测控系统原理第8章习题解答
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。
测控电路(第5版)第八章习题及答案
第八章 连续信号控制电路8-1 简述典型PWM 控制电路的基本结构。
8-2 PWM 控制电路在双极式工作时会不会发生电流断续现象？为什么？8-3 图8-12所示电路在变为单极式控制时，当负载很轻的情况下电流会在一个周期内来回变向，试分析此时V 1、V 2、V 3、V 4的开关情况，并绘出电压、电流波形。
图8-12 题8-3图8-4 何谓PAM 调速？何谓PWM 调速？这两种调速方式有什么不同？8-5 在120°导电角控制电路中(见图8-20)环形移位寄存器的状态只能有六个，为什么？当因某种干扰出现其它状态，如001110时，逆变器工作会出现什么情况？如何防止这种情况的发生？u b2 u b4 4 M 2 V 1 V 3 V 4V 2 V D3 V D2 V D1 V D4 u b1 u b3 E i a A B 1 3图8-20 题8-5图8-6 180 导通型逆变器正常工作的必要条件是什么？在某一时刻同时有几个功率器件导通？8-7 什么是SPWM 控制？采用SPWM 控制有什么好处？8-8 试分析单相全桥式电压源逆变器（见图8-17）各晶体管在双极性SPWM 调制信号作用下的工作状况，画出输出电压波形。
8-9 常用的变频器有哪几种？试总结它们各自的特点和应用场合。
8-10 AC -DC -AC 变频器的主电路由哪几部分组成？各部分由什么主要元件组成？8-11 电流源型变频器和电压源变频器的主要区别在哪里？在性能上有什么差异？第八章 连续信号控制电路8-1 简述典型PWM 控制电路的基本结构。
典型的PWM 控制电路主要有模拟式PWM 控制电路和数字式PWM 控制电路。
模拟式PWM 控制电路主要由脉冲频率发生器和电压比较器构成，脉冲频率发生器一般用锯齿波发生器或三角波发生器。
b5 b4 b3 b6D D Q S D 1D Q Q D S D 2 S D 3 D Q D 4 S QD Q R D 5 RD 6 光电耦合驱动电路STARTLD U b1 ≥ 1数字式PWM 控制电路主要由计数器和数字比较器或由定时电路和触发器构成。
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。
自控控制原理习题王建辉第8章答案
⾃控控制原理习题王建辉第8章答案第⼋章8-1 离散数据系统由哪些基本环节组成？8-2 离散数据系统中A\D 、D\A 转换器的作⽤是什么？ 8-3 离散数据系统与连续数据系统有什么区别和联系？ 8-4 ⾹农采样定理的意义和作⽤是什么？8-5 脉冲传递函数是怎么定义的？它与传递函数有什么区别和联系？求解过程中要注意哪些问题？8-6 离散系统稳定的条件是什么？8-7 离散系统的稳定性与什么因素有关？ 8-8 采⽤周期对系统的稳定性有没有影响？ 8-9 采样系统的稳态误差怎样求解？8-10 设计最少拍系统的⽬的、原则是什么？ 8-11 求下列函数的z 变换。
（1）at e t f --=1)( （2）f(t)=coswt （3）at te t f -=)( （4）f(k)=a k 8-12 证明下列关系式（1）Z[))(()]([是采样周期T z e F t f e Z at at ±= ] （2）)()](t [z F dzdTzt f Z -= 8-13 求下列函数的z 变换。
（1）F(s)= 21s（2）F(s)=)2)(1()3(+++s s s（3）F(s)=2)2(1+s （4）F(s)=)2(+s s k（5）F(s)=)(a s enTs+-(T 是采样周期)8-14 求下列函数的z 反变换。
