§1-3 过程数学模型及其建立方法
一、过程数学模型的表达形式与对模型的要求
二、建立数学模型的两个基本方法
1. 机理建模法
2. 测试建模法
三、阶跃响应确定传递函数
1. 阶跃响应获取应注意的问题
2. 确定自衡对象传递函数
3. 确定非自衡对象传递函数
1.被控对象数学模型的表达形式按模型结构划分：
输入输出模型状态空间模型
连续系统模型离散系统模型
按系统的连续性划分：
2.被控对象数学模型的利用方式
离线方式：模型在进行控制系统设计或调试整定阶段中发挥作用。在线方式：模型嵌入控制系统中，具有实时性。
3.对被控对象数学模型的要求
不要求非常准确，闭环控制具有一定的鲁棒性。
实域表达:阶跃响应频域表达：传递函数
4. 对过程模型的要求
对过程模型的要求是正确、可靠和简单。5. 过程动态模型可分为三类
?黑箱模型(Black box)
?灰箱模型(Gray box)或概念模型(conceptual model)
?白箱模型(white box)
称经验模型,其内部规律还很
少为人们所知的现象
内部规律尚不十分清楚，在建立和改善模型方
面有许多工作要做的问题
指那些内部规律比较
清楚的模型
6. 过程模型建立的方法
系统辩识方法(System Identification)；
经验建模方法；机理建模方法：混合方法
?系统辩识方法：由输入输出数据确定模型的结构和参数的建模方法，建立的模型称为黑箱模型
?过程辨识的方法按输入变量的变化大致可分为非周期函数，周期函数，非周期性随机函数及周期性函数等四类。常用阶跃响应法和脉冲响应法；
?需要验前知识少，但建立的模型不具有放大功能，即不能类推到不同型号的放大设备或过程中；
?把两种途径结合，介于上述两种方法之间的建模方法，称为混合方法。所得模型称为灰箱模型。
1.机理建模方法：
根据过程的内在机理，应用物料平衡、能量平衡和有关的化学、物理规律建立过程模型的方法是机理建模方法，又称为过程动态学方法。建立的模型称为白箱模型
2.建立机理模型的方法
?列写基本方程：物料平衡和能量平衡方程等；?消去中间变量，建立状态变量x、控制变量u和输出变量y的关系；
?增量化：在工作点对方程进行增量化得增量方程?线性化：在工作点作线性化处理，简化过程特性?列写状态和输出方程
机理建模：
物质平衡方程
能量平衡方程
动量平衡方程
输入输出微分方程
在工作点附近线性化处理
传递函数
3.机理模型的优点
?充分利用已知的过程知识，从事物的本质上去认识外部特性
?可验前得出，在流程和设备的设计阶段即能求取；?有较大的适用范围，操作条件变化时可以类推。
4.机理模型的缺点
?对于复杂的过程，对基本方程的某些参数不完全掌握，如换热器的K值，由传热学知识提供的公式可能有±10～30％的误差等
?如不经过输入输出数据的验证，则近乎纸上谈兵，难以判断其正确性
例：二阶双容水箱对象/机理建模
h 1
Q 1
Q 2
k μ
F 1
h 2
F 2
R 1
R 2
Q 12
)
(t μk μ阀门系数R 1,R 2阻力系数F 1、F 2截面积Q 2负荷μ(t )输入h 2被调量
μ
K
)
(s μ)
(1s Q s
F 11)
(12s Q -
)
(1s H 1
1R )
(2s H -
)
(12s Q s
F 21)
(2s Q -)
(2s H 2
1R
则根据梅逊公式可得对象的等效传递函数为
s
F R R s F s F R s F R R s F s
F R s F k s
G 221121221121111111111111111)(???+?+?+?+?
??=
μ1
2212112
21212
++++=
s F R s F R s F R s F F R R R k μ1
)(2212112
21212
++++=
s F R F R F R s F F R R R k μ
测试建模/实验法：实验测试法建模是根据被控过程输入、输出的实测数据进行数学处理后得到数学模型。与机理法建模相比，测试法建模的主要特点是在预先设计一个合理的测试方案下，无需深入了解被控过程机理，通过试验数据以获得被控过程的数学模型。实验测试法建模是把被研究的被控过程视为一个黑匣子，完全从外特性上测试和描述它的动态性质。对于一些复杂的工业过程，测试方案设计显得尤为重要。
?利用输入输出数据提供的信息建立过程对象的数学模型，也叫辨识
?实质：从一组模型类中选择一个模型，按照某种准则，使之能最好地拟合所关心的实际过程的动态特性。
测试建模/实验法分为：
经典辨识法
现代辨识法
★用阶跃响应曲线建模(开环)
★用脉冲响应曲线建模(开环)★用频率响应建模(闭环)★相关分析(corelation)等
?最小二乘类参数辨识方法
?极大似然法
?预报误差法等(梯度校正法)
(非参数模型辨识方法)(参数模型辨识方法)假定一种模型结构，通过极小化模型与被控过程之间的误差准则函数来确定模型的参数。
测试的动态特性是以时间或频率为自变量的实验曲线，称为非参数模型
阶跃响应曲线法建立被控对象的数学模型
阶跃响应法(也称飞升曲线)
阶跃响应曲线法是对处于开环、稳态的被控过
程，使其控制输入量产生一阶跃变化，测得被控
过程的阶跃响应曲线，
然后再根据阶跃响应曲线，求取被控过程输入
与输出之间的动态数学关系——传递函数。
阶跃响应(飞升曲线)法
非常简单，只要有遥控阀和被控变量纪录仪表就可以进行。
先使工况保持平稳一段时间，然后使阀门作阶跃式的变化(在10%～20%以内),同时把被控变量的变化过程记录下来,得到广义对象的阶跃响应曲
线
手操器
无纸记录仪
1.阶跃响应获取应注意的问题
?合理选择阶跃扰动的幅度
?太大，对生产的正常进行造成影响；
?太小，其它干扰影响的比重相对较大；
?一般取额定负荷的5%～15%,常取10%)
?试验前确保被控对象处于稳定工况；以免其它动态变化与试验时的阶跃响应混淆在一起，影响辨识结果；?实际阀门以有限速度移动，因此认为阶跃信号是在t
/2
1时加入(如图示)。
1.阶跃响应获取应注意的问题
?减少随机干扰因素的影响
?在相同条件下应重复多做几次试验，在测试结果中选择两次以上比较接近的响应曲线作为分析依据；
?完成一次试验测试后，应使被控过程恢复原来工况并稳定一段时间，再做第二次试验测试；
?反映非线性对被控过程的影响
?实验时分别施加正方向和反方向扰动，以求真实掌握对象的动态特性；
?注意记录响应曲线的起始部分；
?若不允许同一方向扰动加入，则可采用矩形脉冲扰动，再从脉冲响应曲线求出所需的阶跃响应(方法后述)。
