《自动控制原理》考试大纲
一、总体要求
全面测试考生对自动控制系统基本概念、控制系统建模、线性系统时域、频域和离散控制系统的分析设计方法的掌握程度，以及运用上述基本理论结合MATLAB灵活分析解决实际控制问题的能力。
二、命题范围及考查的知识点
1)自动控制概念
自动控制与负反馈的概念，自动控制系统的基本构成和类型，控制系统原理框图的绘制，自动控制系统的分类，对自动控制系统的基本要求。
2）控制系统数学模型
控制系统的时域数学模型，控制系统的复域数学模型，控制系统的结构图化简和信号流图化简。
3）线性系统时域分析
控制系统时域性能指标的计算与理解，系统的稳定性判断，系统的稳态误差计算，高阶系统时域分析。
4）线性系统根轨迹
根轨迹的定义与理解，0度、180度根轨迹绘制，参数根轨迹绘制，系统性能的分析与估算。
5）线性系统频域分析
频率特性概念，典型环节的频率特性，频率特性曲线的绘制，奈奎斯特稳定判据，Bode图稳定判断，稳定裕度，系统时域指标估算。
6）线性系统校正
系统校正的概念，串联校正和反馈校正的设计方法。
7）线性离散系统的分析与设计
离散系统概念和模型，离散系统传递函数，稳定性、稳态误差的计算，最小拍控制器设计。
8）非线性系统
描述函数和相平面基本概念，相轨迹绘制方法，描述函数分析非线性系统稳
定性、自振及有关参数。
9）MATLAB软件基础
MATLAB软件的基本使用方法，利用软件进行系统时域和频域仿真的基本方法。
三、主要参考教材
《自动控制原理》，胡寿松，科学出版社，2007年
《现代控制系统》，RichardC.DorfRobertH.Bishop（谢红卫等译），高等教育出版社，2001年
四、考试说明
1、考试方式：闭卷笔试
2、考试题型：问答题、计算题、证明题以及综合应用题等
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食品工程原理课程教学基本要求（征求意见稿） 一、本课程的地位、作用和任务 食品工程原理是食品科学与工程专业的一门主干课程和专业基础课程，具有较强的理论性，且与生产实际紧密相联系。学习本课程要求学生具备一定的物理学知识和物理化学知识。食品工程原理以食品加工单元操作为主要对象，研究食品物料在加工过程中的动量、能量、质量的传递与守恒关系。通过本课程的学习，掌握食品加工常见单元操作的基本原理与工艺计算，典型设备的设计计算。综合利用所学知识与食品工程生产实际相结合，着重培养分析与解决工程问题的方法和能力，为进一步学习食品领域的专业课程或从事食品工业生产及相关领域的工作打下扎实基础。 二、本课程的教学基本内容与要求 （一）理论教学部分 0. 绪论 （基本内容） 1）单元操作的基本概念；三种传递过程及其物理量的守恒 2）本课程的研究方法、学习要求 3）物理量的量纲与单位换算 （可选内容） 食品工程发展现状及趋势 1.流体流动 （基本内容） 1）流体静力学：流体的物理性质，流体静力学基本方程及其应用； 2）流体流动的守恒原理：流体流动的基本概念，质量守恒----连续性方程式，机械能守恒----伯努利方程式，动量守恒及其与机械能守恒之间的关系； 3）流体流动的内部结构：雷诺实验与流体流动类型，直圆管内流体的流速分布，流动边界层； 4）流体在管内的流动阻力：沿程阻力，局部阻力； 5）简单管路的计算 6）流量测量：测速管，孔板流量计，转子流量计； （可选内容） 非牛顿流体的流动阻力； 复杂管路(并联/分支)的计算； 2. 流体输送 （基本内容） 1）液体输送机械：离心泵；其他类型泵（容积泵、浓浆泵、磁力驱动泵）； 2）气体输送机械：离心式风机，鼓风机和压缩机，真空泵及真空管路； 3）流体输送设备的种类特点及选型
《自动控制原理》 实验报告 姓名： 学号： 专业： 班级： 时段： 成绩： 工学院自动化系
实验一 典型环节的 MATLAB仿真 一、实验目的 1．熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模块的使用方法。 2．通过观察典型环节在单位阶跃信号作用下的动态特性，加深对各典型环节响应曲线的理解。 3．定性了解各参数变化对典型环节动态特性的影响。 二、实验原理 1．比例环节的传递函数为 K R K R R R Z Z s G200 , 100 2 ) ( 2 1 1 2 1 2= = - = - = - = 其对应的模拟电路及SIMULINK图形如图1-3所示。 三、实验内容 按下列各典型环节的传递函数，建立相应的SIMULINK仿真模型，观察并记录其单位阶跃响应波形。 ①比例环节1 ) ( 1 = s G和2 ) ( 1 = s G； ②惯性环节 1 1 ) ( 1+ = s s G和 1 5.0 1 ) ( 2+ = s s G ③积分环节 s s G1 ) ( 1 = ④微分环节s s G= ) ( 1 ⑤比例+微分环节（PD）2 ) ( 1 + =s s G和1 ) ( 2 + =s s G ⑥比例+积分环节（PI） s s G1 1 ) ( 1 + =和s s G21 1 ) ( 2 + = 四、实验结果及分析 图1-3 比例环节的模拟电路及SIMULINK图形
① 仿真模型及波形图1)(1=s G 和2)(1=s G ② 仿真模型及波形图11)(1+= s s G 和1 5.01)(2+=s s G 11)(1+= s s G 1 5.01 )(2+=s s G ③ 积分环节s s G 1)(1= ④ 微分环节
