531-控制系统设计基础.docx

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1、限制部分：一、依据人体红外辐射传感器原理，设计一个自动门限制系统1.画出系统组成方框图（不得少于4个环节），人体信号-光学系统-热释电红外传感器-信号处理自动门限制电路-开关2 .介绍系统运行原理（不多于50字）3 .说出这是按什么限制的（不多于20字）4 .假如将人换成工厂里来了一辆运输车什么来着的,修改哪个环节最好（不多于20字）。二、水池里的水有时会太多，有时会太少，设计一个液位限制系统1 .画出系统组成结构图，2 .介绍限制装置各个原件，对应什么，有什么用。期望液位-比较器-限制器（机械或气动装置）-执行器（阀门）-被控量（水池液位）-检测装置（传感器）三、对于一阶惯性系统，依据系统限

2、制要求选择合适的限制器，可选择的限制器有P,LD,PI,PD,PID,有2小问,1 .追求较好的限制速度，容许有稳态误差，期望无超调，说出理由（不多于50字），2 .期望较好的限制速度，不容许有稳态误差，期望无超调，说出理由（不多于50字）传感器与检测部分：一、填空题1 .电涡流传感器那里的，线圈下方放置金属导体时，等效电阻会怎样（变大），等效电感会怎样（变小），等效品质因数会怎样（变小），2 .电容式传感器依据不同的结构分为哪3类（变极距，变面积，变介电常数），3 .光纤传感器的组成（纤芯，包层，爱护套），光在光纤中传播，入射角与折射率应满足（光在包层和纤芯的分界面上发生全反射）。二、应变片

3、1 .什么是金属导体的电阻应变效应：导体的电阻在受力产生变形时发生变更的现象。2 .金属导体标准阻值R为1200欧姆，传感器灵敏度K为2,应变是几百微应变，求电阻变更了多少？（ARZR=KQ3 .一个等强度悬梁臂，上面贴2块应变片，下面贴2块应变片，组成全桥，从上方施加压力，画出电桥的电路，并标出阻值的变更状况，电源电压10V,求输出电压。三、热电偶1 .说出热电偶的测温原理（热电势的组成及缘由，接触电势和温差电势），2 .计算题，和书上一个例题一样，数值不一样，求热端温度T,给你E（Tn,0）和E（T,Tn）求T,会给一张温度表（PS:书上有，要会查表=）面试：第一，是英文翻译，是现代限制理

4、论的。其次，是专业问题。1,用了PD调整器时，出现了较大的震荡，是什么缘由（P的增益设的太大）2,增大无阻尼固有频率会有什么好的影响，但是这样又会有什么不利的影响。3,非线性有哪些详细形式，对系统有什么影响。4,李雅普诺夫稳定性的本质是什么，李雅普诺夫稳定判据可以判别非线性系统吗。5,什么是静稳定飞机，什么是静不稳定飞机。静稳定性，静不稳定，静中立稳定动稳定，动不稳定，动中立稳定6,阻尼器的作用是什么。以飞机角运动作为反馈信号，稳定飞机的角速率，增大飞机运动的阻尼，抑制振荡7,飞机飞行时须要用到哪些传感器。驾驶杆力传感器，驾驶杆位移传感器，脚蹬位移传感器，温度传感器，压力传感器，加速度传感器，

5、迎角传感器8,什么是可观性，当系统不行测的时候，怎么样限制系统9,谈谈对飞行限制系统前景及将来的发展。采纳光传操纵系统。利用光纤数据传输技术，抗电磁干扰，防雷电，光线本身电隔离性好，可以减轻限制系统的重量和体积，采纳只能空感知系统，在变更的环境下能自主完成目标的限制。采纳功率电传技术，涌泉点系统代替飞机集中式液压和气动系统，在操纵免除干脆将电功率转换成机械功率，安装维护简便，降低油耗，提高飞行操纵牢靠性和飞机生存实力，便于实现一体化限制。10 .导航制导与限制的关系导航，简洁地说就是确定飞行器的位置和速度信息；制导就是把飞行器看成一个质点，限制其从一个位置飞行到另一个期望的位置；限制就是把飞行

6、器看成一个刚体，依据制导的指令变更其姿态和轨道达到期望值。概括地说，导航就是确定与期望值的偏差；制导就是消退偏差的策略；限制就是执行策略的手段。导航(NaVigatiOn)是指利用卫星定位，将物体之位置及移动路径于接收器上显示出来，以指引运用者行进路径及方向。限制是指限制主体依据给定的条件和目标，对限制客体施加影响的过程和行为。导引和限制飞行器按肯定规律飞向目标或预定轨道的技术和方法。区分就像别人问路，导航就是给他指路，制导就是给他带路。制导是导引和限制飞行器按肯定规律飞向目标或预定轨道的技术和方法。制导过程中，导引系统不断测定飞行器与目标或预定轨道的相对位置关系，发出制导信息传递给飞行器限制