?首先要根据被控过程阶跃响应曲线的形状，选定模型传递函数的形式；
?然后再确定具体参数；
?在工业生产中，大多数过程的过渡过程都是有自平衡能力的非振荡衰减过程，其传递函数可以用一阶惯性环节加滞后、二阶惯性环节加滞后或n 阶惯性环节加滞后几种形式来近似(如前述)。
s
e
Ts K
s G τ-+=1
)(s
e
s T s T K s G τ-++=)
1)(1()(21s
n
e Ts K s G τ-+=)
1()(
?对于无自平衡特性的被控对象，可以选用以下传递函数近似(如前述)。后面还将讨论具体方法。
s
e
Ts
s G τ
-=1)(s
e
s T s T K s G τ-+=)
1()(21s
n
e s T s T K s G τ-+=)
1()(21Ts
s G 1
)(=
)
1()(21+=
s T s T K
s G n
s T s T K
s G )1()(21+=
无滞后
有滞后
传递函数形式的选用
一般从以下方面考虑：
◆根据被控过程的先验知识，选用相应合适的传
递函数形式；
◆根据建立数学模型的目的及对模型的准确性要
求，选用合适的传递函数形式。
◆在满足精度要求的情况下，尽量选用低阶传递
函数的形式。一般都采用一、二阶传递函数的形式来描述。
◆确定了传递函数形式之后，由阶跃响应曲线来
求取被控对象动态特性的特征参数(包括放大系
数K、时间常数T、迟延时间τ等)。
★从脉冲响应曲线求出所需的阶跃响应
脉冲响应法就是用实验的方法测取对象在矩形脉冲输入信号作用下，其输出量的变化规律。
优点：幅值大、时间短，可达到20%～30%，被控量的变化不会超过生产的允许值。
将矩形脉冲u (t )分解成两个阶跃信号的叠加，幅值相同，方向相反，且相差时间Δt
u (t )
u (t )
u 2(t )
t
t 0+Δt
t 0
u 1(t )
Δt
t 0
u (t )
t 0
t
t 4
t 3
t 2
t 1
y (t )
y 1(t )
y 2(t )
t
y (t )
A
A'B B'
C C'
)
()()(21t u t u t u +=线性范围内脉冲响应为两个阶跃响应之和(迭加原理)：)
()()(21t y t y t y +=则单位阶跃响应为
)
()()(11t t y t y t y ?-+=∴矩形输入脉冲表示为将响应曲线按间隔Δt 等分，用作图法得到阶跃响应曲线
)()(11t t u t u ?--=)()(11t t y t y ?--=Δt
Δt
公司简介 亚太线缆（AsiaPacificCabl e）是一家致力于：网络综合布线、计算机电缆、屏蔽控制电缆、光纤光缆、电力电缆、通讯产品等研发、生产、销售的科技公司，并提供系统解决方案的公司，是全球知名品牌，总部位于北美，通过其运营子公司在亚太地区从事通讯电缆、电力电缆及漆包线等产品的制造与分销，营运范围主要分布于新加坡、泰国、澳大利亚和中国大陆。 其客户群包括：政府机关、国家电网、系统集成商、通信运营商和跨国企业，服务亚太地区电力基础设施，光电通信设施等为用户提供完善的产品和服务。凭借着“科技至上、品质至上，团队至上，服务至上”的理念，成为全球电 缆通讯行业的领先品牌，并拥有实力雄厚的产品设计研发团队，系统方案解决团队，供应链管理团队以及市场营销团队。 亚太线缆为用户搭建稳定可靠的基础构架，帮助企业对未来市场的掌控，协助他们成功。为促进世界经济互补性，改善世界经济贸易逆差的壁垒，鼓励货物流通、服务、资本、技术的融合。致力于为全球经济信息化搭建平等互利的平台，为现代智慧城市，互联网带宽的提升与推进提供助力。
公司的目标 追求品质可靠 追求技术领先 追求管理高效 追求服务更好 ● 自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。 ● 自动化是专门从事智能自动控制、数字化、网络化控制器及传感器的研发、生产、销售的高科技公司，其众多的功能模块、完善的嵌入式解决方案可以最大程度地满足众多用户的个性化需求。公司的产品拥有多种系列的产品来满足客户的需求。 ● 自动化系统中的大型成套设备，又称自动化装置。是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。。 亚太布线— 设备自动化解决方案
第一章控制系统及仿真概述 控制系统的计算机仿真是一门涉及到控制理论、计算数学与计算机技术的综合性新型学科。这门学科的产生及发展差不多是与计算机的发明及发展同步进行的。它包含控制系统分析、综合、设计、检验等多方面的计算机处理。计算机仿真基于计算机的高速而精确的运算，以实现各种功能。 第一节控制系统仿真的基本概念 1．系统： 系统是物质世界中相互制约又相互联系着的、以期实现某种目的的一个运动整体，这个整体叫做系统。 “系统”是一个很大的概念，通常研究的系统有工程系统和非工程系统。 工程系统有：电力拖动自动控制系统、机械系统、水力、冶金、化工、热力学系统等。 非工程系统：宇宙、自然界、人类社会、经济系统、交通系统、管理系统、生态系统、人口系统等。 2．模型： 模型是对所要研究的系统在某些特定方面的抽象。通过模型对原型系统进行研究，将具有更深刻、更集中的特点。 模型分为物理模型和数学模型两种。数学模型可分为机理模型、统计模型与混合模型。 3．系统仿真： 系统仿真，就是通过对系统模型的实验，研究一个存在的或设计中的系统。更多的情况是指以系统数学模型为基础，以计算机为工具对系统进行实验研究的一种方法。 要对系统进行研究，首先要建立系统的数学模型。对于一个简单的数学模型，可以采用分析法或数学解析法进行研究，但对于复杂的系统，则需要借助于仿真的方法来研究。 那么，什么是系统仿真呢？顾名思义，系统仿真就是模仿真实的事物，也就是用一个模型（包括物理模型和数学模型）来模仿真实的系统，对其进行实验研究。用物理模型来进行仿真一般称为物理仿真，它主要是应用几何相似及环境条件相似来进行。而由数学模型在计算机上进行实验研究的仿真一般则称为数字仿真。我们这里讲的是后一种仿真。 数字仿真是指把系统的数学模型转化为仿真模型，并编成程序在计算机上投入运行、实验的全过程。通常把在计算机上进行的仿真实验称为数字仿真，又称计算机仿真。
