2013年4月考试自动控制原理第三次作业
一、单项选择题（本大题共20分，共 10 小题，每小题 2 分）
1. 根轨迹法是利用（）在s平面上的分布，通过图解的方法求取（）的位置。
A. 开环零、极点；闭环零点
B. 开环零、极点；闭环极点
C. 闭环零、极点；开环零点
D. 闭环零、极点；开环极点
2.
控制系统的闭环传递函数是，则其根
轨迹起始于（）。 A. G(s)H(s) 的极点 B. G(s)H(s) 的零点 C. 1+ G(s)H(s)的极点 D. 1+ G(s)H(s)的零点
3. 在自动控制系统中，为达到某种控制目的而人为加入的反馈，称为（）。
A. 内反馈
B. 外反馈
C. 正反馈
D. 负反馈
4. 在外界作用下，系统的输出仍能基本保持为常量的系统，称为（）。
A. 恒值系统
B. 随动系统
C. 程序控制系统
D. 开环系统
5. 幅值裕量Kg定义正确的是（）。
A.
B.
C.
D.
6.
单位阶跃信号的拉氏变换为（）。 A. 1/s B. 1/s2 C. 1 D. s
7. 振荡环节对数幅频特性图高频段（大于转折频率）的渐近线斜率为（）。
A. -20dB/dec
B. 20dB/dec
C. -40dB/dec
D. 40dB/dec
8. 二次临界阻尼系统具有的一对极点具有如下特征（）。
A. 实部为零的共轭复数
B. 相等的负实数
C. 相等的正实数
D. 正、负两实数
9. 工程控制实践中，为使系统有满意的稳定性储备，一般希望（）。 A. 00≤γ≤600，Kg>0dB B. 300≤γ≤600，Kg<6dB C. 00≤γ≤600，Kg<0dB D. 00≤γ≤600，Kg>0dB
10. 系统的开环传递函数为两个“S”多项式之比G(s)=Ms/Ns , 则闭环特征方程为 ( ) A. N(S) = 0 B. N(S)+M(S) = 0 C. 1+ N(S) = 0 D. 与是否为单位反馈系统有关
二、多项选择题（本大题共10分，共 5 小题，每小题 2 分）
1. 带宽越大，快速性与过渡过程的上升时间有何特点。
A. 快速性越好
B. 上升时间越小
C. 上升时间越大
D. 快速性越差
2. 选取输入信号应当考虑以下几个方面（）。
A. 典型
B. 简单
C. 复杂
D. 能使系统在最恶劣的情况下工作
3. 关于相似系统，下面说法正确的有（）。
A. 传递函数相同
B. 物理（结构）系统相同
C. 动态特性相同
D. 传递函数量纲相同
4. 以下对数幅频特性曲线是Ⅰ型系统的是（）
A.
B.
C.
D.
5. 有关系统校正，正确的说法有（）。
A. 所谓校正，是指在系统中增加新的环节或改变某些参数
B. 相位超前校正可以提高系统的响应速度
C. PID校正器可以有效地改善系统的瞬态性能，同时提高系统的稳定性
D. 顺馈校正主要是减少系统的误差，对系统的稳定性影响不大
E. 增大系统的增益，可能降低系统的相对稳定性
三、判断题（本大题共20分，共 10 小题，每小题 2 分）
1. 单位反馈系统的误差信号与偏差信号相等。( )
2. 根轨迹是指开环系统传递函数的每一个参数从零变化到无穷大时，开环系统特征方程根在s平面上的轨迹。
3. 控制论的核心是系统内部以及系统与外界环境的信息交互、传递和反馈。( )
4. 根轨迹法是由尹文斯（W.R.Evans）于1948年提出的一种求解闭环特征方程根的简便图解方法。
5. 当系统不满足性能指标时，通过串联校正方法一定能达到要求。( )
6. 同一物理元件在不同系统中的作用不同时，其传递函数可以不同。( )
7. 最小相位系统一定是稳定系统，稳定系统一定是最小相位系统。( )
8. 反馈校正属于并联校正，顺馈校正属于串联校正。( )
9. 利用串联超前校正可以同时改善系统的超调量和调节时间。( )
10. 二阶振荡环节存在谐振频率，一阶系统没有。( )
四、填空题（本大题共20分，共 10 小题，每小题 2 分）
1. 根轨迹在实轴相交后进入复平面的点称为根轨迹的 ______ ，而根轨迹由复平面进入实轴的交汇点称为根轨迹的 ______ 。
2. 控制系统的三个基本要求是： ______ 、 ______ 、 ______ 。
3. 线性系统满足两个重要性质，分别为： ______ 、 ______ 。
4. 系统稳定的充要条件是，其特征根的实部必须 ______ 零，也即是系统传递函数的极点均分布在复平面的 ______ 半平面。
5. 系统在外界作用下，从一定初始状态出发，经历由其内部的固有特性的动态历程，在这一过程中， ______ 及其 ______ 、 ______ 三者之间的动态关系即为系统的动力学问题。
6. 线性定常系统对正弦信号(谐波输入)的 ______ 称为频率响应。
7. 时间响应由 ______ 和 ______ 两部分组成。
8. 二阶系统的响应特性完全由和两个特征量来描述。
9. 在平面上，如果有一些闭环极点往左移动，则必有另外一些闭环极点向
______ ，以保持每个闭环极点之和恒等于 ______ 。这一性质可用来估计根轨迹分支的变化趋势。
10. 系统的稳态性能主要取决于系统的型次和 ______ ，系统的瞬态性能主要取决于系统的 ______ 。
五、综合题（本大题共30分，共 3 小题，每小题 10 分）
1. 列出如图所示系统的微分方程。
2. 设系统的闭环传递函数为
，试确定系统稳定的
K 值范围。
X 0(s)
X i
(s)
=s +K
s 3+2s 2+4s +K 3. 试用结构图等效化简图所示系统的传递函数C(s)
R(s)
答案：
一、单项选择题（20分，共 10 题，每小题 2 分）
1. B
2. A
3. B
4. A
5. A
6. A
7. C
8. B
9. A 10. B
二、多项选择题（10分，共 5 题，每小题 2 分）1. AB 2. ABD 3. AC 4. AB 5. ABCDE
三、判断题（20分，共 10 题，每小题 2 分）
1. √
2. ×
3. √
4. √
5. ×
6. √
7. ×
8. ×
9. √ 10. ×
四、填空题（20分，共 10 题，每小题 2 分）
1.
