现代控制工程及测试技术(卓迅佳)
检测技术与控制工程教学大纲
检测技术与控制工程教学大纲《测试技术与控制工程》教学大纲课程代码:课程名称:学习时间:课程类型:0110098测试技术与控制工程32选修英文名称:课程成绩:课程性质:预存课程:课程系:检测技术与控制工程2专业课程电气与电子技术、C语言程序设计、机电工程学院应用专业:机械设计与制造及自动化课程术语:1、第六学期课程的地位、目标和任务本课程的状态:测试技术和控制工程是高等院校机电工程、机械设计制造和自动化专业的专业课程。
本课程在教学内容上应着重介绍机电系统中传感器、检测技术和计算机控制技术的基础知识、基本理论和基本方法。
在实践能力培养方面，应注重设计理念、创新意识和设计技能的培养。
本课程的目标是:1.学生获得传感器、自动检测方法、计算机控制系统的组成和特点等方面的基本知识和技能。
2.将所学的自动检测技术和计算机控制系统灵活地应用于未来的工作和生产实践。
本课程的任务:1.掌握各种传感器的原理和应用；2.具备自动检测技术的基本知识和技能；3.掌握计算机控制系统的组成和特点；4.掌握计算机控制系统的应用程序设计和实现技术；5.初步形成解决生产中实际问题的能力。
第二，本课程与其他课程的联系以前的课程:电气和电子技术，C语言编程。
后课程:创新机械设计等。
三、教学内容和要求第一章导言教学要求:掌握机电一体化的基本概念和关键技术，了解机电一体化的典型产品和发展趋势。
要点:机电一体化的基本概念和关键技术难点:机电一体化关键技术的教学内容；第一节机电一体化的基本概念(1)机电一体化的定义(2)机电一体化系统的要素(3)机电系统的分类(4)机电系统的特征第二节机电一体化技术与产品(1)机电一体化理论与技术基础(2)机电一体化关键技术(3)典型机电一体化产品第三节机电一体化的历史和趋势(1)机电一体化的历史(2)机电一体化的趋势第二章传感器和检测技术教学要求:理解传感和检测技术的基本概念；掌握应变和应力、压力、位移、流量、温度等典型物理量的检测技术及相应传感器的测量原理。
北方工业大学硕士研究生招生参考书目—高硕新祥旭考研辅导
085209集成电路工程（专业学位）
01集成电路与片上系统设计
02集成电路工艺与制造
03半导体传感器与微纳M器件
04嵌入式系统设计和应用
05集成电路测试与封装
《电路分析基础》（第4版）、上下册、李瀚荪、高等教育出版社、2006年5月。
《数字电子技术》（数字电子技术基础（第五版），阎石，高等教育出版社，2006
北方工业大学
学院、学科（领域）代码及名称
初试自命题科目参考书目
复试科目参考书目
加试科目参考书目
001信息工程学院
080900电子科学与技术
00不区册、郑君里、高等教育出版社、2000年5月。
《电路分析基础》（第4版）、上下册、李瀚荪、高等教育出版社、2006年5月。
083500软件工程
00不区分研究方向
《数据结构（C语言版）》、严蔚敏、清华大学出版社、2007年
《数据库系统概论》（第4版）、王珊、高等教育出版社、2007年。
《面向对象分析设计与编程》、吴炜煜、清华大学出版、2007。
《C程序设计》（第三版）、谭浩强、清华大学出版社、2005。
《计算机组成原理》（第三版）、蒋本珊、北京理工大学出版社、2008年。
《模拟电子技术》、童诗白、高等教育出版社。
081200计算机科学与技术
00不区分研究方向
《数据库系统概论》（第4版）、王珊、高等教育出版社、2007年。
《面向对象分析设计与编程》、吴炜煜、清华大学出版、2007。
《C程序设计》（第三版）、谭浩强、清华大学出版社、2005。
《计算机组成原理》（第三版）、蒋本珊、北京理工大学出版社、2008年。
模聚天门智联天下模塑生态联盟产业园产业招商推介会举行9个模塑项目现场签约
深圳市槿具技术学会SHENZHEN OIE&MOLO TECHNOLOGY SOCIETY■ Industry news开创模具燕曲代专用金属3D 打印机BLT-A300新品发 布活动。
钳力特副总经理贾鑫向大家 介绍BLT-A300的新品特色和给行业 带来的价值。
他指出，BLT-A300是 专门针对模具制造行业研发设计的3D 打印设备，可以为注塑模具制造带来更先进技术理念，解决一些机加工 没法完成的工作。