第二章自动控制系统的数学模型 教学目的： （1）建立动态模拟的概念，能编写系统的微分方程。 （2）掌握传递函数的概念及求法。 （3）通过本课学习掌握电路或系统动态结构图的求法，并能应用各环节的传递函数，求系统的动态结构图。 （4）通过本课学习掌握电路或自动控制系统动态结构图的求法，并对系统结构图进行变换。 （5）掌握信号流图的概念，会用梅逊公式求系统闭环传递函数。 （6）通过本次课学习，使学生加深对以前所学的知识的理解，培养学生分析问题的能力 教学要求： （1）正确理解数学模型的特点； （2）了解动态微分方程建立的一般步骤和方法； （3）牢固掌握传递函数的定义和性质，掌握典型环节及传递函数； （4）掌握系统结构图的建立、等效变换及其系统开环、闭环传递函数的求取，并对重要的传递函数如：控制输入下的闭环传递函数、扰动输入 下的闭环传递函数、误差传递函数，能够熟练的掌握； （5）掌握运用梅逊公式求闭环传递函数的方法； （6）掌握结构图和信号流图的定义和组成方法，熟练掌握等效变换代数法则，简化图形结构，掌握从其它不同形式的数学模型求取系统传递函 数的方法。 教学重点： 有源网络和无源网络微分方程的编写；有源网络和无源网络求传递函数；传递函数的概念及求法；由各环节的传递函数，求系统的动态结构图；由各环节的传递函数对系统的动态结构图进行变换；梅逊增益公式的应用。 教学难点：举典型例题说明微分方程建立的方法；求高阶系统响应；求复杂系统的动态结构图；对复杂系统的动态结构图进行变换；求第K条前向通道特记式 的余子式 。 k 教学方法：讲授 本章学时：10学时 主要内容： 2.0 引言 2.1 动态微分方程的建立 2.2 线性系统的传递函数 2.3 典型环节及其传递函数 2.4系统的结构图 2.5 信号流图及梅逊公式
第3章习题与思考题 3-1.简单控制系统由哪几部分组成各部分的作用是什么 解答： 简单控制系统由检测变送装置、控制器、执行器及被控对象组成。 检测变送装置的作用是检测被控变量的数值并将其转换为一种特定输出信号。 控制器的作用是接受检测装置送来的信号，与给定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果送往执行器。 执行器能自动地根据控制器送来的控制信号来改变操纵变量的数值，以达到控制被控变量的目的。 被控对象是指需要控制其工艺参数的生产设备或装置。 3-2.什么叫直接参数和间接参数各使用在什么场合 解答： 如果被控变量本身就是需要控制的工艺指标，则称为直接参数；如果被控变量本身不是需要控制的工艺指标，但与其有一定的间接对应关系时，称为间接参数。 在控制系统设计时，尽量采用直接参数控制，只有当被控变量无法直接检测，或虽能检测，但信号很微弱或滞后很大，才考虑采用间接参数控制。 3-3.被控变量的选择应遵循哪些原则 解答： 被控变量的正确选择是关系到系统能否达到预期控制效果的重要因素，它选择的一般原则是： （1）被控变量应能代表一定的工艺操作指标或是反映工艺操作状态重要变量； （2）被控变量应是工艺生产过程中经常变化，因而需要频繁加以控制的变量； （3）被控变量应尽可能选择工艺生产过程的直接控制指标，当无法获得直接控制指标信号，或其测量或传送滞后很大时，可选择与直接控制指标有单值对应关系的间接控制指标； （4）被控变量应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量；
（5）被控变量应是独立可控的； （6）应考虑工艺的合理性与经济性。 3-4.操纵变量的选择应遵循哪些原则 解答： （1）操纵变量应是工艺上允许加以控制的可控变量； （2）操纵变量应是对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量，即控制通道的放大系数要大一些，时间常数要小一些，纯滞后时间要尽量小； （3）操纵变量的选择还应考虑工艺的合理性和生产的经济性。 3-5.简述选择调节器正、反作用的目的，如何选择 解答： 其目的是使控制器、执行器、对象三个环节组合起来，能在控制系统中起负反馈作用。 一般步骤，首先由操纵变量对被控变量的影响方向来确定对象的作用方向，然后由工艺安全条件来确定执行器（调节阀）的气开、气关型式，最后由对象、执行器、控制器（调节器）三个环节组合后为“负”来确定控制器的正、反作用。（变送器总为正作用） “对象”ד执行器”ד控制器”=“负反馈” 3-6.被控对象、执行器、控制器的正、反作用方向各是怎样规定的 解答： 3-6答：被控对象的正、反作用方向规定为：当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象属于“正作用”的；反之，被控变量随操纵变量的增加而降低的对象属于“反作用”的。 执行器的作用方向由它的气开、气关型式来确定。气开阀为“正”方向；气关阀为“反”方向。 如果将控制器的输入偏差信号定义为测量值减去给定值，那么当偏差增加时，其
一频分复用和超外差接收机仿真 目的 1熟悉Simulink模型仿真设计方法 2掌握频分复用技术在实际通信系统中的应用 3理解超外差收音机的接收原理 内容 设计一个超外差收接收机系统，其中发送方的基带信号分别为1000Hz的正弦波和500Hz 的方波，两路信号分别采用1000kHz和1200kHz的载波进行幅度调制，并在同一信道中进行传输。要求采用超外差方式对这两路信号进行接收，并能够通过调整接收方的本振频率对解调信号进行选择。 原理 超外差接收技术广泛用于无线通信系统中，基本的超外差收音机的原理框图如图所示：
图1-1超外差收音机基本原理框图 从图中可以看出，超外差接收机的工作过程一共分为混频、中频放大和解调三个步骤，现分别叙述如下： 混频：由天线接收到的射频信号直接送入混频器进行混频，混频所使用的本机振荡信号由压控振荡器产生，并可根据调整控制电压随时调整振荡频率，使得器振荡频率始终比接收信号频率高一个中频频率，这样，接受信号与本机振荡在混频器中进行相乘运算后，其差频信号的频率成分就是中频频率。其频谱搬移过程如下图所示： 图1-2 超外差接收机混频器输入输出频谱 中频放大：从混频模块输出的信号中包含了高频和中频两个频率成分，这样一来只要采用中频带通滤波器选出进行中频信号进行放大，得到中频放大信号。 解调：将中频放大后的信号送入包络检波器，进行包络检波，并解调出原始信号。 步骤 1、设计两个信号源模块，其模块图如下所示，两个信号源模块的载波分别为1000kHz，和1200kHz，被调基带信号分别为1000Hz的正弦波和500Hz的三角波，并将其封装成两个子系统，如下图所示：
