测控电路第5版习题及答案

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测控电路(第5版)第八章习题及答案

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。

测控电路李醒飞第五版第二、三、四、五章习题答案

测控电路李醒飞第五版第二、三、四、五章习题答案

第二章 信号放大电路2-1 何谓测量放大电路?对其基本要求是什么?在测量控制系统中,用来放大传感器输出的微弱电压,电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路,亦称仪用放大电路。

对其基本要求是:①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配;②一定的放大倍数和稳定的增益;③低噪声;④低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移;⑤足够的带宽和转换速率(无畸变的放大瞬态信号);⑥高输入共模范围(如达几百伏)和高共模抑制比;⑦可调的闭环增益;⑧线性好、精度高;⑨成本低。

2-2 (1)利用一个741μA 和一只100k Ω的电位器设计可变电源,输出电压范围为1010S V u V -≤≤; (2)如果10S u V =时,在空载状态下将一个1k Ω的负载接到电压源上时,请问电源电压的变化量是多少?(741μA 参数:输入阻抗2d r =MΩ,差模增益200a V mV =,输出阻抗75o r =Ω)(1)电路设计如图X2-1所示:25k 25k 100k L图X2-1(2)由于电压跟随器属于输入串联、输出并联型结构,该结构下的输入、输出阻抗为:()()()511212000001410i d d R r T r a V V β≅+=+=MΩ⨯+⨯≅⨯MΩ()()()1175120000010.375o o o R r T r a V V m β≅+=+=Ω+⨯≅Ω由上式我们可以看出,电压跟随器中的反馈增大了等效输入阻抗,减小了等效输出阻抗,可以达到阻抗变换的效果。

进一步计算得:10110L S L I u R V k m ≅=Ω=A0.37510 3.75S o L u R I m m V μ∆≅=Ω⨯A =2-3 在图2-2所示的电路中,已知110R k =Ω,21R =MΩ,并令运算放大器的100B I n =A 和30OS I n =A ,在以下不同情况下,计算输出失调误差o u 。

(1)0P R =;(2)12P R R R =;(3)12P R R R =,并且把所有电阻阻值缩小为原来的10分之一;(4)在(3)条件的基础上,使用3OS I n =A 的运算放大器。