（1）F(s)=))(1()1(T Te z z e z -----（2）F(s)=)2()1(2--z z z （3）F(s)=22)1()1(-+z z z（4）F(s)=222)1()1(2+-z z z8-15 ⽤z 变换⽅法求解下列差分⽅程，结果以f(k)表⽰（1）f(k+2)+2f(k+1)+f(k)=u(k)f(0)=0,f(1)=0,u(k)=k(k=0,1,2……)（2）f(k+2)-4f(k)=cosk πf(0)=1,f(1)=0,u(k)=k(k=0,1,2……)（3）f(k+2)+5f(k+1)+6f(k)=cos 2πkf(0)=0,f(1)=1,u(k)=k(k=0,1,2……)8-16 已知某采样系统的输⼊输出差分⽅程为x c (k+2)+3x c (k+1)+4x c (k)=x r (k+1)-x r (k) x c (1)=0,x c (0)=0,x r (1)=1,x r (0)=1试求该系统的脉冲传递函数Xc(z)/Xr(z)和脉冲响应。
测控电路课后习题答案(全)
第一章绪论1-1为什么说在现代生产中提高产品质量与生产效率都离不开测量与控制技术？为了获得高质量的产品，必须要求机器按照给定的规程运行。
例如，为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。
为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。
为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。
为了保证产品质量，除了对生产过程的检测与控制外，还必须对产品进行检测。
这一方面是为了把好产品质量关，另一方面也是为了检测机器与生产过程的模型是否准确，是否在按正确的模型对机器与生产过程进行控制，进一步完善对生产过程的控制。
生产效率一方面与机器的运行速度有关，另一方面取决于机器或生产系统的自动化程度。
为了使机器能在高速下可靠运行，必须要求机器本身的质量高，其控制系统性能优异。
要做到这两点，还是离不开测量与控制。
产品的质量离不开测量与控制，生产自动化同样一点也离不开测量与控制。
特别是当今时代的自动化已不是本世纪初主要靠凸轮、机械机构实现的刚性自动化，而是以电子、计算机技术为核心的柔性自动化、自适应控制与智能化。
越是柔性的系统就越需要检测。
没有检测，机器和生产系统就不可能按正确的规程自动运行。
自适应控制就是要使机器和系统能自动地去适应变化了的内外部环境与条件，按最佳的方案运行，这里首先需要的是对外部环境条件的检测，检测是控制的基础。
智能化是能在复杂的、变化的环境条件下自行决策的自动化，决策的基础是对内部因素和外部环境条件的掌握，它同样离不开检测。
1-2试从你熟悉的几个例子说明测量与控制技术在生产、生活与各种工作中的广泛应用。
为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。
为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。
信号与系统课后答案第八章作业答案后半部分
频率响应为
H
(e jΩ
)
=
H
(z)
|z = e jΩ
=
4 ⎡⎣ejΩ −1⎤⎦
3
⎡⎢⎣e
jΩ
−
1 3
⎤ ⎥⎦
经计算得极点为 p = 1 ，零点为 z = 1。 3
H（e jΩ）
（Ω）
幅频响应图（横坐标进行了归一化处理）
（c）Yx (z) =
y(−1) + 2 y(−2) + 2 y(−1)z−1 1− z−1 − 2z−2
=
8⋅ z +1⋅ 3 z−2 3
z， z +1
z
>2
其逆
z
变换即零输入响应为
yx
(n)
=
8 3
⋅
2n
u(n)
+
1 3
⋅
(−1)n
u(n)
（d）根据上面计算的零输入和零状态响应可知系统的完全响应为
f (n) = (−1)n u(n) ， y(−1) = 0 ， y(−2) = 1；
解：（1）将原式两边取单边 Z 变换得，
Y (z) −[z−1Y (z) + y(−1)] − 2[z−2Y (z) + y(−2) + y(−1)z−1] = F (z) + z−1F (z)
整理得：
Y (z)