第三章机房自动控制系统 一、冰蓄冷自动控制系统综述 工程的自控系统由上位机远程控制系统、PLC现场控制系统、电动阀、传感检测器件、系统配电柜、系统软件等部分组成。系统结构图如下所示：
PLC控制软件为主的控制程序，该程序为美国西门子公司与CRYOGEL公司联合开发，已经在美国的多个工程中和台湾杰美利（GEMINI）得到应用，直接输入后调整。上位机控制软件也可带采用CRYOGEL/（GEMINI）公司软件包的WinCC操作系统。 上位机远程控制设置先进的集中控制台，采用工控机配置打印机进行远程监控和打印，现场控制机采用PLC可编程控制器控制，进行系统控制、参数设置、数据显示，确保实现系统的参数化，实现系统的智能化运行。 本系统中的核心控制部分与机电执行装置采用国际著名品牌（西门子、江森、霍尼韦尔）的产品。 蓄能系统控制具体功能如下： ⑴控制系统通过对主机、蓄热锅炉、蓄冰装置、板式换热器、泵、冷却塔、系统管路调节阀进行控制，调整蓄冷系统各应用工况的运行模式，在最经济的情况下给末端提供稳定的供水温度。 ⑵根据季节和机组运行情况，自控系统具备所有工况的转换功能。 ⑶控制、监测范围： a、制冷主机、泵、冷却塔启停、状态、故障报警； b、总供/回水管温度显示与控制； c、蓄冰装置及蓄热水箱进出口温度、显示与控制； d、蓄冰量、余冰量、乙二醇流量、瞬时释冷速度、蓄冷速度等标准规定参数的 显示； e、电动阀开关、调节显示； f、备用水泵选择功能； g、各时段用电量及电费自动记录； h、空调冷负荷以及室外温湿度监测； i、可选的功能（包括楼宇智能化系统接口及接口转换程序）。 ⑷控制系统对一重要的参数进行长时间记录保存，并将空调的实际运行日负荷通过报表或曲线图的方式记录，可以查询到某一段时间内的历史数据值，供使用者进行了解、分
过程控制系统 第一题 问：选择性控制有哪些类型？各有什么特点？简述几种主要的抗积分饱和的措施。 答：选择性控制系统主要有被控变量的选择性控制系统和被控变量测量值的选择性控制系统两种类型。 被控变量的选择新控制系统，当生产处于正常情况时，选择其选择正常控制器的输出信号送给执行器，实现对生产过程的自动控制，此时取代控制器处于开路状态。当生产过程处于非正常情况时，选择其选择取代控制器的输出信号送给执行器，取代控制器代替正常控制器对生产过程进行控制，此时正常控制器出去开路状态。当生产过程恢复正常时，通过选择器的自动切换，仍由原来的正常控制起来控制生产过程的进行。被控变量测量值得选择新控制系统，多个变送器共用一个控制器，选择器对变送器的输出信号进行选择。其主要用途有两个：一是选出几个测量变送信号的最高或最低信号用于控制；二是为了防止仪表故障造成事故，对同一检测点采用多个仪表测量，选出可靠的测量值。 抗积分饱和的措施主要有：限幅法、外反馈法和积分切除法。
● 限幅法:用高低值限幅器，使控制器的输出信号被限制工 作区间内，但这样有可能在正常操作中不能消除系统的 余差。 ● 外反馈法：采用外部信号作为控制器的积分反馈信号， 如此，当控制器处于开环状态时，由于积分反馈信号不 是输出信号本身，就不会形成对偏差的积分作用，从而 可以防止积分饱和现象的出现。 ● 积分切除法：当控制器被选中处于闭环状态时，具有比 例积分作用；若控制器未被选中处于开环状态时，将积 分作用自动切除，使之只有比例作用。这样既不会积分 饱和又能在小偏差时利用积分作用消除偏差。 第二题 问：分程控制系统可以应用于那些场合？请分别举例说明其控制过程，如何整定参数和投运？ 答：分程控制系统可以应用于以下几种场合： 1. 用于扩大控制发的可调范围，以改善控制品质。 通常国产控制阀的可调比R 为30，在绝大部分场合下能满足生产要求。但有些场合要求可调范围很宽，此时一个控制法无法满足生产要求。这种情况下，可将两个口径不同的控制阀当做一个控制法使用，从而扩大可调范围。 如图，若m ax A C =4，100max B C ,且两阀的可调比相等，R=30，忽略大阀的泄漏量，当采用分程控制后，其最小流量为
过程控制系统第章简单系统习题与解答 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
第3章习题与思考题 3-1.简单控制系统由哪几部分组成各部分的作用是什么 解答： 简单控制系统由检测变送装置、控制器、执行器及被控对象组成。 检测变送装置的作用是检测被控变量的数值并将其转换为一种特定输出信号。 控制器的作用是接受检测装置送来的信号，与给定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果送往执行器。 执行器能自动地根据控制器送来的控制信号来改变操纵变量的数值，以达到控制被控变量的目的。 被控对象是指需要控制其工艺参数的生产设备或装置。 3-2.什么叫直接参数和间接参数各使用在什么场合 解答： 如果被控变量本身就是需要控制的工艺指标，则称为直接参数；如果被控变量本身不是需要控制的工艺指标，但与其有一定的间接对应关系时，称为间接参数。 在控制系统设计时，尽量采用直接参数控制，只有当被控变量无法直接检测，或虽能检测，但信号很微弱或滞后很大，才考虑采用间接参数控制。 3-3.被控变量的选择应遵循哪些原则
解答： 被控变量的正确选择是关系到系统能否达到预期控制效果的重要因素，它选择的一般原则是： （1）被控变量应能代表一定的工艺操作指标或是反映工艺操作状态重要变量； （2）被控变量应是工艺生产过程中经常变化，因而需要频繁加以控制的变量； （3）被控变量应尽可能选择工艺生产过程的直接控制指标，当无法获得直接控制指标信号，或其测量或传送滞后很大时，可选择与直接控制指标有单值对应关系的间接控制指标； （4）被控变量应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量； （5）被控变量应是独立可控的； （6）应考虑工艺的合理性与经济性。 3-4.操纵变量的选择应遵循哪些原则 解答： （1）操纵变量应是工艺上允许加以控制的可控变量； （2）操纵变量应是对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量，即控制通道的放大系数要大一些，时间常数要小一些，纯滞后时间要尽量小； （3）操纵变量的选择还应考虑工艺的合理性和生产的经济性。 3-5.简述选择调节器正、反作用的目的，如何选择