另外，毅速激光副总经理陆伟 平、台湾松井国际股份有限公司总经理徐慰恺、新科益系统与咨询（上海）有限公司MoldFlow 技术经理王 成，分别就“毅速激光技术的应用案例”、“模温控制和微发泡结合3D 打 印在注塑模具中的应用”、“仿真分 析助力增材制造降低注塑产品开发成 本”进行了主题演讲，向与会者分享和交流了增材制造技术在模具中的应用情况。
目前，随着我国制造业的转型升级，3D 打印技术在我国制造应用越来 越广泛。
模具作为制造业中的重要装 备，推广应用增材制造技术将极大提高模具的制造水平。
传统的模具制造 技术将更多的应用增材制造技术，将是大势所趋。
而毅速激光与钳力特的战略合作，必将进一步推进我国模具增材技术创新，开启了模具制造新时 代，并为模具行业的技术进步继续贡 献企业的才智和力量。
i 产业园产业蕊髒麟忑2018年12月9日，模塑生态联盟（湖北•天门）产业园2018产业招商 推介暨项目签约仪式在湖北天门举 行。
中国工程院院士李德群及来自中国模塑生态联盟、全国各地知名模塑 企业、全国模塑和汽配行业的180多位 企业家、专家聚首天门，共谋发展. 市委书记吴锦致辞，市委副书记、市 长庄光明主持会议。
吴锦代表市委、市政府向光临此 次活动的嘉宾表示诚挚欢迎。
他说， 此次全国各地知名模塑企业代表齐聚 天门.共襄模塑盛会、共商发展大 计，既是我市实施精准招商、培育新兴产业的重要举措，也是加快产业转 型升级、推动高质量发展的重大机 遇。
2024级测控技术与仪器专业指导性培养计划
2024级测控技术与仪器专业指导性培育支配学科门类：工学代码：08类别：仪器仪表类代码：0804专业名称：测控技术与仪器代码：080401学制：四年学位：工学学士一、培育目标本专业培育的是能适应社会主义现代化建设须要的，德智体全面发展的，具备精密仪器设计制造以及测量与限制方面基础学问与应用实力，能在国民经济各部门从事测量与限制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用探讨、运行管理等方面的应用型高级特地人才。
二、培育要求德育方面：酷爱社会主义祖国，拥护中国共产党的领导，努力学习马列主义、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想，逐步树立辨证唯物主义和历史唯物主义的世界观，具有艰苦创业的精神和为祖国现代化建设服务的思想，逐步树立一心一意为人民服务的人生观和正确的价值观；酷爱科学，养成理论联系实际的良好学风，具有开拓进取、求实创新和擅长合作的科学精神；具有良好的思想品德修养、文化素养和心理素养；自觉维护社会公德和遵纪遵守法律；了解基本国情，具有与现代社会相适应的法律意识、环保意识、国防意识和竞争意识。
业务培育要求方面：本专业学生主要学习精密仪器的光学、机械与电子学基础理论，测量与限制理论和有关测控仪器的设计方法，受到现代测控技术和仪器应用的训练，具有本专业测控技术及仪器系统的应用及设计开发实力。
毕业生应获得以下几方面的学问和实力：1.具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达实力；2.较系统地驾驭本专业领域宽广的技术理论基础学问，主要包括机械学、电子学、光学、测量与限制、市场经济及企业管理等基础学问；3.驾驭光、机、电、计算机相结合的当代测控技术和试验探讨实力，具有本专业测控技术、仪器与系统的设计、开发实力；4.具有较强的外语应用实力；5.具有较强的自学实力、创新意识和较高的综合素养。
三、主干学科光学工程、仪器科学与技术四、主要课程及简介课程编号课程名称学时/学分教材名称10712024 精密机械与仪器设计32/2 精密机械设计简介：该门课程属于专业基础模块，主要阐述了精密机械中常用机构和零、部件的工作原理、适用范围、设计计算方法、工程材料的选择、结构设计原则、精度分析的基础学问和误差计算的方法等。
现代测控技术与系统课程简介
现代测控技术与系统课程代码：80096003课程名称：现代测控技术与系统学分： 3开课学期：第3学年第2学期授课对象：测控技术与仪器专业先修课程：模拟电子技术，数字电子技术，微机原理及应用，单片机原理及应用，传感器原理及应用课程主任：董晓剑课程简介：测控技术近年来发展迅速，是一门集光、机、电、算于一体的工程性和综合性技术。
