课程设计任务书
学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 自动化学院 题 目: 三阶系统综合分析与设计
初始条件：某单位反馈系统结构图如图1所示：
图1 图2
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体
要求）
1、 试绘制随根轨迹
2、 当-6为闭环系统的一个极点时，K=?
3、 求取主导极点阻尼比为0.7时的K 值（以下取这个值）
4、 分别求取位置误差系数、速度误差系数、加速度误差系数及输入信号为
2
2)(1)(t t t t r ++=单位阶跃信号、斜坡信号及单位加速度信号时的稳态误差
5、 用Matlab 绘制单位阶跃相应曲线
6、 绘制Bode 图和Nyquist 曲线，求取幅值裕度和相角裕度
7、 如在比较点与开环传递函数之间加1个非线性环节，如图2所示，其中
7.1,7.00==M e ，试求取非线性环节的描述函数，并根据负倒描述函数和
Nyquist 图判断系统的稳定性 8、 认真撰写课程设计报告。
时间安排：
指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日
武汉理工大学《自动控制原理》课程设计说明书
目录
摘要 (1)
1 设计意义及要求 (2)
1.1设计意义 (2)
1.2设计要求 (2)
2 设计过程 (3)
2.1绘制根轨迹 (3)
2.1.1 理论计算 (3)
2.1.2 MATLAB绘制根轨迹 (4)
2.2极点-6时的K值的求取 (4)
2.3主导极点阻尼比为0.7时的K值求取 (5)
2.4稳态误差 (6)
2.4.1 系统的误差系数分析 (6)
2.4.2 系统的稳态误差分析 (6)
2.5用M ATLAB绘制单位阶跃响应曲线 (6)
2.6绘制B ODE图和N YQUIST曲线，求取幅值裕度和相角裕度 (7)
2.6.1 绘制Bode图 (7)
2.6.2绘制Nyquist曲线 (8)
2.6.3 幅值裕度和相角裕度 (9)
2.7系统加入非线性环节的稳定性分析 (9)
2.7.1 非线性环节的描述函数的求取 (10)
2.7.2 负倒描述函数的求取 (11)
2.7.3 系统稳定性的判据及原理 (12)
2.7.4 系统稳定性判断 (13)
结束语 (14)
参考文献 (15)
摘要
《自动控制原理》是为了培养学生统筹运用自动控制原理课程中所学的理论知识，掌握反馈控制系统的基本理论和基本方法，对工程实际系统进行完整的全面的分析和综合而开设的重要教学环节，此次课程设计可以锻炼学生的动手能力和解决问题的原因，把课本知识运用的实际中，同时也以更为自主创新的形式检验了学生对所学知识的掌握程度。
三阶系统是以三级微分方程为运动方程的控制系统。在控制工程中，三阶系统非常普遍，其动态性能指标的确定是比较复杂。在工程上常用闭环主导极点的概念对三级系统进行分析，或直接用MATLAB软件进行高级系统分析。在课程设计中，我们不仅要掌握用MATLAB绘制闭环系统根轨迹和和系统响应曲线，用系统的闭环主导极点来估算三阶系统的动态性能，还要掌握BODE图和Nyquist曲线的绘制。以及在比较点与开环传递函数之间加一个非线性环节后用负倒描述函数和Nyquist曲线判断系统的稳定性。
关键字：三阶系统闭环主导极点MA TLAB
1 设计意义及要求 1.1 设计意义
本次设计主要是让学生将自动控制原理中所学的理论知识与实践结合起来，对工程实际系统进行完整全面分析和综合，掌握利用MA TLAB 对控制理论进行分析，研究和仿真技能，提高分析问题和解决问题的能力。本次的课程设计是对我们平时学习的理论知识的一个检验，也是让我们更加熟练的运用MA TLAB 软件，更好的解决自动控制方面的一些问题。
1.2 设计要求
初始条件：某单位反馈系统结构图如下图所示：
图1 图2
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体
要求）
1、 试绘制随根轨迹
2、 当-6为闭环系统的一个极点时，K=?
3、 求取主导极点阻尼比为0.7时的K 值（以下取这个值）
4、 分别求取位置误差系数、速度误差系数、加速度误差系数及输入信号为
2
2)(1)(t
t t t r ++=单位阶跃信号、斜坡信号及单位加速度信号时的稳态
误差
5、 用Matlab 绘制单位阶跃相应曲线
6、 绘制Bode 图和Nyquist 曲线，求取幅值裕度和相角裕度
7、 如在比较点与开环传递函数之间加1个非线性环节，如图2所示，其中
7.1,7.00==M e ，试求取非线性环节的描述函数，并根据负倒描述函数
和Nyquist 图判断系统的稳定性
8、 认真撰写课程设计报告。
2 设计过程
2.1 绘制根轨迹
某单位反馈系统结构图如下图所示：
2.1.1 理论计算
（1）根轨迹的起点和终点。根轨迹起于开环极点(包括无限极点)，终于开环零点（包括无限零点）。根据系统开环传递函数可得：系统的开环极点分别为0、-2、-4，开环零点为无限远。
（2） 根轨迹的分支数。n=3，m=0，所以分支数为3 。且它们是连续的并且对称于实轴。
（3） 根轨迹在实轴上的分布。实轴上的某一个区域，若其右边开环零、极点的个数之和为奇数，则该区域必是根轨迹。因此实轴上(-∞，-4]、 [-2,0]必为根轨迹。
（4）根轨迹的渐进线。渐近线与实轴的交点m
n z
p m
j j
n
i i a --
=
∑∑
==1
1
σ = = -2，即
与实轴的交点为（-2,j0）,与实轴的交角为()()3
5,
3
3
1212πππ
π
π
?，=
+=
-+=k m
n k a
（k=0，1，2）。
（5）确定根轨迹的分离点。 分离点的方程为:04
12
11=++
++
d d d ，因此可以求得分
离点d=-0.85,d=-3.15（不合题意，舍去）
（6）根轨迹与虚轴的交点。 由开环传递函数写出系统的闭环特征方程式为 K s s +++86s 23=0
将ωj s =代入上式，可得实部方程为062=+-k ω，虚部方程为083=+-ωωj j 解得 所以与虚轴的交点为()()22,0,22,0j j -。
3
4
20--。，4822=±=k ω
2.1.2 MATLAB 绘制根轨迹
MATLAB 为绘制根轨迹编程如下： num=[48]; den=[1 6 8 0]; rlocus(num,den);
绘制出的根轨迹如图1所示：
-14
-12-10-8-6-4-2024
-10-8-6-4-202468
10Root Locus
Real Axis (seconds -1)
I m a g i n a r y A x i s (s e c o n d s -1)
图1 闭环根轨迹
根据理论计算和MATLAB 绘制的根轨迹示意图，可以知道理论计算和MATLAB 绘制的根轨迹完全相符。从而可以知道所绘制的根轨迹是正确的。
2.2 极点-6时的K 值的求取
闭环系统的特征方程为：
086s 2
3
=+++K s s
将闭环极点s=-6代入方程式中，从而可以得到48=k 。所以当-6为闭环系统的一个极点时，k 等于48。
2.3主导极点阻尼比为0.7时的K 值求取
当主导极点阻尼比为0.7时，先做出7.0=ξ的等阻尼比线，使这条直线与负实轴方向的夹角为=βcos 1-7.0cos 1-=ξ=?6.45,此直线的斜率为k=-tan ?6.45=-1.02,在MA TLAB 中画出此直线，并能找到与根轨迹的交点s 1即是满足7.0=ξ的闭环主导极点之一。编写的此程序为：
k=-1.02; x=-25:5; y=k*x; plot(x,y); hold on num=[48];
den=[1 6 8 0]; rlocus(num,den);
-25
-20-15-10
-505
-30-20
-10
10
20
30
Root Locus
Real Axis (seconds -1)
I m a g i n a r y A x i s (s e c o n d s -1)
图2
由图2我们可以得出s 1=-0.753+j0.768，由根轨迹的对称性，可求得另一个极点为
2s =-0.753-j0.768，由幅值条件可知，闭环极点s 1对应的根轨迹的增益为
K= |s 1|| s 1+2|| s 1+4|=|-0.753+j0.768||1.247+j0.768||3.247+j0.768|=5.27
经验证，s 1和2s 满足主导极点的条件，另一极点实部的模比主导极点实部的模大三倍以上，不是主导极点，所以该系统可近似成一个由主导极点构成的二阶系统传递函数为：
对应的系统的开环增益为K r = K/8=0.66。
2.4稳态误差
2.4.1 系统的误差系数分析
位置误差系数
00
5.27
lim ()()lim
(2)(4s s K p G s H s s s s →→===∞++；
）
速度误差系数
00
5.27
lim ()()lim 0.66(2)(4s s K v sG s H s s
s s s →→===++；）
加速度误差系数
22
00
5.27
lim ()()lim 0(2)(4s s K a s G s H s s
s s s →→===++；）
2.4.2 系统的稳态误差分析
当输入为r 1（t ）=1（t ）时，稳态误差为e 1ss =
当输入为r 2（t ）=2t 时，稳态误差为e 2ss = 当输入为r 3（t ）=t 2时，稳态误差为e 3ss =
则当输入为r(t)= r 1（t ）+ r 2（t ）+ r 3（t ）时，总的稳态误差为 e ss = e 1ss + e 2ss + e 3ss =∞.