姓名：陈蔚婷 学号：1363115 班级：13级食安1班 实验一：流体流动阻力的测定 、实验目的 1 ?掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法。 2?测定直管摩擦系数 入与雷诺准数Re 的关系，验证在一般湍流区内 入与Re 的关系曲线。 3?测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数 。 4?学会倒U 形压差计和涡轮流量计的使用方法。 5?识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 、基本原理 流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流 应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过 管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。 1 ?直管阻力摩擦系数入的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： P f P 1 P 2 l U 2 W f d 2 即, 2d p f l u (1) (2) 式中：入一直管阻力摩擦系数，无因次； d —直管内径，m ; P f —流体流经I 米直管的压力降，Pa ; w f —单位质量流体流经I 米直管的机械能损失，J/kg ； p —流体密度，kg/m 3 ; l —直管长度，m ; u —流体在管内流动的平均流速， m/s 。
式中：Re —雷诺准数，无因次； 卩一流体粘度，kg/（m s ）。 湍流时入是雷诺准数Re 和相对粗糙度（& /d 的函数，须由实验确定。 由式（2）可知，欲测定 入需确定I 、d ,测定 p f 、u 、p □等参数。I 、d 为装置参数（装置 参数表格中给出）， P □通过测定流体温度，再查有关手册而得， u 通过测定流体流量，再由管径 计算得到。 2 ?局部阻力系数 的测定 局部阻力损失通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。 （1）当量长度法 流体流过某管件或阀门时造成的机械能损失看作与某一长度为 l e 的同直径的管道所产生的机械 （2）阻力系数法 流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数, 局部阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。即： ,P f u 2 w' f 故 式中： 一局部阻力系数，无因次； P f —局部阻力压强降，Pa ;（本装置中，所测得的压降应扣除两测压口间直管段的压降, 直管段的压降由直管阻力实验结果求取。） p —流体密度，kg/m 3 ; 滞流（层流） 时， 64 Re Re du (3) (4) 能损失相当，此折合的管道长度称为当量长度，用符号 l e 表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计 算局部阻力损失，而且在管路计算时可将管路中的直管长度与管件、 则流体在管路中流动时的总机械能损失 W f 为： 阀门的当量长度合并在一起计算, l e W f (8) (9) 2 P f
自动控制 摘要：综述了自动控制理论的发展情况，指出自动控制理论所经历的三个发展阶段，即经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论。最后指出，各种控制理论的复合能够取长补短，是控制理论的发展方向。 自动控制理论是自动控制科学的核心。自动控制理论自创立至今已经过了三代的发展：第一代为20世纪初开始形成并于50年代趋于成熟的经典反馈控制理论；第二代为50、60年代在线性代数的数学基础上发展起来的现代控制理论；第三代为60年 代中期即已萌芽，在发展过程中综合了人工智能、自动控制、运筹学、信息论等多学科的最新成果并在此基础上形成的智能控制 理论。经典控制理论(本质上是频域方法)和现代控制理论(本质上是时域方法)都是建立在控制对象精确模型上的控制理论，而实 际上的工业生产系统中的控制对象和过程大多具有非线性、时变性、变结构、不确定性、多层次、多因素等特点，难以建立精确的数学模型。因此，自动控制专家和学者希望能从要解决问题领域的知识出发，利用熟练操作者的丰富经验、思维和判断能力，来实现对上述复杂系统的控制，这就是基于知识的不依赖于精确的数学模型的智能控制。本文将对经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论的发展情况及基本内容进行介绍。 1自动控制理论发展概述 自动控制是指应用自动化仪器仪表或自动控制装置代替人 自动地对仪器设备或工业生产过程进行控制，使之达到预期的状态或性能指标。对传统的工业生产过程采用自动控制技术，可以有效提高产品的质量和企业的经济效益。对一些恶劣环境下的控制操作，自动控制显得尤其重要。 自动控制理论是与人类社会发展密切联系的一门学科，是自动控制科学的核心。自从19世纪M a x w e ll对具有调速器的蒸汽发动