7、系统，以限制飞行。导航是引导某一设备，从指定航线的一点运动到另一点的方法11 .微分环节在什么状况下可以转化为比例环节PIDP限制规律比例限制的输出信号与输入偏差成比例关系。偏差一旦产生，限制器马上产生限制作用以减小偏差，是最基本的限制规律。当仅有比例限制时系统输出存在稳态误差。I限制规律对于一个自动限制系统，假如在进入稳态后存在稳态误差，则称这个系统是有差系统。为了消退稳态误差，必需引入积分限制规律。积分作用是对偏差进行积分，随着时间的增加,积分输出会增大，使稳态误差进一步减小，直到偏差为零，才不再接着增加。因此，采纳积分限制规律的主要目的就是使系统无稳态误差，提高系统的精确度。积分作用的强

8、弱取决于积分时间常数Tl,Tl越大，积分作用越弱，反之则越强。由于积分引入了相位滞后，使系统稳定性变差。因此，积分限制一般不单独运用，通常结合比例限制构成比例积分(PI)限制器。D限制规律在微分限制中，限制器的输出与输入偏差信号的微分(即偏差的变更率)成正比关系。可减小超调量,并能在偏差信号的值变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,从而加快系统的动作速度，削减调整时间。微分限制反映偏差的变更率，只有当偏差随时间变更时，微分限制才会对系统起作用，而对无变更或缓慢变更的对象不起作用。因此微分限制在任何状况下不能单独与被限制对象串联运用。须要说明的是，对于一台实际的PID限制器，假如把微

9、分时间TD调到零，就成为一台比例积分限制器；假如报积分时间Tl放大到最大，就成了一台比例微分限制器；假如把微分时间调到零，同时把积分时间放到最大，就成了一台纯比例限制器。由于PlD限制规律综合了比例、积分、微分三种限制规律的优点，具有较好的限制性能，因而应用范围更广。PlD限制器可以调整的参数是KP、TLTDo适当选取这三个参数的数值，可以获得较好的限制质量，实际应用过程中很多工程技术人员对PlD参数整定不是很数量，这是应选择自整定功能强和限制算法先进的人工智能调整器，便利获得最佳的PlD参数。在选择PlD限制规律时，应依据被控对象的动态、静态特性以及实际限制要求和限制品质来选择比例限制规律应

10、用优缺点：比例限制结构简洁，限制刚好，参数整定便利；限制结果又稳态误差。适用场合：比例限制规律适用于对一阶惯性对象，负荷变更不大，工艺要求不高，假如用于压力、液位、串级副控回路等场合，可采纳比限制。比例积分限制规律应用优缺点：比例积分限制规律能消退稳态误差；积分作用限制慢，会使系统稳定性变差。适用场合：比例积分规律适用于对象滞后较大，负荷变更较大，但变更缓慢，要求限制结果无稳态误差场合。比例积分规律广泛用于压力、流量、液位和那些没有大的事务滞后的详细对象。比例微分规律应用优缺点：比例微分规律响应快，偏差小，能增加系统稳定性，有超前限制作用，可以克服对象的惯性；但限制作用有稳态误差。适用场合：比

11、例微分规律适用于对象滞后较大，负荷变更不大，被控变量变更不频繁,限制结果允许有稳态误差存在的场合。比例积分微分规律优缺点：限制质量最高，无稳态误差；但参数整定较麻烦。适用场合：比例积分微分规律适用于对象滞后较大，负荷变更也较大，限制性能要求高的场合。适用于过热蒸汽温度限制、PH值限制等过程限制。PlD限制器介绍：国内很多仪表厂生产的调整器为经典限制算法的限制器，用在温度限制或困难工况时限制效果一般，建议大家运用限制算法更先进的人工智能限制器、模糊PID限制器等。反馈限制是指将系统的输出信息返送到输入端，与输入信息进行比较，并利用二者的偏差进行限制的过程。反馈限制其实是用过去的状况来指导现在和将

12、来。在限制系统中，假如返回的信息的作用是抵消输入信息，称为负反馈，负反馈可以使系统趋于稳定；若其作用是增加输入信息，则称为正反馈，正反馈可以使信号得到加强。在自动限制理论中，反馈限制是信号沿前向通道（或称前向通路）和反馈通道进行闭路传递，从而形成一个闭合回路的限制方法。反馈信号分正反馈和负反馈两种。为了和给定信号比较，必需把反馈信号转换成与给定信号具有相同量刚和相同量级的信号。限制器依据反馈信号和给定信号相比较后得到的偏差信Zido号，经运算后输出限制作用去消退偏差,使被控量（系统的输出）等于给定值。闭环限制系统都是负反馈限制系统。反馈限制反馈限制优点反馈限制具有很多优点。首先它为管理者供应了