2.5 用Matlab 绘制单位阶跃响应曲线
系统的闭环传递函数为
其分子系数为5.2716
.1s 51.1s 16
.1s s s s s s s 2s s 2
21212
n
n 2
2
n
++=--=++=
Φ））（（）（ω?ωω;
01111
=∞
+=
+p
K
;03.366.02
2==
v K ;0
22
∞==a
K
利用MATLAB 程序可编以下程序： num=[5.27]; den=[1 6 8 5.27]; step(num,den)
在MATLAB 程序中输入此程序，运行后得到单位阶跃响应曲线如图3所示。
0123456789
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Step Response
Tim e (seconds)
A m p l i t u d e
图3 单位阶跃响应曲线
2.6绘制Bode 图和Nyquist 曲线，求取幅值裕度和相角裕度
2.6.1 绘制Bode 图
系统的开环传递函数为
其分子系数为5.27利用MATLAB 程序可编以下程序： num=[5.27]; den=[1 6 8 0]; bode(num,den)
在MATLAB 程序中输入此程序，运行后得到Bode 图如图4所示。
-150-100
-50
50
M a g n i t u d e (d B
)10
-2
10
-1
10
10
1
10
2
-270
-225-180-135
-90P h a s e (d e g )
Bode Diagram
Frequency (rad/s)
图4 Bode 图
2.6.2绘制Nyquist 曲线
系统的开环传递函数为
可得其分子系数其分子系数为5.27，分母系数分别为1，6，8，0。利用MATLAB 程序可编以下程序： num= [5.27]; den=[1 6 8 0]; nyquist(num,den)
在MATLAB 程序中输入此程序，运行后得到Nyquist 如图5所示。
其中Nyquist 图与实轴的交点：将ωj s =代入开环传递函数中，令虚部等于0，得到
2.83ω=，此时曲线与负实轴的交点为（-0.11，j0）。
-1
-0.9-0.8-0.7-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10
Nyquist Diagram
Real Axis
I m a g i n a r y A x i s
图5 Nyquist 曲线
2.6.3 幅值裕度和相角裕度
系统的开环传递函数为
可得其分子系数其分子系数为5.27，分母系数分别为1，6，8，0 利用MATLAB 程序可编以下程序： num= [5.27]； den=[1 6 8 0]；
[mag,phase,w]=bode(num,den)； [gm,pm]=margin(mag,phase,w)
在MATLAB 程序中输入此程序并运行后得到结果，相角裕度和幅值裕度分别为:63.8621
pm ?
= 9.1082gm =。
2.7 系统加入非线性环节的稳定性分析
2.7.1 非线性环节的描述函数的求取
由下图可知非线性环节为有死区的继电特性，其描述函数的推导过程为： 首先从死区与滞环继电非线性环节分析。注意到滞环与输入信号及其变化率的关
输出)(t y 的数学表达式为
??
???≤≤≤≤≤≤=π
ωψψωψψωt t M t t y 2211
,0,
0,
0)(
图6死区滞环继电特性和正弦响应曲线
图6中，由于非线性特性导致)(t y 产生不同线性变化的区间端点为
由图6可见，)(t y 为奇对称函数，而非奇函数，由式
得到
死区滞环继电特性的描述函数为
取m=1,得死区继电特性的描述函数为
根据已知条件可得7.00==e h ，7.1=M ,代入上式中可得到此非线性系统的描述函数：
2.7.2 负倒描述函数的求取
由死区继电特性的描述函数为
对)(u N 求导数
又当m A A h <≤时，；当m A A >时，
，故m A 为N(A)的极大值点，极
大值为
所以可得到负倒函数的极大值
负倒函数的极小值
7所示。
图7 系统的G Γ和()
A N 1-
曲线
2.7.3 系统稳定性的判据及原理
由于要求G(s)具有低通特性，故其极点均应位于s 的左半平面。当非线性特性采用描述函数近似等效时，闭环系统的特征方程为
0)()(1=+ωj G A N
即
在复平面上绘制G Γ曲线和
A
变化方向。 若G Γ曲线和曲线无交点，表明0)()(1=+ωj G A N 无ω的正实数解。以下为两种
可能形式。 a. G Γ曲线包围A 的正弦输入信号，
j0）点被G Γ曲线包围，此时系统不稳定，A 将增大，并最终使A 增大到极
限位置或使系统发生故障。 b. G Γ曲线不包围点不被G Γ曲线包围，此时系统稳定A 将减小，并最终使A 减
小为零或使非线性环节的输入值为某定值，或位于该定值附近较小的范围。 综上可得非线性环节系统的稳定性判据：若G Γ曲线不包围稳定；若G Γ曲线包围
2.7.4 系统稳定性判断
根据原系统的Nyquist 图可知，图像与实轴交于（-0.11，j0）点，负倒函数的极大值为-0.65，如图7，此时G Γ曲线不包围
结束语
通过这次自动控制原理课程设计，我掌握并巩固了自动控制原理知识，这次我做的是一个三阶系统的综合分析和设计，主要完成的任务是绘制根轨迹﹑绘制单位阶跃响应﹑求稳态误差﹑绘制Bode图和Nyquist曲线﹑求幅值裕度和相角裕度以及加入非线性死区利用负倒描述函数和Nyquist曲线来判断系统的稳定性。这些问题在课堂上老师大部分都讲过，但是做起课程设计时还是遇到了一点困难，对于加入非线性死区利用负倒描述函数和Nyquist曲线来判断系统的稳定性这方面我比较陌生。但是通过翻阅资料，认真分析，我最终还是解决了问题。
在这次设计中，我不仅学会了用理论来分析检验实践，学到了关于MATLAB方面的很多知识，MA TLAB它有着强大的数据处理能力，处理速度快，精度高，它不仅可以用来绘制曲线，而且可以用来帮助解方程，以及做仿真处理，帮助验证理论分析的真确性。
这次课程设计是对平时学习的一个检验，也学会了用实践来验证理论，总的来说，通过这次课程设计我受益匪浅。
参考文献
[1]胡寿松.《自动控制原理（第五版）》.科学出版社
[2]王万良.《自动控制原理》.高等教育出版社
[3]胡寿松.《自动控制原理习题解析（第五版）》.科学出版社
[4]薛定宇.《反馈控制系统设计与分析—MATLAB语言应用》.清华大学出版社
[5]张静.《MATLAB在控制系统中的应用》，电子工业出版社，2007
第一章 3、一物体经针孔相机在屏上成一60mm大小得像,若将屏拉远50mm,则像得大小变为70mm,求屏到针孔得初始距离。 解:在同种均匀介质空间中光线直线传播,如果选定经过节点得光线则方向不变,令屏到针孔得初始距离为x,则可以根据三角形相似得出: 所以x=300mm 即屏到针孔得初始距离为300mm。 4、一厚度为200mm得平行平板玻璃(设n=1、5),下面放一直 径为1mm得金属片。若在玻璃板上盖一圆形得纸片,要求在玻璃板上方任何方向上都瞧不到该金属片,问纸片得最小直径应为多少？ 解:位于光纤入射端面,满足由空气入射到光纤芯中,应用折射定律则有: n0sinI1=n2sinI2 (1) 而当光束由光纤芯入射到包层得时候满足全反射,使得光束可以在光纤内传播,则有: (2) 由(1)式与(2)式联立得到n0、
