PDF《传感器与自动检测技术》课后习题答案(余成波_主编)
一、1.1什么是传感器？传感器特性在检测技术系统中起什么作用？
答：（1）能感受（或响应）规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。（2）传感器是检测系统的第一个环节，其主要作用是将感知的被测非电量按一定的规律转化为某一种量值输出，通常是电信号。
1.2画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。
答：（1）被测信息→敏感元件→转换元件→信号调理电路→输出信息
其中转换元件、信号调理电路都需要再接辅助电源电路；
（2）敏感元件：感受被测量并输出与被测量成确定关系的其他量的元件；转换元件：可以直接感受被测量而输出与被测量成确定关系的电量；信号调理电路与转换电路：能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录和控制的有用电路。
1.3什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？如何用公式表征这些性能指标？答：（1）指检测系统的输入、输出信号不随时间变化或变化缓慢时系统所表现出得响应特性。（2）性能指标有：测量范围、灵敏度、非线性度、回程误差、稳定度和漂移、重复性、分辨率和精确度。（3）灵敏度：s=&y/&x；非线性度=B/A*100%；回程误差=Hmax/A*100%；不重复性Ex=+-&max/Yfs*100%；精度：A=&A/ Yfs*100%；
1.4什么是传感器的灵敏度？灵敏度误差如何表示？
答：（1）指传感器在稳定工作情况下输出量变化&y对输入量变化&x的比值；（2）灵敏度越高，测量精度就越大，但灵敏度越高测量范围就越小，稳定性往往就越差。
1.5什么是传感器的线性度？常用的拟合方法有哪几种？
答：(1)通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线，在实际工作中，为使仪器（仪表）具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线，线性度就是这个近似程度的一个性能指标。（2）方法有：将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为一条拟合直线；将与特性曲线上个点偏差的平方和为最小理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。
二、2.1什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？各有什么用途？
答：（1）由于测量过程的不完善或测量条件的不理想，从而使测量结果偏离其真值产生测量误差。（2）有绝对误差、相对误差、引用误差、分贝误差。（3）绝对误差用来评价相同被测量精度的高低；相对误差可用于评价不同被测量测量精度的高低；为了减少仪器表引用误差，一般应在满量程2/3范围以上进行测量。
2.2按测量手段分类有哪些测量方法？按测量方式分类有哪些测量方法？
答：（1）按测量手段分类：a、绝对测量和相对测量；b、接触测量和非接触测量；c、单项测量和综合测量；d、自动测量和非自动测量；e、静态测量和动态测量；f、主动测量和被动测量。（2）按测量方式分类：直接测量、间接测量和组合测量。
2.3产生系统误差的常见原因有哪些？常见减少系统误差的方法有哪些？
答:原因有：a、被检测物理模型的前提条件属于理想条件，与实际检测条件有出入；b、检测线路接头之间存在接触电动势或接触电阻；c、检测环境的影响；d、不同采样所得测量值的差异造成的误差；e、人为造成的误读等等。
2.4什么是准确度、精密度、精确度？并阐述其与系统误差和随机误差的关系？
答：测量的准确度是指在一定的实验条件下多次测定的平均值与真值相符合的程度，以误差来表示；它表示系统误差的大小。精密度是指在相同条件下，对被测量进行多次反复测量，测得值之间的一致程度。反映的是测得值的随机误差。精密度高，不一定正确度高。精确度是指被测量的测得值之间的一致程度以及与其真值的接近程度，即精密度与正确度的综合概念。从测量误差的角度来说，精确度（准确度）是测得值的随机误差和系统误差的综合反映。正确度是指被测量的测得值与其真值的接近程度。反映的是测得的系统误差。
2.5服从正态分布规律的随机误差有哪些特征？
答：随机误差概念分布可以用正态函数表示；标准偏差*越大所测值就越分散，精度越低；、微小的及独立的随机变量之总和服从正态分布。
2.6有三台测温仪表，量程均为0-600*C，精度等级分别为2.5级，2.0级，1.5级。现要测量500*C的温度，要求相对误差不超过2.5%，选哪台仪表合理？为什么？
解：设A为检测系统的精度；&A为测量范围内元件的最大绝对误差；Yfs为满量程输出。
&A<=2.5%*500=12.5*C A=&A/Yfs*100%<=12.5/600*100%=2.08%;所以应选择精度等级为2.0级的仪表则合理。
2.7什么是剩余误差？它与随机误差有何不同？
答：（1）剩余误差是各次测量值与其算术平均值之差，也称残差，是指实际观察值与回归估计值之差；（2）区别：剩余误差只是计算近似值过程中某一步与真实值的差值；而随机误差是多次重复测量时所得误差。
2.10测量某电路电流共6次，测得数据（单位：mA）分别为175.41,175.59,175.40,175.51,175.53,175.44。试求算术平均值和标准误差。
解：算术平均值：X=（175.41+175.59+175.40+175.51+175.53+175.44）/6=175.48
标准误差*=【（各数的平方之和）/6】再开平方根。
2.12已知某差压变送器，其输入位移与输出电压之间的理想特性为V=8x，实际数据如
试求：（1）最大绝对误差，相对误差，并指出其测量点；（2）若指示仪表量程为50mv，指出仪表的精度等级。解：
三、3.1电阻式传感器有哪些重要类型？
答：常用的电阻式传感器类型有：电位器式、电阻应变片式、热敏效应式等类型。
3.3金属电阻式应变片和半导体电阻应变片在工作原理上有何不同？
答：金属电阻式应变片是利用金属材料的电阻定律，应变片的结构尺寸变化时，电阻相应地变化，其电导率P并未发生变化。而半导体电阻应变片的工作原理基于材料的压阻效应。压阻效应又是指当半导体材料的某一轴向受外力作用是，其电导率P则发生变化的现象。
3.5如下图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3v，R3=R4=100，R1和R2为相同型号的电阻应变片，其电阻值均为100，灵敏度系数K=2.0.两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正、反两面。设等强度梁在变力后产生的应变为5000με，试求此时电桥输出端电压Uo.解：
3.6哪些因素引起应变片的温度误差，写出相应误差表达式，并说明电路补偿的原理。答：（1）由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差, 称为应变片的温度误差。产生应变片温度误差的主要因素有: a、电阻温度系数的影响：:敏感栅的电阻丝阻值随温度变化的关系可用下式表示：当温度变化Δ t 时, 电阻丝电阻的变化值为Δ Rt=Rt- R0= Roα o Δ t ；b、试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响：当试件与电阻丝材料的线膨胀系
数相同时, 不论环境温度如何变化, 电阻丝的变形仍和自由状态一样, 不会产生附加变形。当试件和电阻丝线膨胀系数不同时, 由于环境温度的变化, 电阻丝会产生附加变形, 从而产生附加电阻。有：Δ R /Ro=αΔ t。(2)电阻应变片的温度补偿方法:电阻应变片的温度补偿方法通常有线路补偿法和应变片自补偿两大类。1) 线路补偿法:电桥补偿是最常用的且效果较好的线路补偿法。图 3 - 4 所示是电桥补偿法的原理图。电桥输出电压Uo 与桥臂参数的关系为Uo=A （R1 R4- RB R3 ）式中: A:由桥臂电阻和电源电压决定的常数。R1:工作应变片；RB:补偿应变片由上式可知, 当R3 和R4 为常数时, R1 和RB 对电桥输出电压U0 的作用方向相反。利用这一基本关系可实现对温度的补偿。
工程上, 一般按R1 = R2 = R3 = R4 选取桥臂电阻。当温度升高或降低Δ t = t-t0 时, 两个应变片的因温度而引起的电阻变化量相等, 电桥仍处于平衡状态, 即Uo=A ［（R1+ Δ
R1t ）R4-(RB+ Δ RBt)R3 ］=0 .若此时被测试件有应变ε的作用, 则工作应变片电阻R1 又有新的增量Δ R1=R1K ε , 而补偿片因不承受应变, 故不产生新的增量, 此时电桥输出