随着科学技术尤其是电子信息技术的飞速发展，测控的内涵已发展为具有信息获取、存储、传输、处理和控制等综合功能的测控系统；微型化、集成化、远程化、网络化、虚拟化成为以计算机为核心的现代测控技术的一个发展趋势。
本课程从应用角度出发，系统地讲述了现代测控技术的特点、发展概况及其应用。
本课程内容包括新型传感器技术、现代测控总线技术、虚拟仪器技术、远程测控技术、电子设备测控系统集成技术、自动测试设备及软件设计等。
实践教学环节：1.现代测控总线技术实验2.机器视觉技术实验3.虚拟仪器实验4.大型系统PLC综合实验5.现代传感器实验6.通信测控仪器实验课程考核：课程最终成绩=平时成绩*30%+期末考试成绩*70%；平时成绩由出勤率、作业的完成情况决定；期末考试采取灵活方式，采用开卷，题目难度要大，采取闭卷，题目难度适中。
指定教材：韩九强主编．现代测控技术与系统．北京：清华大学出版社2007.9参考书目：孙传友主编．测控系统原理与设计．北京：北京航空航天大学出版社，2002王福瑞等．单片微机测控系统设计大全．北京：北京航空航天大学出版社，1999.3 浦昭邦，王宝光主编．测控仪器设计．北京：机械工业出版社2001程德福，林君主编．智能仪器．北京：机械工业出版社2005．2。
测试技术与控制工程就业方向
测试技术与控制工程就业方向引言随着技术的不断进步和应用领域的扩展，测试技术与控制工程的就业前景变得越来越广阔。
测试技术与控制工程是一门综合性学科，它涉及到多个领域的知识和技能，包括测试方法、仪器设备、软件开发、数据分析等等。
本文将对测试技术与控制工程的就业方向进行详细介绍，并提供一些建议和经验。
测试技术与控制工程的就业方向1. 自动化测试工程师自动化测试工程师是测试技术与控制工程领域的一个重要职业方向。
自动化测试工程师主要负责开发和维护自动化测试框架，并使用相应的工具和脚本进行测试。
他们需要熟悉各种测试方法和工具，并能够设计和执行测试计划。
自动化测试工程师的就业前景非常广阔，几乎所有软件和硬件开发公司都需要他们的专业技能。
2. 测试开发工程师测试开发工程师是测试技术与控制工程领域另一个重要的职业方向。
他们主要负责设计和开发测试工具和框架，以提高测试的效率和质量。
测试开发工程师需要具备扎实的编程和软件开发能力，熟悉各种测试方法和工具，并能够与其他开发人员密切合作。
测试开发工程师的就业机会很多，包括软件开发公司、互联网企业、电子设备制造企业等。
3. 质量分析师质量分析师是测试技术与控制工程领域的另一个重要职业方向。
他们主要负责分析产品和系统的质量，并提出改进意见和方案。
质量分析师需要具备良好的数据分析和问题解决能力，能够熟练使用各种质量管理工具和方法。
质量分析师的就业机会非常广泛，包括制造业、服务业、金融业等各个行业。
4. 控制工程师控制工程师是测试技术与控制工程领域中涉及控制系统设计和开发的专业人员。
他们主要负责设计和实施各种控制算法和方案，并对系统进行优化和改进。
控制工程师需要具备扎实的数学和控制原理知识，熟悉各种控制工具和软件，并能够与其他相关领域的专业人员密切合作。
控制工程师的就业方向多样，包括机械制造、自动化、航空航天等行业。
发展趋势和建议随着技术的发展和应用领域的拓展，测试技术与控制工程的就业前景将会越来越广阔。
测控技术与仪器相关书籍
测控技术与仪器相关书籍测控技术与仪器是现代科学技术领域中不可或缺的重要组成部分。
它涉及到各个领域的实验、测试、检测和测量等方面，为科学研究和工程应用提供了有力的支撑。
为了更好地理解和应用测控技术与仪器，我们可以借助相关的书籍进行学习和研究。
下面就为大家推荐几本与测控技术与仪器相关的书籍。
1.《测控技术导论》这本书是测控技术领域的基础教材之一，它系统地介绍了测控技术的基本概念、原理和方法。
书中内容涵盖了传感器技术、信号处理、数据采集与处理、仪器控制等方面的知识，能够帮助读者全面了解和掌握测控技术的基本理论和应用方法。
2.《仪器与测量技术基础》这本书主要介绍了仪器与测量技术的基础知识和常用技术手段。
从仪器的基本原理、结构和工作原理入手，详细介绍了各种常用测量仪器的原理和应用。
同时，还介绍了测量误差分析、仪器校准和质量控制等内容，为读者提供了系统的仪器与测量技术知识。
3.《虚拟仪器技术与LabVIEW》虚拟仪器技术是现代测控技术的重要发展方向之一，LabVIEW作为虚拟仪器的常用开发平台，在工程实践中得到了广泛应用。