16、一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折射率n=1、5得玻璃球上,求其会聚点得位置。 如果在凸面镀反射膜,其会聚点应在何处？如果在凹面镀反射膜,则反射光束在玻璃中得会聚点又在何处？反射光束经前表面折射后,会聚点又在何处？说明各会聚点得虚实。 解:该题可以应用单个折射面得高斯公式来解决, 设凸面为第一面,凹面为第二面。 (1)首先考虑光束射入玻璃球第一面时得状态,使用高斯公 式: 会聚点位于第二面后15mm处。 (2) 将第一面镀膜,就相当于凸面镜 像位于第一面得右侧,只就 是延长线得交点,因此就是虚像。 还可以用β正负判断: (3)光线经过第一面折射:, 虚像 第二面镀膜,则:
得到: (4) 在经过第一面折射 物像相反为虚像。 18、一直径为400mm,折射率为1、5得玻璃球中有两个小气泡,一个位于球心,另一个位于1 ／2半径处。沿两气泡连线方向在球两边观察,问瞧到得气泡在何处？如果在水中观察,瞧到得气泡又在何处？ 解: 设一个气泡在中心处,另一个在第二面与中心之间。 (1)从第一面向第二面瞧 (2)从第二面向第一面瞧 (3)在水中
1、IBM提出的电子商务系统生命周期模型 2、项目管理工具：（1）甘特图（2）网络图（3）项目管理软件 3、结构化分析方法采用数据流图（DFD：Data Flow Diagram）作为刻画数据流及其处理转换的工具，通过一些图形符号表述数据源、数据流向、处理转换等；基本元素包括数据流、处理、实体、数据存储。结构化分析方法采用数据字典（DD：Data Dictionary）来表示各类数据；可以通过判定表、决策树的方式描述处理转换的过程的细节 4、面向对象的分析方法中对象的属性（填空、选择） （1）所有的事物都是由对象构成的，任何复杂的事物都可以通过对象的某种组合结构构成。（2）对象包括属性和方法两方面内容，。属性描述的是对象的信息特征。 （3）对象之间的联系主要是通过消息的传递来完成的。 （4）对象可以按照属性进行归类。类和类之间可以有继承、派生等多种关系 5、UML(Unified Modeling Language，统一建模语言) 6、UML中的关系（大题） （1）依赖关系：代表了使用与被使用的关系，它说明一个事物规格说明的变化可能影响到使用它的另一个事物。 （2）泛化关系：指一般事物和该事物的较为特殊的种类之间的关系。 （3）关联关系：代表一种结构关系，它包括了自关联、二元关联和N关联等类型。 （4）聚集分为共享聚集和组合 1）共享聚集：即普通聚集，指整体与部分可以单独存在，以空心菱形表示 2）组合：指整体拥有部分、部分与整体共存这样一种关系，以实心菱形表示
7、UML静态建模主要使用用例图、类图、对象图、包图、部件图和配置图对系统进行分析和描述。UML动态建模过程中，主要使用状态图、活动图和交互图来进行描述。常用符号、工具、图标等。 8、XML（可扩展标示语言）的基本概念、应用领域 UML（Unified Modal Language）是1996年提出的一种面向对象的系统分析建模方法。主要包括UML语义和UML表示法两部分。 9、交换机：交换机是一种基于MAC（网卡的硬件地址）识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。switching 是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机switch就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。 路由器：路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。防火墙：FireWall，目前一种最重要的网络防护设备。从专业角度讲，防火墙是位于两个(或多个)网络间，实施网络之间访问控制的一组组件集合。 典型的防火墙具有以下三个方面的基本特性： （一）内部网络和外部网络之间的所有网络数据流都必须经过防火墙 （二）只有符合安全策略的数据流才能通过防火墙 （三）防火墙自身应具有非常强的抗攻击免疫力 10、ODBC的概念：开放式数据互连（Open Database Connectivity, ODBC）。微软推出的一种工业标准，一种开放的独立于厂商的API应用程序接口，可以跨平台访问个人计算机、小型机以及主机系统。提供了一组对数据库访问的标准API。ODBC的最大优点是能以统一的方式处理所有的数据库。 11、联系事务处理的基本概念：电子商务应用系统完成的是业务逻辑的处理，而这些业务逻辑在处理过程中必须保证其完整性。联机事务处理中事务的特性： （1）原子性：在事务内的所有操作要么一起成功，要么一起失败。 （2）一致性：当事务失败退出时，所有在本事务中被修改的数据，都会被恢复到事务开始时的状态。 （3）独立性：在事务执行过程中，已被修改单未被提交的数据，对于其他事务是不可见的。（4）永久性：已被提交的数据是永久的、不可再恢复的。要取消已提交的事务，必须在应用级实现。
第三单元《系统与设计》第二节系统的分析 点击下载教学课件第三单元《系统与设计》第二节系统的分析.ppt 第三单元系统与设计 第二节系统的分析 一、教学内容分析： 《系统的分析》是选自普通高中课程标准实验教科书《通用技术――技术与设计2》。本书主要学习系统分析的基本特征、基本方法，并对系统进行优化，本节课是课标的重点要求，是系统设计的基础，以系统分析的基本方法指导简单的系统设计，提高系统的有序性和整体运行效果，这样才能使系统设计获得整体的最佳效益，通过本节课的学习，学生会了解技术设计的一些文化内涵，能归纳技术设计中的一些思想和方法，并把它们迁移到日常的生活中解决问题，这样有助于减少处理问题过程中的盲目性，并能学会对事件的理性分析和科学决策。 二、教学对象分析： 通过上节课的学习，学生对系统的内涵已经有了初步的了解，再加上以前所学内容和生活经验，涉入本节课的难度不是很大 三、目标： 1.知识与技能： 1）通过简单的系统案例分析，理解系统的基本特性，初步掌握系统分析的基本方法。 2）理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系统优化的因素。2.过程与方法： 能运用系统分析的基本方法对生活、学习、工作中遇到的问题进行科学合理的分析，并提出优化的方案。 3.情感态度价值观： 树立系统分析问题的观念，培养系统分析的观点。提高学生的技术素养，增强面对技术世界的信心以及个人、社会、环境的责任心。 四、教学重难点： 1.教学重点： 理解系统基本特性及系统优化的意义，能结合案例分析影响系统优化
的因素。 2.教学难点： 系统分析的基本方法和系统优化，能迁移到日常生活中，并灵活的运用。 五、教学概述： 为了充分的体现教师的主导地位和学生的主体地位，在教学中把知识点的学习置于具体的情景中，通过丰富的案例分析把平日的认识从日常生活中提升到理性分析的思维上。在教学中要根据学生的认知规律，由浅到深，由易到难，以回想――分析――归纳――迁移为主线，组织教学。 鼓励学生进行自主探究式的学习方法，交流讨论、归纳，要有团结合作的意识。明确技术离不开生活。要想真正的把技术这一学科掌握好，必须把学到的知识迁移到生活实际中去，要带着问题走进课堂，再从课堂中走进社会、走进生活的环境中。 2课时。 六、教学器材： 多媒体 七、教学过程： 一）引入 复习： 系统的基本特性有那些？ 整体性、相关性、目的性、动态性、环境适应性 过渡：在日常生活中，每个人都会面临选择、面临决策，那么决策方法有那些呢？ 决策方法有经验决策和科学决策；系统分析是一种科学决策的方法。第二节系统的分析 二）新课教学： 1.什么是系统分析： 为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟定一套有效处理步骤和程序，或对原来的系统提出改进方案的过程，就是系统分析。