实验六 基于Simulink 的简单电力系统仿真 实验目的 1) 熟悉Simulink 的工作环境； 2) 掌握Simulink 电力系统工具箱的使用； 3） 掌握在Simulink 的工作环境中建立简单电力系统的仿真模型 实验内容 输电线路电路参数建模时采用电力系统分析中常用的π型等值电路，搭建如图１所示的一个简单交流单相电力系统，在仿真进行中，负载通过断路器切除并再次投入。π型等值电路具体元件参数如下：Ω=2.5R ，H L 138.0=， F C C μ967.021==。 图1 简单电力系统仿真示意图 1) 在Simulink 中建立简单交流单相电力系统模型，并进行仿真，观测负载电流和输电线路末端电压； 2) 结合理论知识分析上述观测信号变化的原因； 3) 比较不同功率因数，如cos φ=1、cos φ=0.8(感性)、cos φ=0.8(容性)负载条件下的仿真结果 实验原理与方法 1、系统的仿真电路图 实验步骤 根据所得建立模型，给定参数，得到仿真结果 cos φ=1 cos φ=0.8(感性) cos φ=0.8(容性)
实验结果与分析 cosφ=1 cosφ=0.8(感性) cosφ=0.8(容性) 仿真结果分析 （1）在纯阻性负载电路中，电压相位与电流相位相同；与感性负载相比，断路器重新闭合后电流没有额外的直流分量。 （2）在感性负载中，电压相位超前电流相位；断路器重新闭合时，交变的电流瞬间增加了一个直流分量，随后逐渐减小。 （3）在容性负载中，电压相位滞后于电流相位；断路器重新闭合时，电流瞬间突变至极大；与感性负载和纯阻性负载相比，断路器断开时的末端电压由于有电容放电作用，电压波形畸变很小。 （4）当断路器断开时，线路断路，电流突变为0，但电压行波仍在进行，因此在末端能够测量到连续的电压波形，但断路器断开对电压波形造成了影响，产生了畸变。这是由于能量是通过电磁场传递的，线路断开时电压继续向前传递。 总括：L和C对输出波形振荡的频率和幅度影响程度不同，当变化相同幅度时，电容对振荡频率和幅度的影响要比电感的大。 感想：Matlab中Simulik通过拖拉建模方式对电路进行仿真，具有快捷、方便、灵活的特点。Simulink的仿真电路简洁、参数调整方便。仿真结果直观。 通过本次实验，我认识到了建模与仿真的一般性方法，收获甚多，也更进一步了解了Matlab,Matlab不仅仅在平时的编程方面功能强大，在仿真方面也熠熠生辉。
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
实验四 SIMULINK仿真模型的建立及仿真（一） 一、实验目的： 1、熟悉SIMULINK模型文件的操作。 2、熟悉SIMULINK建模的有关库及示波器的使用。 3、熟悉Simulink仿真模型的建立。 4、掌握用不同的输入、不同的算法、不同的仿真时间的系统仿真。 二、实验内容： 1、设计SIMULINK仿真模型。 2、建立SIMULINK结构图仿真模型。 3、了解各模块参数的设定。 4、了解示波器的使用方法。 5、了解参数、算法、仿真时间的设定方法。 例7.1-1 已知质量m=1kg，阻尼b=2N.s/m。弹簧系数k=100N/m，且质量块的初始位移x(0)=0.05m，其初始速度x’(0)=0m/s，要求创建该系统的SIMULINK 模型，并进行仿真运行。 步骤： 1、打开SIMULINK模块库，在MATLAB工作界面的工具条单击SIMULINK图标，或在MATLAB指令窗口中运行simulink，就可引出如图一所示的SIMULINK模块浏览器。 图一：SIMULINK模块浏览器
2、新建模型窗，单击SIMULINK模块库浏览器工具条山的新建图标，引出如图二所示的空白模型窗。 图二：已经复制进库模块的新建模型窗 3、从模块库复制所需模块到新建模型窗，分别在模块子库中找到所需模块，然后拖进空白模型窗中，如图二。 4、新建模型窗中的模型再复制：按住Ctrl键，用鼠标“点亮并拖拉”积分模块到适当位置，便完成了积分模块的再复制。 5、模块间信号线的连接，使光标靠近模块输出口；待光标变为“单线十字叉”时，按下鼠标左键；移动十字叉，拖出一根“虚连线”；光标与另一个模块输入口靠近到一定程度，单十字变为双十字；放开鼠标左键，“虚连线”变变为带箭头的信号连线。如图三所示：
1.1.建筑设备自动控制系统 1.1.1.楼宇设备自控系统 1.1.1.1.系统施工重点、难点及处理措施 本系统施工的重点、难点在于需要配合的工种最多，施工中需要协调的事项也最多，本系统的进度受各工种完成情况的影响也最多。 施工前及施工过程中还需要不断的与业主沟通，调试及试运行阶段相对较晚，需要各相关系统全部完工才具备条件。本系统也是所有系统中调试工作量最大，完工最晚的一个系统。 我公司针对本系统施工中所存在的问题，会加强管理，采取合理可行的方法，运用科学的管理合理的安排好施工工序，派专门一个技术人员就本系统施工中存的问题即时与业主沟通，加强各工种之间的配合协调工作。切实做到保质保量按期完成施工任务。 1.1.1. 2.安装前的环境检查 1)在现场设备安装前，设备机房、设备安装部位的土建、基本装修应基本完工，且不再进行大范围的装修工序。设备机房应具备照明、供电条件及防盗保安措施。 2)在中央控制管理机及网络通讯设备安装前，中央控制室的土建和机房装饰工程应已完工，现场满足无尘、防盗要求，并提供必要的照明、供电条件。 3)楼宇自控设备通电调试前，受控机电设备应已完成其单体调试，并能现场手动正常运行。 1.1.1.3.主要工序的施工方法 A.仪表与设备的基本安装方法 1)仪表测点的开孔位置应按照设计图纸的规定选择，无具体规定时按照下列规定进行： ?仪表测孔位置应选择在管道的直线端上，测孔应避开阀门、插头、三通、大小头、挡板、手孔等局部构件。 ?安装取源部件时，不得在焊缝及其边缘上开孔和焊接。 ?压力测孔与温度测孔在同一管段上时，压力测孔应选择在温度测孔上游侧。