食品工程原理课程教学大纲 一、课程基本概况 课程名称：食品工程原理 课程名称（英文）：PRINCIPLES OF FOOD ENGINEERING 课程编号：0611306 课程总学时：70学时（讲课60学时，实验10学时） 课程学分：3.5学分 课程分类：必修课 开设学期：第4学期 适用专业：食品科学与工程专业 先修课程：《高等数学》、《大学物理》、《物理化学》、《机械制图》等课程 后续课程：《粮油食品工艺学》、《畜产食品工艺学》、《果蔬食品工艺学》、《食品机械》、《食品工厂设计》 二、课程的性质、目的和任务 本课程是食品科学与工程专业主要的必修课之一。本课程是在高等数学、物理学、物理化学等课程的基础上开设的一门专业基础课程，是承前启后，由理及工的桥梁。主要目的是培养分析和解决有关单元操作各种问题的能力，以便在食品生产、科研与设计中到强化生产过程，提高产品质量，提高设备生产能力及效率，降低设备投资及产品成本，节约能耗，防止污染及加速新技术开发等。主要任务是：研究单元操作的基本原理、典型设备的构造及工艺尺寸的计算（或选型）。 三、主要内容、重点及深度 （一）理论教学 绪论 目的要求：了解食品工程原理的性质、任务、学习方法；掌握单位换算、物料衡算、能量衡算的基本方法。 主要内容： 一、食品工程原理的发展历程 二、食工原理的性质、任务、与内容 三、单位制与单位换算 四、物料衡算 五、能量衡算 六、过程平衡与速率 重点：单元操作的概念单位换算、物料衡算、能量衡算。 难点：经验公式的单位变换、试差计算法 1 / 8
第一章流体流动 目的要求：使学生了解流体平衡和运动的基本规律，熟练掌握静力学基本方程式、连续性方程式、柏努力方程式的内容和应用、流体在管内的流动阻力，在此基础上解决管路计算、输送设备功率计算等问题。 重点：静力学基本方程式、连续性方程式、柏努力方程式的内容和应用、流体在管内的流动阻力 难点：柏努力方程式的推导及其应用、流动边界层的概念、流动阻力计算公式的推导 主要内容： 第一节流体静力学方程式及其应用 一、流体静力学方程式 二、流体静力学基本方程式的应用 第二节流体在管内的流动 一、稳定流动与不稳定流动 二、连续性方程式 三、柏努利方程式 四、柏努利方程式的应用 第三节流体在管内的流动阻力 一、顿粘性定律与流体的粘度 二、流动类型与雷诺准数 三、滞流与湍流 四、边界层的概念 五、流动阻力 第四节管路计算与流量测量 一、管路计算 二、流量测量 第二章粉碎与筛分 目的要求：掌握粉碎与筛分单元操作的基本概念、基本原理和基本计算。 重点：粒度的大小、形状及分布，粉碎速率、粉碎能耗、平均粒度、筛分速率 难点：食品物料粒度的大小、形状及分布，粉碎速率、粉碎能耗、平均粒度、筛分速率。 主要内容： 第一节粉碎 一、概述 二、粉碎理论 第二节筛分 一、筛分理论
实验一MATLAB 仿真基础 一、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。 二、实验设备和仪器 1．计算机；2. MATLAB 软件 三、实验原理 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，用函数命令zpk ( ) 来建立系统的零极点增益模型，其函数调用格式为：sys = zpk ( z, p, k )零极点模型转换为多项式模型[num , den] = zp2tf ( z, p, k ) 多项式模型转化为零极点模型 [z , p , k] = tf2zp ( num, den ) 两个环节反馈连接后，其等效传递函数可用feedback ( ) 函数求得。 则feedback （）函数调用格式为： sys = feedback （sys1, sys2, sign ） 其中sign 是反馈极性，sign 缺省时，默认为负反馈，sign ＝-1；正反馈时，sign ＝1；单位反馈时，sys2＝1，且不能省略。 四、实验内容： 1.已知系统传递函数，建立传递函数模型 2.已知系统传递函数，建立零极点增益模型 3．将多项式模型转化为零极点模型 1 2s 2s s 3s (s)23++++=G )12()1()76()2(5)(332 2++++++= s s s s s s s s G 12s 2s s 3s (s)23++++= G )12()1()76()2(5)(3322++++++=s s s s s s s s G
d高纲1140 江苏省高等教育自学考试大纲 03280食品工艺原理 江南大学编 江苏省高等教育自学考试委员会办公室
一、课程性质及其设置目的与要求 （一）课程性质和特点 食品工艺原理课程是江苏省高等教育自学考试食品科学与工程专业的一门主干专业课程和学位课程。食品工艺原理是研究食品加工和保藏的一门科学，主要任务是探讨食品资源利用、原辅材料选择、保藏、加工、包装、运输以及上述因素对食品质量、货架寿命、营养价值和安全性等方面的影响。其教学目的，是使学生掌握最基本的食品保藏与加工的基础理论、专业知识和技能，了解国内外食品工业的最新发展动态，为今后进一步学习食品领域的各类专业课程或从事食品科研、产品开发、工业生产管理及相关领域的工作打下理论基础。 食品工艺原理是研究食品的原材料、半成品和成品的加工过程和方法的一门应用科学，它是食品科学与工程学科的一个重要组成部分。具体地说，食品工艺学（食品工艺原理）是应用化学、物理学、生物学、生物化学、微生物学、营养学、药学以及食品工程原理等各方面的基础知识，研究食品的加工与保藏，研究加工对食品质量方面的影响以及保证食品在包装、运输好销售中保持质量所需要的加工条件，应用新技术创造满足消费者需求的新型食品，探讨食品资源利用以及资源与环境的关系，实现食品工业生产合理化、科学化和现代化的一门应用科学。 （二）本课程的基本要求 本课程选用由夏文水主编的“十五”国家级规划教材《食品工艺学》（中国轻工业出版社，2009年版）作为教材，全书共分8章，教材体系完整、知识新颖、理论先进。为便于自学考生学习，首先说明考生不要求掌握的章节，具体为：教材第八章《典型食品的加工工艺》的具体内容不作要求，涉及的保藏原理结合在相应章节中掌握。 通过对本课程的学习，应考者应掌握食品加工与保藏的基本原理和应用方法，了解食品加工工艺、以及与食品质量的关系。