电压为Uo = AR1R4K ε （3 - 26 ）;由上式可知, 电桥的输出电压Uo 仅与被测试件的应变ε有关, 而与环境温度无关。2) 应变片的自补偿法:这种温度补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片, 称之为温度自补偿应变片。要实现温度自补偿, 必须有α 0= -K0 （β g- β s ）上式表明, 当被测试件的线膨胀系数β g 已知时, 如果合理选择敏感栅材料, 即其电阻温度系数α 0 、灵敏系数K0 和线膨胀系数β s, 使式（3 - 27 ）成立, 则不论温度如何变化, 均有Δ Rt/ R0=0, 从而达到温度自补偿的目的。
3.7根据电容式传感器的工作原理说明它的分类，电容式传感器能够测量哪些物理参数？答：两平行极板组成的电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为C=εA/d式中，ε为极板间介质的介电常数，A为两电极互相覆盖的有效面积，d为两电极之间的距离。在A、d、ε三个参量中，改变其中任意一个量，均可改变电容量C。固定三个参量中的两个可以做成三种类型的电容传感器：变极距式传感器、变面积式传感器、变介电常数式传感器。电容式传感器不仅用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量，还广泛用于压力、差压、液位、物位或成分含量等方面的测量。
3.8电容式传感器的测量电路有哪些？叙述二极管双T形交流电桥工作原理。
答：（1）电容式传感器的测量电路有调频振荡电路、桥式电路、运算放大器式电路和脉冲调宽型电路。（2）图所示是二极管双T 型交流电桥电路原理图。 e 是高频电源, 它提供幅值为Ui 的对称方波, VD1 、为特性完全相同的两个二极管, R1 = R2 = R, C1 、C2 为传感器的两个差动电容。当传感器没有输入时, C1 = C2 。电路工作原理如下
当 e 为正半周时, 二极管VD1 导通、VD2 截止, 于是电容C1 充电; 在随后负半周
出现时, 电容C1 上的电荷通过电阻R1#, 负载电阻RL 放电, 流过RL 的电流为I1 。在负半周内, VD2 导通、截止, 则电容C2 充电; 在随后出现正半周时, C2 通过电阻R2, 负载电阻RL 放电, 流过RL 的电流为I2 。根据上面所给的条件, 则电流I1 =I2, 且方向相反, 在一个周期内流过RL 的平均电流为零。
3.12电感式传感器有几大类？各有何特点？
答：（1）电感式传感器分为自感式传感器、互感式传感器和涡流式传感器等三大类。（2）常
用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。在实际应用中，这三种传感器多制成
差动式，以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差。a 、变间隙型电感传感器 这种
传感器的气隙δ随被测量的变化而改变,从而改变磁阻。它的灵敏度和非线性都随气隙的增
大而减小，因此常常要考虑两者兼顾。δ一般取在0.1～0.5毫米之间。 b 、变面积型电感传
感器 这种传感器的铁芯和衔铁之间的相对覆盖面积(即磁通截面)随被测量的变化而改变,从
而改变磁阻(图2)。它的灵敏度为常数，线性度也很好。c 、螺管插铁型电感传感器 它由螺
管线圈和与被测物体相连的柱型衔铁构成。其工作原理基于线圈磁力线泄漏路径上磁阻的变
化。衔铁随被测物体移动时改变了线圈的电感量。这种传感器的量程大，灵敏度低，结构简
单，便于制作。
3.18什么是压电效应？以石英晶体为例说明压电晶体是怎样产生压电效应的？
答：（1）当某些物质沿其一定方向施加压力或拉力时，会产生变形，此时这种材料的两个
表面将产生符号相反的电荷。当去掉外力后，它又重新回到不带电状态。这种现象叫做压电
效应。（2）石英晶体属于单晶体，化学式为SiO2,外形结构呈六面体,沿各方向特征不同。
从石英晶体上沿机械轴（y ）方向切下一块晶体片，当在电轴（x 轴）方向受到力作用时，
在与电轴（x 轴）垂直的平面上将产生电荷qx ； 若在同一晶体片上，当在机械轴（y 轴）方向受到力作用时，则仍在与电轴（x 轴）垂直的
平面上将产生电荷qy 电荷qx 和 qy 的符号由受力是拉力还是压力决定的。qx 的大小
与晶体片形状尺寸无关，而qy 与晶体片的几何尺寸有关。即沿X 方向(电轴)的力作用产生
电荷的压电效应称”纵向压电效应”；沿Y 方向的(机械轴)的力作用产生电荷的压电效应称”
横向压电效应”；沿Z 方向的(光轴)的力作用时不产生压电效应。
3.20某压电式传感器的灵敏度为8*10-4pc/Pa ，假设输入压力为3*10+5（#5次方）Pa 时输
出电压为1v ，试确定传感器总电容量。
解：根据q=d*F=U*C ； S=q/F=8*10-4pc/Pa ； 所以U*C=S*F*10-12（#次方） 所以1*C=
S*F*10-12（#次方） 所以 C=8*10-4*3*10+5*10-12=2.4*10-10F 答：总电容量为2.4*10-10F 。
3.28什么是霍尔元件的温度特性？如何进行补偿？答：（1）霍尔元件工作温度发生变
化时，它的一些技术参数都要随着发生变化，从而使霍尔元件产生温差电压。（2）a 、恒流
源补偿；b 、利用输出回路的负载进行补偿；c 、不等位电压补偿。
3.33将一灵敏度为0.08mv/*C 的热电偶和电压表相连接，电压表接线端是50*C ，若电
位计读数是60mv ，热电偶的热端温度是多少？解：已知Eab （T,To ）= Eab （T ）- Eab （To ）
=60mv ，S=0.08mv/*C ；所以&T= Eab （T,To ）/S=60/0.08=750*C ，所以
T=To+&T=50+750=800*C 。
3.37某光电开关电路如下图,请分析其工作原理，并说明其各元件的作用，该电路在无
光照的情况下继电器K 是处于吸合还是释放状态？
x
q
3.39什么是超声波？超声波通过两种介质界面时，会发生什么现象？答：（1）把振动频率在20K HZ以上的机械波称为超声波。（2）由于两种介质中的传播速度不同导致界面上将产生反射，折射和波形转换等现象。
3.52什么是智能传感器？传感器的智能化主要包括什么内容？答：（1）智能传感器是基于人工智能、信息处理技术实现的具有分析、判断、量程自动转换、漂移、非线性和频率响应等自动补偿，对环境影响量自适应，自学习以及超限报警、故障诊断等功能的传感器。（2）有：自补偿、自诊断、自学习、数据自处理、存储记忆双向通信、数字输出等功能。
3.38请用激光传感器设计一台激光测量汽车速度的装置（画出示意图），并论述其测速的基本工作原理。解：
3.40用超声波探头测工件时，往往要在工件与探头接触的表面加层耦合剂，这是为什么？答：主要是为了是超声波更好地穿透到工件内，减少反射量，达到更好的测量效果。
3.44请用红外线传感器设计一台红外防盗装置（画出它的示意图），并说明其工作原理。解：
四、4.1在力的测量方法中可以归纳出哪几种测量力的原理？答：a、力的静力效应：弹性物体受力作用后产生相应变形的物理现象。b、力的动力效应：具有一定质量的物体受到力的作用是，动量发生变化，从而产生相应的加速度现象。
4.2力矩测量一般可以分为哪几种方法？请简述其测量原理。答：a、平衡力法：利用平衡转矩Mo去平衡被测转矩M，从而求得M的方法；b、传递法：根据弹性元件在传递转矩时所产生物理参数的变化来测量转矩的方法，它利用弹性体把转矩转换为角位移，再由角位移转换成电信号输出。C能量转换法：按能量守恒定律来测量力矩的一种方法。
4.3简述相位差式转矩测量仪的工作原理及其特点。答：相位差式转矩测量仪是根据磁电转换和相位差原理制成的；将力矩转换成有一定相位差的电信号；测量测量精度高，范围大。
4.4用压敏元件和电荷放大器组成的压力测量系统能否用于静态测量？对被测力信号的变化速度有何限制？这种限制由哪些因素组成？答：压电敏元件不能用于静态测量，适用范围：2--270Hz ；
4.5在电阻应变式测力仪中，其负荷传感器的截面为圆形柱式体。测力仪的电压灵敏度
为1mv/v，所加负荷值为50KN。应变片的灵敏系数为2，全桥的桥臂系数为2.5，所用弹性体的材料屈服极限为785MPa，弹性模量为2*10+5 MPa.在最大负荷为1.44倍的施加负荷时它的超载系数为22.5%，试求该测力仪负荷传感器的弹性体截面直径。
解：&R/R=k*εx，εx=F/（A*E）；所以&Rx/Rx= kεx=k*F/（л*r2（#平方）E）=22.5% ；所以2*1.44*50*10+3/（л*r2（#平方）*2*10+5（次方）*10+6（次方））=22.5%；所以得r=0.001m；所以d=2*r=0.002m。
4.8什么是物位？为什么要进行物位的测量？物位测量的特点是什么？答：（1）物位是指各种容器设备中液体介质液面的高低、两种不相溶的液体介质的分界面的高低和固体粉末状物料的堆积高度等得总称，包括液位，料位和界位。（2）目的：主要是按生产工艺要求监视，控制被测物位的变化。（3）特点：要求物位测量装置或系统应具有对物位进行测量、几录、报警或发出控制信号等功能。
4.21在车间的某一特定位置，三台机器所产生的声压级分别为90dB，93dB和95dB。如果三台机器同时工作，问总的声压级是多少？解：因为Lp1=90dB，Lp2=93dB，Lp3=95dB.（Ptol）2（平方）=（P1）2+（P2）2+（P3）2，L=10*lg（（Ptol）2/（Po）2）；所以Lptol=10lg(（P1）2+（P2）2+（P3）2/Po2)=98dB.