第一章 2、已知真空中的光速c ＝3*108m/s ，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的 光速。 解： 则当光在水中，n=1.333 时，v=2.25*108m/s, 当光在冕牌玻璃中，n=1.51 时，v=1.99*108m/s, 当光在火石玻璃中，n ＝1.65 时，v=1.82*108m/s ， 当光在加拿大树胶中，n=1.526 时，v=1.97*108m/s ， 当光在金刚石中，n=2.417 时，v=1.24*108m/s 。 3、一物体经针孔相机在屏上成一60mm 大小的像，若将屏拉远50mm ，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。 解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向 不变，令屏到针孔的初始距离为x ，则可以根据三角形相似得出： 所以x=300mm 即屏到针孔的初始距离为300mm 。 4、一厚度为200mm 的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm 的金属片。若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？ 解：令纸片最小半径为x, 则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。而全反射临界角求取方法为： (1) 其中n2=1, n1=1.5, 同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为： (2) 联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm ， 所以纸片最小直径为358.77mm 。 8、.光纤芯的折射率为1n ，包层的折射率为2n ，光纤所在介质的折射率为0n ，求光纤的数值孔径（即10sin I n ，其中1I 为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。 解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有： n 0sinI 1=n 2sinI 2 (1) 而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射，使得光束可以在光纤内传播，则有：
系统分析与设计复习题 第1章信息系统分析员涉及的领域 一、填空题： 1. 系统分析是理解并详细说明信息系统应该是做什么的过程。 2. 系统设计是详细说明信息系统的许多组件在物理上是怎样实施的过程。 3. 信息系统是相互联系、相互作用的部件集合。其收集、处理、存储和产生完成业务任务所需信息的输出。 4. 作为一个系统的分析员所需的技能包括：专业技术知识和技能、业务知识和技能、 人的知识和技能。 5. 业务流程重组指研究、分析和重新设计企业的基本业务过程，为企业降低成本和/或提高效益。 6. 事务处理系统是收集和记录影响组织的事务信息的信息系统。 7. 决策支持系统与基于知识的系统是允许用户探究有效的选择或决策效果的支持系统或自动制定决策路线。 二、选择题 1. 一个组织为核心信息系统提交使用一组集成的软件包的过程，称 C A. 战略规划 B. 信息系统战略规划 C. 企业资源规划 D. 应用程序结构计划 2. 接收事务处理系统收集的信息并为管理人员生成计划和控制业务所需报表的信息系统：D A. 决策支持系统 B. 基于知识的系统 C. 企业应用 D. 管理信息系统 3. 支持企业范围内的操作与数据的高度集成的信息系统，通常包括TPS、MIS等系统的某些方面，则该系统称 C A. 决策支持系统 B. 基于知识的系统 C. 企业应用 D. 管理信息系统 4. 是为实现业务职能，一个组织所需的集成信息系统的说明，其常列出整个信息系统的数据清单。称 A A. 应用程序结构计划 B. 技术结构计划 C. 企业应用 D. 信息系统战略规划 5. 实现计划的信息系统所需的硬件、软件和通信网络的说明，称： B A. 应用程序结构计划 B. 技术结构计划 C. 企业应用 D. 信息系统战略规划 三、判断题 1. 企业资源计划(ERP)是一个组织为核心信息系统提交使用一组集成的软件包的过程。对 2. 企业资源计划软件购买后可直接被企业应用，无需再根据企业的业务流程定制。错
《控制系统设计》 重点 一 1. 频谱概念 傅里叶级数的系数表示了各次谐波的幅值和相位，这些系数的集合成为频谱。 2. 线状谱，连续谱 周期信号对其求傅里叶级数，可得到其频谱，周期信号的频谱是离散的； 非周期信号一般可视为T →∞的周期信号，对其取傅氏变换得到频谱，一般来说，其频谱是连续的。非周期信号可以进行周期延拓，这时它的频谱就是对应周期信号的频谱的包络线，但幅值有可能不同。 3. 典型频谱特性（阶跃谱，常值谱，脉冲谱，余弦谱） 脉冲信号的频谱是一常值A 且包含所有的频率，频谱丰富。 余弦谱若输入为t A 1cos ω，则其线谱为 -1δ处的两个f f ±=函数（脉冲函数） 构成，脉冲函数的面积为2A ，即幅值是2A 。 常值谱在所有的频段上均为零，仅在零频率（直流）上有一个-δ函数。 阶跃谱有一个连续变化的部分和一个-δ函数，-δ函数代表直流分量，其他各次谐波构成以连续谱，连续谱随频率增加很快衰减。（P18） 4. 离散，快速傅里叶变换的区别 ①DFT 为离散傅里叶变换，是用数值计算的方法求信号的频谱。其一般公式为： ()()1 -1,0,/2-1 -0 * N k e n f k F N jnk p N n ?==∑=π 对一段给定的信号，在一个周期内取N 个采样点，求其离散傅里叶变换，再除以N 就可得对应的线谱。 求频谱 ：将其乘上?t就可以得到所求频谱的值 求线谱 ：在一个周期内取N 个采样值，求其离散傅立叶变换，再除以N ②FFT 为快速傅里叶变换，它是为了提高DFT 的计算效率而提出的。对FFT 而言，一般要求时间点数为2的整数次方，即r N 2=。