要求应考者对食品工艺原理总体上应达到以下要求： 1．了解食品分类方法、食品加工的目的，掌握食品的质量因素及其控制；。 2．了解食品中水分含量与水分活度之间的关系，掌握食品干藏原理和干燥机制以及干制对食品品质的影响。 3．了解食品pH值与腐败菌的关系，掌握影响微生物耐热性的因素和热加工原理，及热烫、巴氏杀菌、商业杀菌技术；掌握热力致死时间曲线、热力致死速率曲线、Z值、F值、D值，以及它们之间的关系和计算；掌握罐头食品的主要腐败变质现象及原因。 4．了解冷藏与冻藏、冷链、冷害及最大冰晶生成带的概念；掌握低温对微生物、酶活性、非酶反应速率常数的影响；掌握低温保藏延长食品货架期的原理与技术。重点：常用的食品冷却和冻结方法及其优缺点；影响冻制食品的品质及其耐藏性的因素。 5．了解腌渍、发酵和烟熏的类型，掌握腌渍、发酵和烟熏的保藏原理；以及腌渍和发酵对食品品质的影响。重点：腌制剂、熏烟的作用；控制食品发酵的因素。 6．了解化学保藏的概念，在学习食品常用的防腐剂和抗氧化剂及其应用特性的基础上，掌握以防腐和抗氧化为主的食品化学保藏原理。 7．在了解食品辐射保藏的概念、辐射源、辐射用单位的基础上，掌握辐射的化学效应及生物学效应、食品辐射的应用类型及对应剂量、辐射食品的主要检测方法及其的依据。 （三）本课程与相关课程的联系
实验一 MATLAB 仿真基础 、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。 二、实验设备和仪器 1 ?计算机；2. MATLAB 软件 三、实验原理 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，用函数命令zpk ()来建立系统的零极点增益模型，其函数调用格式 为：sys = zpk ( z, p, k 零极点模型转换为多项式模型[num , den] = zp2tf ( z, p, k ) 多项式模型转化为零极点模型 [z , p , k] = tf2zp ( num, den ) 两个环节反馈连接后，其等效传递函数可用 feedback ()函数求得。 则 feedback ()函数调用格式为： sys = feedback (sysl, sys2, sigh 其中sign 是反馈极性，sign 缺省时，默认为负反馈，sign = -1；正反馈时, sig n = 1;单位反馈时，sys2= 1，且不能省略。 四、实验内容： 1. 已知系统传递函数，建立传递函数模型 2 2 5(s 2) (s 6s 7) 3 3 s(s 1) (s 2s 1) 2. 已知系统传递函数，建立零极点增益模型 s 3 飞 2~ s 2s 2s 1 3 ?将多项式模型转化为零极点模型 5(s 2)2(s 2 6s 7) G(s) s 3 s 3 2s 2 2s 1 G(s) G(s)
; 自动控制原理（非自动化类）习题答案 第一章 习题 1-1（略） 1-2（略） 、 1-3 解： 受控对象：水箱液面。 被控量：水箱的实际水位 h " 执行元件：通过电机控制进水阀门开度，控制进水流量。 比较计算元件：电位器。 测量元件：浮子，杠杆。 放大元件：放大器。 h h （与电位器设定 电压 u 相对应，此时电位器电刷位于中点位置）。 当 h h 时，电位器电刷位于中点位置，电动机不工作。一但 h ≠ h 时，浮子位置相应升高（或 ' 降低），通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移（或上移），从而给电动机提供一定的工作电压，驱动 电动机通过减速器使阀门的开度减小（或增大），以使水箱水位达到希望值 h 。 水位自动控制系统的职能方框图 1-4 解： 受控对象：门。 执行元件：电动机，绞盘。 放大元件：放大器。 受控量：门的位置 , 测量比较元件：电位计 工作原理：系统的被控对象为大门。被控量为大门的实际位置。输入量为希望的大门位置。 当合上开门开关时，桥式电位器测量电路产生偏差电压，经放大器放大后，驱动电动机带动绞盘转动， 使大门向上提起。同时，与大门连在一起的电位器电刷上移，直到桥式电位器达到平衡，电动机停转，开 门开关自动断开。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘反转，使大门关闭。 * 仓库大门自动控制开（闭）的职能方框图 1-5 解： 系统的输出量：电炉炉温 给定输入量：加热器电压 被控对象：电炉
放大元件：电压放大器，功率放大器，减速器 比较元件：电位计 测量元件：热电偶 职能方框图： 第二章 习题 2-1 解：对微分方程做拉氏变换： ? X (s ) R (s ) ? C (s ) N (s ) ? ? X (s ) KX (s ) ? X (s ) X (s ) ? X (s ) ? ? TsX (s ) X (s ) ? X (s ) X (s ) ? KN (s ) ? ?K X (s ) sC (s ) sC (s ) ? 绘制上式各子方程的方块图如下图所示： KK C (s ) / R (s ) ， Ts (T 1)s s K K 1 s s 1 s s