这本书详细介绍了LabVIEW的基本原理和应用技巧，包括界面设计、信号采集与处理、数据分析和仪器控制等方面的内容。
通过学习这本书，读者可以了解虚拟仪器技术的基本概念和LabVIEW的使用方法，从而提高测控技术的应用水平。
4.《自动化仪表与测量技术》自动化仪表与测量技术是现代工业自动化领域的重要内容，它涉及到各种自动化仪表的原理、结构和应用。
这本书全面介绍了自动化仪表的基本原理和常用技术，包括传感器技术、信号处理、自动控制和数据采集等方面的内容。
通过学习这本书，读者可以了解自动化仪表的工作原理和调试方法，提高自动化测控系统的设计和应用能力。
5.《光电测量技术与仪器》光电测量技术是一种重要的非接触测量方法，广泛应用于光学、电子、材料科学等领域。
这本书详细介绍了光电测量技术的基本原理和常用仪器的原理和应用。
现代测控工程技术专业就业方向
现代测控工程技术专业就业方向现代测控工程技术是一门应用科学，涵盖了测量、控制、自动化等多个领域。
随着科技的不断发展，现代测控工程技术在各个行业中得到了广泛应用，对于提高生产效率和产品质量起到了重要作用。
因此，现代测控工程技术专业的就业前景非常广阔。
一、制造业现代测控工程技术在制造业中扮演着重要的角色。
在制造过程中，测量技术被广泛应用于产品的尺寸、形状、表面质量等方面的检测，以确保产品的质量。
同时，控制技术能够对生产过程进行实时监控和调整，提高生产效率和产品质量。
因此，制造业对于现代测控工程技术专业的人才需求非常大。
二、航空航天在航空航天领域，现代测控工程技术起到了至关重要的作用。
航空航天器的设计、制造、测试和运行都需要精确的测量和控制技术。
例如，航空航天器的结构强度测试、燃料流量的测量、空气动力学参数的获取等都需要现代测控工程技术的支持。
因此，现代测控工程技术专业的毕业生在航空航天领域有着广阔的就业机会。
三、能源领域在能源领域，现代测控工程技术也发挥着重要作用。
能源的开发和利用需要对各种参数进行测量和控制，以保证能源的高效利用和安全运行。
例如，核能、风能、太阳能等能源的测量和控制技术都是现代测控工程技术的研究方向之一。
同时，电力系统的监测与控制也需要现代测控工程技术的支持。
因此，能源领域对于现代测控工程技术专业的人才需求非常大。
四、医疗领域现代测控工程技术在医疗领域也有着广泛的应用。
医疗设备的研发和生产需要现代测控工程技术的支持，以确保医疗设备的准确性和安全性。
同时，医疗器械的监测和控制也需要现代测控工程技术的支持。
例如，心电图、血压监测仪、呼吸机等医疗设备的精确测量和控制都依赖于现代测控工程技术。
因此，医疗领域对于现代测控工程技术专业的人才需求也非常大。
现代测控工程技术专业的就业方向非常广泛，涵盖了制造业、航空航天、能源、医疗等多个领域。
随着科技的不断发展，对于测量和控制的需求也越来越大。
因此，现代测控工程技术专业的毕业生在就业市场上有着广阔的发展前景。
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《现代控制工程及测试技术》作业班级：硕911姓名：***学号：**********1. 用MATLAB 求解微分方程的不同命令求解如下微分方程。
5.02d d 3d d 2d d 2233=+++y ty t yt y，2.0)0(,4.0)0(,0)0(-===y y y 1) 至少选用两种求解微分方程的命令；2) 在同一幅图上，用不同属性、颜色的曲线表示)(t y 和)(t y； 解：编写m 文件程序如下：%------第一种方法采用函数ode23或ode45解----clear all;close all;t0=0;tf=15;y0=[0,0.4,-0.2]';[t,y]=ode23('vdpl',t0,tf,y0);figure(1)plot(t,y(:,1),'g-',t,y(:,2),'r--')title('用ode23函数实现微分方程的数值解')xlabel('time/sec')ylabel('value')legend('y','y''')grid%-------第二种方法采用dsolve 函数求解-----t1=0:0.05:15y=dsolve('D3y+2*D2y+3*Dy+2*y=0.5','y(0)=0,Dy(0)=0.4,D2y(0)=-0.2') s=subs(y,t1);dy=diff(y);s1=subs(dy,t1);figure(2)plot(t1,s,'g-',t1,s1,'r--')title('用dsolve 函数实现微分方程的符号解')xlabel('time/sec')ylabel('value')legend('y','y''')grid在方法一中将高阶微分方程等效表达成一阶微分方程组的程序如下：function xdot=vdpl(t,x)xdot=zeros(3,1);xdot(1)=x(2);xdot(2)=x(3);xdot(3)=-2.