：
4.27分析容积式流量计的误差及造成误差的原因。为了减小误差，测量时应注意什么？答：容积式流量计在保证机加工准确度和装配符合有关技术要求的前提下，其固有误差的产生原因主要有两个因素，一是测量元件（活塞）和壳体内腔形成的计量室存在缝隙，导致流体从缝隙处漏过未加计量（滑流量）而产生的测量误差，其二是测量元件转速-流量信号传递输出失真，引起的测量误差。
4.30涡街流量计是根据什么原理做成的？涡街产生频率是如何测量的？答：涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的，流体在管道中经过涡街流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，可用下式表示：f＝Stv／d式中：f 为旋涡的释放频率，Hz；v为流过旋涡发生体的流体平均速度，m/s；d为旋涡发生体特征宽度，m；St为斯特罗哈数，无量纲，它的数值范围为0.14－0.27。St是雷诺数的函数，St=f（l/Re）。当雷诺数Re在102~105范围内，St值约为0.2，因此，在测量中，要尽量满足流体的雷诺数在102~105，旋涡频率f＝0.2v/d。由此可知，通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度v，再由式q=vA可以求出流量q，其中A为流体流过旋涡发生体的截面积。
五、5.1什么是微弱信号？微弱信号检测的基本方法是什么？答：微弱信号是淹没在噪声中的信号，主要指声信号、光信号或电信号等消息强度低，既小又弱，不易被接收、感觉到或设备接收。
5.2什么是噪声？噪声有哪两大类？各有什么特点？
5.3已知某信号中有用信号的频带为0-fs，而干扰信号的频率为fi，且fs>fi；怎样减弱干扰的影响？请提出一种技术方案，并加以简要分析说明。
六、6.1按产生干扰的物理原因，通常可将干扰分成哪几类？分别采取什么抑制措施？答：（1）信号通道干扰、电源干扰、数字电路引起的干扰；（2）抑制措施：接地、屏蔽、去耦以及软件抗干扰等。
6.2干扰信号进入被干扰对象的主要通道有哪些？答：静电耦合，电磁耦合，共组抗耦合，辐射电磁干扰和漏电流耦合。
6.3什么是电磁兼容性？电磁干扰窜入系统的耦合方式主要有哪几种？试举例说明。答：（1）电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。（2）传导耦合：电阻性耦合、电容性耦合、电感性耦合；辐射耦合：导线对导线，天线对天线，场对导线。
6.4形成干扰的三要素是什么？研究他们的目的是什么？答：（1）形成干扰的三要素是指干扰源、耦合途径、敏感设备。（2）研究目的：有针对性地解决系统干扰问题。
6.5在电子技术中的接地感念是什么？一般有哪几种地线，什么情况下可以多点接地，什么情况下应采用一点接地？答：其中的“地”是指输入信号与输出信号的公共零电位，它本身可能与大地相隔离。（2）一般有：保护接地、工作接地两种；（3）频率在1MHz以下用一点接地，而高于10MHz时采用多点接地。在1-10MHz时采用一点接地，其地线长度不超过波长的1/20，否则采用多点接地。
6.6什么是共模干扰，串模干扰和共模干扰抑制比？答：（1）共模干扰：指相对公共地电位为基准点，在系统的两个输入端上同时出现的干扰，即两个输入端和地之间存在地电压。（2）串模干扰：指由两条信号线本身作为回路时，由于外界干扰源或设备内部本身耦合产生干扰信号。（3）共模抑制比：输入端口短地线中点对地加电压和输入端口两端之间电压比。
6.8仪器内部电子元件造成的干扰能否通过采取屏蔽措施解决？如果不行，一般采用何种措施解决？答：
七、7.1简要叙述信号调理电路的功能。答：信号调理电路是测量系统的组成部分，它的输入是传感器的输出电信号，输出为适合传输、显示记录或者能更好地满足后续标准设备或装置要求的信号。信号调理电路通常具有放大、电平移动、阻抗匹配。滤波、调制、解调等功能。
7.6在线性检波电路中，二极管的正向导通压降是否带来检波误差？答：
7.8简述滤波器的作用以及分类。答：（1）硬件滤波器在检测系统中的作用有两个方面：一方面是滤除噪声，另一面是分离各种不同的信号。（2）根据滤波器处理信号的频带，滤波器可分为低通滤波器，高通滤波器带通滤波器、带阻滤波器和全通滤波器等五种；根据处理信号的性质：模拟滤波器和数字滤波器两种；根据滤波器电路所采用的元件不同可分为有源滤波器和无源滤波器。
7.10采用4-20mA电流信号来传送传感器输出信号有什么优点？
7.11在模拟量自动检测系统常用的线性化处理方法有哪些？答：有解析计算法和图解法两种。
奥林匹克训练题库·条件分析(word版)
条件分析 1甲、乙两队进行象棋对抗赛，甲队的三人是张、王、李，乙队的三人是赵、钱、孙。按照以往的比赛成绩看，张能胜钱，钱能胜李，李能胜孙，但是第一轮比赛他们都没有成为对手。第一轮比赛的对手分别是谁对谁？ 2A， B， C， D四名学生猜测自己的数学成绩。 A说:“如果我得优，那么B也得优。” B说:“如果我得优，那么C也得优。” C说:“如果我得优，那么D也得优。” 结果大家都没说错，但是只有两个人得优。谁得了优？ 3某校五年级三个班举行乒乓球混合双打表演，每班男女生各出一名，男生是甲、乙、丙，女生是A，B，C。规定:同班的男女生不能配对。已知: 第一盘:甲和A对丙和B； 第二盘:丙和C对甲乙的同班女生。 问:甲的同班女生是谁？ 4有三对夫妇在一次聚会上相遇，他们是X，Y，Z先生和A，B，C女士，其中X先生的夫人和C女士的丈夫是初次见面，B女士的丈夫和A女士也是初次见面，Z先生认识所有的人。问:哪位先生和哪位女士是夫妇？ 5甲、乙、丙三位老师分别上语文、数学、外语课。 (1)甲上课全用汉语； (2)外语老师是一个学生的哥哥； (3)丙是一位女教师，她比数学老师活泼。 问:三位老师各上什么课？ 6刘刚、马辉、李强三个男孩各有一个妹妹，六个人进行乒乓球混合双打比赛。事先规定:兄妹二人不许搭伴。 第一盘:刘刚和小丽对李强和小英；
第二盘:李强和小红对刘刚和马辉的妹妹。 问:三个男孩的妹妹分别是谁？ 7徐、王、陈、赵四位师傅分别是工厂的木工、车工、电工和钳工，他们都是象棋迷。 (1)木工只和车工下棋，而且总是输给车工； (2)王、陈两位师傅是邻居； (3)陈师傅与电工下棋互有胜负； (4)徐师傅比赵师傅下的好； (5)木工的家离工厂最远。 问:徐、王、陈、赵四位师傅各是什么工种？ 8甲、乙、丙三位老师分别讲授数学、物理、化学、生物、语文和历史，每位老师教两门课。化学老师和数学老师住在一起，甲老师最年青，数学老师和丙老师爱下象棋，物理老师比生物老师年长、比乙老师年青，三人中最年长的老师住家比其他二位老师远。问:三位老师各自分别教哪两门课？ 9甲、乙、丙、丁每人只会中、英、法、日四种语言中的两种，其中有一种语言只有一人会说。他们在一起交谈非常有趣: (1)乙不会说英语，当甲与丙交谈时，却请他当翻译； (2)甲会日语，丁不会日语，但他们却能相互交谈； (3)乙、丙、丁找不到共同会的语言； (4)没有人同时会日、法两种语言。 问:甲、乙、丙、丁各会哪两种语言？ 10一天，老师让小马虎把甲、乙、丙、丁、戊的作业本带回去，他见到这五人后就一人给了一本，结果全发错了。现在知道: (1)甲拿的不是乙的，也不是丁的； (2)乙拿的不是丙的，也不是丁的； (3)丙拿的不是乙的，也不是戊的；
自动控制原理课程设计报告
《自动控制原理》 课程设计报告 姓名：高陆及__________ 学号： 1345533107______ 班级： 13电气 1班______ 专业：电气工程及其自动化学院：电气与信息工程学院
江苏科技大学（张家港） 2015年9月
目录 一、设计目的 (3) 二、设计任务 (3) 三、具体要求 (4) 四、设计原理概述 (4) 4.1校正方式的选择 (4) 4.2集中串联校正简述 (5) 4.2.1串联超前校正 (5) 4.2.2串联滞后校正 (5) 4.2.3串联滞后-超前校正 (5) 4.2.4串联校正装置的一般性设计步骤 (5) 五、设计方案及分析 (6) 5.1高阶系统的频域分析 (6) 5.1.1 原系统的频率响应特性及阶跃响应 (7) 5.1.2使用Simulink观察系统性能 (9) 5.1.3 搭建模拟实际电路 (10) 5.1.4 对原系统的性能分析 (12) 5.2校正方案确定与校正结果分析 (13) 5.2.1 采用串联超前网络进行系统校正 (13) 5.2.3 采用串联滞后—超前网络系统进行校正 (18) 5.2.4 使用EWB搭建校正后模拟实际电路 (23) 六、总结 (26)
一、设计目的 1.通过课程设计熟悉频域法分析系统的方法原理 2.通过课程设计掌握滞后—超前校正作用与原理 3.通过在实际电路中校正设计的运用，理解系统校正在实际中的意义 二、设计任务 控制系统为单位负反馈系统，开环传递函数为) 1025.0)(11.0()(++= s s s K s G ， 设计滞后-超前串联校正装置，使系统满足下列性能指标： 1、开环增益100K ≥
第二版传感器余成波第三章部分课后题答案.