测量仪表应安装在最能代表被测介质的参数位置。 2)仪表及设备在安装和使用前应进行调教。 3)仪表和设备应安装在便于检修的位置，尽量避免安装在振动、潮湿、易受机械损伤、有强磁场干扰和有强腐蚀性气体的地方。如无法避免时，应有相应的防护措施。 4)仪表的接线盒口宜朝下。 5)安装的仪表和设备不能使其承受外来机械应力。 6)仪表和设备安装时，不应承受冲击及振动，安装应牢固，标牌上的文字及端子编号等朝向应易于观察。 7)仪表外壳上的箭头方向应与被测介质的流向一致。 8)仪表应与建筑设备同时安装。在建筑设备的水系统清洗时，先将仪表拆下。但在进行压力实验时，应将仪表和建筑设备水系统一齐进行试验。 B.温、湿度传感器 1)室外型温、湿度传感器不应安装在阳光直射的位置，远离有较强振动、电磁干扰的区域，其位置不能破坏建筑物外观的美观与完整性，室外温、湿度传感器应有防风防雨护罩。 2)室内型温、湿度传感器应尽可能远离窗、门和空调出风口的位置，如无法避开则与之距离不应小于2M。 3)并列安装的室内型温、湿度传感器，距地高度应一致，高度差不应大于1mm，同一区域内高度差不应大于5mm。 4)风管型温、湿度传感器应安装在风速平稳，能反映风温和湿度的位置。安装位置应避开风管死角的位置和蒸汽放空口位置。 5)风管型温、湿度传感器应在风管保温层完成之后安装。安装位置应选择在便于调试、维修的地方 6)水管型温度传感器的开孔与焊接工作，必须在工艺管道的防腐、衬里、吹扫和压力前进行。其安装位置应避免在焊缝及其边缘上开孔和焊接。 7)水管型温度传感器的感温段大于管道口径的二分之一时，可安装在管道的顶部。如感温段小于管道口径二分之一时，应安装在管道的侧面或底部。 8)温度传感器至DDC之间的连接应符合设计要求，应尽量减少因接线引起
自动化设备方案
自动化设备方案 一、系统概述 污水处理厂监控系统是在原控制系统基础上的改造。它由两台TI PLC、Profibus现场总线、西门子工控机、WinCC工控软件、100兆快速以太网及10台客户PC机组成。它实现并完善了从进水格栅到污泥浓缩等工艺各级控制设备集中监视和控制功能，并在原有基础上增加了一些新型控制功能。 该系统现场泵、阀等设备现场信号直接采集进入PLC，经过PLC完成设备的手动及自动程序运行及本地、远程控制。PLC上安装西门子Profibus通讯模板，经过Profibus总线、FMS协议与中控室的WinCC监控工控机相连。Profibus总线是当前世界上速度最快的一种现场总线，其最高速度可达12Mbit/s。现场设备控制状态及数据经过Profibus网送到西门子WinCC工控软件进行显示、存储，并完成报警及报表打印等管理功能。中控室操作人员经过操作员终端了解设备运行状况、能耗等数据统计及污水处理情况，下达调度指令，并可直接控制现场设备。WinCC工控机和办公室计算机经过100兆快速以太网连接，组成小型企业内部局域网。办公室管理人员利用办公室计算机的标准网络浏览器 IE5.0联接WinCC软件，并可根据权限监视全厂运行情况和控制现场设备。现场摄像头的活动视频图像集成在中控室WinCC监控
系统内，并利用活动视频图像的网络传输技术，将图像传送到办公室管理人员计算机上。 二、系统结构 三、控制模式 1.远程控制 ----当控制柜上方式选择开关被切换到远程控制后，操作人员可选择自动或手动控制方式。在自动方式下，PLC按联动、联锁各种逻辑关系控制设备的启动停止。中控室操作人员可根据现场情况向下发出调度控制指令，调整设备运行状态达到工艺要求。中控室操作人员也能够选择远程手动方式，直接手动控制单个现场设备。 2.就地控制 ----就地控制级别高于远程控制。当控制柜上方式选择开关被切
我国首个煤矿综采无人工作面自动化系统研制成功（图） 文字说明 山西科达自控工程技术有限公司成立于2000年11月，是一家提供煤矿自动化系统整体解决方案、煤矿大型关键设备自动化控制装置及物业式自动化专业服务的高新技术企业主要服务行业有：煤矿自动化和城市公共设施自动化（市政自动化）。 煤矿自动化方面，科达自控一贯以煤矿安全为己任，致力于打造“三无”煤矿为我公司奋斗的目标，“三无”煤矿即煤矿生产无人值守、矿井无线全覆盖、无重大人员伤亡事故。我们认为要彻底改变我国煤矿安全事故频发的状况，除了在政策上加强煤炭资源整合的力度，为煤矿生产创造一个良好的政策环境以外，在煤矿生产方面，实施以无人值守和全矿井无线全覆盖网络系统为核心的技术改造，才能从根本上实现煤矿无人员伤亡重大事故。煤炭作为我国主要能源，它的规模化、集约化生产决定了其对大型设备的依赖较强，其中煤矿生产中的关键设备的自动化水平很大程度上决定了矿山生产的总体效率和安全水平。本公司生产的煤矿井下无人值守提升机自动控制系统、无人值守大型皮带
输送机控制系统、无人值守矿井主扇智能节能控制系统及无人值守矿井水情预警系统等产品都是公司独立研制成功并推向市场，在国内具有领先的技术水平，上述产品已成功应用于“西山煤电”、“晋城煤业”、“潞安环能”、“大同煤业”、“中煤平朔煤业”等大型煤炭企业，并取得良好效果。随着节能减排和数字矿山概念的不断推进，这些产品必将成为市场上的主流产品。本公司除提供上述采掘、运输、提升、排水等煤矿关键设备的单机控制系统之外，还提供全矿井综合自动化平台。 我国大中型煤矿在煤矿生产的大部分关键环节实现了自动化的改造，但是在设备最多，难度最大的采煤环节还是一个空白，采煤环节必须在现场进行人工操作。由我公司研发并负责技术总承包的国内首个煤矿综采无人工作面已在晋煤集团古书院矿运行。该系统负责对200多台设备的进行集中控制，代表了采煤控制的世界先进水平。无人工作面的主要特点如下： 1、在顺槽控制中心，实现工作面的控制υ 2、采煤机自动记忆切割υ 3、液压支架自动定位，推移υ 4、三机自动联动υ 5、皮带系统及泵站的自动控制υ 6、视频监视自动跟踪υ 相关资料：煤矿综采工作面由机械化向自动化的飞跃-----综采无人工作面整体构想与实现 山西科达自控董事长付国军 煤矿是国民经济必不可少的基础性行业，然而它在民众的心目中却是一个管理混乱、技术落后、事故频发的代名词。与国外发达国家的煤矿相比，百万吨死亡率要高出很多。一些重大的恶性事故在国际上极大的破坏了国家形象，也影响了我党的执政能力。提高煤矿的安全水平，减少人员伤亡一直是国家政府，尤其是煤炭大省领导不断努力的大事。我认为一方面要求行业相关领导提高认识水平，加大制度