参考答案：分离点；会合点解题方案：
评分标准：
2.
参考答案：
稳定性 快速性 准确性解题方案：掌握概念评分标准：每空1分3.
参考答案：
叠加性均匀性
解题方案：
掌握概念
评分标准：
每空1分
4.
参考答案：
小于左
解题方案：
掌握概念
评分标准：
每空1分
5.
参考答案：
系统输入输出
解题方案：
掌握概念
评分标准：
每空1分
6.
参考答案：
稳态响应
解题方案：
掌握概念
评分标准：
正确给分
7.
参考答案：
瞬态响应稳态响应
解题方案：
掌握概念
评分标准：
每空1分
8.
参考答案：
无阻尼固有频率阻尼比解题方案：
掌握概念
评分标准：
每空1分
9.
参考答案：
右移动；开环极点之和
解题方案：
评分标准：
10.
参考答案：
开环增益零极点分布
解题方案：
掌握概念
评分标准：
每空1分
五、综合题（30分，共 3 题，每小题 10 分）
1.
参考答案：
解题方案：
综合运用知识点
评分标准：
按步骤给分
2.
参考答案：
解题方案：
综合运用知识点
评分标准：
按步骤给分
3.
参考答案：
解题方案：
综合运用知识点评分标准：
按步骤给分
作业一： 第一章 1-2【P7】 (1)在结构上，系统必须具有反馈装置，并按负反馈的原则组成系 统。 (2)由偏差产生控制作用。 (3)控制的目的是力图减小或消除偏差，使被控制量尽量接近期望 值。 1-3【P8】 1-7 优点缺点 开环控制系统结构简单、造价低控制精度低、适应性不强闭环控制系统适应性强、控制精度高结构复杂、稳定性有时难 保证 补充1：自动控制系统有什么基本要求？【P14】 1-8 开( 2-1. （a）
1121 1112211 i o o R i i dt C u R i u i i i R i idt u C ?=?? -=?? +=??+=?? ??L L L L L L L L ① ② ③④ 化简得： 212121 211212121211 ()(1)i o i i o o du du R C R C R C u u dt R C u u dt dt R C R C dt R C R C +++=++++?? 2-1(d)
2-2 (a) 011020()()i i i d x x x f k x x f kx dt dt -+-=+ 化简 01212011()()i i dx dx f f k k x f k x dt dt +++=+ （b ） 处于静止时刻（平衡的时候），质量块m 的重力mg 已经被弹簧跟阻尼器所平 衡掉，所以列方程的时候不应该出现重力mg 。 以质量块m 为研究对象，由牛顿第二定律得： 22()()()d y t dz t m kz t f dt dt =--L L L ① 结合： ()()()z t y t x t =-L L L ② 消去()y t 得：
作业3 1.用一时间常数为2s的温度计测量炉温时，当炉温在200℃—400℃之间，以150s为周期，按正弦规律变化时，温度计输出的变化范围是多少？ （1）已知条件。 （2）温度计为一阶系统，其幅频特性为 （3）输入为200℃、400℃时，其输出为： 2.设一力传感器作为二阶系统处理。已知传感器的固有频率为800Hz，阻尼比为0.14，问使用该传感器作频率为400Hz正弦变化的外力测试时，其振幅和相位角各为多少？ （1）fn=800HZ, ξ=0.14 , f=400HZ 带入频谱特性。 3．图为利用乘法器组成的调幅解调系统的方框图。设载波信号是频率为的正弦波， 试求：1）各环节输出信号的时域波形；2) 各环节输出信号的频谱图。
解：(1)原信号时域波形：，频谱图： （2）第一次乘法运算后时域波形：，频谱图： （3）第二次乘法运算后频谱图： 低通后时域波形：（幅值为原信号的一半），频谱图： 4.车床加工零件外圆表面时常产生振纹，表面振纹主要是由转动轴上齿轮的不平衡惯性力使主轴箱振动而引起的。振纹的幅值谱A(f)如下图a）所示，主轴箱传动示意图如下图b)所示。传动轴1、2、3上的齿轮齿数分别为z1=30,z2=40,z3=20,z4=50,传动轴转速n1=2000(r/min)，试分析哪一根轴上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影响大？ 题图主轴箱示意图及其频谱 解：1）计算各轴的转速和转动频率： 轴I的转动频率：Hz 轴II的转速：(r/min) 轴II的转动频率：Hz
轴III的转速：(r/min) 轴III的转动频率：Hz 2）判别 由计算结果知，轴II的转动频率=25(Hz)与幅频图A(f)中最大幅值处的频率相吻合，故知轴II上的齿轮不平衡量对加工表面的振纹影响最大。
红色为重点（2016年考题） 第一章 1-2 仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机反转带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如下图所示。 1-4 题1-4图为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方块图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？ 解工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。 其中，热交换器是被控对象，实际热水温度为被控量，给定量（希望温度）在控制器中设定；冷水流量是干扰量。 系统方块图如下图所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。