一种简单实用的水位自动控制系统设计 发表时间：2010-03-10T16:21:22.827Z 来源：《中小企业管理与科技》2010年2月上旬刊供稿作者：周玲钟义广[导读] 近年来对城市供水提出了更高的要求，水塔水位控制自动化系统被不断地改造，以适应社会的发展和人民生活水平的提高周玲钟义广（广西机电职业技术学院） 摘要：本文介绍一种简单实用的水箱水位自动控制系统的基本组成及工作原理，通过对该系统组装测试，达到预期效果，正式应用于乡镇供水系统中。实践证明，该水位控制系统设计方案合理，运行效果好，具有低成本、高使用价值的优点。关键词：水位自动控制系统 0 引言 近年来对城市供水提出了更高的要求，水塔水位控制自动化系统被不断地改造，以适应社会的发展和人民生活水平的提高，满足及时、准确、安全和保证充足供水。目前水位自动控制系统有很多成熟的产品，控制手段主要有单片机监控、比较电路监控、利用PLC和传感器构成水塔水位恒定的控制系统等，运行可靠，可实现远程监控和无人值守。在许多偏远地区，特别是居住相对分散的农村地区，供水问题也待解决。如果仍然沿用人工方式，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障。本文针对乡镇和偏远农村家庭供水的特点，设计一款简单实用、符合要求的水位自动控制系统。 1 水箱水位自动控制系统的组成 针对偏远农村分散居住，取水不方便（包括从水井取水）的特点，考虑到农民生活消费水平不高，设计的供水系统必须是既方便农民的生活，又经济实惠等特点的水箱水位自动控制系统。水箱水位自动控制系统的组成。 由图中可知，水位自动控制系统电路主要由主电路和控制电路两大部分组成。主电路是一台抽水水泵，由220V交流电源电压供电。控制电路由包括整流、滤波、稳压电路、感应电路及限流限压电路组成。 2 水箱水位自动控制系统的设备 水位自动控制系统的设备只需选用价格低廉、安全可靠的设备。 由设备表可知，所有的设备都是简单而常用的小型设备，价格低廉，控制和维护简单易于掌握，对远离城市的偏远地区非常适用。传统的水位控制系统通常使用传感器进行上、下限控制，以保证水位在上、下限之间。此设计中只用三根导线来代替传感器放置在上、下限水位之间，利用水的导电特性完成上、下限水位的自动控制，节省了购买传感器的费用，也不必考虑传感器的故障，进一步降低成本，提高系统的可靠性。 常见的生活用水供应系统工作形式是由外来补充水源（一次水源）向一个高位水塔和一个低位水池补水，再由高位水塔和低位水池（二次水源）向各用户供水。此设计主要考虑针对家庭供水系统（或者某些单独取用水之处），因此只需用（储）水箱而非水塔供水。系统供水是由水箱直接供应，不用考虑由位置高度所形成的压力来进行供水，不用气压供水，不必在屋顶上设置水箱，也不用单独建筑水塔，仅在厨房或需用水的地方放置一足够大的（储）水箱即可满足供水要求。 3 水箱水位自动控制系统的控制原理 该水箱水位自动控制系统结构简单，控制原理如下：系统上电后，交流电源经整流、滤波、稳压后，由电位器调节获得12V直流工作电压。当水箱水位低于下限时，接触器线圈失电，其常闭触头使水泵接通工作，抽水到水箱中；当水位上升到上限时，接触器线圈得电，常闭触头断开，常开触头闭合，水泵停止抽水。 V1、V2用来保护LM317输出端电压为安全电压，使其免受短路电流的影响；V3用来保护三极管，同时避免触电事故的发生。水位的上、下限可通过调整三根导线的位置设定。 4 测试应用 该设计经安装调试，结合实验室给排水系统进行测试，效果良好。正式应用于某乡镇几个家庭的日常用水装置中已将近两年，至今未发生故障。该系统在运行期间稳定性高，完全符合预先规定的标准，只需将控制电路稳压输出调整在10V-12V之间，可投入使用。可用交流变压器供电，也可以用直流供电。 5 结束语 设计的水箱水位控制系统因价格便宜，结构简单，使用方便，不易发生故障，可用于要求不高的给排水系统中，特别适用于城镇及偏远山区取水装置。 参考文献： [1]布挺，王帆.基于西门子PLC的水塔水位自动控制系统[J].科技信息，2009年第12期. [2]曹琦.一种节能的变压变频供水系统[J].变频器世界，2006（7）：133-137. [3]朱晓青主编.过程检测控制技术与应用.北京，冶金工业出版社，2002年.
第三单元《系统与设计》知识点归纳 一、系统的结构 、系统的含义：b 概念：系统是由相互联系、相互作用、相互以来和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体。 构成系统必须具备的三个条： （1）至少要有两个或两个以上的要素（部分）； （2）要素（部分）之间互相联系、互相作用，按照一定方式形成一个整体； （3）整体具有的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的。 例：自行车的结构 2、系统的分类：a （1）自然系统和人造系统。 例：生态系统属于自然系统；飞船、房舍等属于人造系统。 （2）实体系统和抽象系统。 例：计算机硬属于实体系统；软属于抽象系统。 3、系统的基本特性：b 整体性（全局、集合）：——侧重于“部分影响整体”。是系统的最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想
和方法。 系统是一个整体，它不是各个要素（部分）的简单相加，系统的整体功能是各要素（部分）在孤立状态下所没有的。 2系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。 例：巴尔扎克的塑像、“木桶理论”、一招不慎全盘皆输、弃卒保车、“阿波罗”登月飞船上的零 相关性（匹配、关联）：——侧重于“部分与部分之间的关联” 构成系统的各元素之间是相互联系、相互作用、相互依赖、相互影响的关系，是彼此相关的。 例：古代建筑的“梁柱结构”、合金钢材料各种性能的相互影响、家庭装修工程 目的性（功能）： 任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这是区别不同系统的主要标志。 动态性（更新）： 物质都是不断变化，因此系统是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。 环境适应性（自适应）： 系统都存在于一定的环境之中，并不断的与外界环境进行物质的能量的和信息的交换，系统必须适应外部环境的变化。
学生在线考试系统需求分析报告 1.引言 随着Internet的迅速发展和广泛普及,网络化教育代表了教育改革的一个发展方向,已经成为现代教育的一个特征,并对教育的发展形成新的推动力。远程教育成为现代教育技术未来发展的重要方向之一，考试测试作为远程教育的一个子系统也成为一个重要的研究领域。 Internet技术的发展使得考试的技术手段和载体发生了革命性的变化，Internet的开放性、分布性的特点和基于Internet的巨大的计算能力使得考试突破了时间和空间的限制。与传统考试模式相比，在线考试具有无可比拟的优越性，它可以将传统考试过程中的试卷组织、审定印制、传送收集、登记发放、评判归档各个环节缩小到一至两个环节，几乎屏蔽了所有人工直接干预考试活动的可能性，不但能够节约大量的时日、人力、物力与财力，而且还可以大幅度增加考试成绩的客观性和公正性。 传统的考试方式一般要经过人工出卷、考生考试、人工阅卷等过程。对于一些课程来说，随着考生数量的增加，教师出卷阅卷的工作量将会越来越大，并且其工作十分烦琐
和非常容易出错。在线考试系统课题产生的背景是当今教育信息化的趋势及我国高校教育信息化系统的建设，目的是充分利用学校现有的计算机软、硬件和网络资源实现无纸化考试以避免传统手工考试的不足。与传统考试模式相比，网上考试渗入了更多的技术环节，对实现安全性的途径、方法也提出了更高的技术要求。通过Internet来实现网上考试，是现代教育技术的一个具体实现，具有很重要的现实意义。可以实现教考分离以及考务工作的全自动化管理，可以有效利用校园网的软硬件资源，使其发挥最大效力，更好的为学校的教学、科研、管理服务，可以大规模的实行考试，实现考试的客观性、公证性，自动化组卷、阅卷可以减轻教师的工作强度。传统考试要求老师刻试卷、印试卷、安排考试、监考、收集试卷、评改试卷、讲评试卷和分析试卷。这是一个漫长而复杂的过程，已经越来越不适应现代教学的需要。在线考试系统是传统考场的延伸，它可以利用网络的无限广阔空间，随时随地的对学生进行考试，加上Web数据库技术的利用，大大简化了传统考试的过程。 本文以Internet为平台,研究了基于Web考试系统的设计与开发，包括系统需求分析和系统功能设计以及数据库设计。重点阐述了用户注册模块、用户登录模块、在线考试模