13、关于安排执行的效果的真实信息。此外,反馈限制可以增加员工的主动性。反馈限制反馈限制缺点反馈限制的主要缺点是时滞问题，即从发觉偏差到实行更正措施之间可能有时间延迟现象，在进更正的时候，实际状况可能已经有了很大的变更，而且往往是损失已经造成了。系统本身的工作效果，反过来又作为信息指导该系统的工作，叫做反馈调整。闭环限制系统的组成基本元部件：（1）限制对象：进行限制的设备或过程。（工作机械）（2）执行机构：执行机构干脆作用于限制对象。（电动机）（3）检测装置：用来检测被控量，并将其转换成与给定量相同的物理量（测速发电机）（4）中间环节：一般指放大元件。（放大器，可控硅整流功放）（5）给定环节：设定被

14、控量的给定值。（电位器）（6）比较环节：将所测的被控量与给定量比较，确定两者偏差量。（7）校正环节：用于改善系统性能。校正环节可加于偏差信号与输出信号之间的通道内，也可加于某一局部反馈通道内。前者称为串联校正，后者称为并联校正或反馈校正。特点：（1）系统输出量干脆或简接地参予了对系统的限制作用（2）有负反馈环节，并应用反馈减小或消退误差（3）当出现干扰时，可以自动减弱其影响（4）系统可能工作不稳定如何实现Pid限制：在一些系统中，须要进行PID限制，如一些板卡采集系统，甚至在一些DCS和PLC的系统中有时要扩充系统的PlD限制回路，而由于系统硬件和回路的限制须要在计算机上增加PlD限制回路。在

15、紫金桥系统中，实时数据库供应了PID限制点可以满足PlD限制的须要。进入到实时数据库组态，新建点时选择PlD限制点。紫金桥供应的PlD限制可以供应志向微分、微分先行、实际微分等多种限制方式。进行PlD限制时，可以把PlD的PV连接在实际的测量值上，OP连接在PlD实际的输出值上。这样，在实时数据库运行时，就可以自动对其进行PID限制。PID参数的调整：在PID参数进行整定时假如能够有理论的方法确定PID参数当然是最志向的方法，但是在实际的应用中，更多的是通过凑试法来确定PID的参数。增大比例系数P一般将加快系统的响应，在有静差的状况下有利于减小静差，但是过大的比例系数会使系统有比较大的超调，并

16、产生振荡，使稳定性变坏。增大积分时间I有利于减小超调，减小振荡，使系统的稳定性增加，但是系统静差消退时间变长。本文来自eadianqi增大微分时间D有利于加快系统的响应速度，使系统超调量减小，稳定性增加，但系统对扰动的抑制实力减弱。在凑试时，可参考以上参数对系统限制过程的影响趋势，对参数调整实行先比例、后积分，再微分的整定步骤。首先整定比例部分。将比例参数由小变大，并视察相应的系统响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。假如系统没有静差或静差已经小到允许范围内，并且对响应曲线已经满足，则只须要比例调整器即可。假如在比例调整的基础上系统的静差不能满足设计要求，则必需加入积分环节。在整定时先将积分

17、时间设定到一个比较大的值，然后将已经调整好的比例系数略为缩小（一般缩小为原值的0.8）,然后减小积分时间，使得系统在保持良好动态性能的状况下，静差得到消退。在此过程中，可依据系统的响应曲线的好坏反复变更比例系数和积分时间，以期得到满足的限制过程和整定参数。假如在上述调整过程中对系统的动态过程反复调整还不能得到满足的结果，则可以加入微分环节。首先把微分时间D设置为0,在上述基础上渐渐增加微分时间，同时相应的变更比例系数和积分时间，逐步凑试，直至得到满足的调整效果。调整器有三种型号：1）当调整器的输出量与输入量成比例P,称为比例调整器；2）当调整器的输出量是输入量的积分I,称为积分调整器；3）当调整器的输出量是输入量的微分D,称为微分调整器8、P,称为比例调整器，能使“偏差”快速减小；9、I,称为积分调整器，能使小“偏差”归于零;10、D,称为微分调整器，能使“偏差”的变更率减小；11、所以几乎全部自动闭环限制，一般会有三个P、I、D参数的调整；12、P参数调合适，会是偏差快速减小而不会“矫枉过正”13、I参数调合适，会是小偏差尽快消逝为零，限制精确：14、D参数调合适，会使偏差猛烈变更时快速复原安静，限制稳定性好;