1-5图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及各部件的作用，画出系统方框图。 解加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压Uc的平方成正比，Uc增高，炉温就上升，Uc 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压Uf。Uf作为系统的反馈电压与给定电压Ur进行比较，得出偏差电压Ue，经电压放大器、功率放大器放大成au后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T°C，热电偶的输出电压Uf正好等于给定电压Ur。此时，Ue=Ur-Uf=0，故U1=Ua=0，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使Uc保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T°C由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程,控制的结果是使炉膛温度回升，直至T°C的实际值等于期望值为止。 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压ru（表征炉温的希望值）。系统方框图见下图。 注意:方框图中被控对象和被控量放在最右边,检测的是被控量,非被控对象. 第二章 2-2 设机械系统如图2—57所示，其中x i为输入位移，x o为输出位移。试分别列写各系统的微分方程式及传递函数。
一、 设计任务书 设计任务是考虑到飞机的姿态控制问题，姿态控制转换简化模型如图所示，当飞机以4倍音速在100000英尺高空飞行，姿态控制系统的参数分别为： 4,0.1,0.1,0.11 1====a a a K ωεωτ 设计一个校正网络(),s G c 使系统的阶跃响应超调量小于5%，调节时间小于5s （按2%准则）
2、计算机辅助设计 （1）simulink仿真框图 Simulink仿真框图 双击scope显示图像，观察阶跃相应是否达到指标
放大图像观察超调量为s t s p 7.4%,3==σ满足要求 （2）绘制bode 图
校正前的bode图 校正后的bode图
（3）绘制阶跃相应曲线 校正前的阶跃相应曲线 校正后的阶跃相应曲线
三、校正装置电路图 前面为放大装置放大25倍，后面为超前补偿电路，它自身的K 为0.1，相乘之 后为指标中的2.5，校正装置电路完成1 60 ) 16( 5.2++= s s G c 。 四、设计结论 设计的补偿网络为1 60 ) 16( 5.2++=s s G c 。经过仿真得出超调量为s t s p 7.4%,3==σ满足 要求。 五、设计后的心得体会 实际的控制系统和我们在书中看到的标准系统差别很大，参数的要求比书 中要求相对要苛刻，在设计校正网络的过程中，遇到很多困难超前滞后用根轨迹法无法求出，只能用simulink 画出仿真框图，通过经过一定的计算大概确定某些参数，通过不断地尝试修改，才能最终得到满足指标要求的阶跃相应曲线，很多时候现实中的参数没有书中的参数给的那么简单，会遇到很多难以想象的复杂状况，所以我们学习控制原理关键是学习怎么处理，如何应用好软件来配合完成系统的设计，现代控制理论不能单纯的通过简单的计算得出结论的，需要我们熟练运用软件来辅助设计，这样我们才能设计好一个校正网络。
5.1 （1）)(20)(20)(20)(12)(t r t r t c t c t c +=++ （2）21)10)(2()1(20)(s s s s s C ?+++= = s s s s 4 .0110275.02125.02+++-++- 所以 c(t)=4.0275.0125.0102++----t e e t t c(0)=0;c(∞)=∞; （3）单位斜坡响应，则r(t)=t 所以t t c t c t c 2020)(20)(12)(+=++ ，解微分方程加初始条件 解的： 4.04.02)(102++-+=--t e e t c t t c(0)=2, c(∞)=∞; 5.2 (1)t t e e t x 35.06.06.3)(---= (2)t e t x 2)(-= (3) t w n n n t w n n n n n n n e w b w a e w b w a t x )1(22)1(22221 2)1(1 2)1()(----+----+-+ -+----= ξξωξξωξξξωξξξω(4)t a A t a Aa e a a b t x at ωωωωωωωcos sin )()(2 22222+-++++=- 5.3 (1)y(kT)=)4(16 19 )3(45)2(T t T t T t -+-+-δδδ+…… (2) 由y(-2T)=y(-T)=0;可求得y(0)=0,y(T)=1; 则差分方程可改写为y[kT]-y[(k-1)T]+0.5y[(k-2) T]=0;,k=2,3,4…. 则有0))0()()((5.0))()(()(121=++++----y T y z z Y z T y z Y z z Y 2 11 5.015.01)(---+--=z z z z Y =.....125.025.025.05.015431----++++z z z 则y *(t)=0+)5(25.0)4(25.0)3(5.0)2()(T t T t T t T t T t -+-+-+-+-δδδδδ+… (3)y(kT)=k k k k k T T k T T )1(4 )1(4)1(4)1(4++---- 5.4
第一次作业 1、P126 3-3 试举出你所熟悉的5种传感器，并说明它们的变换原理。 2、下图是使用三根引线引入应变片，从而消除引线的影响。分析原理。 解： 3、讨论下图电路采用差动结构后如何： 改善系统的线性；减轻温度等干扰的影响；提高检测系统的灵敏度。 r e应变带来的电阻变化
r t温度带来的电阻变化 解： 第二次作业 1、举例说明传感器采用差动式结构的优点。 解：要举例说明 2、试述电涡流传感器的工作原理。说明如何使用相敏检波电路进行检测及使用相敏检波的优缺点。 解：电涡流传感器是利用电涡流效应原理，将位移等非电量转换为阻抗的变化（或电感的变化，或Q值的变化），从而进行非电量电测的。一个通有交变电流的线圈，由于电流的变化，在线圈周围就产生一个交变磁场H1，当被测导体置于该磁场范围之内，被测导体内便产生