测控电路第五版李醒飞第六章习题答案

测控电路第五版李醒飞第六章习题答案

测控电路第五版李醒飞第六章习题答案习题1题目:请说明比较器的使用场景,并简要描述其工作原理。

回答:比较器是一种常用的测控电路元件,用于比较不同电压的大小。

在测试仪器、自动控制系统等领域广泛应用。

其工作原理如下:比较器有两个输入引脚,一个为非反相输入引脚(+IN),一个为反相输入引脚(-IN)。

比较器会将+IN引脚和-IN引脚的电压进行比较,若+IN引脚的电压高于-IN引脚的电压,则输出高电平;若+IN引脚的电压低于-IN引脚的电压,则输出低电平。

比较器最常用的输出有两种,一种是开关型输出,即输出端口在两个电平之间直接切换;另一种是线性输出,即输出端口按照输入电压的大小动态变化。

比较器可以用于检测控制系统中的阈值触发、电压比较、模拟信号的采样等。

例如,可以使用比较器来检测传感器输出的模拟信号是否超过某个预定的阈值,以便进行相应的控制动作。

题目:请说明模数转换器的分类及其特点。

回答:模数转换器(ADC)是测控电路中常用的一种元件,用于将模拟电压或电流信号转换为数字信号。

根据工作原理的不同,模数转换器可分为两种主要类型:逐次逼近型模数转换器和平行型模数转换器。

逐次逼近型模数转换器通过逐步逼近的方式将模拟信号转换为数字信号。

其工作原理是将一个参考电压与输入信号相比较,产生一个比较结果。

然后,根据该比较结果,逐渐调整参考电压,使其逼近输入信号。

最终,将参考电压的调整过程写入一个二进制数字,从而获得模拟信号的数字表示。

逐次逼近型模数转换器具有较高的精度和灵敏度,但转换速度较慢。

平行型模数转换器是一种通过并行比较的方式将模拟信号转换为数字信号。

它将输入信号与多个比较电压进行比较,然后通过编码器将比较结果转换为数字输出。

平行型模数转换器具有较快的转换速度和较低的功耗,但精度相对较低。

题目:请简述有效位精度和分辨率的计算方法。

回答:有效位精度和分辨率是用来描述模数转换器(ADC)性能的两个重要参数。

有效位精度是指ADC输出数字信号的准确程度,通常以比特数(bit)来表示。

测控电路(第5版)第二章习题及答案

测控电路(第5版)第二章习题及答案

第二章 信号放大电路2-1 何谓测量放大电路?对其基本要求是什么?2-2 (1)利用一个741μA 和一只100k Ω的电位器设计可变电源,输出电压范围为1010S V u V -≤≤; (2)如果10S u V =时,在空载状态下将一个1k Ω的负载接到电压源上时,请问电源电压的变化量是多少?(741μA 参数:输入阻抗2d r =MΩ,差模增益200a V mV =,输出阻抗75o r =Ω)2-3 在图2-2所示的电路中,已知110R k =Ω,21R =MΩ,并令运算放大器的100B I n =A 和30OS I n =A ,在以下不同情况下,计算输出失调误差o u 。

(1)0P R =;(2)12P R R R =P ;(3)12P R R R =P ,并且把所有电阻阻值缩小为原来的10分之一;(4)在(3)条件的基础上,使用3OS I n =A 的运算放大器。

R R ou图2-2 题2-3图2-4 在图2-47所示的电路中,已知10R k =Ω,1C nF =和()00o u V =。

假设运算放大器有100B I n =A ,30OS I n =A 和输出饱和电压13sat V V ±=±,在不同情况下,计算运算放大器经过多长时间进入饱和。

(1)0P R =;(2)P R R =。

ou图2-47 题2-4图2-5 (1)在图2-48所示的电路中,运算放大器的10B I n =A ,所有电阻都为100R k =Ω,分析B I 对反相放大器性能的影响;(2)为了使o u 最小,在同相端上应该串联多大的电阻P R ?ou i图2-48 题2-5图2-6 图2-4b 所示中的运算放大器使用741μA ,电路增益为20V V A =-,为使电路输入电阻最大,求满足条件的电阻值(令输入失调可调范围为20mV ±,最大失调电流200OS I n =A ,最大失调电压6OS V mV =)。

测控电路李醒飞第五版第二章习题答案

测控电路李醒飞第五版第二章习题答案

第二章 信号放大电路2-1 何谓测量放大电路?对其基本要求是什么?在测量控制系统中,用来放大传感器输出的微弱电压,电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路,亦称仪用放大电路。

对其基本要求是:①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配;②一定的放大倍数和稳定的增益;③低噪声;④低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移;⑤足够的带宽和转换速率(无畸变的放大瞬态信号);⑥高输入共模范围(如达几百伏)和高共模抑制比;⑦可调的闭环增益;⑧线性好、精度高;⑨成本低。

2-2 (1)利用一个741μA 和一只100k Ω的电位器设计可变电源,输出电压范围为1010S V u V -≤≤; (2)如果10S u V =时,在空载状态下将一个1k Ω的负载接到电压源上时,请问电源电压的变化量是多少?(741μA 参数:输入阻抗2d r =MΩ,差模增益200a V mV =,输出阻抗75o r =Ω)(1)电路设计如图X2-1所示:25k 25k 100k L图X2-1(2)由于电压跟随器属于输入串联、输出并联型结构,该结构下的输入、输出阻抗为:()()()511212000001410i d d R r T r a V V β≅+=+=MΩ⨯+⨯≅⨯MΩ()()()1175120000010.375o o o R r T r a V V m β≅+=+=Ω+⨯≅Ω由上式我们可以看出,电压跟随器中的反馈增大了等效输入阻抗,减小了等效输出阻抗,可以达到阻抗变换的效果。

进一步计算得:10110L S L I u R V k m ≅=Ω=A0.37510 3.75S o L u R I m m V μ∆≅=Ω⨯A =2-3 在图2-2所示的电路中,已知110R k =Ω,21R =MΩ,并令运算放大器的100B I n =A 和30OS I n =A ,在以下不同情况下,计算输出失调误差o u 。