《食品工程原理》教学大纲 一、本课程的教学目标和任务 本课程为食品专业的必修专业基础课。课程内容主要包括动量传递、热量传递和质量传递的三大传递理论及其在食品工程中的应用，即研究食品工程单元操作的基本原理与应用。动量传递内容包括流体力学和流体输送机械（泵与风机）的选用、颗粒与流体间的相对运动；热量传递内容包括传热学和蒸发操作等；质量传递内容包括传质过程、吸收与蒸馏、吸附与离子交换，浸出与萃取等单元操作；此外还包括热、质同时传递的过程，如食品的干燥等。 食品工程原理是一门主要研究食品加工过程的技术原理与工程实现的应用基础课程，与机械工程、化学工程等学科的有关课程密切相关，其基础涉及数学、物理、力学、热力学、传热学和传质学等。本课程以单元操作为主线，研究食品加工过程的有关理论与工程方法，为食品科学与工程及相近专业的学生和工程技术人员学习研究提供参考。 二、本课程的教学要求 食品工程原理是食品科学与工程及其相近专业的一门十分重要的专业基础课程，在创新人才培养中具有举足轻重的地位。由于课程涉及的知识面宽，对理论分析、设计计算、实验探索、工程经验的贯通融合和创新应用方面要求很高。学习中要注重逐步树立学生的工程观念，从先进实用、安全可靠、经济方便、节能减排等方面认真掌握单元操作和工程系统集成方面的知识。 1．注重培养学生的工程设计和应用的能力。食品加工工艺千变万化，其实现的途径又可以多种多样，所以要树立学生的工程观念，能够根据生产工艺要求和物料特性，合理地选择单元操作及相应的设备，完成过程分析、设计计算，努力使系统集成达到最优化。 2.注重培养学生的数据攫取能力。食品工程原理学科研究的历史短，基础数据十分缺乏。如何通过网络或资料查取有参考价值的数据，或者通过实验测取、生产现场查定相关数据、是进行良好的食品工程设计的重要前提。 3.注重培养学生的实验能力。学习实验设计、单元操作实验、数据处理、误差分析方法，提高学生的动手能力和实验技能。 4. 多媒体等现代化教学手段辅助教学，使学生增加感性认识，激发学习兴趣，提高教学质量。
流化床干燥实验报告 姓名：张萌学号：5602111001 班级：食品卓越111班 一、实验目的 1．了解常压干燥设备的基本流程和工作原理。 2. 掌握测定干燥速度曲线的方法。 3. 掌握根据实验干燥曲线求取干燥速率曲线以及恒速阶段干燥速 率、临界含水量、平衡含水量的实验分析方法。 二、基本原理 1.干燥速率：单位干燥面积（提供湿分汽化的面积）、单位时间内所除去的湿分质量。 2.干燥速率的测定方法：利用床层的压降来测定干燥过程的失水量。需要用到的公式有： 物料中瞬间含水率X i=（△p-△p e）/△p e 式中:△p-时刻τ时床层的压差； 计算出每一时刻的瞬间含水率X i,然后将X i对干燥时间iτ作图，即为干燥曲线。 3.干燥过程分析： （1）物料预热阶段 （2）恒速干燥阶段 （3）降速干燥阶段。 非常潮湿的物料因其表面有液态水存在，当它置于恒定干燥条件下，则其温度近似等于热风的湿球温度tw ,到达此温度前的阶段称为
（1）阶段。在随后的第二阶段中，由于表面存有液态水，物料温度约等于空气的湿球温度tw，传入的热量只用来蒸发物料表面水分，在第（2）阶段中含水率X随时间成比例减少，因此其干燥速率不变，亦即为恒速干燥阶段。在第（3）阶段中，物料表面已无液态水存在，亦即若水分由物料内部的扩散慢于物料表面的蒸发，则物料表面将变干，其温度开始上升，传入的热量因此而减少，且传入的热量部分消耗于加热物料，因此干燥速率很快降低，最后达到平衡含水率而终止。（2）和（3）交点处的含水率称为临界含水率用X0表示。对于第（2）（3）阶段很长的物料，第（1）阶段可忽略，温度低时，或根据物料特性亦可无第二阶段。 三、实验装置与流程 1．主要设备及仪器 （1）鼓风机：BYF7122,370W； （2）电加热器：额定功率2.0KW； （3）干燥室：Φ100mm×750mm； （4）干燥物料：耐水硅胶； （5）床层压差：Sp0014型压差传感器，或U形压差计。 2．实验装置
自动控制原理实验 实验报告 实验三闭环电压控制系统研究 学号姓名 时间 2014年10月21日 评定成绩审阅教师
实验三闭环电压控制系统研究 一、实验目的： （1）通过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。 （2）会正确实现闭环负反馈。 （3）通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。 二、预习与回答： （1）在实际控制系统调试时，如何正确实现负反馈闭环？ 答：负反馈闭环，不是单纯的加减问题，它是通过增量法实现的，具体如下： 1.系统开环； 2.输入一个增或减的变化量； 3.相应的，反馈变化量会有增减； 4.若增大，也增大，则需用减法器； 5.若增大，减小，则需用加法器，即。 （2）你认为表格中加1KΩ载后，开环的电压值与闭环的电压值，哪个更接近2V？ 答：闭环更接近。因为在开环系统下出现扰动时，系统前部分不会产生变化。故而系统不具有调节能力，对扰动的反应很大，也就会与2V相去甚远。 但在闭环系统下出现扰动时，由于有反馈的存在，扰动产生的影响会被反馈到输入端，系统就从输入部分产生了调整，经过调整后的电压值会与2V相差更小些。 因此，闭环的电压值更接近2V。 （3）学自动控制原理课程，在控制系统设计中主要设计哪一部份？ 答：应当是系统的整体框架及误差调节部分。对于一个系统，功能部分是“被控对象”部分，这部分可由对应专业设计，反馈部分大多是传感器，因此可由传感器的专业设计，而自控原理关注的是系统整体的稳定性，因此，控制系统设计中心就要集中在整个系统的协调和误差调节环节。 二、实验原理： （1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。所以，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就可以“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。