1．闭环控制系统分为几种类型？每种代表什么含义？ 答：（1）定值控制系统，就是系统被控量的给定值保持在规定值不变或在小范围附近不变。 （2）程序控制系统，是被控量的给定值按预定的时间程序变化工作。 （3）随动控制系统，是一种被控量的给定值随时间任意变化的控制系统。 2.一个单回路控制系统主要由哪几个环节组成？作出简单控制系统的方框图。 答：一个单回路控制系统主要由测量元件、变送器、调节器、调节阀、和被控过程等环节组成。 3.什么是气开式调节阀？什么是气关式调节阀？其选择的原则是什么？ 答：气开式：执行器输入压力p>0.02mpa时，阀开始打开，也就是说有信号压力时阀打开，无信号压力时阀关。气关式则反之，有信号压力时阀关，无信号压力时阀开。 原则：主要是考虑在不同工艺条件下安全生产的需要。a、考虑事故状态时人身、工艺设备安全。b、考虑事故状态下减少经济损失，保证产品质量。c、考虑介质的性质。 4.根据流量特性曲线，分别写出其对应的流量特性。 答：流量特性主要有直线、等百分比（对数）、抛物线及快开四种 直线特性是指阀门的相对流量与相对开度成直线关系，即单位开度变化引起的流量变化时常数。 对数特性是指单位开度变化引起相对流量变化与该点的相对流量成正比，即调节阀的放大系数是变化的，它随相对流量的增大而增大。 抛物线特性是指单位相对开度的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方根成正比关系。 快开流量特性是指在开度较小时就有较大的流量，随开度的增大，流量很快就达到最大，此后再增加开度，流量变化很小，故称快开特性。 隔膜阀的流量特性接近快开特性，蝶阀的流量特性接近等百分比特性，闸阀的流量特性为直线特性，球阀的流量特性在中启闭阶段为直线，在中间开度的时候为等百分比特性。 5.什么是积分饱和现象？防止积分饱和的措施都有哪些？ 所谓积分饱和现象是指若系统存在一个方向的偏差，PID控制器的输出由于积分作用的不断累加而加大，从而导致u(k)达到极限位置。此后若控制器输出继续增大，u(k)也不会再增大，即系统输出超出正常运行
PLC在电气设备自动控制系统中的设计与应用吴启宝 发表时间：2019-07-29T09:42:11.377Z 来源：《防护工程》2019年8期作者：吴启宝[导读] PLC技术对于电气设备的控制系统来说有重要的意义，其不仅可以简化整个设备的控制系统，还可以进一步提升控制系统的稳定性与安全性。 佛山市南海天富科技有限公司广东佛山 528000 摘要：近年来，随着经济时代的快速发展，科学技术的深化改革也有了很大的提升。先进设备以及现代技术在电气行业中的使用，是推进该行业进一步发展的重要因素。PLC技术作为电气设备控制工作正常运行的核心所在，受到了广泛的运用，并且凭借着体积小，成本低，性价比高以及能够在比较艰难条件下工作的优势，受到电气企业的青睐。文章主要对PLC的控制系统以及其在电力控制系统中的应用 进行分析。 关键词：PLC控制系统；电气设备；设计；应用 前言： PLC的学术名称为可编程控制器，它的工作原理就在于数字控制系统，借助现代先进的微处理器，对数据信息进行分析运算。PLC目前被广泛运用于工业中，尤其是电气行业。PLC控制系统诞生于20世纪后期，随着计算机技术，互联网技术等科技的发展，其也得到了比较完善的构建。一直到目前为止，PLC控制系统已经集设计安装调试，编程，适应性强等优势为一体，真正成为了自动化技术发展的前沿。 一、PLC控制技术的工作原理及特征PLC技术也就是可编程逻辑器件，它是非常典型的一种针对工作经过以及问题的可编程的逻辑存储器。目前，PLC技术被广泛应用在工业环境中，出现的形式也大多为工作过程中控制设备的子系统。另外，PLC控制系统具有语言编写功能，且这种功能具有较高的灵活性与实用性，这也是其能够得到广泛运用的重要原因之一。与此同时，PLC还具有非常好的实际应用功能，它在工业实际工作方面能够充分符合工作需求，并且给后期工作的延伸拓展提供了充足的空间，这在很大程度上提升了PLC系统工作的质量效率，大大降低企业生产过程中投入的成本。从组成上来看，PLC系统的硬件组成主要包含了主处理器，输入端口与输出端口，功能实现板块以及与外界沟通联系板块等等，从整体上来看，该系统的组成与计算机相似。并且PLC系统的内部储存器具有运算，计数，计算等丰富的用户指令，这些功能就是基于该系统优良的延伸性，其可以借助与外界的接口和外界的设备进行良好的“沟通”操作，从而奠定了在控制系统中的核心地位。具体来说，PLC系统在进行控制操作的过程中，在接受到用户的指令之后对输入的信息进行扫描分析，同时一步一步的完成指令中的操作。在实际设计中，PLC控制器一般会被设计成体积小，即插即用型，这样使PLC控制器在使用过程中能够更加容易连接，外界与控制系统建立联系需要耗费的时长短，用户界面的设计也比较简洁，用户掌握使用方法的速度快。 二、PLC系统的设计（一）电源的设计 电源的变压器是电源的重要组成部件，因此，变压器的抗干扰性是保证电源正常稳定工作的前提。在实际设计过程中，为了排除电网对于变压器的干扰，应该选取具有隔离功能的变压器作为电源的主要变压器，容量大约要高于设计额度的1.5倍左右。另外，变压器在投入使用之后，应该借助科学的方法对变压器的屏蔽层进行接地处理，可以借助双绞线，从而降低各个电源线之间的干扰作用。（二）外部配置的设计 在外部的信号传输电路中，各个线路的电流之间存在着互相感染的情况，因此，在选取电缆线时，要保证电缆线一对一的关系。另外，在输入信号与输出信号交界的地方以及晶体管部分，应该采用具有电流屏蔽功能的电路，从而降低各个信号之间相互干扰的影响。屏蔽电缆在安装的过程中，输入端口与输出端口要注意悬空，并且控制器安装的另外一边，要进行接地操作，如下图1。 图1 外部配置的设计图示三、PLC在电气设备自动控制系统中的应用（一）在机床电气控制系统中的应用通用机床是电气工作中一种普遍常用的器械，是结合了液压与电气共同合作进行控制操作的加工器械。在传统的机床控制设备中，通常用继电器和接触器作为主要的控制装备，而这种方式组成的控制部分会出现较大的漏洞。利用PLC控制系统能够及时反应出各个主体设备的应用现状，这样一来，使用者在工作过程中能够随时了解到设备的运用情况，对设备的状态变化有整体良好的了解。一旦发生故障，PLC控制系统也能够在显示屏中快速显示故障发生的部位以及原因，通过声音警报等方式做出反馈[1]。在这种监控系统的帮助之下，一方面能够保证机床的安全稳定性，另一方面还能加强自动性能，具有很强的实用性，如下图2。 图2 PLC控制系统中的应用（二）硬件设计的应用