*x(3)-3.*x(2)-2.*x(1)+0.5;程序运行的结果及输出图形如图1.1，图1.2所示：y=1/4-3/20*exp(-t)+2/35*7^(1/2)*exp(-1/2*t)*sin(1/2*7^(1/2)*t)-1/10*exp(-1/2*t)*c os(1/2*7^(1/2)*t)dy=3/20*exp(-t)+3/140*7^(1/2)*exp(-1/2*t)*sin(1/2*7^(1/2)*t)+1/4*exp(-1/2*t)*cos (1/2*7^(1/2)*t)图1.1 用ode23函数求微分方程的解及解的一阶导数图1.2 用dsolve 函数及diff 函数求微分方程的解及解的一阶导数2. 负反馈系统的前向通道和反馈通道传递函数分别为205164)(23++++=s s s s s G ； )5)(3()1(2)(+++=s s s s H 1) 求闭环系统的标准传递函数模型，零极点增益模型，状态空间模型；并将状态空间表达模型转换成可控标准型和可观测标准型。
2) 用传递函数模型求系统的单位阶跃响应；用零极点增益模型求单位斜坡响应；用状态空间表达模型求单位脉冲响应。
解：编写m 文件程序如下：%-------------------------第二题----------------------clear all;close all;sys1=tf([4,16],[1,1,5,20]); %前向通道传递函数sys2=zpk([-1],[-3,-5],2); %反馈通道传递函数%-------生成标准传递函数模型、零极点增益模型、状态空间模型disp('闭环系统的零极点增益模型为:')zpksys=feedback(sys1,sys2)[num,den]=tfdata(zpksys,'v');disp('闭环系统的标准传递函数模型为:')tfsys=tf(num,den)disp('闭环系统的状态空间模型为:')[A,B,C,D]=ssdata(zpksys)abcdsys=ss(zpksys)%-------下面将状态控制模型转换成可控标准型和可观测标准型%------- 判断系统是否可控M=ctrb(A,B);r1=rank(M);l1=length(A);if r1<l1disp('系统是状态不完全可控的！');elsedisp('系统是状态完全可控的！');disp('将状态空间模型转换为可控标准型：')JA=poly(A);a4=JA(2);a3=JA(3);a2=JA(4);a1=JA(5);a0=JA(6);W=[a1 a2 a3 a4 1;a2 a3 a4 1 0;a3 a4 1 0 0;a4 1 0 0 0;1 0 0 0 0];%计算变换矩阵TT=M*W;Ac=inv(T)*A*TBc=inv(T)*BCc=C*TDc=Dend%---------判断系统是否可观V=[C' A'*C' A'*A'*C' (A')^3*C' (A')^4*C'];r2=rank(V);l2=size(A,1);if r2<l2disp('系统是不完全可观的');elsedisp('系统是状态完全可观的');disp('将状态空间模型转换为可观测标准型：')%计算变换矩阵QQ=inv(W*V');Ag=inv(Q)*A*QBg=inv(Q)*BCg=C*QDg=Dend%-------求系统的单位阶跃响应，单位斜坡响应，单位脉冲响应t1=0:0.2:5;figure(1)step(tfsys,t1) %传递函数模型求系统的单位阶跃响应title('传递函数模型求系统的单位阶跃响应');grid%-------零极点增益模型求单位斜坡响应%-------转换为求zpksys与1/s乘积的单位阶跃响应zpk2sys=zpk([],[0],1); %zpk2sys=1/sG=series(zpksys,zpk2sys);t2=0:0.2:5;figure(2)step(G,t2);title('零极点增益模型求单位斜坡响应');grid%------用状态空间模型求单位脉冲响应t3=0:0.2:5;figure(3)impulse(A,B,C,D,1,t3)title('状态空间模型求单位脉冲响应');grid程序运行的结果如下：1）闭环系统的零极点增益模型为:Zero/pole/gain:4 (s+3) (s+4) (s+5)-----------------------------------------------------(s+3.332) (s+5.153) (s+2.029) (s^2 - 1.514s + 9.532)闭环系统的标准传递函数模型为:Transfer function:4 s^3 + 48 s^2 + 188 s + 240-------------------------------------------s^5 + 9 s^4 + 28 s^3 + 83 s^2 + 275 s + 332闭环系统的状态空间模型为:A =0.7568 2.9931 -0.7916 1.4741 0-2.9931 0.7568 -0.3522 0.6558 00 0 -5.1533 2.1479 00 0 0 -3.3316 2.00000 0 0 0 -2.0288B =4C =3.2269 0 -0.2685 0.5000 0D =系统是状态完全可控的！将状态空间模型转换为可控标准型：Ac =-0.0000 1.0000 -0.0000 -0.0000 -0.0000 -0.0000 0.0000 1.0000 0.0000 0.0000 -0.0000 0.0000 0.0000 1.0000 0.00000.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1.0000 -332.0000 -275.0000 -83.0000 -28.0000 -9.0000 Bc =0.0000-0.0000-0.00000.00001.0000Cc =240.0000 188.0000 48.0000 4.0000 0Dc =系统是状态完全可观的将状态空间模型转换为可观测标准型：Ag =0.0000 -0.0000 0.0000 -0.0000 -332.00001.0000 -0.0000 0.0000 -0.0000 -275.00000.0000 1.0000 0.0000 0.0000 -83.00000.0000 -0.0000 1.0000 0.0000 -28.00000.0000 -0.0000 0.0000 1.0000 -9.0000 Bg =240.0000188.000048.00004.0000-0.0000Cg =0.0000 -0.0000 0.0000 -0.0000 1.0000 Dg =2）运行结果如图2.1、图2.2、图2.3所示：图2.1 传递函数模型求系统的单位阶跃响应图2.2 零极点增益模型求单位斜坡响应图2.3 状体空间模型求单位脉冲响应3. 设反馈系统的开环传递函数为 )164)(1()1()()(2++-+=s s s s s K s H s G1) 绘制系统的根轨迹。
2) 确定系统稳定时的K 值范围。
解：编写m 文件程序如下：%----------第三题------------clear allclose allnum=[1 1];den=conv(conv([1,0],[1,-1]),[1,4,16]);G=tf(num,den)rlocus(G) %求系统的根轨迹gridxlabel('实轴');ylabel('虚轴');title('根轨迹图');%-----下面求根轨迹与虚轴交点的增益及频率[K,Wcg]=plzy(G)程序运行结果如图3所示：图3 系统的根轨迹图K =23.3163 35.6837Wcg =1.56162.5615从图3中可以看出，使系统稳定的K 值的取值范围为:23.316335.6873K << 此时对应的频率为1.5616 rad/s 和2.5615 rad/s 。