食品工程原理复习 第一章流体力学基础 1.单元操作与三传理论的概念及关系。 不同食品的生产过程应用各种物理加工过程，根据他们的操作原理，可以归结为数个应用广泛的基本操作过程，如流体输送、搅拌、沉降、过滤、热交换、制冷、蒸发、结晶、吸收、蒸馏、粉碎、乳化萃取、吸附、干燥等。这些基本的物理过程称为单元操作 动量传递：流体流动时，其内部发生动量传递，故流体流动过程也称为动量传递过程。凡是遵循流体流动基本规律的单元操作，均可用动量传递的理论去研究。 热量传递: 物体被加热或冷却的过程也称为物体的传热过程。凡是遵循传热基本规律的单元操作，均可用热量传递的理论去研究。 质量传递: 两相间物质的传递过程即为质量传递。凡是遵循传质基本规律的单元操作，均可用质量传递的理论去研究。 单元操作与三传的关系 “三传理论”是单元操作的理论基础，单元操作是“三传理论” 1
2 的具体应用。 同时，“三传理论”和单元操作也是食品工程技术的理论和实 践基础 2.粘度的概念及牛顿内摩擦(粘性)定律。牛顿黏性定律的数学表达式是y u d d μτ±= ，服从此定律的流体称为牛顿流体。 μ比例系数，其值随流体的不同而异，流体的黏性愈大，其 值愈大。所以称为粘滞系数或动力粘度，简称为粘度 3.理想流体的概念及意义。 理想流体的粘度为零，不存在内摩擦力。理想流体的假设， 为工程研究带来方便。 4.热力体系：指某一由周围边界所限定的空间内的所有物质。 边界可以是真实的，也可以是虚拟的。边界所限定空间的外部称 为外界。 5.稳定流动：各截面上流体的有关参数（如流速、物性、压 强）仅随位置而变化，不随时间而变。 6．流体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是从总能量大的 截面流向总能量小的截面。 7.1kg 理想流体在管道内作稳定流动而又没有外功加入时，其柏努
海南大学硕士研究生入学考试 《860-食品科学基础》考试大纲 一、考试性质 海南大学硕士研究生入学考试初试科目。 二、考试要求 考生应全面系统的理解和掌握食品化学与食品工程原理的基本理论,以及各种食品化学理论在食品科学研究中的应用。并能够应用相关基础理论和基本知识分析和解决食品工程的实际问题。 三、考试方式与分值 闭卷、笔试。满分 150 分。 四、考试内容 第一篇食品化学考试大纲 绪论 1. 食品化学的概念和研究内容。 2. 食品化学的研究方法。 3. 食品化学在食品工业中的作用。 第一章水分 1. 食品中的水存在状态及水分含量、水的结构及物理特性。水和冰的分子结构及对理化性质的影响。 2. 水分活度意义和计算；等温吸湿线的概念及意义；水分活度与食品的稳定性之间的关系。 3.食品的冻结过程，速冻、缓冻和温度波动对食品的影响。 第二章碳水化合物 1. 单糖的结构和性质，掌握美拉德褐变反应及影响因素。单糖的焦糖化反应，与酸或碱的反应，氧化还原反应。 2. 食品中低聚糖的结构和化学性质；多糖的结构与性质；淀粉的结构与性质，淀粉的糊化、老化及改性；果胶的结构及凝胶的形成。 第三章脂质 1. 脂肪的结构和组成；脂肪酸和脂肪的命名；天然油脂中脂肪酸的分布；油脂的物理性质；油脂的结晶特性、熔融特性、液晶态及乳化。 2. 掌握脂肪氧化的化学反应机理、影响因素及控制方法，油脂氧化产物的成因。油脂在高温下的化学变化以及对油脂质量的影响；油脂加工的化学原理与方法。 3. 油脂评价的基本原理和方法。 第四章氨基酸、肽和蛋白质 1. 氨基酸、必需氨基酸和常见活性肽的结构、理化性质和功能性质。 2. 蛋白质变性的机理及其影响因素；蛋白质功能性质产生的机理、影响因
自动控制原理 实验报告 实验一典型系统的时域响应和稳定性分析 (2) 一、实验目的 (3) 二、实验原理及内容 (3) 三、实验现象分析 (5) 方法一：matlab程序 (5) 方法二：multism仿真 (12)
方法三：simulink仿真 (17) 实验二线性系统的根轨迹分析 (21) 一、确定图3系统的根轨迹的全部特征点和特征线，并绘出根轨迹 (21) 二、根据根轨迹图分析系统的闭环稳定性 (22) 三、如何通过改造根轨迹来改善系统的品质？ (25) 实验三线性系统的频率响应分析 (33) 一、绘制图1. 图3系统的奈氏图和伯德图 (33) 二、分别根据奈氏图和伯德图分析系统的稳定性 (37) 三、在图4中，任取一可使系统稳定的R值，通过实验法得到对应的伯德图，并据此导 出系统的传递函数 (38) 实验四、磁盘驱动器的读取控制 (41) 一、实验原理 (41) 二、实验内容及步骤 (41) （一）系统的阶跃响应 (41) （二) 系统动态响应、稳态误差以及扰动能力讨论 (45) 1、动态响应 (46) 2、稳态误差和扰动能力 (48) （三）引入速度传感器 (51) 1. 未加速度传感器时系统性能分析 (51) 2、加入速度传感器后的系统性能分析 (59) 五、实验总结 (64) 实验一典型系统的时域响应和稳定性分 析
一、 实验目的 1．研究二阶系统的特征参量（ξ、ωn ）对过渡过程的影响。 2．研究二阶对象的三种阻尼比下的响应曲线及系统的稳定性。 3．熟悉Routh 判据，用Routh 判据对三阶系统进行稳定性分析。 二、 实验原理及内容 1．典型的二阶系统稳定性分析 (1) 结构框图：见图1 图1 (2) 对应的模拟电路图 图2 (3) 理论分析 导出系统开环传递函数，开环增益0 1 T K K = 。 (4) 实验内容 先算出临界阻尼、欠阻尼、过阻尼时电阻R 的理论值，再将理论值应用于模拟电路中，观察二阶系统的动态性能及稳定性，应与理论分析基本吻合。在此实验中(图2)， s 1T 0=， s T 2.01=，R 200 K 1= R 200 K =?