3.3 金属电阻式应变片和半导体电阻应变片在工作原理上有何不同？ 答：金属应变片的工作原理是基于金属的应变效应，利用的是金属材料的电阻定律，应变片的结构尺寸变化时，电阻相应地变化，其电阻率ρ 并未发生变化。 半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应，压阻效应又是指当半导体材料的某一轴向受力作用，其电导率ρ 则发生变化的现象。 3.5 题3.5图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3V ，10043==R R Ω ，21R R 和为相同型号的电阻应变片，其电阻均为100Ω，灵敏度系数K=2.0。两只 应变片分别粘贴等强度梁同一截面的正、反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5000μ ε ，试求此时电桥输出端电压a U 。 R 1Ｅ Ｕ０R 2 R 3 R 4R 1R 2 Ｆ 题3.5图 解：此电桥为输出对称电桥，故152 1053223 0=???==-U K U ε/mV 3.6 哪些因素引起应变片的温度误差，写出相对误差表达式，并说明电路补偿法的原理。 答：（1）引起应变片的温度误差的因素：①由于电阻丝温度系数的存在，当温度改变时，应变片的标称电阻值发生变化。②当试件与与电阻丝材料的线膨胀系数不同时，由于温度的变化而引起的附加变形，使应变片产生附加电阻 （2）相对误差表达式： （3）电路补偿法的原理：图3.6为电路补偿法的原理图。电桥输出电压0U 与桥臂参数的关系为：
)(3410R R R R A U B -= 0)(3410=-=R R R R A U B 工程上，一般按341R R R R B ===选取桥臂电阻。 当温度升高或降低0t t t -=?时，两个应变片因温度而引起的电阻变化量相等，电桥仍处于平衡状态，则 0)]()[(3)4110=?+-?+=R R R R R R A U Bt B t 1R 又有新的增量εK 11R R =? εK 410R AR U = 图3.6 电路补偿法的原理图 3.12 电感式传感器有几大类？各有何特点？ 答：（1）电感式传感器分为自感式传感器、互感式传感器和涡流式传感器等三大类。 （2）常用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。在实际应用中，这三种传感器多制成差动式，以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差。 ①变间隙型电感传感器：这种传感器的气隙δ随被测量的变化而改变,从而改变磁阻。它的灵敏度和非线性都随气隙的增大而减小，因此常常要考虑两者兼顾。δ一般取在0.1-0.5毫米之间。
奥林匹克训练题库·排列(word版)
排列 39 某铁路线共有14个客车站，这条铁路共需要多少种不同的车票？ 40 有红、黄、蓝三种信号旗，把任意两面分上、下挂在旗杆上表示不同信号，一共可以组成多少种不同信号？ 41 有五种颜色的小旗，任意取出三面排成一行表示各种 42(1)有五本不同的书，分别借给3名同学，每人借一本，有多少种不同的借法？(2)有三本不同的书被5名同学借走，每人最多借一本，有多少种不同的借法？ 43张华、李明等七个同学照像，分别求出在下列条件下有多少种站法: (1)七个人排成一排； (2)七个人排成一排，张华必须站在中间； (3)七个人排成一排，张华、李明必须有一人站在中间； (4)七个人排成一排，张华、李明必须站在两边； (5)七个人排成一排，张华、李明都没有站在边上； (6)七个人排成两排，前排三人，后排四人； (7)七个人排成两排，前排三人，后排四人，张华、李明不在同一排。 44甲、乙、丙、丁四人各有一个作业本混放在一起，四人每人随便拿了一本。问: (1)甲拿到自己作业本的拿法有多少种？ (2)恰有一人拿到自己作业本的拿法有多少种？ (3)至少有一人没拿到自己作业本的拿法有多少种？ (4)谁也没拿到自己作业本的拿法有多少种？ 45用0，1，2，3四个数码可以组成多少个没有重复数字的四位偶数？ 46用数码0，1，2，3，4，可以组成多少个小于1000的没有重复数字的自然数？
47在所有的三位数中，各位数字之和是19的数共有多少个？ 48某管理员忘记了自己小保险柜的密码数字，只记得是由四个非0数码组成，且四个数码之和是9。为确保打开保险柜至少要试多少次？ 49恰有两位数字相同的三位数共有多少个？ 50自然数8336，8545，8782有一些共同特征，每个数都是以8开头的四位数，且每个数中恰好有两个数字相同。这样的数共有多少个？ 51在1000到1999这1000个自然数中，有多少个千位、百位、十位、个位数字中恰有两个相同的数？ 52从1，3，5中任取两个数字，从2，4，6中任取两个数字，共可组成多少个没有重复数字的四位数？ 53从1，3，5中任取两个数字，从0，2，4中任取两个数字，共可组成多少个没有重复数字的四位数？其中偶数有多少个？ 54用1，2，3，4，5这五个数码可以组成12020有重复数字的四位数，将它们从小到大排列起来，4125是第几个？ 55在所有的三位自然数中，组成数字的三个数码既有大于5的数码，又有小于5的数码的自然数共有多少个？ 56在前2020个自然数中，含有数码1的数有多少个？ 57在前10000个自然数中，不含数码1的数有多少个？ 58用1～7可以组成多少个没有重复数字，且能被11整除的七位数？
自动控制原理课程设计报告
成绩： 自动控制原理 课程设计报告 学生姓名：黄国盛 班级：工化144 学号：201421714406 指导老师：刘芹 设计时间：2016.11.28-2016.12.2
目录 1.设计任务与要求 (1) 2.设计方法及步骤 (1) 2.1系统的开环增益 (1) 2.2校正前的系统 (1) 2.2.1校正前系统的Bode图和阶跃响应曲线 (1) 2.2.2MATLAB程序 (2) 3.3校正方案选择和设计 (3) 3.3.1校正方案选择及结构图 (3) 3.3.2校正装置参数计算 (3) 3.3.3MATLAB程序 (4) 3.4校正后的系统 (4) 3.4.1校正后系统的Bode图和阶跃响应曲线 (4) 3.4.2MATLAB程序 (6) 3.5系统模拟电路图 (6) 3.5.1未校正系统模拟电路图 (6) 3.5.2校正后系统模拟电路图 (7) 3.5.3校正前、后系统阶跃响应曲线 (8) 4.课程设计小结和心得 (9) 5.参考文献 (10)
1.设计任务与要求 题目2：已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数 ()() 00.51K G s s s =+用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。 任务：用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使系统满足如下动态及静态性能 指标： （1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差0.05ss e rad <； （2）系统校正后，相位裕量45γ> 。 （3）截止频率6/c rad s ω>。 2.设计方法及步骤 2.1系统的开环增益 由稳态误差要求得：20≥K ，取20=K ；得s G 1s 5.0201)s(0.5s 20)s (20+=+=2.2校正前的系统 2.2.1校正前系统的Bode 图和阶跃响应曲线 图2.2.1-1校正前系统的Bode 图
自动控制设计(自动控制原理课程设计)