电涡流，电涡流也将产生一个新磁场H2，H2与H1方向相反，因而抵消部分原磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因数发生改变。 3、电容传感器有哪些优缺点？ 答： 电容式传感器的优点： （1）输入能量小而灵敏度高 （2）精度高达0.01%。 （3）动态特性好，适合测量动态参数。 （4）能量损耗小。 （5）结构简单，环境适应性好（高温、辐射等） 缺点：电缆分布电容影响大，集成电路、双屏蔽传输电缆等——降低分布电容的影响。 第三次作业 1、什么是压电效应？什么是逆压电效应？ 答：某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。 压电效应是可逆的，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。 2、什么是电荷放大器？它有哪些特点？ 答： 电荷放大器是一个带电容负反馈的高输入阻抗，高增益的放大器，是压电式传感器的一种专
机械工程测试技术■课后作业第一次作业 1、P126 3-3试举出你所熟悉的5种传感器, 并说明它们的变换原理。
2、下图是使用三根引线引入应变片，从而消除引线的影响。分析原理。 RL 解:
HMX用三弓【戏述?氓桥的醫逮定后是黑定的*即樹始梟件刘 弘罠=叭（在制作时是不考电引蛛电阻的） 便用三引怨时* 血+尽 % 它_竝 + 心再左=%（耐丰尺*）- &陰+ %）￡ _ 吗凡-耳％ + 禺-&）% % —门+&±&_”1 +禺1 -卩尽十屁*凡X咼十尺）-（2瓦十&十局XR严尽）°血讥小尽） 廿f nj（Jt -耳）血反应|引钱电RL时电桥输出的吧响?电桥平输时通帚R2与肌捲近（最好 足郴等人111此可以減删引战电R1的E喇； 便用两引*tBh E e= 2% + %姙￡ = 耳民—此（2耐4&）童=用凡二耐氏~~2尽垃 ° +& ”] +&_）（2垃★ R；十R* ）（& 十尽）（2 & ★仏十RJg + 尽）巩+ R&為 叶「顶-2R*R丄废应引険电眠对电桥卷出的妙响，直系散2旳圧佃述的?用此引线电齟的嚮响费尙得到减舸. 対比灿上两武町厠2 采用丄引纯减巔r引魏电阳对灵墩度的彤*暮当扬=岛时&果量缶 忸是氏押万法申十瓏完仝涓瞭引堆业阻村灵嫩醴的礬“h升样项训百魁. 3、讨论下图电路采用差动结构后如何： 改善系统的线性；减轻温度等干扰的影响；提高检测系统的灵敏度。 r e 应变带来的电阻变化 r t温度带来的电阻变化
解 : 将诩电桥2串臂岂桥逹疔比池1 首先不巷虑匡厦变化引起旳电凰论 对于单誓电携； 考虚淳度变化岭世的电阻氐： 苛于隼督电樽！ =冬心 ° 4幕+乂?和 邛曲墓芯结构厨： 程 _________ AR _________ T 冲4疋& ■用-ZF R* ----- * -- 5 ----- - 斗R 疔比上両式可心逐氏潼衣洁问不図銭性耘灵敏度都得到了摄硏H1且法宴等共模干扰的 帮吨也漣鐵了幢轻 采用盖动皓构启; 厅尤上商式虹,采月差动结喝目.
自动控制原理大作业 1.题目 在通常情况下，自动导航小车（AGV ）是一种用来搬运物品的自动化设备。大多数AGV 都需要有某种形式的导轨，但迄今为止，还没有完全解决导航系统的驾驶稳定性问题。因此，自动导航小车在行驶过程中有时会出现轻微的“蛇行”现象，这表明导航系统还不稳定。 大多数的AGV 在说明书中都声明其最大行驶速度可以达到1m/s ，但实际速度通常只有0.5m/s ,只有在干扰较小的实验室中，才能达到最高速度。随着速度的增加，要保证小车得稳定和平稳运行将变得越来越困难。 AGV 的导航系统框图如图9所示，其中12=40ms =21ms ττ， 。为使系统响应斜坡输入的稳态误差仅为1%，要求系统的稳态速度误差系数为100。试设计合适的滞后校正网络，试系统的相位裕度达到50o ，并估计校正后系统的超调量及峰值时间。 ()R s () Y s 2.分析与校正主要过程
2.1确定开环放大倍数K 100) 1021.0)(104.0(lim )(lim =++==s s s sK s sG K v （s →0） 解得K=100 ) 1021.0)(104.0(100++=s s s G s 2.2分析未校正系统的频域特性 根据Bode 图： 穿越频率s rad c /2.49=ω 相位裕度?---=?-?--=99.18)2.49021.0(arctan )2.4904.0(arctan 9018011γ 未校正系统频率特性曲线
由图可知实际穿越频率为s rad c /5.34=ω 2.3根据相角裕度的要求选择校正后的穿越频率1c ω 现在进行计算： ???--=+=---55550)021.0(arctan )04.0(arctan 901801111c c ωω 则取s rad c /101=ω可满足要求 2.4确定滞后校正网络的校正函数 由于1120 1~101c ωω）（= 因此取s rad c /1101 11== ωω）（，则由Bode 图可以列出
. 第一章引论 1-1 试描述自动控制系统基本组成，并比较开环控制系统和闭环控制系统的特点。答： 自动控制系统一般都是反馈控制系统，主要由控制装置、被控部分、测量元件组成。控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的，按其职能分，主要有给定元件、比较元件、校正元件和放大元件。如下图所示为自动控制系统的基本组成。 开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程。此时，系统构成没有传感器对输出信号的检测部分。开环控制的特点是：输出不影响输入，结构简单，通常容易实现；系统的精度与组成的元器件精度密切相关；系统的稳定性不是主要问题；系统的控制精度取决于系统事先的调整精度，对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。 闭环控制的特点是：输出影响输入，即通过传感器检测输出信号，然后将此信号与输入信号比较，再将其偏差送入控制器，所以能削弱或抑制干扰；可由低精度元件组成高精度系统。 闭环系统与开环系统比较的关键，是在于其结构有无反馈环节。 < 1-2 请说明自动控制系统的基本性能要求。 答： 自动控制系统的基本要求概括来讲，就是要求系统具有稳定性、快速性和准确性。 稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。稳定性通常由系统的结构决定与外界因素无关。对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值（例如恒温控制系统）。对随动系统，被控制量始终跟踪参量的变化（例如炮轰飞机装置）。 快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求，因此快速性一般也称为动态特性。在系统稳定的前提下，希望过渡过程进行得越快越好，但如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差过大，合理的设计应该兼顾这两方面的要求。 准确性用稳态误差来衡量。在给定输入信号作用下，当系统达到稳态后，其实际输出与所期望的输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的精度