=
题图 8-23
根据系统框图可得 h(n) = h1(n) ∗[h2 (n) + h3 (n)] ，故 h(n) = δ (n) ∗[h2 (n) + h3(n)] = u(n) + u(n − 2)
测控系统作业参考答案
e(t )dt
0
t
e(i)T T e(i)
i 0 i 0
n
n
T u (n) K P e(n) TI
T e(i) T e(n) e(n 1) u
n D i 0
0
T u ( n 1) K P e( n 1)
MOV TH0，#3CH SETB TR1 RETI
6.下图为 DAC0832 与 8051 单片机接口示意图，要求实现 DAC0832 两个输出通道同步转换 输出，试编写实现该功能的代码。
MOV DPTR,#0DFFFH MOV A,#data1 MOVX @DPTR,A MOV DPTR,#0BFFFH MOV A,#data2 MOVX @DPTR,A MOV DPTR,#7FFFFH MOVX @DPTR,A
式中
e(t ) r (t ) c(t )
D( S )
(3)增量型数字 PID 方程 模拟形式
U (S ) 1 K P 1 TD S E (S ) TI S
离散化形式
e(t ) r (t ) c(t ) de(t ) dT
e( n ) r ( n ) c ( n ) e(n) e(n 1) T
第5章
一、简答题
测量数据处理
1.画出测量数据的产生过程，并简述各环节的作用。
传感器：把被测量转换成电信号 前置放大器：放大传感器弱信号 滤波器：滤除信号中的杂波干扰 多路切换器：从多路输入信号中选择其中一路信号 主放大器：根据信号的大小把信号放大到跟 A/D 量程相匹配 采样保持器：采样要转换的信号，保证信号转换期间采集到的信号大小保持不变 A/D 转换器：把模拟信号转换成数字信号 CPU：处理数字信号
《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。
测控电路第八章习题答案
第八章连续信号控制电路8-1 简述典型PWM控制电路的基本结构。
典型的PWM控制电路主要有模拟式PWM控制电路和数字式PWM控制电路。
模拟式PWM控制电路主要由脉冲频率发生器和电压比较器构成，脉冲频率发生器一般用锯齿波发生器或三角波发生器。
数字式PWM控制电路主要由计数器和数字比较器或由定时电路和触发器构成。
8-2 PWM控制电路在双极式工作时会不会发生电流断续现象？为什么？PWM控制电路在双极式工作时不会发生电流断续现象。
因为四个大功率管分为两组，同一组中的两个晶体管同时导通、同时关断，两组晶体管之间交替地轮流导通和截止，电流可以反向，使得电枢电流始终是连续的。
8-3 图8-12所示电路在变为单极式控制时，当负载很轻的情况下电流会在一个周期内来回变向，试分析此时V1、V2、V3、V4的开关情况，并绘出电压、电流波形。
单极式控制是指在一个开关周期之内，电动机电枢两端的调制脉冲是单一极性的。
在这里，u b1= -u b3具有和双极式一样的正、负交替的脉冲波形，使V1、V3交替导通，至于V2和V4的驱动，则因电动机的转向而施加不同的控制信号。
要电动机正转，u b2恒为负，u b4恒为正，使V2截止而V4常通。
希望电动机反转时，则u b2恒为正，u b4恒为负，使V2常通而V4截止。
在负载较重时，电流方向不变，0≤t＜τ之间，V1、V4导通，V2、V3截止，U AB=+E；τ≤t＜T之间，V4导通，V D3续流，V1、V2截止，V3不通，U AB=0。
当负载很轻的情况下，τ≤t＜T 之间的某一刻电枢电流经V D3续流减小到零时，则在反向电动势的作用下使V3导通，电枢电流改变方向经V D4续流从B流向A，这时V4不通，电动机进行能耗制动；0≤t＜τ之间，回馈制动电流经V D4、V D1续流减小到零后，处于饱和状态的V1、V4将电动机和电源接通，电枢电流改变方向从A流向B，波形见图X8-1。
