纹波噪声分为两大部分:纹波(包括 开关频率的纹波和周期及随机性漂移)和噪声(开关过程中产生)。 周期及随机性漂移 在纹波与噪声的测量过程中,如果不使用正确的测量方法将无法正确地测量出真出的输出 纹波噪声。下面是推荐的测量方法: 平行线测量法:输出管脚接平行线 后接电容,在电容两端使用20MHz 示波器探头测量。具体要求见右图, 负载 C 为瓷片电容,负载与模块之间的 距离在51mm 和76mm(2in.和3in) 之间。 在大多数电路中,本公司模块的输出纹波噪声都能满足要求。对于输出纹波有较为严格要求的 电源系统可以在输出增加差模滤波器来进一步降低纹波,但在设计过程中应注意尽量选择较小的 电感和较大的电容。如果需要消除进一步喊小噪声,需要加共模滤波器。 输入与输出及外壳之间加高压隔离电容(一般为1~2.2nF )也可以减小共模噪声。 2、多路输出的交互调节及其应用 对于多路输出的电源模块,用户比较关心输出 负载发生变化时不同输出路的相互间的影响。例如, 当主路输出空载时,辅助输出路的负载能力,一般电源100% 由于主路负载太轻,而使辅助路输出的能力极低。本 公司产品采用了集成磁路的概念,或采取双路同步控制96% 使输出电压之间的交互调节特性大大改善。下图显示了 交互调节的优点。图中lo1为主路负载电流、lo2为辅助 0 路负载电流、Vo2为辅助路输出电压。由图可见, 20% 100% Io2 在主路负载从20%~100%变化时,辅助路输出电压随 辅助路负载电流的变化曲线中,辅助路输出电压始终在±4%范围之内。即使在最坏的情况,即主路 空载、辅助路江载,主路满载、辅助路空载时其输出电压也能保证在标称电压的±10%范围之内。 由此,对于输出稳压精度要求不太高的情况下,这种不稳压的辅助输出不仅能够满足供电的条件, 而且相对成本低、器件少、可靠性高。建议用户首先考虑不稳压的辅助输出的电源模块。

控制工程基础考试试题

清华大学本科生考试试题专用纸 考试课程控制工程基础(A卷) 2006 年 6月 14日1. 设有一个系统如图1所示,k1=1000N/m, k2=2000N/m, D=10N/(m/s),当系统受到输入信号的作用时,试求系统的稳态输出。(15分) 图1 2. 设一单位反馈系统的开环传递函数为 现有三种串联校正装置,均为最小相位的,它们的对数幅频特性渐近线如图2所示。 若要使系统的稳态误差不变,而减小超调量,加快系统的动态响应速度,应选取哪种校正装置?系统的相角裕量约增加多少?(10分)

(a) (b) (c) 图2 3. 对任意二阶环节进行校正,如图3,如果使用PD控制器,K P, K D均为实数,是否可以实现闭环极点的任意配置?试证明之。(15分) 图3 4. 一个未知传递函数的被控系统,先未经校正,构成单位反馈闭环。经过测试,得知闭环系统的单位阶跃响应如图4所示。 是多少?(5分) 问:(1) 系统的开环低频增益K (2) 如果用主导极点的概念用低阶系统近似该系统,试写出其近似闭环传递函数;(5分) (3)如果采用PI形式的串联校正,K 在什么范围内时,对原 I 开环系统相位裕量的改变约在之间?(5分)

图4 5.已知计算机控制系统如图所示,采用数字比例控制,其中K>0。设采样周期T=1s 图5 (1)试求系统的闭环脉冲传递函数; (5分) (2)试判断系统稳定的K值范围; (5分) (3)当系统干扰时,试求系统由干扰引起的稳态误差。 (5分) 6.针对本学期直流电动机位置伺服系统教学实验,基本原理图见图6,其中,电枢控制式直流电动机电枢电阻为1.7Ω,电感为3.7mH,反电势系数Ce为0.2 13V/(rad/s),力矩系数Cm为0.213Nm/A,等效到电动机轴上的总转动惯量为3 92×10-6Nms2,设R =470KΩ,α=0.9,速度调节器传递函数为6,电流调节器传递 2

开关电源基础知识

开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止.将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的一组或多组电压!转华为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多.所以开关变压器可以做的很小,而且工作时不是很热!成本很低.如果不将50Hz变为高频那开关电源就没有意义 开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有. 开关电源的工作原理是: 1.交流电源输入经整流滤波成直流; 2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上; 3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载; 4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的. 交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰; 在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高; 开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出;

一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源 ATX电源的主要组成部分 EMI滤波电路:EMI滤波电路主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰,同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰,在优质电源中一般都有两极EMI滤波电路。 一级EMI电路:交流电源插座上焊接的是一级EMI电源滤波器电路,这是一块独立的电路板,是交流电输入后所经过的第一组电路,这个由扼流圈和电容组成的低通网络能滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信号,同时也将电源内部的干扰信号屏蔽起来,构成了电源抗电磁干扰的第一道防线。 二级EMI电路:市电进入电源板后先通过电源保险丝,然后再次经过由电感和电容组成的第二道EMI电路以充分滤除高频杂波,然后再经过限流电阻进入高压整流滤波电路。保险丝能在电源功率太大或元件出现短路时熔断以保护电源内部的元件,而限流电阻含有金属氧化物成分,能限制瞬间的大电流,减少电源对内部元件的电流冲击。 桥式整流器和高压滤波:经过EMI滤波后的市电,再经过全桥整流和电容滤波后就变成了高压的直流电。将输入端的交流电转变为脉冲直流电,目前有两种形式,一种是全桥就是把四个二极管封装在一起,一种是用4个分立的二极管组成桥式整流电路,作用相同,效果也一样。

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