习题 1-2 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值x u 和均方根值rms x 。 解：dt t x T u T x ?=2 0sin ||2/1 ω 200|)cos (||2T t T x ωω-= )cos 0(cos 2||20ππ -=x π | |20x = ?=T rms dt t x T x 0 20)sin (1ω ＝ ? -T dt t T x 0 2 02 2cos 1ω ＝ 2 2 0T T x ?＝2 2 0x
1-3 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱 解：指数函数为非周期函数，用傅立叶变换求其频谱。 ?+∞ ∞---=dt e Ae f X ft j at π2)( ? +∞ +-= )2(dt Ae t f j a π ∞ ++-+-= 0)2(|2t f j a e f j a A ππ f j a A π2+= 幅频谱表示式：22)(ω ω+=a A A 相频谱表示式：a arctg ω ω?-=)( 2-2 用一个时间常数为0.35s 的一阶装置去测量周
期分别为1s 、2s 和5s 的正弦信号，问幅值误差将是多少？ 解：1）一阶系统的频率响应函数为： 1 1)(+= τωωj H 幅频表示式：1 )(1 )(2 += τωωA 2）设正弦信号的幅值为x A ，用一阶装置测量 正弦信号，测量幅值（即一阶装置对正弦信号的输出）为)(ωA A x 幅值相对误差为： )(1) (ωωA A A A A x x x -=- 3）因为T 1 =ω T=1s 、2s 、5s ，则ω=2π、π、2π/5(rad) 则A(ω)分别为：=+?1 )235.0(1 2 π0.414 673.01 )35.0(1 2 =+?π 915.01 )5 235.0(1 2 =+?π
自动控制原理 大作业 (设计任务书) 姓名: 院系: 班级: 学号:
5、 参考图 5 所示的系统。试设计一个滞后-超前校正装置,使得稳态速度误差常数为20 秒-1,相位裕度为60度,幅值裕度不小于8 分贝。利用MATLAB 画出 已校正系统的单位阶跃与单位斜坡响应曲线。 + 一.人工设计过程 1、计算数据确定校正装置传递函数 为满足设计要求,这里将超前滞后装置的形式选为 ) 1)(()1)(1()(2 12 1T s T s T s T s K s G c c ββ++++ = 于就是,校正后系统的开环传递函数为)()(s G s G c 。这样就有 )5)(1()(lim )()(lim 00++==→→s s s K s sG s G s sG K c c s c s v 205 ==c K 所以 100=c K 这里我们令100=K ,1=c K ,则为校正系统开环传函) 5)(1(100 )(++=s s s s G 首先绘制未校正系统的Bode 图 由图1可知,增益已调整但尚校正的系统的相角裕度为? 23.6504-,这表明系统就是不稳定的。超前滞后校正装置设计的下一步就是选择一个新的增益穿越频率。由)(ωj G 的相角曲线可知,相角穿越频率为2rad/s,将新的增益穿越频率仍选为2rad/s,但要求2=ωrad/s 处的超前相角为? 60。单个超前滞后装置能够轻易提供这一超前角。 一旦选定增益频率为2rad/s,就可以确定超前滞后校正装置中的相角滞后部分的转角频率。将转角频率2/1T =ω选得低于新的增益穿越频率1个十倍频程,即选择2.0=ωrad/s 。要获得另一个转角频率)/(12T βω=,需要知道β的数值,
测试技术基础第一次作业 1、传感器的定义及组成。 答：传感器的定义是：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。亦是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。 传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成： （1）敏感元件（Sensitive element ）：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。 （2）转换元件（Transduction element ）：以敏感元件的输出为输入，把输入转换成电路参数。 （3）转换电路（Transduction circuit ）：上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。 2、检测系统的组成。 答：一个具体的检测系统，通常是有传感器、变换及测量装置、记录及显示装置、实验结果的分析处理装置等组成，有时还有试验激发装置。 3、可以通过哪些方式求得周期信号的频谱。 答：（1）傅里叶级数的三角函数 （2）傅里叶级数的复指数函数 4、周期信号的频谱的主要特点。 答：①周期信号的频谱是离散的。 ②每条谱线只出现在基波频率的整倍数上，基波频率是各分量频率的公约数。 ③各频率分量的谱线高度表示该谐波的幅值或相位角。工程中常见的周期信号，其谐波幅值总的趋势是随谐波次数的增高而减小的。因此，在频谱分析中没必要取那些次数过高的谐波分量。 5、周期三角波如图1所示，其数学表达式为 t T A A 4+ 当2 T -＜ t ＜0 ()x t = 4A A t T - 当0＜ t ＜2 T 求出傅氏三角函数展开式并画出单边频谱图。 解：常值分量1 202 ()d 0T T T a x t t ==?