自动控制原理实验 实验一 典型环节的电模拟及其阶跃响应分析 一、实验目的 ⑴ 熟悉典型环节的电模拟方法。 ⑵ 掌握参数变化对动态性能的影响。 二、实验设备 ⑴ CAE2000系统（主要使用模拟机，模/数转换，微机，打印机等）。 ⑵ 数字万用表。 三、实验内容 １．比例环节的模拟及其阶跃响应 微分方程 )()(t Kr t c -= 传递函数 = )(s G ) () (s R s C K -= 负号表示比例器的反相作用。模拟机排题图如图9-1所示，分别求取K=1，K=2时的阶跃响应曲线，并打印曲线。 图9-1 比例环节排题图 图9-2 积分环节排题图 ２．积分环节的模拟及其阶跃响应 微分方程 )() (t r dt t dc T = 传递函数 s K Ts s G ==1)( 模拟机排题图如图9-2所示，分别求取K=1，K=0.5时的阶跃响应曲线，并打印曲线。 ３．一阶惯性环节的模拟及其阶跃响应 微分方程 )()() (t Kr t c dt t dc T =+ 传递函数 1 )(+=TS K S G 模拟机排题图如图３所示，分别求取K=1, T=1; K=1, T=2; K=2, T=2 时的阶跃
响应曲线，并打印曲线。 ４．二阶系统的模拟及其阶跃响应 微分方程 )()() (2)(2 22 t r t c dt t dc T dt t c d T =++ξ 传递函数 121 )(22++=Ts s T s G ξ2 2 2 2n n n s s ωξωω++= 画出二阶环节模拟机排题图，并分别求取打印： ⑴ T=1，ξ=0.1、0.5、1时的阶跃响应曲线。 ⑵ T=2，ξ=0.5 时的阶跃响应曲线。 四、实验步骤 ⑴ 接通电源，用万用表将输入阶跃信号调整为2V 。 ⑵ 调整相应系数器；按排题图接线，不用的放大器切勿断开反馈回路（接线时，阶跃开关处于关断状态）；将输出信号接至数/模转换通道。 ⑶ 检查接线无误后，开启微机、打印机电源；进入CAE2000软件，组态A/D ，运行实时仿真；开启阶跃输入信号开关，显示、打印曲线。 五．实验预习 ⑴ 一、二阶系统的瞬态响应分析；模拟机的原理及使用方法（见本章附录）。 ⑵ 写出预习报告；画出二阶系统的模拟机排题图；在理论上估计各响应曲线。 六．实验报告 ⑴ 将每个环节的实验曲线分别整理在一个坐标系上，曲线起点在坐标原点上。分析各参数变化对其阶跃响应的影响，与估计的理论曲线进行比较，不符请分析原因。 ⑵ 由二阶环节的实验曲线求得σ﹪、t s 、t p ，与理论值进行比较，并分析σ﹪、t s 、t p 等和T 、ξ的关系。 实验二 随动系统的开环控制、闭环控制及稳定性 一．实验目的 了解开环控制系统、闭环控制系统的实际结构及工作状态；控制系统稳定的概念以及系统开环比例系数与系统稳定性的关系。 二．实验要求 能按实验内容正确连接实验线路，正确使用实验所用测试仪器，在教师指导下独立
复习题： 1 简述食品工程原理在食品工业中的作用和地位。 2 何为绝对压力、表压和真空度？它们之间有何关系？ 3 何为不可压缩流体和可压缩流体？ 4 写出流体静力学基本方程式，说明该式应用条件。 5 简述静力学方程式的应用。 6 说明流体的体积流量、质量流量、流速（平均流速）及质量流速的定义及相互关系。 7 何为稳定流动和不稳定流动？ 8 写出连续性方程式，说明其物理意义及应用。 9 分别写出理想流体和实际流体的伯努利方程式，说明各项单位及物理意义。 10应用伯努利方程可以解决哪些问题？ 11应用伯努利方程式时，应注意哪些问题？如何选取基准面和截面？ 12简述流体粘度的定义、物理意义及粘度的单位。 13写出牛顿粘性定律，说明式中各项的意义和单位。 14何为牛顿型流体和非牛顿型流体？ 15 Re的物理意义是什么？如何计算？ 16流体的流动类型有哪几种？如何判断？ 17简述离心泵的工作原理及主要部件。 18气缚现象和汽蚀现象有何区别？ 19什么叫汽蚀现象？如何防止发生汽蚀现象？ 20离心泵在启动前为什么要在泵内充满液体？ 21何为管路特性曲线？何为工作点？ 22离心泵的主要性能参数有哪些？各自的定义和单位是什么？ 23离心泵流量调节方法有哪几种？各有何优缺点？ 24何为允许吸上真空度和汽蚀余量？如何确定离心泵的安装高度？ 25扬程和升扬高度是否相同？ 26 简述泵的有效功率小于轴功率的原因（有哪几种损失） 27比较往复泵和离心泵，各有何特点？
28简述混合均匀度的的判断依据以及混合机理 29影响乳化液稳定性的主要因素有哪些？ 30何为均相物系？何为非均相物系？ 31 影响沉降速度的因素有哪些？各自含义是什么？ 32简述板框压滤机的工作过程。 33过滤有几种方式？ 34离心沉降与重力沉降相比，有什么特点？ 35什么叫离心分离因数？其值大小说明什么？ 36旋风分离器的工作原理？ 37 沉降室（降尘室）的工作原理。 38传热的基本方式有几种？ 39什么是热传导、对流传热和热辐射？分别举出2-3个实例。 40说明傅里叶定律的意义，写出其表达式。 41导热中的热阻、推动力概念，单层平壁和多层平壁导热时如何计算其热阻和推动力？42为什么住宅中采用双层窗能起到保温作用？ 43气温下降，应添加衣服，把保暖性好的衣服穿在里面好，还是穿在外面好？为什么？44保温瓶（热水瓶）在设计和使用过程中采取了哪些防止热损失的措施？ 45总传热系数K的意义，它包含了哪几个分热阻？ 46如何计算传热面积？如何计算壁温？ 47列管式换热器的结构及其选型。 48强化传热的途径。 49何为单效蒸发，何为多效蒸发，多效蒸发与单效蒸发比较有什么优缺点？ 50在蒸发过程中，为提高蒸汽利用率，你以为可采取哪些措施？ 51蒸发中提高传热速率的途径有哪些？ 52与常压蒸发相比真空蒸发有哪些优点。 53常用的机械制冷方式有哪些？ 54 简述理想蒸汽压缩式制冷的组成及工作过程。 55分析冻结速率对食品质量的影响。 56常用的去湿方法按作用原理分哪几类？ 57湿空气湿度大，则其相对湿度也大，这种说法对吗？为什么？