自动控制原理课程设计 本课程设计的目的着重于自动控制基本原理与设计方法的综合实际应用。主要内容包括:古典自动控制理论(PID)设计、现代控制理论状态观测器的设计、自动控制MATLAB 仿真。通过本课程设计的实践,掌握自动控制理论工程设计的基本方法与工具。 1 内容 某生产过程设备如图1所示,由液容为C1与C2的两个液箱组成,图中Q 为稳态液体流量)/(3s m ,i Q ?为液箱A 输入水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,1Q ?为液箱A 到液箱B 流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,2Q ?为液箱B 输出水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,1h 为液箱A 的液位稳态值)(m ,1h ?为液箱A 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ,2h 为液箱B 的液位稳态值)(m ,2h ?为液箱B 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ,21,R R 分别为A,B 两液槽的出水管液阻))//((3s m m 。设u 为调节阀开度)(2m 。 已知液箱A 液位不可直接测量但可观,液箱B 液位可直接测量。 图1 某生产过程示意图
要求 1. 建立上述系统的数学模型; 2. 对模型特性进行分析,时域指标计算,绘出bode,乃示图,阶跃反应曲线 3. 对B 容器的液位分别设计:P,PI,PD,PID 控制器进行控制; 4. 对原系统进行极点配置,将极点配置在－1＋j 与－1－j;(极点可以不一样) 5. 设计一观测器,对液箱A 的液位进行观测(此处可以不带极点配置); 6. 如果要实现液位h2的控制,可采用什么方法,怎么更加有效？试之。 用MATLAB 对上述设计分别进行仿真。 (提示:流量Q=液位h/液阻R,液箱的液容为液箱的横断面积,液阻R=液面差变化h ?/流量变化Q ?。) 2 双容液位对象的数学模型的建立及MATLAB 仿真过程 一、对系统数学建模 如图一所示,被控参数2h ?的动态方程可由下面几个关系式导出: 液箱A:dt h d C Q Q i 111?=?-? 液箱B:dt h d C Q Q 22 21?=?-? 111/Q h R ??= 222/Q h R ??= u K Q u i ?=? 消去中间变量,可得: u K h dt h d T T dt h d T T ?=?+?++?222122221)( 式中,21,C C ——两液槽的容量系数 21,R R ——两液槽的出水端阻力 111C R T =——第一个容积的时间常数 222C R T =——第二个容积的时间常数 2R K K u =_双容对象的放大系数
奥林匹克训练题库智巧问题
五智巧问题 1 某国的货币有1元、50分、20分、10分、5分、2分、1分共七种硬币（1元=100分）。某人带了9枚硬币去买东西，凡不超过2元的东西他都能拿出若干枚硬币支付，钱数正好，无需找钱。这9枚硬币的总面值最多是多少？最少是多少？ 2 A，B，C，D四人进行围棋比赛，每人都要与其他三人各赛一盘。比赛是在两张棋盘上同时进行，每天每人只赛一盘。第一天A与C比赛，第二天C与D比赛，第三天B与谁比赛？ 3 有20间房子，有的开着灯，有的关着灯。在这些房子里的人都希望与大多数房子保持一致。现在，从第1间房子里的人开始，如果其余19间房子的灯开着的多，就把灯打开，否则就把灯关上。假设最开始时开灯与关灯的房子各10间，并且第1间房子的灯开着。那么，这20间房子里的人轮完一遍后，开着灯的房子有几间？ 4 甲、乙、丙三名选手参加长跑比赛。起跑后甲处在第一的位置，在整个比赛过程中，甲与乙、丙的位置次序共交换了7次。比赛结果甲是第几名？ 5 正义路小学共有1000名学生，为支持“希望工程”，同学们纷纷捐书，有一半男生每人捐了9本书，另一半男生每人捐了5本书；一半女生每人捐了8本书，另一半女生每人捐了6本书。全校学生共捐了多少本书？ 6 某杂志每期定价元，全年共出12期。某班部分同学订半年，其余同学订全年，共需订费720元；如果订半年的改订全年，订全年的改订半年，那么共需603元。问：这个班共有多少名学生？ 7 某次猜谜语比赛，谜语按难易分两类，每人可以猜三条。每猜对一条较难的谜语得3分，每猜对一条较容易的谜语得1分。结果有8人得1分、7人得2分、6人得3分、5人得4分、4人得5分。恰好猜对两条谜语的有几人？ 8 一排六棵树（见下图）分别是六个人栽的，A，B，C三人栽的是大树，D，E，F三人栽的是小树。如果A与E栽的树相隔两棵树，B与F栽的树相隔一棵树，那么C栽的树是左起第几棵？
自动控制原理B卷(第二版 余成波)
考试试卷 一、 填空(每空2分，共10分) 1. 线性定常系统的传递函数由（ ）决定。 2. 某稳定的线性定常系统，输入一个正弦信号，此系统的稳态响应是 （ ）。 3. 某单位负反馈系统的开环传递函数为) 5)(11.0(50 )(++=s s s s G ，则此系统的开环传递系数k 为 （ ）。 4. 某串联校正装置的传递函数为 1 1 112211++? ++s T s T s T s T αβ，当T 1> T 2且β>α时，该装置为( )校正装置。 5. 系统开环对数幅频特性曲线中频段的形状决定闭环系统的（ ）性能。 二、 判断并改错，将错误的部分改正即可（每题3分，共15分） 1. 线性定常系统的稳态误差与本身的结构、参数以及外作用信号有关。（ ） 2. 增大系统的开环传递系数或增加开环积分环节的个数，可以减小或消除系统的稳态误差，同时改善系统 的动态性能。（ ） 3. 采用PID 调节器可以同时改善系统的动态性能与系统的稳态性能。（ ）
4.系统开环对数幅频特性曲线低频段的形状决定闭环系统的抗干扰性能。（） 5.对任意结构的离散控制系统，都可以求出系统的闭环脉冲传递函数。（） 3分，共9分） 系统的开环奈氏图如图所示，p为开环传递函数在s右半平面的极点数，v为系统的型别，判别系统的闭环稳定性，求出闭环系统在s右半平面的极点数。 四、绘制根轨迹草图（每小题3分，共9分）
某单位负反馈系统的 开环波德图如图所示，此系统为最小相位系统 ① 求此系统的开环传递函数。 ② 求此系统的相角裕量与幅值裕量 ③ 判断闭环系统的稳定性 ④ 求此系统的闭环传递函数 ⑤ 求此系统的动态性能指标% 和s t
奥林匹克训练题库找规律
一找规律 1．根据下列各串数的规律，在括号中填入适当的数： （1）1，4，7，10，（），16，…… （2）2，3，5，8，13，（），34，…… （3）1，2，4，8，16，（），…… （4）2，6，12，20，（），42，…… 2．观察下列各串数的规律，在括号中填入适当的数： （1）2，3，5，7，11，13，（），19，…… （2）1，2，2，4，8，32，（），…… （3）2，5，11，23，47，（），…… （4）6，7，3，0，3，3，6，9，5，（），…… 3．观察下列各串数的规律，并在每小题的两个括号内填入适当的数： （1）1，1，2，4，3，9，4，16，（），25，6，（），…… （2） 15， 16， 13， 19， 11， 22，（）， 25， 7，（），…… 4．按规律填上第五个数组中的数： {1，5，10}{2，10，20}{3，15，30}{4，20，40}{ } 5．下面各列算式分别按一定规律排列，请分别求出它们的第40个算式： （1）1＋1，2＋3，3＋5，1＋7，2＋9， 3＋11，1＋13，2＋15， （2）1×3，2×2，1×1，2×3，1×2，2×1，1×3，…… 6．下面两张数表中的数的排列存在某种规律，你能找出这个规律，并根据这个规律把括号里的数填上吗？ （1）2 6 7 11 （2）2 3 1
4 4 ( ) 1 3 5 2 3 5 5 6 4 ( ) 3 7．下面各列数中都有一个“与众不同”的数，请将它们找出来： （1）3，5，7，11，15，19，23，…… （2）6，12，3，27，21，10，15，30，…… （3）2，5，10，16，22，28，32，38，24，…… （4）2，3，5，8，12，16，23，30，…… 8．下图所示的两组图形中的数字都有各自的规律，先把规律找出来，再把空缺的数字填上： （1） （2） 9．观察下面图形中的数的规律，按照此规律，“？”处是几？ 10．根据左下图中数字的规律，在最上面的空格中填上合适的数。
自控专业设计的方法和步骤