第一章 习题答案 1-1 根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图 (1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态； (2) 画出系统方框图。 解 （1）负反馈连接方式为：d a ?，c b ?； （2）系统方框图如图解1-1 所示。 1-2 题1-2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 题1-2图 仓库大门自动开闭控制系统 解 当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如图解1-2所示。
1-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 题1-3图 炉温自动控制系统原理图 解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流 电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。f u 作为系统的反馈电压与给定 电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程： 控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。 ?→T C ?→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑ 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见图解1-3。
1． 试将下列系统的结构图化简（本题10分） （说明：本题考查对 第二章第三节 系统结构图化简及等效变换的掌握程度，该类题目有两种求解方法。第一种求解方法可参见课本44~47页的例题2-11、2-12、2-13等。第二种方法可利用46页公式2-82，两种方法结果一样。） — 2. 已知单位反馈系统的开环传递函数如下，试确定使系统稳定的开环放大系数K 的取值范围。（本题10分）
()(2)(4) = ++K K G s s s s （说明：本题考查对 第三章第一节 劳斯稳定判据的理解和应用，可参见课本67页例题3-6。一样的求解思路） 1）试判断该系统属于几型系统。 2）系统的开环放大系数K 是多少？ 3）试判断该系统是否稳定。 4）试求在输入信号2 ()2+4+5=r t t t 作用下，系统的稳态误差是多少。
（说明：本题考查对第三章第六节 稳态误差相关知识的理解和计算。可参见课本105页表3-6的总结及例题3-16。） 答：(1) 由系统开环函数可知系统为Ⅰ型系统 (2) 由 G （s ）= )15)(125.0(5 .2)15)(4(s 10++= ++s s s s s 可知向前积分环节有一个，系统是Ⅰ型系统，且开环放大系数K= 2.5。 4. 某二阶系统的结构图如图(a)所示，该系统的单位阶跃响应如图(b)所示。（本题20 分） 1）试计算该系统的性能指标：稳态值、超调量； 2）试确定系统参数K 1，K 2和a 。
答：1）由系统的单位阶跃响应曲线（图b ）可以得出 ??? ? ???? =-===∞%33334%1.0t 3）（σp C 12及转折后斜率的变化量。可参看例题5-3。一样的求解思路） 答：1）将传递函数变形为 )125.0)(1(100 )s (++= s s G 其对应的频率特性表达式 )125.0)(1(100 )(++= ωωj j s G
哈工大自动控制原理大 作业 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
Harbin Institute of Technology 课程设计说明书（论文） 课程名称：自控控制原理大作业 设计题目：控制系统的矫正 院系：自动化测试与控制系 班级： 设计者： 学号： 指导教师：强盛 设计时间： 2016.12.21 哈尔滨工业大学 题目8 8. 在德国柏林，磁悬浮列车已经开始试验运行，长度为 1600m的M-Bahn号实验线路系统代表了目前磁悬浮列车的发展水平。自动化的磁悬浮列车可以在较短的时间内正常运行，而且具有较高的能量利用率。车体悬浮控制系统的框图模型如图 8 所示，试设计一
个合适的校正网络，使系统的相位裕度满足45°≤ γ ≤55°，并估算校正后系统的阶跃响应。 图 8 题 8 中磁悬浮列车悬浮控制系统 一、人工设计 利用半对数坐标纸手工绘制系统校正前后及校正装置的Bode图，并确定出 校正装置的传递函数。验算校正后系统是否满足性能指标要求。 1)未校正系统的开环频率特性函数应为： γ0(γγ)= 1 γ2(γ+10) 2)未校正系统的幅频特性曲线图如下： 由图中可以得出: γγ=√γ=0.316 rad/s 对应的相位裕度为: γ(γγ)=180°?180°?arctan( γγ 10 )=?1.81° G c(s) 1
3)超前校正提供(m)=50° 4)γ?1 γ+1 =γγγ50°解得 a=7.5 5)?10γγγ=?8.75γγ,得到γγ=0.523 rad/s 6)1 γ=√γγγ=1.43 rad/s 1 γγ =0.19 rad/s 7)γγ(γ)=1+5.3γ 1+0.7γ 二、计算机辅助设计 利用MATLAB语言对系统进行辅助设计、仿真和调试 g = tf(1,[1 10 0 0]); gc = tf([5.3 1],[0.7 1]); ge = tf([5.3 1],conv([0.7 1],[1 10 0 0])); bode(g,gc,ge); grid legend('uncompensated','compensator','compensated') [kg,r,wg,wc]=margin(ge)