黄淮学院电子科学与工程系 自动控制原理课程验证性实验报告 实验名称 用MATLAB 建立系统数学模型 实验时间 2012 年10月11日 学生姓名 实验地点 同组人员 专业班级 1、实验目的 1）熟悉MATLAB 实验环境，掌握MATLAB 命令窗口的基本操作。 2）掌握MATLAB 建立控制系统数学模型的命令及模型相互转换的方法。 3）掌握使用MATLAB 命令化简模型基本连接的方法。 4）学会使用Simulink 模型结构图化简复杂控制系统模型的方法。 2、实验主要仪器设备和材料： MATLAB 软件 3、实验内容和原理：（1）控制系统模型的建立 控制系统常用的数学模型有四种：传递函数模型（tf 对象）、零极点增益模型（zpk 对象）、结构框图模型和状态空间模型（ss 对象）。经典控制理论中数学模型一般使用前三种模型，状态空间模型属于现代控制理论范畴。 1）传递函数模型（也称为多项式模型）。连续系统的传递函数模型为 101101() ()() m m m n n n b s b s b num s G s n m a s a s a den s --++ += =≥++ +， 在MATLAB 中用分子、分母多项式系数按s 的降幂次序构成两个向量： 0101[] []m n num b b b den a a a ==，，，，，，，。 用函数tf( )来建立控制系统的传递函数模型，用函数printsys( )来输出控制系统的函数，其命令调用格式为 ()int ()sys tf num den pr sys num den =，，， Tips ：对于已知的多项式模型传递函数，其分子、分母多项式系数两个向量可分别用 .{1}sys num 与.{1}sys den 命令求出。这在MATLAB 程序设计中非常有用。 2）零极点增益模型。零极点模型是传递函数模型的另一种表现形式，其原理是分别对原传递函数的分子、分母进行因式分解，以获得系统的零点和极点的表示形式。 1212()()() ()()()() m n K s z s z s z G s s p s p s p ---= ---，式中，K 为系统增益；12m z z z ， ，为系统零点；12m p p p ，，为系统极点。在MATLAB 中，用向量z p k ，，构成矢量组[]z p k ，，表示系统。
智能设备自动化控制系统建设方案
目录 第1章规划概述 (4) 1.1 项目概述 (4) 1.2 项目现状 (5) 1.3 建设规划 (7) 1.4 需求分析 (7) 1.5 建设目标 (9) 1.6 建设原则 (11) 1.7 参考标准 (12) 1.8 运行环境 (12) 1.9 开发环境 (13) 第2章软件系统组成 (13) 2.1 软件技术架构 (13) 2.2 系统拓扑结构 (14) 第3章软件系统 (15) 3.1 设备监控系统 (15) 3.2 设备故障管理系统 (17) 3.3 故障统计分析系统 (19) 3.4 生产信息管理系统 (21) 3.5 焊接群控系统 (22) 3.6 组织管理系统 (23) 3.6.1用户管理系统 (23) 3.6.2角色管理系统 (24) 3.6.3权限管理系统 (24) 3.6.4部门管理系统 (25) 3.6.5组织机构管理系统 (25) 3.7 维护终端系统 (26) 3.8 系统服务 (27) 3.9 数据库系统 (28) 第4章安全系统 (28) 4.1软件系统安全 (29) 4.2技术指标 (29) 第5章项目实施 (30) 1、组织机构、工作人员及项目管理 (30) 1)项目组织结构 (30) 2)项目组织职责 (30) 2、实施方案 (32) 1)实施阶段（具体方式需根据实际情况有待探讨细化） (32) 2)总体实施进度计划模拟 (32)
3)人员配备 (33) 3、过程控制 (34) 1)过程控制环节 (35) 2)实施控制规范 (36) 4、变更管理 (36) 5、风险控制 (37) 第6章项目培训计划 (38) 1、培训目标 (38) 2、培训对象 (39) 3、培训方式 (39) 4、培训项目 (40) 第7章技术服务与售后支持 (41) 1、技术支持方式 (41) 2、售后服务 (41) 1)硬件产品服务 (41) 2)软件产品服务 (42)
什么是自动控制系统?一个典型的自动控制系统怎样 组成？ 在对自动控制系统的概念进行深入认识理解之前，先需要对“自动化”有一个很好的认识才行，只有了解了“自动化”的概念，才能真正明白自动控制系统产生的原因以及存在的重大意义。 首先，“自动化”可被理解为：一个设备、一个系统或者一个过程，采用一系列特定的技术，在没有人参与或尽量少人参与的情况下实现预期目标的运行过程或运行状态。其中所采用的技术就是自动控制系统，而这一技术的理论基础是自动控制理论。 自动化作为一种行为和一种状态，它是通过自动控制系统实现的。“系统”是由相互作用、相互联系的若干个部分结合而成的具有特定功能的整体。首先它是两个以上的要素(组成部分)组成的单个要素不能构成系统；其次个要素之间不是孤立的，而是具有某种关联，存在一定的相互作用，即各要素之间存在物质、能量的交换；第三，它完成的特定的功能。 根据对“自动化”概念的分析，得知自动控制系统是自动化得以实现的基石，没有自动控制系统“自动化”便仅仅空有一个名词而没有实际内容。从而得出自动控制系统则是指能够实现“自动化”任务的设备，它是人造系统，而且是工程技术领域的人造系统。自动控制系统通常由控制部分和控制对象组成。 一个典型的自动控制系统由下列不同功能的基本部分组成： (1)被控对象指控制系统所需要控制的设备或过程，它的输出就是被控量，而被控量总是与自动控制系统的任务和目标紧密联系。 (2)给定环节产生给定输入信号的环节。给定的输入信号通常与我们希望的被控量相关，它可以是一定值，对应的控制系统就是恒值控制系统，希望控制系统的被控量稳定在一个固定值上；它也可以是一变值，对应的可能告知系统是随动系统，希望被控量跟随给定输入信号变化。 (3)测定环节随时将被控制量检测出来的装置。 (4)比较环节其功能是将给定的输入信号(被控制量的希望值)与测量环节得到的被控制量实际值加以比较。在这里涉及到自动控制的一个关键概念―反馈。正是由于把被控量“反送”至输入端，在比较环节中与被控量的希望值进行比较，得到偏差信号，自动控制系统才能得出如何去实现操作来消除或减少这一偏差信号的决策。在自动控制系统中，由反馈得到偏差信号，在比较环节中实现的是给定输入信号与反馈信号相减，或者理解为反馈信号在比较环节中负形式，所以称为负反馈，这是由于自动控制系统总是力求消除或减少偏差的特性所决定的。 (5)控制环节它的功能是根据偏差信号决策如何去操作被控对象，使被控量达到所希望的目标。这一环节是自动控制系统实现有效控制的核心。因为它要根据对控制对象的了解和对控制系统性能的要求，遵循一定的控制规律，经过反复推导和设计才能完成。 (6) (7)