《食品工程原理》综合作业 一、名词解释 气缚；扬程；气蚀；牛顿粘性定律；过滤；单效蒸发；流体边界层；稳定流动热力体系；深床过滤；结晶；多效蒸发；传质；傅立叶定律； 二、简答题 请总结所有所学过的单元操作，其定义、推动力及阻力。 表压力、真空度、绝对压力的含义。 简述液体沸腾的4个阶段及其特点。 综合所学知识，你认为提高过滤效率可以从哪几方面入手。 简述食品工业中蒸发操作的目的。 请说明边界层的分离现象及其影响。 简述气溶胶分离常用的方法有哪些。 简述干基含水量及湿基含水量的计算方法。 简述干燥过程的三个阶段及相应的特点。 简述水蒸气蒸馏的原理。 简述实际沉降过程中，除了理论因素以外影响沉降速度的因素。 简要说明生产中如何选择泵。 简述传热过程的推动力及强化传热的方法。 为什么多效蒸发并不是效数越多越好？ 为什么离心泵启动前应关闭出口阀，而往复泵启动前应打开出口阀？ 请说明边界层的分离现象及其影响。 为什么说沉降器的生产能力与其高度无关？ 简述水蒸气蒸馏的原理。 三、判断正误 1．滴状冷凝的传热系数小于膜状冷凝。 2．边界层分离是生产中需要避免的现象。
3．可将助滤剂混入待滤的悬浮液中一起过滤。 4．皮托管的工作原理是将静压能转变为动能。 5．单元操作是指生产中具有共性的化学操作过程。 6．雷诺数中含有待定的表面传热系数。 7．在食品工程原理中，流体包括的范围是液体、气体和固体。8．多效蒸发的效数越多越好。 9．液体沸腾的4个阶段中，泡核沸腾阶段在工业中占主要地位。10．精馏过程中回流液的作用是为了增大塔底产品的产量。11．间歇式沉降器的生产能力与沉降器的高度无关。 12．过滤速度反映了过滤机的生产能力。 13．结晶的必要条件是晶核的自由能低于溶解状态溶质的自由能。14．离心泵启动时应当关闭出口阀门。 15．冷冻浓缩是利用溶质在低温下容易结晶析出的原理。 16．生产设备上，压力表的读数等于设备中的绝对压力。 17．增加沉降设备的高度可以提高其生产能力。 18．传质的推动力是质量差。 19．离子交换是不可逆的。 20．助滤剂的作用是促进形成致密的滤饼层。 21．随着温度的升高，气体的黏度增大。 22．虽然边界层分离会造成能量损失，但生产中却常利用该现象。23．冷冻浓缩是利用溶质在低温下容易结晶析出的原理。 24．流体流过水平放置的节流阀前后，焓值增加。 25．冷、热流体情况一定时，逆流换热比顺流换热的平均温差大。26．精馏过程中塔顶回流液流量不能为0。 27．往复泵启动的时候必须关闭出口阀门。 28．闪蒸通常采用液相进料。 29．生产中最常采用的过滤方式是恒压过滤。 30．晶核自由能低于溶解状态溶质自由能时才能形成稳定的结晶。
食品工程原理实验指导书 中国农业大学食品科学与营养工程学院 葛克山
前言 21世纪人类将进入知识经济的时代，人们正将其视为继农业经济、工业经济之后人类社会所面临的又一次生产方式、生活方式乃至思维方式的历史性变革。面对知识经济的到来，我国高等教育改革势在必行，以培养出知识面宽广且具有较强创新能力的人才。食品工程基础实验作为食品工程类创新人才培养过程中重要的实践环节，在食品工程教育中起着重要的作用，它具有直观性、实践性、综合性和创新性，而且还能培养学生具有一丝不苟、严谨的工作作风和实事求是的工作态度。因此，以培养实验研究过程中所需的各种能力和素质为目的，以强化创新能力为重点，对食品工程基础实验进行了相应的改革，更新了全部实验内容。更新后的实验主要是符合“素质教育”需要的综合型、研究型、设计型实验，同时实验设备也达到了国内领先水平。 本书作为食品工程基础实验的指导书，具有如下特点：（1）将实验研究过程中所需要的各种能力，通过不同的实验来培养；而工作作风和态度的培养则贯穿于每个实验环节。（2）实验内容通过必做和选做的结合，来达到因材施教的目的。（3）实验内容尽可能接近工厂实际，以训练工程能力。 由于编者水平有限，时间仓促，书中难免有不妥和错误之处，恳切希望读者批评指出。
目录 实验守则--------------------------------------------------------------------------------------------------4 对学生基本要求--------------------------------------------------------------------------------------- -4 实验1 离心泵性能测定实验-------------------------------------------------------------------------5 实验2 传热实验-------------------------------------------------------------------------------------9 实验3 过滤实验------------------------------------------------------------------------------------ 16 实验4 干燥实验----------------------------------------------------------------------------------------21