第一章 绪论 1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点. 解答：1开环系统 (1) 优点:结构简单，成本低，工作稳定。用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时，可得到满意的效果。 (2) 缺点：不能自动调节被控量的偏差。因此系统元器件参数变化，外来未知扰动存在时，控制精度差。 2 闭环系统 ⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量 偏离给定值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。它是一种按偏差调节的控制系统。在实际中应用广泛。 ⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。 1-2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？试举例说 明之。 解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。 闭环控制系统常采用负反馈。由1-1中的描述的闭环系统的优点所证明。例如，一个温度控制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。 1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非 线性，定常，时变）？ （1）22 ()()() 234()56()d y t dy t du t y t u t dt dt dt ++=+ （2）()2()y t u t =+ （3）()()2()4()dy t du t t y t u t dt dt +=+ （4）() 2()()sin dy t y t u t t dt ω+= （5）22 ()() ()2()3()d y t dy t y t y t u t dt dt ++= （6）2() ()2() dy t y t u t dt +=
第3次记分作业： 1. 能否用压电传感器测量变化比较缓慢的力信号？试说明其理由。 答：不能。压电式传感器是利用弹簧质量系统原理。敏感芯体质量受振动加速度作用后产生一个与加速度成正比的力，压电材料受此力作用后沿其表面形成与这一力成正比的电荷信号。由于压电加速度传感器是测量振动的加速度值，而在相同的位移幅值条件下加速度值与信号的频率平方成正比，所以不同频段的加速度信号大小相差甚大。大型结构的低频振动其振动量的加速度值可能会相当小，例如当振动位移为 1mm, 频率为1 Hz 的信号其加速度值仅为0.04m/s2 (0.004g)；然而对高频振动当位移为0.1mm，频率为10 kHz的信号其加速度值可达4 x 10 5m/s2 (40000g)。因此尽管压电式加速度传感器具有较大的测量量程范围，但对用于测量高低两端频率的振动信号，选择加速度传感器灵敏度时应对信号有充分的估计。所以变化缓慢的信号频率低，无法被分辨。 2. 比较各种压电材料的优缺点。 答：1）压电晶体（单晶）如：石英晶体的主要性能特点是：第一，压电系数和介电系数的温度稳定性好，常温下几乎不变，在20~200℃范围内气电压系数变化率仅为-0.016%；第二，机械强度和品质因数搞，允许应力高达6.8×107~9.8×107Pa，刚度大，动态特性好；第三，居里点573℃，无热释电性，绝缘性好，重复性好。天然石英较之人工石英性能更好，所以常用于精度和稳定性要求高的场合和制作标准传感器。如：铌酸锂是一种无色或者淡黄色单晶，属三角系，熔点1250℃，居里点高达1200℃，它的时间稳定性好，适于做高温传感器。此外，它还具有较好的光电、声光效应，在光电、微波声学、激光调制等方面都有重要应用。它的各向异性很明显，质地脆、抗机械和热冲击性差，因而加工和使用时要小心。 2）压电陶瓷（多晶半导瓷）二元系陶瓷如：钛酸钡压电系数和相对介电常数较高，但居里点较低，为120℃，机械强度差，价格便宜。如：锆钛酸铅系列压电陶瓷（PZT）的居里点在300℃以上，性能稳定，具有很高的压电系数和相对介电系数，通过加入少量杂质或适当改变组份的方法能明显地改变机电耦合系数、介电系数等特性，得到满足不同使用目的的许多材料，是目前应该用最广泛的压电陶瓷。三元系陶瓷如：铌镁酸铅压电陶瓷PMN，成分比例不同，可以配出不同性能的压电陶瓷。 3）压电半导体如硫化锌，碲化镉，氧化锌，硫化镉，碲化锌，砷化镓等，由于压电半导体既有压电特性，又有半导体特性，因此既可以用其压电性研制传感器，又可以用半导体制作电子器件，也可将二者结合，研制集转换元件和电子线路于一体的新型压电传感器测试系统。 4）高分子压电材料一类，如聚氟乙烯，聚氯乙烯等，独特优点是质轻柔软、抗拉强度高、蠕变小、耐冲击、击穿强度为150~200kV/mm、可以大量生产和制成较大的面积。另一类，是在高分子化合物中加入压电陶瓷粉末如PZT或钛酸钡
第1章控制系统概述 【课后自测】 1-1 试列举几个日常生活中的开环控制与闭环控制系统,说明它们的工作原理并比较开环控制与闭环控制的优缺点。 解:开环控制——半自动、全自动洗衣机的洗衣过程。 工作原理:被控制量为衣服的干净度。洗衣人先观察衣服的脏污程度,根据自己的经验,设定洗涤、漂洗时间,洗衣机按照设定程序完成洗涤漂洗任务。系统输出量(即衣服的干净度)的信息没有通过任何装置反馈到输入端,对系统的控制不起作用,因此为开环控制。 闭环控制——卫生间蓄水箱的蓄水量控制系统与空调、冰箱的温度控制系统。 工作原理:以卫生间蓄水箱蓄水量控制为例,系统的被控制量(输出量)为蓄水箱水位(反应蓄水量)。水位由浮子测量,并通过杠杆作用于供水阀门(即反馈至输入端),控制供水量,形成闭环控制。当水位达到蓄水量上限高度时,阀门全关(按要求事先设计好杠杆比例),系统处于平衡状态。一旦用水,水位降低,浮子随之下沉,通过杠杆打开供水阀门,下沉越深,阀门开度越大,供水量越大,直到水位升至蓄水量上限高度,阀门全关,系统再次处于平衡状态。 1-2 自动控制系统通常有哪些环节组成？各个环节分别的作用就是什么？ 解:自动控制系统包括被控对象、给定元件、检测反馈元件、比较元件、放大元件与执行元件。各个基本单元的功能如下: (1)被控对象—又称受控对象或对象,指在控制过程中受到操纵控制的机器设备或过程。 (2)给定元件—可以设置系统控制指令的装置,可用于给出与期望输出量相对应的系统输入量。 (3)检测反馈元件—测量被控量的实际值并将其转换为与输入信号同类的物理量,再反馈到系统输入端作比较,一般为各类传感器。 (4)比较元件—把测量元件检测的被控量实际值与给定元件给出的给定值进行比较,分析计算并产生反应两者差值的偏差信号。常用的比较元件有差动放大器、机械差动装置与电桥等。 (5)放大元件—当比较元件产生的偏差信号比较微弱不足以驱动执行元件动作时,可通过放大元件将微弱信号作线性放大。如电压偏差信号,可用电子管、晶体管、集成电路、晶闸管等组成的电压放大器与功率放大级加以放大。 (6)执行元件—用于驱动被控对象,达到改变被控量的目的。用来作为执行元件的有阀、电动机、液压马达等。 (7)校正元件:又称补偿元件,它就是结构或参数便于调整的元件,用串联或反馈的方式连接在系统中,以改善控制系统的动态性能与稳态性能。 1-3 试阐述对自动控制系统的基本要求。 解:自动控制系统的基本要求概括来讲,就就是要求系统具有稳定性、准确性与快速性。 稳定性就是对系统最基本的要求,不稳定的系统就是无法正常工作的,不能实现预定控制