.自控工程设计的任务 自控工程专业设计的任务基本上有以下几个方面： 1.1负责生产装置、辅助工程和公用工程系统的检测、控制、报警、联锁/ 停车， 以及监控/ 管理计算机系统的设计； 1.2负责检测仪表、控制系统及其辅助设备和安装材料的选型设计； 1.3负责监测仪表和控制系统的安装设计； 1.4负责DCS PLC自控系统的配置、功能要求和设备选型，并负责或参加软 件的编制工作； 1.5负责现场仪表的环境防护措施的设计； 1.6负责控制室的设计； 1.7负责生产过程计量系统的设计。 自控工程设计常用的方法是由工艺专业提出条件，自控与工艺专业一起讨论确定控制方案，确定必要的中间储槽及其容量，确定合适的设备余量，确定开、停车以及紧急事故处理方案等。这种设计方法对合理确定控制方案，充分发挥自控专业的主观能动性是有益的。但是在实际设计过程中，尤其对一些新工艺，主要是由工艺专业提出条件并确定控制方案，自控专业进行设计，我们当前基本采用这种方法。 2.自控工程设计的阶段划分和设计内容 当前工程设计的阶段划分，一般分为两个阶段，即初步设计和施工图设计 2.1初步设计 初步设计的主要目的是为了上报有关部门作为审批的依据，并为订货做好必要的准备。它应完成的主要内容为： 设计说明书：给出设计依据、设计原则，提出项目实施的必要性，拟定控制系统的技术方案、仪表选型规定、DCS空制系统的选型及控制策略，并从节能、消防、环境保护以及劳动安全卫生等方面作出设计概述。 工艺控制流程图：在工艺专业流程图的基础上，正确选定所需的检测点及其安装位置，选择必要的被控变量和恰当的操纵变量，绘制于工艺流程图上。图例符号应符合化工部标准《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号(HG 20505)》或国标《过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号(GB 2625) 》。 主要仪表设备、材料汇总表：汇总所有控制系统所需设备及相应材料，给出名称、数量，为订货以及概算提供依据。 初步设计概算：从建筑工程、设备、安装工程、工器具费等方面进行综合概算。 2.2施工图设计施工图设计是直接应用于施工的图纸设计。当前我们常用的施工图 设计文 件由以下内容组成： 1)图纸目录 2)设计说明书 3)材料表 4)设备明细表 5)工艺专业提资表
课后习题答案余成波
画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。 答：（1 ）被测信息7敏感元件7转换元件7信号调理电路7输出信息 其中转换元件、信号调理电路都需要再接辅助电源电路； （ 2）敏感元件：感受被测量并输出与被测量成确定关系的其他量的元件；转换元件：可 以直接感受被测量而输出与被测量成确定关系的电量； 信号调理电路与转换电路： 能把传感 元件输出的电信号转换为便于显示、记录和控制的有用电路。 什么是传感器的静态特性它有哪些性能指标如何用公式表征这些性能指标 答： （1）指检测系统的输入、 输出信号不随时间变化或变化缓慢时系统所表现出得响应特性。 （ 2）性能指标有：测量范围、灵敏度、非线性度、回程误差、稳定度和漂移、重复性、分 辨率和精确度。 （3）灵敏度： s=&y/&x ；非线性度 =B/A*1 00% ；回程误差 =Hmax/A*1 00% ；不 重复性 Ex=+-&max/Yfs* 1 00% ；精度： A=&A/ Yfs*1 00% ； 什么是传感器的灵敏度灵敏度误差如何表示 （1）指传感器在稳定工作情况下输出量变化 &y 对输入量变化&X 的比值；（2 ）灵敏度越 测量精度就越大，但灵敏度越高测量范围就越小，稳定性往往就越差。 什么是传感器的线性度常用的拟合方法有哪几种 （1）通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线，在实际工作中，为使 常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线，线性度 2）方法有： 将零输入和满量程输出点相连的理论直线 将与特性曲线上个点偏差的平方和为最小理论直线作为拟合直线， 此拟 合直线称为最小二乘法拟合直线。 二、什么是测量误差测量误差有几种表示方法各有什么用途 答：（1）由于测量过程的不完善或测量条件的不理想， 从而使测量结果偏离其真值产生测量 误差。（ 2）有绝对误差、相对误差、引用误差、分贝误差。 （ 3）绝对误差用来评价相同被测 量精度的高低； 相对误差可用于评价不同被测量测量精度的高低； 为了减少仪器表引用误差， 一般应在满量程 2/3 范围以上进行测量。 按测量手段分类有哪些测量方法按测量方式分类有哪些 测量方法 答：（1）按测量手段分类：a 、绝对测量和相对测量； b 、接触测量和非接触测量； c 单项 测量和综合测量；d 、自动测量和非自动测量； e 、静态测量和动态测量；f 、主动测量和被 动测量。 （2）按测量方式分类：直接测量、间接测量和组合测量。 产生系统误差的常见原因有哪些常见减少系统误差的方法有哪些 答:原因有：a 、被检测物理模型的前提条件属于理想条件，与实际检测条件有出入； b 、检 测线路接头之间存在接触电动势或接触电阻； C 、检测环境的影响；d 、不同采样所得测量值 的差异造成的误差；e 、人为造成的误读等等。 什么是准确度、精密度、精确度并阐述其与系统误差和随机误差的关系 答：测量的准确度是指在一定的实验条件下多次测定的平均值与真值相符合的程度， 以误差 来表示；它表示系统误差的大小。精密度是指在相同条件下，对被测量进行多次反复测量， 测得值之间的一致程度。 反映的是测得值的随机误差。精密度高， 不一定正确度高。精确度 是指被测量的测得值之间的一致程度以及与其真值的接近程度， 即精密度与正确度的综合概 念。从测量误差的角度来说， 精确度（准确度） 是测得值的随机误差和系统误差的综合反映。 正确度是指被测量的测得值与其真值的接近程度。 服从正态分布规律的随机误差有哪些特征 答： 随机误差概念分布可以用正态函数表示； 微小的及 独立的随机变量之总和服从正态分布。 有三台测温仪表，量程均为 0-600*C ， rtn 答： 高， 答： 仪器（仪表）具有均匀刻度的读数， 就是这个近似程度的一个性能指标。 作为一条拟合直线； 反映的是测得的系统误差。 标准偏差 * 越大所测值就越分散， 精度越低； 500*C 精度等级分别为级，级，级。现要测量
奥林匹克训练题库· 不定方程
三不定方程 1装某种产品的盒子有大、小两种，大盒每盒装11个，小盒每盒装8个，要把89个产品装入盒内，要求每个盒子都恰好装满，需要大、小盒子各多少个？ 2有150个乒乓球分装在大小两种盒子里，大盒装12个，小盒装7个。问：需要大、小盒子各多少个才能恰好把这些球装完？ 3大客车有39个座位，小客车有30个座位，现有267位乘客，要使每位乘客都有座位且没有空座位。问：需大、小客车各几辆？ 4某商店卖出若干23元和16元一支的钢笔，共收入500元，问：这两种钢笔共卖出多少支？ 5小明花4.5元钱买了0.14元一支的铅笔和0.67元一支的圆珠笔共17支。问：铅笔和圆珠笔各几支？ 6小明把他生日的月份乘以31，再把生日的日期乘以12，然后把两个乘积加起来刚好等于400。你知道小明的生日是几月几日吗？ 7在一次活动中，丁丁和冬冬到射击室打靶，回来后见到同学“小博士”，他们让“小博士”猜他们各命中多少次。“小博士”让丁丁把自己命中的次数乘以5，让冬冬把自己命中的次数乘以4，再把两个得数加起来告诉他，丁丁和冬冬算了一下是31，“小博士”正确地说出了他们各自命中的次数。丁丁和冬冬分别命中几次？ 8甲、乙二人植树，用每天植18棵，乙每天植21棵，两人共植了135棵树。问：甲、乙二人各干了几天？ 9有两种不同规格的油桶若干个，大的能装8千克油，小的能装5千克油，44千克油恰好装满这些油桶。问：大、小油桶各几个？ 10参加围棋比赛的八段、九段选手有若干名，他们的段位数字加在一起正好是100段。问：八段、九段选手各几名？ 11有 104个同学去操场踢足球和打排球，每个足球场地22人，每个排球场地12人。问：他们占用了足球场地和排球场地各几个？ 12甲、乙二人搬砖，甲搬的砖数是18的倍数，乙搬的砖数是23的倍数，两人共搬了300块砖。问：甲、乙二人谁搬的砖多？多几块？ 1314个大、中、小号钢珠共重100克，大号钢珠每个重12克，中号每个重8克，小号每个重5克。问：大、中、小号钢珠各多少个？
自动控制原理课程设计实验
上海电力学院 自动控制原理实践报告 课名：自动控制原理应用实践 题目：水翼船渡轮的纵倾角控制 船舶航向的自动操舵控制 班级： 姓名： 学号：