8-4 何谓PAM 调速？何谓PWM 调速？这两种调速方式有什么不同？将变压与变频分开完成，即在把交流电整流为直流电的同时改变直流电压的幅值，而后将直流电压逆变为交流电时改变交流电频率的变压变频控制方式称为PAM 调速。
自控PPT和课后习题答案-第8章非线性系统改
理想继电器在原点附近存在跳变，等效增益趋于 无穷大；在原点以外的地方，随着输入信号的增加， 输出始终保持常值，等效增益逐渐减小。若系统中串 有理想继电器，在小起始偏离时开环增益大，运动状 态呈发散性质；在大起始偏离时开环增益很小，系统 具有收敛性质。因而，继电特性常常会使系统产生振 荡现象，但如果选择合适的继电特性可提高系统的响 应速度，也可构成正弦信号发生器。
0 0
x 0
在奇点处，系统运动的速度和加速度同时为零。
相平面的奇点也称为平衡点。
奇点一定位于相平面的横轴上。
28
相轨迹在奇点处的切线斜率不定，表明系统在奇点处可以
按任意方向趋近或离开奇点，因此在奇点处，多条相轨迹
间隙输出相位滞后，减小稳定性裕量，动特性变坏自持振荡。
18
*** 相平面分析法
❖
相平面法是一种通过图解法求解一、二阶非
线性系统的分析方法，方法的重点是将二阶非线
性微分方程变写为以输出量及输出量导数为变量
的两个一阶微分方程。然后依据这一对方程，设
法求出其在上述两变量构成的相平面中的轨迹，
并由此对系统的时间响应进行判别。所得结果比
x(t
)
1
x0et x0 x0et
x(t)
1
ln x0
0
x0 1
(8-2)
t
图8-1 一阶非线性系统
7
（4）非线性系统在正弦信号作用下，其输出存在极其复 杂的情况：
（a）跳跃谐振和多值响应
图8-2 所示的非线性弹簧输出的幅频特性。
A() 1. 2 2
4
3
4 .5
图8-2 跳跃谐振与多值响应
8
(b)分频振荡和倍频振荡 非线性系统在正弦信号作用下，其稳态分量除产生同频
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第8章习题解答
1、微机化测控系统设计的基本要求有哪些?
答：基本要求有：达到或超过技术指标，尽可能提高性能价格比，适应环境、安全可靠，便于操作和维护。
2、研制一台微机化测控系统大致分为几个阶段?。
答：研制一台微机化测控系统大致分为三个阶段：确定任务、拟制系统方案，硬件和软件的研制，联机总调、性能测定。
3、怎样选择元器件?
答：选择元器件时一般要注意如下几点：
1）要根据元器件所在电路对该器件的技术要求来选择元器件，在满足技术要求的前提下尽可能选择价格低的元器件。
2）尽可能选用集成组件而不选用分立元件以便简化电路，减少体积，提高可靠性。
3）为减少电源种类，尽可能选用单电源供电的组件，避免选用要求特殊供电的组件。
对只能采用电池供电的场合，必须选用低功耗器件。
4）元器件的工作温度范围应大于所使用环境的温度变化范围。
5）系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配。
5、简要描述硬件研制过程和软件研制过程。
答：
硬件电路研制过程软件研制过程
6、何谓模块化编程?如何划分模块?
答：所谓“模块”就是指一个具有一定功能、相对独立的程序段，这样一个程序段可以看作为一个可调用的子程序。
所谓“模块化”编程，就是把整个程序按照“自顶向下”的设计原则，从整体到局部再到细节，一层一层分解下去，一直分解到最下层的每一模块能容易地编码时为止。
如何划分模块，至今尚无公认的准则，大多数人是凭直觉，凭经验，凭借一些特殊的方法来构成模块，下面给出的一些原则对编程将会有所帮助。
(1)模块不宜分得过大或过小。
通常认为20行到50行的程序段是长度比较合适的模块。
(2)模块必须保证独立性，即一个模块内部的更改不应影响其它模块。
(3)对每一个模块作出具体定义，定义应包括解决某问题的算法，允许的输入输出值范围以及副作用。
(4)对于一些简单的任务，不必企求模块化。
(5)当系统需要进行多种判定时，最好在一个模块中集中这些判定。
这样在某些判定条件改变时，只需修改这个模块即可。