第一章 3、一物体经针孔相机在 屏上成一60mm 大小的像，若将屏拉远50mm ，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。 解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变， 令屏到针孔的初始距离为x ，则可以根据三角形相似得出： 所以x=300mm 即屏到针孔的初始距离为300mm 。 4、一厚度为200mm 的平行平板玻璃（设n =），下面放一直径为1mm 的金属片。若在玻璃板上盖一圆形的纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片的最小直径应为多少 2211sin sin I n I n = 66666.01 sin 2 2== n I 745356.066666.01cos 22=-=I 88.178745356 .066666 .0* 200*2002===tgI x mm x L 77.35812=+= 1mm I 1=90? n 1 n 2 200mm L I 2 x
8、.光纤芯的折射率为1n ，包层的折射率为2n ，光纤所在介质的折射率为0n ，求光纤的数 值孔径（即10sin I n ，其中1I 为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。 解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有： n 0sinI 1=n 2sinI 2 (1) 而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射，使得光束可以在光纤内传播，则有： (2) 由（1）式和（2）式联立得到n 0 . 16、一束平行细光束入射到一半径r=30mm 、折射率n=的玻璃球上，求其会聚点的位置。如 果在凸面镀反射膜，其会聚点应在何处如果在凹面镀反射膜，则反射光束在玻璃中的会聚点又在何处反射光束经前表面折射后，会聚点又在何处说明各会聚点的虚实。 解：该题可以应用单个折射面的高斯公式来解决， 设凸面为第一面，凹面为第二面。 （1）首先考虑光束射入玻璃球第一面时的状态，使用高斯公式：
信息系统分析与设计考试相关习题及答案1 一、选择填空 4. 业务系统规划法（BSP）的核心是（） A. 明确企业目标 B. 定义（识别）业务过程 C. 进行数据分析 D. 确定信息结构答案：C 5. 下面哪一项企业关键成功因素的特点是错误的：（）。 A. 少量的易于识别的可操作的目标 B. 可确保企业的成功 C. 由企业的所有CSF决定组织的信息需求答案：B 7. 一般子系统的划分是在系统（）阶段，根据对系统的功能/数据分析的结果提出的。 A. 需求分析 B. 逻辑阶段 C. 总体设计 D. 详细设计答案：A
10. 信息系统流程图是以新系统的（）为基础绘制的。 A. E-R图 B. 管理功能图 C. 业务流程图 D. 数据流程图答案：D 14. 信息系统开发的结构化方法的一个主要原则是（）。 A. 自顶向下原则 B. 自底向上原则 C. 分步实施原则 D. 重点突破原则答案：A 16. 一般来说，占维护工作比例最高的是（）。 A. 纠错性维护 B. 适应性维护 C. 完善性维护 D. 预防性维护答案：C 19. 系统规划的主要任务包括（）。 A. 明确组织的信息需求、制定系统总体结构方案
B. 对系统进行经济、技术和使用方面的可行性研究 C. 选择计算机和网络系统的方案 D. 确定软件系统的模块结构答案：A 20. 系统设计阶段的主要成果是（）。 A. 用户的决策方针 B. 用户的分析方案 C. 系统设计说明书 D. 系统总体设计方案答案：C 21. 信息系统建设的结构化方法中用户必须参与的原则是用户必须参与（）。 A. 系统建设中各阶段工作 B. 系统分析工作 C. 系统设计工作 D. 系统实施工作答案：A 22. 结构化生命周期法的主要缺点之一是（）。 A. 系统开发周期长 B. 缺乏标准、规范 C. 用户参与程度低
第四章机电控制系统的总体设计 本章教学要点和要求 1、掌握机电控制系统的设计方法 2、掌握机电控制系统的总体设计内容 3、掌握机电控制系统的总体设计步骤 第一节机电控制系统总体设计的概念 一、总体设计的概念 机电控制工程是一门涉及光、机、电、液等综合技术的一项系统工程。机电控制系统设计是按照机电控制的思想、方法进行的机电控制产品设计，它需要综合应用各项共性关键技术才能完成。 随着大规模集成电路的出现，机电控制产品得到了迅速普及和发展，从家用电器到生产没备，从办公自动化设备到军事装备机与电紧密结合的程度都在迅速增强形成了一个纵深而广阔的市场。市场竞争规律要求产品不仅具有高性能．而且要有低价格这就给产品设计人员提出了越来越高的要求。另一方面，种类繁多、性能各异的集成电路、传感器和新材料等，给机电控制系统设计人员提供了众多的可选方案，使设计工作具有更大的灵活性。如何充分利用这些条件，应用机电控制技术开发出满足市场需求的机电控制产品，是机电控制总体设计的重要任务。 系统的总体设计概念： 机电控制系统的总体设计是应用系统总体技术，从整体目标出发，综合分析产品的功能要求和机电控制系统各组成模块的特性，选择最合理的模块组合方案，实现机电控制系统整体优化。 第二节机电控制工程总体设计的类型和方法 一机电控制工程总体设计的类型 机电控制产品设计一般可分为三种类型，即开发性设计、适应性设计和变异性设计。 开发性设计：是在没有参照产品的情况下进行的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品。例：最初的录像机、摄像机、电视机等的设计就属于开发性设计。开发性设计要求设计者具备敏锐的市场洞察力、丰富的想象力和广泛而扎实的基础理论知识。 例：料位器就是开发性设计 适应性设计：在总的方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更新，或用微电子技术代替原有的机械结构或成为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品的性能和质量增加某些附加值。例：电子式照相机采用电子快门代替手动调
PLC控制系统总体设计 在控制系统设计之前，需要对系统的方案进行论证。主要是对整个系统的可行性作一个预测性的估计。在此阶段一定要全面地考虑到设计和实施此系统将会遇到的各种问题。如果没有做过相关项目的经验，应当在实地仔细考察，并详细地论证设计此系统中的每一个步骤的可行性。特别是在硬件实施阶段中，稍有不慎，就会造成很大的麻烦，轻则系统不成功，重则会造成严重的人员和财产的损失。工程实施的过程中的阻碍，往往都是由于这一步没有做足工夫而导致的。 系统的总体设计关系到整个系统的总体构架，每个细节都必须经过反复斟酌。首先要能够满足用户提出的基本要求；其次是确保系统的可靠性，不可以经常出现故障，就算出现故障也不会造成大的损失；然后在经济性等方面予以考虑。 一般来说，在系统总体设计时，需要考虑下面几个问题： （1）确定系统是用plc单机控制，还是PLC联网控制；确定系统是采用远程I/O还是本地I/O。主要根据系统的大小及用户要求的功能来选择。对于一般的中小型过程控制系统来说，PLC单机控制已基本能够满足功能要求。但也可借鉴集散控制系统的理念，即将危险和控制分散，管理与监控集中。这样可以大大提高系统的可靠性。 （2）是否需要与其它部分通信。一个完整的控制系统，至少