水翼船渡轮的纵倾角控制 一．系统背景简介 水翼船(Hydrofoil)是一种高速船。船身底部有支架，装上水翼。当船的速度逐渐增加，水翼提供的浮力会把船身抬离水面(称为水翼飞航或水翼航行，Foilborne)，从而大为减少水的阻力和增加航行速度。 水翼船的高速航行能力主要依靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。 航向自动操舵仪工作时存在包括舵机（舵角）、船舶本身（航向角）在内的两个反馈回路：舵角反馈和航向反馈。 当尾舵的角坐标偏转错误!未找到引用源。，会引起船只在参考方向上发生某一固定的偏转错误!未找到引用源。。传递函数中带有一个负号，这是因为尾舵的顺时针的转动会引起船只的逆时针转动。有此动力方程可以看出，船只的转动速率会逐渐趋向一个常数，因此如果船只以直线运动，而尾舵偏转一恒定值，那么船只就会以螺旋形的进入一圆形运动轨迹。 二．实际控制过程 某水翼船渡轮，自重670t，航速45节（海里/小时），可载900名乘客，可混装轿车、大客车和货卡，载重可达自重量。该渡轮可在浪高达8英尺的海中以航速40节航行的能力，全靠一个自动稳定控制系统。通过主翼上的舵板和尾翼的调整完成稳定化操作。该稳定控制系统要保持水平飞行地穿过海浪。因此，设计上要求该系统使浮力稳定不变，相当于使纵倾角最小。
上图：水翼船渡轮的纵倾角控制系统 已知，水翼船渡轮的纵倾角控制过程模型，执行器模型为F（s）=1/s。 三．控制设计要求 试设计一个控制器Gc（s），使水翼船渡轮的纵倾角控制系统在海浪扰动D （s）存在下也能达到优良的性能指标。假设海浪扰动D（s）的主频率为w=6rad/s。 本题要求了“优良的性能指标”，没有具体的量化指标，通过网络资料的查阅：响应超调量小于10%，调整时间小于4s。 四．分析系统时域 1.原系统稳定性分析 num=[50]; den=[1 80 2500 50]; g1=tf(num,den); [z,p,k]=zpkdata(g1,'v'); p1=pole(g1); pzmap(g1) 分析：上图闭环极点分布图，有一极点位于原点，另两极点位于虚轴左边，故处于临界稳定状态。但还是一种不稳定的情况，所以系统无稳态误差。 2.Simulink搭建未加控制器的原系统（不考虑扰动）。
自动控制原理(第2版)(余成波)_第5章习题解答 -
第5章 频率特性法 教材习题同步解析 5.1 一放大器的传递函数为： G (s )=1 +Ts K 测得其频率响应，当ω=1rad/s 时，稳态输出与输入信号的幅值比为12/2，稳态输出与输入信号的相位差为－π/4。求放大系数K 及时间常数T 。 解：系统稳态输出与输入信号的幅值比为 A == 222172K T ω=+ 稳态输出与输入信号的相位差 arctan 45T ?ω=-=-?，即1T ω= 当ω=1rad/s 时，联立以上方程得 T =1，K =12 放大器的传递函数为： G (s )= 121 s + 5.2 已知单位负反馈系统的开环传递函数为 5()1 K G s s = + 根据频率特性的物理意义，求闭环输入信号分别为以下信号时闭环系统的稳态输出。 （1）r （t ）=sin （t +30°）； （2）r （t ）=2cos （2t －45°）； （3）r （t ）= sin （t +15°）－2cos （2t －45°）； 解：该系统的闭环传递函数为 6 5 )(+= Φs s 闭环系统的幅频特性为
36 5 )(2 += ωωA 闭环系统的相频特性为 6 arctan )(ω ω?-= （1）输入信号的频率为1ω=，因此有 37 375)(= ωA ，()9.46?ω? =- 系统的稳态输出 537 ()sin(20.54)ss c t t ?= + （2）输入信号的频率为2ω=，因此有 10()4 A ω= ，()18.43?ω? =- 系统的稳态输出 10 ()cos(263.43)2 ss c t t ?= - （3）由题（1）和题（2）有 对于输入分量1：sin （t +15°），系统的稳态输出如下 537 1()sin( 5.54)ss c t t ?= + 对于输入分量2：－2cos （2t －45°），系统的稳态输出为 10 2()cos(263.43)2 ss c t t ?=- - 根据线性系统的叠加定理，系统总的稳态输出为 )4363.632cos(2 10 )537.5sin(37375)(??--+= t t t c ss 5.3 绘出下列各传递函数对应的幅相频率特性与对数频率特性。 （1） 1 1.010 )(±= s s G （2） G (s )=10(0.1s 1) （3） ) 2(4)(+= s s s G
奥林匹克训练题库·相遇问题(word版)
相遇问题 41 甲车每时行 40千米，乙车每时行 60千米，甲车从 A地、乙车从B地同时出发相向而行，两车相遇后4.5时，甲车到达B地，A，B两地相距多少千米？ 42 A，B两村相距 2800米，小明从 A村步行出发 5分后，小军骑车从B村出发，又经过10分两人相遇。已知小军骑车比小明步行每分多行130米，小明步行每分行多少米？ 43 甲、乙同时从 A， B两地相向走来。甲每时走 5千米，两人相遇后，乙再走10千米到A地，甲再走1.6时到B地。乙每时走多少千米？ 44 甲、乙沿同一公路相向而行，甲的速度是乙的1.5倍。已知甲上午8点经过邮局门口，乙上午10点经过邮局门口，问:甲、乙在中途何时相遇？ 45 一列客车和一列货车同时从两地相向开出，经过18时两车在某处相遇，已知客车每时行50千米，货车每时比客车少行8千米，货车每行驶3时要停驶1时。问:两地之间的铁路长多少千米？ 46 甲、乙两车的速度分别为 52千米／时和 40千米／时，它们同时从甲地出发到乙地去，出发后6时，甲车遇到一辆迎面开来的卡车，1时后乙车也遇到了这辆卡车。求这辆卡车的速度。 47 甲、乙二人同时从学校出发到少年宫去，已知学校到少年宫的距离是2400米，甲到少年宫后立即返回学校，在距离少年宫300米处遇到乙，此时他们离开学校已30分钟。问:甲、乙每分钟各走多少米？ 48 甲、乙两车同时从A，B两地相向而行，它们相遇时距A，B两地中心处8千米，已知甲车速度是乙车的1.2倍，求A，B两地的距离。 49 甲、乙两车同时从两地相向而行，2.5时后相遇。已知甲车速度是乙 50 甲、乙两站从上午6时开始每隔8分同时相向发出一辆公共汽车，汽车单程运行需45分。有一名乘客乘坐6点16分从甲站开出的汽车，途中他能遇到几辆从乙站开往甲站的公共汽车？ 51 两辆汽车从两地同时出发，相向而行。已知甲车行完全程比乙车多用1.5时，甲车每时行40千米，乙车每时行50千米，出发后多长时间两车相遇？
自动控制原理课程设计报告
自控课程设计课程设计(论文) 设计（论文）题目单位反馈系统中传递函数的研究 学院名称Z Z Z Z学院 专业名称Z Z Z Z Z 学生姓名Z Z Z 学生学号Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课教师Z Z Z Z Z 设计（论文）成绩
单位反馈系统中传递函数的研究 一、设计题目 设单位反馈系统被控对象的传递函数为 ) 2)(1()(0 0++= s s s K s G （ksm7） 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=10。 （2）相角稳定裕度γ>45o , 幅值稳定裕度H>12。 （3）系统对阶跃响应的超调量Mp <25%,系统的调节时间Ts<15s 3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的截止频率Wc 和穿频率Wx 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 6、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 二、设计方法 1、未校正系统的根轨迹图分析 根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从0变为无穷时，闭环系统特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。 1）、确定根轨迹起点和终点。 根轨迹起于开环极点，终于开环零点；本题中无零点，极点为：0、-1、-2 。故起于0、-1、-2，终于无穷处。 2）、确定分支数。 根轨迹分支数与开环有限零点数m 和有限极点数n 中大者相等，连续并且对称于实轴；本题中分支数为3条。