(1)0P R =;(2)12P R R R =;(3)12P R R R =,并且把所有电阻阻值缩小为原来的10分之一;(4)在(3)条件的基础上,使用3OS I n =A 的运算放大器。

测控电路第五版李醒飞第五章习题答案

测控电路第五版李醒飞第五章习题答案

第五章 信号运算电路5-1推导题图5-43中各运放输出电压,假设各运放均为理想运放。

(a)该电路为同相比例电路,故输出为:()0.36V V 3.02.01o =⨯+=U(b)该电路为反相比例放大电路,于是输出为:V 15.03.021105i o -=⨯-=-=U U(c)设第一级运放的输出为1o U ,由第一级运放电路为反相比例电路可知:()15.03.0*2/11-=-=o U 后一级电路中,由虚断虚短可知,V 5.0==+-U U ,则有:()()k U U k U U o 50/10/1o -=---于是解得:V 63.0o =U(d)设第一级运放的输出为1o U ,由第一级运放电路为同相比例电路可知:()V 45.03.010/511o =⨯+=U后一级电路中,由虚断虚短可知,V 5.0==+-U U ,则有:()()k U U k U U o 50/10/1o -=---于是解得:V 51.0o =U5-211图X5-15-3由理想放大器构成的反向求和电路如图5-44所示。

(1)推导其输入与输出间的函数关系()4321,,,u u u u f u o =;(2)如果有122R R =、134R R =、148R R =、Ω=k 101R 、Ω=k 20f R ,输入4321,,,u u u u 的范围是0到4V ,确定输出的变化范围,并画出o u 与输入的变化曲线。

(1)由运放的虚断虚短特性可知0==+-U U ,则有:fR u R u R u R u R u 044332211-=+++ 于是有:⎪⎪⎭⎫⎝⎛+++-=44332211o U R R U R R U R R U R R U f f f f(2)将已知数据带入得到o U 表达式:()4321o 25.05.02i i i i U U U U U +++-=函数曲线可自行绘制。

5-4理想运放构成图5-45a 所示电路,其中Ω==k 10021R R 、uF 101=C 、uF 52=C 。

测控电路第五版李醒飞第4章习题答案

测控电路第五版李醒飞第4章习题答案

第四章信号分离电路4-1简述滤波器功能,按照功能要求,滤波器可分为几种类型?滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统,即对不同频率信号的幅值有不同的增益,并对其相位有不同的移相作用。

按照其功能要求,滤波器可分为低通、高通、带通、带阻与全通五种类型。

4-2按照电路结构,常用的二阶有源滤波电路有几种类型?特点是什么?常用的二阶有源滤波电路有三种:压控电压源型滤波电路、无限增益多路反馈型滤波电路和双二阶环型滤波电路。

压控电压源型滤波电路使用元件数目较少,对有源器件特性理想程度要求较低,结构简单,调整方便,对于一般应用场合性能比较优良,应用十分普遍。

但压控电压源电路利用正反馈补偿RC网络中能量损耗,反馈过强将降低电路稳定性,因为在这类电路中,Q值表达式均包含-Kf项,表明Kf过大,可能会使Q值变负,导致电路自激振荡。