会包括三个部分：控制器、被控对象和监控系统。所以对于控制器来说，至少要跟监控系统之间进行通讯。至于是否跟另外的控制单元或部门通讯要根据用户的要求来决定。一般来说，如果用户没有要求，也都会留有这样的通讯接口。 （3）采用何种通信方式。一般来说，在现场控制层级用PROFIBUS DP；而从现场控制层级到监控系统的通讯用PROFINET。但有时候也可互相通用，根据具体情况选择合适的通信方式。 （4）是否需要冗余备份系统。根据系统的所要求的安全等级，选择不同的办法。在数据归档时，为了让归档数据不丢失，可以使用OS服务器冗余；在自动化站（Automation Station，AS），为了使系统不会因故障而导致停机或不可预知的结果，可以使用控制器冗余备份系统。选择适当的冗余备份，可以使系统的可靠性得到大幅提高。 在进行控制系统选型之前，首先考虑系统的网络结构是怎样搭建的。 确定系统的操作站、过程控制站的数目和位置，相互之间是怎样连接的。是否需要工业以太网交换机。 一般情况下，现场控制室和主控制室与电气控制柜分别安放在两个地方，且距离较远，为保证信号的稳定可靠，会考虑用光缆来连接各自的交换机。同时，为了通讯线路的冗余，会考虑选用带荣誉管理功能的工业以太网交换机，将现场操作站和过程控制站组成一个光纤环网。这样，即使有一个方向的通讯断开，也可通过另一个方向继续通讯。
简单控制系统的设计 【教材分析】 普通高中通用技术课程《技术与设计2》第4章，控制与设计的内容。通过学习控制系统中的控制目标，控制的过程，和控制的机理，控制与设计的知识，有助于我们运用简单的控制方法解决现实生活中遇到的相关问题，发展学生良好的逻辑思维品质。 【教学目标】 1.知识与技能：理解控制的含义及其在生产和生活中的应用，了解手动控制，自动控制，熟悉简单的开环闭环控制系统的基本组成，和简单的工作过程，并能够分析典型的案例。了解控制系统的设计，对整个设计产生的重要影响，了解简单的被控制对象的基本特征，能确定被控量控制量，画出控制系统的方框图，并形成初步的控制设计方案。 2.过程与方法：通过案例分析，学会多角度的思考问题，发展辩证思维能力。 3.情感态度与价值观：培养对控制系统设计的兴趣和想象力，理解控制系统技术设计在艺术中的魅力，提高审美情趣。 【教学重难点】 能根据开环控制系统的设计方案，制作一个控制装置，或者能根据简单闭环控制系统的设计方案，进行实施或模拟实施，学会调试运行，提出改进方案。 【教学课时及地点】
两课时。一课时在教室学习理论，一课时在实验室实践活动。【教学过程】 引入。通过上一节的学习，我们知道，任何一种控制的实现，都要通过若干个环节，这些环节就构成了一个系统，称为控制系统，控制系统通常又分为开环控制系统和闭环控制系统，其中闭环控制系统在日常生活和生产中，有着广泛的应用。 新课讲授。 简单控制系统设计概论。控制系统是一项大而专业的工程，光概论都是一本厚厚的书，今天我们只作为入门了解一下简单控制系统的涵义和设计步骤。简单控制系统其实就是单回路反馈控制系统，仅对一个被控变量进行控制，特点是结构简单、投资少、易于调整、易于运行，因此适用于被控过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓、控制质量要求不太高的场合。 控制系统设计的一般步骤如下： 一、确定控制的目的。 二、确定系统的被控量，即控制系统要控制什么。一般情况下，系统的控制目的就是系统的被控量，但有些控制系统的控制目的与系统的被控量就可能不同。 三、明确系统被控量应达到的精度指标。 四、选定控制系统的结构。 五、建立系统各环节的模型。 六、确定待调参数。
北方民族大学试卷 课程代码：课程：系统分析与设计(A卷，含答案) (考试，闭卷) （允许携带并使用计算机器） 1.认知与理解题（18+22=40分） 1.1. 选择题（每空2分，共18分） 1.1.1在系统设计中，用E-R图来描述信息结构但不涉及信息在计算机中的表示， 它是系统设计的__ _阶段。（2分） A、需求分析 B、概念设计 C、逻辑设计 D、物理设计 答案：B 1.1.2（）是对系统在各种条件下响应用户的请求时系统的行为和功能的刻画。（2 分） A、边界 B、环境 C、用例 D、模块 答案：C 1.1.3下面哪一种模型用以表示系统的控制结构，即模拟客观世界实体的对象类以及对象类彼 此间的相互作用：（）。（2分） A、对象模型 B、动态模型 C、功能模型 D、静态模型 答案：B 1.1.4关于需求方面的描述，请选择填空：（）描述系统所预期提供的功能或服务， 它取决于开发的软件类型、软件未来的用户以及开发的系统类型；（）是从用户角度来描述系统功能和非功能需求。（4分） A、用户需求 B、非功能需求 C、需求工程 D、接口需求 E、功能需求 答案：E A 1.1.5（）强调从系统的外部参与者角度看到的或需要的系统功能；（）则以时间为顺序 说明对象间的相互作用，从系统的动态行为角度显示如何实现系统的功能。（4分） A、活动图 B、状态图 C、顺序图 D、用例图 E、协作图 答案：D C 1.1.6（）是有着定义良好的接口和功能的软件元素，可利用其即插即用的功能部署到各应 用程序中。（2分） A、框架 B、包 C、构件 D、类 答案：C
1.1.7下面哪种测试是用户用模拟数据测试一个完整的信息系统。（）（2分） A、集成测试 B、单元测试 C、β测试 D、α测试 答案：D 1.2. 填空题（每空2分，共22分） 1.2.1系统开发生命周期是确认、分析、设计和实现信息系统的一种四步方法，这四个阶段是： （）（）（）（）。整个信息系统的开发是这四个阶段不断迭代、细化的过程。 （8分） 答案： 项目管理与计划，系统分析，系统设计，系统实现与运转（无先后顺序） 1.2.2按照信息系统处理信息、面向对象的不同，可以分为：（）、管理信 息系统和（）。（4分） 答案： 事务处理系统，决策支持系统（无先后顺序） 1.2.3R UP（Rational Unified Process, 统一过程）软件开发方式是一种面向对象的程序开发方 法理论。该方法中系统开发至少经过四个过程，其中：（）的工作重点在于定义项目的作用域和业务案例；（）的工作重点在于将项目需求分析的更加细致；构造阶段的工作重点在于创建应用程序设计与源代码； 交付阶段的工作重点在于将系统交付给用户。（4分） 答案： 初始阶段，细化阶段（有先后顺序）1.2.4项目的可行性评估是项目选择阶段非常重要的一项活动。鉴于考虑因素的不同，它包括 了六种不同类型的可行性分析，其中：（）是识别与一个开发项目有关的财务收益和成本，（）是对开发组织建设一个被提议系统的能力进行评估的过程；（）是检查项目将达到其期望目标的可能性进行评估的过程。（6分） 答案： 经济可行性评估；技术可行性评估；运行可行性评估（有先后顺序） 1.3. 判断题（每空2分，共22分） 1.3.1系统开发生命周期是确认、分析、设计和实现信息系统的一种四步方法，这四个阶段是： （）（）（）（）。整个信息系统的开发是这四个阶段不断迭代、细化的过程。 （8分） 答案： 项目管理与计划，系统分析，系统设计，系统实现与运转（无先后顺序） 2.分析题（4×9=36分） 2.1. 描述OOSAD（面向对象系统分析与设计）项目所独有的特征。（9分） 参考答案（包括要点即可，每一个要点1.5分） 1)将系统定义为一组组件——将整个系统细分为一组组件，当这些组件联合在一起，就组成了整个系统； 2)首先完成困难的问题——项目中某些难题（如系统物理架构）通常都关系着项目的成败，因此尽早解 决难题，可以在实际的资源耗尽之前，考虑好这些难题，进而减少项目风险； 3)用迭代来管理项目——在每次迭代中，所有的系统开发周期活动都进行了，即包含管理、计划、分析、 设计和实现与操作活动。每次迭代中的输入是前一次迭代的结果，以及所有这一次迭代中要实现的组件； 4)不要在前期计划的过于详细——做长期的详细计划是错误的，因为计划本身可能是错误的； 5)确定迭代的次数和时间长度——迭代的时间长度一般是固定的（2至8周），对于小型项目可短至1 周；经验表明，从项目初始到交付，经常用到6－9次迭代； 6)在项目生命周期内项目活动的重点是变化——在初始阶段，最主要的任务是分析；在细化阶段，重点