奥林匹克训练题库·正方形与长方形(word版)
正方形与长方形 1左下图多边形的每条边都垂直于它的邻边，且所有的边长都相等，周长是108cm，这个图形的面积是多少平方厘米？ 2用四个相同的长方形拼成一个面积为100cm2的大正方形(见右上图)，每个长方形的周长是多少厘米？ 3有一块黑白格子布(右图)，白色大正方形和白色小正方形的面积之比为1∶4。问:这块布中白色面积占总面积的几分之几？ 4有大、小两个长方形(右图)，对应边的距离均为1cm，已知两个长方形之间部分的面积是16cm2，且小长方形的长是宽的2倍，求大长方形的面积。 5从一块正方形木板上锯下宽5cm的一个木条后，剩下的面积是750cm2。问:锯下的木条面积是多少？ 下的面积是9m2，求剩下部分的周长。 7一块长方形纸片，在长边剪去5cm，宽边剪去2cm后(如左下图)，得到的正方形面积比原长方形面积少31cm2。求原长方形纸片的面积。
8用两块长方形纸片和一块正方形纸片拼成一个大正方形(见右上图)，长方形纸片面积分别44cm2与28cm2，原正方形纸片面积是多少平方厘米？ 9左下图的长方形被分割成5个正方形，已知每个大正方形比每个小正方形面积大5cm2，求原长方形的面积。 10右上图的长方形被分割成5个正方形，已知原长方形的面积为120202，求原长方形的长与宽。 11右图的长方形被分割成6个正方形，已知中央小正方形的面积为1cm2，求原长方形的面积。 12用四个一样的长方形和一个小的正方形拼成一个大正方形(左下图)，大、小正方形的面积为别为64cm2和9cm2。问:长方形的宽和长各是多少？ 13用同样大小的长方形小纸片摆成右上图所示图形，已知每张小纸片的宽是12cm，求阴影部分的总面积。 1410个相同的小矩形拼成一个面积为30cm2的大矩形(如右图)。求大矩形的周长。
自动控制原理课程设计
扬州大学水利与能源动力工程学院 课程实习报告 课程名称：自动控制原理及专业软件课程实习 题目名称：三阶系统分析与校正 年级专业及班级：建电1402 姓名：王杰 学号： 141504230 指导教师：许慧 评定成绩： 教师评语： 指导老师签名： 2016 年 12月 27日
一、课程实习的目的 （1）培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力； （2）掌握自动控制原理的时域分析法、根轨迹法、频域分析法，以及各种校正装置的作用及用法，能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析，能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计，并调试满足系统的指标； （3）学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试； （4）学会使用硬件搭建控制系统； （5）锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力，为今后从事控制相关工作打下较好的基础。 二、课程实习任务 某系统开环传递函数 G(s)=K/s(0.1s+1）（0.2s+1） 分析系统是否满足性能指标： （1)系统响应斜坡信号r(t)=t,稳态误差小于等于0.01； （2）相角裕度y>=40度； 如不满足，试为其设计一个pid校正装置。 三、课程实习内容 （1）未校正系统的分析： 1）利用MATLAB绘画未校正系统的开环和闭环零极点图 2）绘画根轨迹，分析未校正系统随着根轨迹增益变化的性能（稳定性、快速性）。 3）作出单位阶跃输入下的系统响应，分析系统单位阶跃响应的性能指标。 4）绘出系统开环传函的bode图，利用频域分析方法分析系统的频域性能指标（相角裕度和幅值裕度，开环振幅）。 （2）利用频域分析方法，根据题目要求选择校正方案，要求有理论分析和计算。并与Matlab计算值比较。 （3）选定合适的校正方案（串联滞后/串联超前/串联滞后-超前），理论分析并计算校正环节的参数，并确定何种装置实现。
传感器与自动检测技术课后习题答案余成波主编
读书破万卷下笔如有神 一、1.1什么是传感器？传感器特性在检测技术系统中起什么作用？ 答：（1）能感受（或响应）规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。（2）传感器是检测系统的第一个环节，其主要作用是将感知的被测非电量按一定的规律转化为某一种量值输出，通常是电信号。 1.2画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。 答：（1）被测信息→敏感元件→转换元件→信号调理电路→输出信息 其中转换元件、信号调理电路都需要再接辅助电源电路；（2）敏感元件：感受被测量并输出与被测量成确定关系的其他量的元件；转换元件：可以直接感受被测量而输出与被测量成确定关系的电量；信号调理电路与转换电路：能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录和控制的有用电路。 1.3什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？如何用公式表征这些性能指标？ 答：（1）指检测系统的输入、输出信号不随时间变化或变化缓慢时系统所表现出得响应特性。（2）性能指标有：测量范围、灵敏度、非线性度、回程误差、稳定度和漂移、重复性、分辨率和精确度。（3）灵敏度：s=&y/&x；非线性度=B/A*100%；回程误差=Hmax/A*100%；不重复性 Ex=+-&max/Yfs*100%；精度：A=&A/ Yfs*100%； 1.4什么是传感器的灵敏度？灵敏度误差如何表示？ 答：（1）指传感器在稳定工作情况下输出量变化&y对输入量变化&x的比值；（2）灵敏度越高，测量精度就越大，但灵敏度越高测量范围就越小，稳定性往往就越差。 1.5什么是传感器的线性度？常用的拟合方法有哪几种？ 答：(1)通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线，在实际工作中，为使仪器（仪表）具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线，线性度就是这个近似程度的一个性能指标。（2）方法有：将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为一条拟合直线；将与特性曲线上个点偏差的平方和为最小理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。 二、2.1什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？各有什么用途？ 答：（1）由于测量过程的不完善或测量条件的不理想，从而使测量结果偏离其真值产生测量误差。（2）有绝对误差、相对误差、引用误差、分贝误差。（3）绝对误差用来评价相同被测量精度的高低；相对误差可用于评价不同被测量测量精度的高低；为了减少仪器表引用误差，一般应在满量程2/3范围以上进行测量。 2.2按测量手段分类有哪些测量方法？按测量方式分类有哪些测量方法？ 答：（1）按测量手段分类：a、绝对测量和相对测量；b、接触测量和非接触测量；c、单项测量和综合测量；d、自动测量和非自动测量；e、静态测量和动态测量；f、主动测量和被动测量。（2）按测量方式分类：直接测量、间接测量和组合测量。 2.3产生系统误差的常见原因有哪些？常见减少系统误差的方法有哪些？ 答:原因有：a、被检测物理模型的前提条件属于理想条件，与实际检测条件有出入；b、检测线路接头之间存在接触电动势或接触电阻；c、检测环境的影响；d、不同采样所得测量值的差异造成的误差；e、人为造成的误读等等。 2.4什么是准确度、精密度、精确度？并阐述其与系统误差和随机误差的关系？ 答：测量的准确度是指在一定的实验条件下多次测定的平均值与真值相符合的程度，以误差来表示；它表示系统误差的大小。精密度是指在相同条件下，对被测量进行多次反复测量，测得值之间的一致程度。反映的是测得值的随机误差。精密度高，不一定正确度高。精确度是指被测量的测得值之间的一致程度以及与其真值的接近程度，即精密度与正确度的综合概念。从测量误差的