此外这种电路Q值灵敏度较高,且均与Q成正比,如果电路Q值较高,外界条件变化将会使电路性能发生较大变化,如果电路在临界稳定条件下工作,也会导致自激振荡。

无限增益多路反馈型滤波电路与压控电压源滤波电路使用元件数目相近,由于没有正反馈,稳定性很高。

其不足之处是对有源器件特性要求较高,而且调整不如压控电压源滤波电路方便。

对于低通与高通滤波电路,二者Q值灵敏度相近,但对于图4-17c所示的带通滤波电路,其Q值相对R,C变化的灵敏度不超过1,因而可实现更高的品质因数。

双二阶环型滤波电路灵敏度很低,可以利用不同端输出,或改变元件参数,获得各种不同性质的滤波电路。

与此同时调整方便,各个特征参数可以独立调整。

适合于构成集成电路。

但利用分立器件组成双二阶环电路,用元件数目比较多,电路结构比较复杂,成本高。

4-3测控系统中常用的滤波器特性逼近的方式有几种类型?简述这些逼近方式的特点。

测控系统中常用的滤波器特性逼近的方式可分为巴特沃斯逼近、切比雪夫逼近与贝赛尔逼近三种类型。

巴特沃斯逼近的基本原则是在保持幅频特性单调变化的前提下,通带内最为平坦。

测控电路(第5版)第三章习题及答案

测控电路(第5版)第三章习题及答案
图X3-1双边带调幅信号
a)调制信号b)载波信号c)双边带调幅信号
3-37已知调幅信号表示为us(t)=(10+0.5×cos(2π×100t))cos(2π×104t) mV,确定载波信号频率,调制信号频率,调制度。
3-21从相敏检波器的工作机理说明为什么相敏检波器与调幅电路在结构上有许
多相似之处?它们又有哪些区别?
3-22试述图3-16开关式全波相敏检波电路工作原理,电路中哪些电阻的阻值必须满足一定的匹配关系?并说明其阻值关系。
图3-16题3-22图
3-23什么是相敏检波电路的鉴相特性与选频特性?为什么对于相位称为鉴相,而对于频率称为选频?
3-5什么是调频?请写出调频信号的数学表达式,并画出它的波形。
3-6什么是调相?请写出调相信号的数学表达式,并画出它的波形。
3-7什么是脉冲调宽?请写出脉冲调宽信号的数学表达式,并画出它的波形。
3-8为什么说信号调制有利于提高测控系统的信噪比,有利于提高它的抗干扰能力?它的作用通过哪些方面体现?
3-9为什么在测控系统中常常在传感器中进行信号调制?
调制是给测量信号赋以一定特征,这个特征由作为载体的信号提供。常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体,这个载体称为载波信号。用需要传输的信号去改变载波信号的某一参数,如幅值、频率、相位。这个用来改变载波信号的某一参数的信号称调制信号。在测控系统中需传输的是测量信号,通常就用测量信号作调制信号。经过调制的载波信号叫已调信号。
第三章信号调制要采用信号调制?什么是解调?在测控系统中常用的调制方法有哪几种?
3-2什么是调制信号?什么是载波信号?什么是已调信号?
3-3什么是调幅?请写出调幅信号的数学表达式,并画出它的波形。
3-4已知调幅信号表示为us(t)=(10+0.5×cos(2π×100t))cos(2π×104t) mV,确定载波信号频率,调制信号频率,调制度。
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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?1-2为什么说科学技术的发展、高科技的发展都离不开测控技术?1-3试从你熟悉的几个例子说明测量与控制技术在生产、科学研究、生活与各种工作中的广泛应用。

1-4测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用?1-5影响测控电路精度的主要因素有哪些,而其中哪几个因素又是最基本的,需要特别注意?1-6为什么说科技发展对测控电路的可靠性提出了越来越高的要求?1-7为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节,它体现在哪些方面?1-8测量电路的输入信号类型对其电路组成有何影响?试述模拟式测量电路与增量码数字式测量电路的基本组成及各组成部分的作用。

1-9为什么要采用闭环控制系统?试述闭环控制系统的基本组成及各组成部分的作用。

第二章绪论1-10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?为了保证产品质量,必须对产品进行检测,把好产品质量关。

测控的目的不仅仅是了解产品质量,更主要是提高质量的产品。

为此要求机器在测控系统控制下按照给定的规程运行。

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。

当今时代的自动化已不是20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。

1-11为什么说科学技术的发展、高科技的发展都离不开测控技术?实践是检验真理的唯一标准,没有经过实践的检验,一些新的思想只能是假说或学说,只有经过测量等实践检验,才能将假说或学说变为科学。

许多重大发现和发明从都是测试和仪器仪表的进步开始。

哈勃望远镜对天体科学的发展,扫描隧道显微镜对纳米科技的形成,起了关键作用。

当今的时代是信息时代,它是以计算机和网络的广泛应用为主要标志。

而计算机的发展首先取决于大规模集成电路与存储器件制作的进步。

以大规模集成电路为例,在一块芯片上能集成多少个元件取决于光刻工艺能制作出多精细的图案,而这依赖于光刻的精确重复定位,依赖于定位系统的精密测量与控制。

在纳米科技中,在微机电系统中,由于尺度效应、表面效应等,许多物理、化学现象和规律都与宏观世界不尽相同,需要通过测量了解新现象、掌握新规律。

神州号发射成功在很大程度上依靠测控。

为了确保载人航天、登月等的成功,首先要通过测量获得大量的数据,宇宙飞船的轨迹需要按测量数据不断修正,航天飞行中需要进行各方面的科学实验,没有一项不需要测控。

有数据表明,运载火箭和航天器的研制费一半用于仪器与测控手段。

1-12试从你熟悉的几个例子说明测量与控制技术在生产、科学研究、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。