简单控制系统 §5.1 简单控制系统设计原则 简单控制系统（单回路控制系统）是指由一个受控对象、一个测量变送器、一个控制器和一个执行机构（控制阀）所组成的闭环控制系统。 一、被控变量的选择 被控变量选择方法 方法一：选择能直接反映生产过程中产品产量和质量又易于测量的参数作为被控变量，称为直接参数法。 方法二：选择那些能间接反映产品产量和质量又与直接参数有单值对应关系、易于测量的参数作为被控变量，称为间接参数法。 选择被控变量的原则 1. 选择对产品的产量和质量、安全生产、经济运行和环境保护具有决定性作用的、可直接测量的工艺参数为被控变量。 2. 当不能用直接参数作为被控变量时，可选择一个与直接参数有单值函数关系并满足如下条件的间接参数为被控变量。 ⑴满足工艺的合理性 ⑵具有尽可能大的灵敏度且线形好 ⑶测量变送装置的滞后小。 二、操纵变量的选择 选择操纵变量，就是从诸多影响被控变量的输入参数中选择一个对被控变量影响显著而且可控性良好的输入参数，作为操纵变量，而其余未被选中的所有输入量则视为系统的干扰。 1. 对象静态特性对控制质量的影响 ＫＯ应适当大些。 扰动通道放大倍数K f越小越好。Ｋf小表示扰动对被控变量的影响小，系统可控性好。 小结：选择操纵变量构成控制系统时，从静态角度考虑，在工艺合理性的前提下，扰动通道的放大倍数Ｋf越小越好，控制通道放大倍数ＫＯ希望适当大些，以使控制通道灵敏些。 2. 对象动态特性的影响 对象的动态特性一般可由时间常数Ｔ和纯滞后τ来描述。 设扰动通道时间常数为Ｔf，纯滞后为τf；控制通道的时间常数为Ｔo，纯滞后为τo。下面我们分别进行讨论。 ⑴对扰动通道特性的影响 Ｔf对控制质量的影响
第三章：系统与设计试题 一、判断题 1、医院里的育婴室要求保持比较恒定的温度，因此他可以看作一个静态系统（） 2、计算机的硬件属于实体系统，软件属于抽象系统（） 3 一个人一天不吃饭，也不喝水，在这段时间内，我们可以把人体系统看作一个封闭系 统（） 4、洗衣机的总体功能是洗净衣物，他需要给水、驱动、操作控制等子系统的支撑才能实 现其功能（） 5、在龙舟赛艇系统中，运动员组成了运动子系统，主要是划桨产生动力，使船向前运动（） 6、制定的优化目标是否适度，是影响系统优化的一个重要因素（） 7、坚持系统的整体最优化，是系统优化的原则之一（） 8、对一个系统进行优化，往往只需要改进或完善系统中某一结构即可（） 9、系统是一个整体，他是各个要素简单相加（） 10、系统可大可小，大到宇宙、小到原子都可以看作系统（） 11、“木桶理论”实际上是反映了系统的部分与整体的关系，部分影响整体。（） 12、系统可大可小，因此,子系统和元素的概念是相对的。（） 13、系统设计有自己特有的两条设计原则，但仍须遵守设计的一般过程、方法和原则。（） 14、系统分析的显著特点是完整地而不是零星地处理问题，考虑各种主要变化因素及其相互的影响，全面地思考和解决问题。（） 二、选择题： 1下列各项中，属于自然系统的是（） A、塑料大棚 B、森林 C、智能大楼 D、飞机 2、一棵大树是一个系统，它属于（） A、抽象系统 B、开放系统 C、静态系统 D、人造系统 3、我们使用计算机离不开Windows操作系统，他属于（） A、自然系统 B、人造系统 C、实体系统 D、抽象系统 4、系统优化的意义（） A、获取系统的最佳效益或最佳功能 B、改善系统的环境 C、调整系统的结构 D、改变系统的特征 5、现代医学采用中西医结合的方法攻克了许多难题，他采用系统中的原则是（） A、整体性原则 B、科学性原则 C、综合性原则 6、“泰坦尼克”号油轮，在当时该油轮各项技术性能是世界最先进的。但是为什么触冰后会沉没？请从系统的角度理解，他主要反映了系统对（）的基本特性 A、整体性 B、相关性 C、目的性 D、环境适应性 7、“三个臭皮匠顶个诸葛亮”的现象说明了系统的（）特性 A、整体性 B、相关性 C、目的性 D、环境适应性
一、选择填空 4. 业务系统规划法（BSP）的核心是（） A. 明确企业目标 B. 定义（识别）业务过程 C. 进行数据分析 D. 确定信息结构答案：C 5. 下面哪一项企业关键成功因素的特点是错误的：（）。 A. 少量的易于识别的可操作的目标 B. 可确保企业的成功 C. 由企业的所有CSF决定组织的信息需求答案：B 7. 一般子系统的划分是在系统（）阶段，根据对系统的功能/数据分析的结果提出的。 A. 需求分析 B. 逻辑阶段 C. 总体设计 D. 详细设计答案：A 10. 信息系统流程图是以新系统的（）为基础绘制的。 A. E-R图 B. 管理功能图 C. 业务流程图 D. 数据流程图答案：D 14. 信息系统开发的结构化方法的一个主要原则是（）。 A. 自顶向下原则 B. 自底向上原则 C. 分步实施原则 D. 重点突破原则答案：A 16. 一般来说，占维护工作比例最高的是（）。 A. 纠错性维护 B. 适应性维护 C. 完善性维护 D. 预防性维护答案：C 19. 系统规划的主要任务包括（）。 A. 明确组织的信息需求、制定系统总体结构方案 B. 对系统进行经济、技术和使用方面的可行性研究 C. 选择计算机和网络系统的方案 D. 确定软件系统的模块结构答案：A 20. 系统设计阶段的主要成果是（）。 A. 用户的决策方针 B. 用户的分析方案 C. 系统设计说明书 D. 系统总体设计方案答案：C 21. 信息系统建设的结构化方法中用户必须参与的原则是用户必须参与（）。 A. 系统建设中各阶段工作 B. 系统分析工作 C. 系统设计工作 D. 系统实施工作答案：A 22. 结构化生命周期法的主要缺点之一是（）。 A. 系统开发周期长 B. 缺乏标准、规范 C. 用户参与程度低 D. 主要工作集中在实施阶段答案：A 23. MIS规划的主要内容是（）。 A. MIS战略规划，组织信息需求分析，系统目标 B. 组织信息需求分析，系统目标，资源分配 C. MIS战略规划，资源分配，系统目标 D. MIS战略规划，组织信息需要分析，资源分配答案：A 28. 生命周期法的特点之一是（）。 A. 整个系统的开发工作是非劳动密集型的 B. 系统开发时间短 C. 对用户需求的变更不能做出迅速响应 D. 适合大型复杂系统答案：C 29. 系统测试中应遵循的一条原则是：测试工作应该由以下人员来承担（）。 A. 原程序作者 B. 专门的测试人员 C. 系统设计人员 D. 用户答案：B 30. 系统维护中要解决的问题来源于（）。 A. 系统分析阶段 B. 系统设计阶段 C. 系统实施阶段 D. 三者都包括答案：D 31. 在原型法中，原型是进行开发的系统的（）。 A. 反映用户最基本需求的可以运行的实验模型 B. 某一主要部分的详细设计方案（物理模型）