西南交通大学 题目：汽车制动检测系统的研究班级： 姓名： 学号：
一、制动检测技术综述 1.1 汽车检测技术的发展 汽车检测技术是伴随着汽车技术的发展而发展的。在汽车发展早期，汽车检测主要是有经验的专业人员通过眼看、耳听、手摸的方式进行。随着现代科学技术的进步，运用各种先进的仪器设备，安全、迅速、准确地对汽车进行不解体检测，其发展日趋完善。国外一些发达国家，早在20 世纪四五十年代就研制成功一些功能单一的检测或诊断设备，并发展成为以故障诊断和性能测试为主的单项检测诊断技术。进入20 世纪60 年代后，检测设备应用技术获得较大发展，设备使用率大大增加，逐渐将单项检测诊断技术联线建站，成为既能进行维持诊断，又能进行安全环保检测的综合检测技术。随着微机的发展，不仅单个检测设备实现了微机控制，而且于20 世纪70 年代初出现了检测控制自动化、数据采集自动化、数据处理自动化、检测结果自动存储并打印的现代综合检测技术，其检测效率极高。进入20 世纪80 年代后，一些先进国家的现代检测技术已达到广泛应用的阶段，不仅社会上的汽车检测站众多，而且汽车制造厂装配线终端和汽车维修企业内部也都建有汽车检测线，给交通安全、环境保护、节约能源、降低运输成本和提高运输能力方面，带来了明显的社会和经济效益。我国的现代仪器设备诊断起步较晚。在20 世纪六七十年代，国家有关部门虽然也从国外引进过少量检测设备，国内不少科研单位和企业对检测设备也组织过研制，但由于种种原因，该项目技术一直发展缓慢。进入20 世纪80 年代以后，随着国民经济的发展，特别是随着汽车制造业、公路交通运输业的发展，和进口车量增多，我国的机动车保有量迅速增加。汽车增加必然带来一系列社会问题，如何保证这些车辆安全运行和降低社会公害，逐渐提到政府有关部门的议事日程上来，因而促进了汽车诊断与检测技术的发展，使之成为国家“六五”期间重点推广的项目，并视为推进汽车维修现代化管理的一项重要技术措施。 1.2 车辆制动性能检测的意义 安全、环保和节能构成了当今世界范围内汽车发展需解决的三大问题。制动性能是汽车在行驶中认为地强制降低行驶速度并根据需要停车的能力。汽车的制动性是汽车主动安全的主要安全的主要性能之一，制动性能的优良与否直接关系到汽车性能的安全性。是汽车行驶安全的重要保障。有关资料表明，因制动不良而导致的道路交通事故占事故总数的1/3。汽车制动性能好坏是安全行车最重要的因素之一，因此也是汽车检测诊断的重点。随着我国经济的发展，汽车的数量与日俱增，为了确保公路安全，行车出厂前，厂家需要对车辆进行整车安全检测。随着电子技术和机械加工工业的发展，在传统检测方法的基础上，逐步发展成现代汽车诊断与检测技术。汽车检测通常指使用现代检测技术和设备、合计算机、自动控制等高技术来检测汽车技术现状，它是一门综合性的应用科学。 1.3 基本检测方式 车辆制动性是指车辆在行驶时能在短距离内停车且维持行驶方向不变坡道上长时间保持停驻的能力。车辆制动性是车辆的重要性能之一，它的好坏直接关系到交通安全。因此，车辆制动性试车脸检测的重点，也是车辆安全性能检测的重要指标之一。制动性能测试的方法主要有路试法和台试法。路试法主要是在道路上对汽车制动性能进行检测，此方法易受气候、道路等诸多条件的限制；
现代流动测试技术 大作业 姓名： 学号： 班级： 电话： 时间：2016
第一次作业 1）孔板流量计测量的基本原理是什么？对于液体、气体和蒸汽流动，如何布置测点？ 基本原理：充满管道的流体流经管道的节流装置时，在节流件附近造成局部收缩，流速增加，在上下游两侧产生静压差。在已知有关参数的条件下，根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。公式如下： 4v q d π α== 其中： C －流出系数 无量纲 d －工作条件下节流件的节流孔或喉部直径 D －工作条件下上游管道内径 qv －体积流量 m3/s β－直径比d/D 无量纲 ρ—流体的密度Kg/m3 测量液体时，测点应布置在中下部，应为液体未必充满全管，因此不可以布置的太靠上。 测量气体时，测点应布置在管道的中上部，以防止气体中密度较大的颗粒或者杂质对测量产生干扰。 测量水蒸气时，测点应该布置在中下部。 2）简述红外测温仪的使用方法、应用领域、优缺点和技术发展趋势。 使用方法：红外测温仪只能测量表面温度，无法测量内部温度；安装地点尽量避免有强磁场的地方；现场环境温度高时，一定要加保护套，并保证水源的供应；现场灰尘、水汽较大时，应有洁净的气源进行吹扫，保证镜头的洁净；红外探头前不应有障碍物，注意环境条件：蒸汽、尘土、烟雾等，它阻挡仪器的光学系统而影响精确测温；信号传输线一定要用屏蔽电缆。 应用领域：首先，在危险性大、无法接触的环境和场合下，红外测温仪可以作为首选，比如： 1）食品领域：烧面管理及贮存温度 2）电气领域：检查有故障的变压器，电气面板和接头 3）汽车工业领域：诊断气缸和加热/冷却系统 4）HVAC 领域：监视空气分层，供/回记录，炉体性能。 5）其他领域：许多工程，基地和改造应用等领域均有使用。 优点：可测运动、旋转的物体；直接测量物料的温度；可透过测量窗口进行测量；远距离测量；维护量小。 缺点：对测量周围的环境要求较高，避免强磁场，探头前不应有障碍物，信号传输线要用屏蔽电缆，当环境很恶劣时红外探头应进行保护。 发展趋势：红外热像仪，可对有热变化表面进行扫描测温，确定其温度分布图像，迅速检测出隐藏的温差。便携化，小型化也是其发展趋势。 3）简述LDV 和热线的测速原理及使用方法。