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。

苹果落在牛顿头上,启发牛顿去思考。

月亮不作直线运动,而绕着地球转,一定有力在吸引它。

然而在牛顿的有生年代,万有引力还只是一种学说。

只有随着测量技术的进步,在测得了地球与月亮的精确距离后,从量值上证明了正是地球对月亮的引力,使月亮绕着地球转,万有引力学说才成为科学。

哈勃望远镜对天体科学的发展,扫描隧道显微镜对纳米科技的形成,起了关键作用。

神州号发射成功在很大程度上依靠测控。

为了确保载人航天、登月等的成功,首先要通过测量获得大量的数据,宇宙飞船的轨迹需要按测量数据不断修正,航天飞行中需要进行各方面的科学实验,没有一项不需要测控。

一部现代的汽车往往装有几十个不同传感器,对点火时间、燃油喷射、空气燃料比、防滑、防碰撞等进行控制。

微波炉、照相机、复印机等中也都装有不同数量的传感器,通过测量与控制使其能圆满地完成预定的功能。

建设宜人居住造福后代的生态环境,需要对环境进行监控;开展生命科学和医学研究,需要进行检测和试验;为了保障人民的健康,需要对食品、水源、样品等进行检测。

检测对于哪一个领域、哪一个方面都是不可或缺的。

1-13测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用?传感器的输出信号一般都很微弱,还可能伴随着各种噪声,需要用测控电路将它放大,剔除噪声、选取有用信号,按照测量与控制功能的要求,进行所需演算、处理与变换,输出能控制执行机构动作的信号。

在整个测控系统中,电路是最灵活的部分,它具有便于放大、便于变换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。

测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用,测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度依赖于测控电路。

1-14影响测控电路精度的主要因素有哪些,而其中哪几个因素又是最基本的,需要特别注意?器件本身的噪声与外界的干扰、温度变化(含外部温度的影响和电路自身发热引起的温度变化)引起的漂移、电路的线性度与频率特性、输入与输出阻抗等是影响测控电路精度的主要因素,其中噪声与干扰、温度变化引起的漂移是最基本的,需要特别注意。

1-15为什么说科技发展对测控电路的可靠性提出了越来越高的要求?随着科技与生产的发展,测控系统应用越来越广、规模越来越大,这对可靠性提出了越来越高的要求。

在现代生产中、在科学研究中、在国防上,需要探索的领域越来越多,应用领域也越来越广泛,天上、地下、水中、人体内部等等。

工作条件千变万化,有的非常恶劣,高温、高速、高湿、高尘、振动、密闭、遥测、高压力、高电压、深水、强场、易爆等等。

测控电路都要有适应性,而且能在这些条件下可靠地工作,从而对测控电路提出了更高的要求。

1-16为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节,它体现在哪些方面?它具有便于放大、便于变换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。

它接受的是充满噪声的微弱信号,经过测控电路的处理可以获得各种形式满足测量与控制要求的优质信号。

1-17测量电路的输入信号类型对其电路组成有何影响?试述模拟式测量电路与增量码数字式测量电路的基本组成及各组成部分的作用。

测量电路的功用是拾取由传感器输入的测量信号,对它进行处理,以满足测量与驱动控制系统的需要。

由传感器输入的测量信号不同,需要进行的处理也不同,它的组成也不同。

模拟式测量电路的基本组成如图X1-1所示。

传感器包括它的基本转换电路,如电桥。

传感器的输出已是电量(电压、电流、频率、相位信号等)。

根据被测量值的大小,可按需要进行相应的量程切换。

传感器的输出一般较小,常需要放大。

图中所示各个组成部分不一定都需要。

例如,对于输出非调制信号的传感器,就无需用振荡器向它供电,也不用解调器。

在采用信号调制的场合,信号调制与解调用同一振荡器输出的信号作载波信号和参考信号。

利用信号分离电路(常为滤波器),将信号与噪声分离,将不同成分的信号分离,取出所需信号。

有的被测参数比较复杂,或者为了控制目的,还需要进行运算和信号形式的转换。

模数转换是一种常用的信号转换。

为了进行数字显示、数字控制都需要模数转换。

在需要较复杂的数字和逻辑运算、或较大量的信息存储情况下,需要采用计算机,这时也需要模数转换。

图中振荡器、解调器、运算电路、信号转换电路和计算机画在点划线框内,表示有的电路中没有这些部分。

图X1-1模拟式测量电路的基本组成增量码数字式测量电路的基本组成如图X1-2所示。

一般来说增量码传感器输出的周期信号幅值也是比较微小的,需要首先将信号放大。

传感器输出信号一个周期所对应的被测量值往往较大,为了提高分辨力,需要进行内插细分。

可以对交变信号直接处理进行细分,也可能需先将它整形成为方波后再进行细分。

在有的情况下,增量码一个周期所对应的量不是一个便于读出的量(例如,在激光干涉仪中反射镜移动半个波长信号变化一个周期),需要对脉冲当量进行变换。

脉冲当量变换过去常由电路完成,而现在越来越多地由计算机完成。

被测量增大或减小,增量码都作周期变化,需要采用适当的方法辨别被测量变化的方向,辨向电路按辨向结果控制计数器作加法或减法计数。

在有的情况下辨向电路还同时控制细分与脉冲当量变换电路作加或减运算。

采样指令到来时,将计数器所计的数送入锁存器,显示执行机构显示该状态下被测量值,或按测量值执行相应动作。

在需要较复杂的数字和逻辑运算、或较大量的信息存储情况下,采用计算机。

手动采样图X1-2增量码数字式测量电路的基本组成1-18为什么要采用闭环控制系统?试述闭环控制系统的基本组成及各组成部分的作用。

开环控制系统难以保证系统的输出符合所需要求。

首先,系统能够获得正确的输出是建立在输入与输出有确定的函数关系基础上的。

也就是说系统的模型,或者说它的传递函数正确、不变。

各种扰动因素都会使系统的传递函数发生变化,从而引起输出的变化。

其次,不可避免地会有扰动因素作用在被控对象上,引起输出的变化。

闭环控制系统的基本组成如图X1-3所示。

它的主要特点是用传感器直接测量输出量,将它反馈到输入端与设定电路的输出相比较,当发现它们之间有差异时,进行调节。

这里系统和扰动的传递函数对输出基本没有影响,影响系统控制精度的主要是反馈环节(包括传感器与相连接的测量电路)及比较电路的误差,包括作用在比较电路上的扰动的影响。

在图X1-3中,传感器反馈信号与设定信号之差经放大后,不直接送执行机构,而先经过一个校正电路。

如果放大后直接输出,那么由于外界干扰的作用,发现输出不符合要求,反馈环节就会有一定的输出。

在设定没有变化的情况下,比较电路会有一定输出,将被控对象的输出回调到设定状态。

但是这种系统不同完全消除偏差,因为为了形成调节信号,必须要求反馈环节有输出,而这意味被控对象的输出发生了变化。

因为只有被控对象的输出发生了变化,反馈环节才会有输出,这种现象称为静差。

为了消除静差,需要引入积分环节。

当发现输出有变化时,反馈环节的输出发生变化,将输出量调节到设定值。

输出量回到设定值后,反馈环节不再有输出,比较电路的输出也回到零,但是积分环节的输出不变,它能够抵消干扰的作用,使被控对象的输出量保持设定值。

这种系统称为无静差系统。

考虑到从发现输出量发生变化到执行控制需要一段时间,特别是引入积分后更会使这一滞后时间延长,为了提高响应速度常引入微分环节。

在实际电路中,往往比较电路的输出先经放大再送入校正电路,它包括比例放大、积分和微分环节。

这种控制方式常成为PID控制,即比例、积分、微分控制。

无论是开环或闭环控制,都可以采用模拟控制或数字控制,加入转换电路的目的是使执行机构获得所需类型的控制信号。

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