第二章 时间测量与控制系统
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第二章1.什么是被控对象特性?什么是被控对象的数学模型?研究被控对象特性有什么重要意义?答:被控对象特性是指被控对象输入与输出之间的关系。
即当被控对象的输入量发生变化时,对象的输出量是如何变化、变化的快慢程度以及最终变化的数值等。
对象的输入量有控制作用和扰动作用,输出量是被控变量。
因此,讨论对象特性就要分别讨论控制作用通过控制通道对被控变量的影响,和扰动作用通过扰动通道对被控变量的影响。
定量地表达对象输入输出关系的数学表达式,称为该对象的数学模型。
在生产过程中,存在着各种各样的被控对象。
这些对象的特性各不相同。
有的较易操作,工艺变量能够控制得比较平稳;有的却很难操作,工艺变量容易产生大幅度波动,只要稍不谨慎就会越出工艺允许的范围,轻则影响生产,重则造成事故。
只有充分了解和熟悉对象特性,才能使工艺生产在最佳状态下运行。
因此,在控制系统设计时,首先必须充分了解被控对象的特性,掌握它们的内在规律,才能选择合适的被控变量、操纵变量,合适的测量元件和控制器,选择合理的控制器参数,设计合乎工艺要求的控制系统。
特别在设计新型的控制系统时,例如前馈控制、解耦控制、自适应控制、计算机最优控制等,更需要考虑被控对象特性。
2.简述建立对象的数学模型两种主要方法。
答:一是机理分析法。
机理分析法是通过对对象内部运动机理的分析,根据对象中物理或化学变化的规律(比如三大守恒定律等),在忽略一些次要因素或做出一些近似处理后推导出的对象特性方程。
通过这种方法得到的数学模型称之为机理模型,它们的表现形式往往是微分方程或代数方程。
二是实验测取法。
实验测取法是在所要研究的对象上,人为施加一定的输入作用,然后,用仪器测取并记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律,即得到一系列实验数据或实验曲线。
然后对这些数据或曲线进行必要的数据处理,求取对象的特性参数,进而得到对象的数学模型。
3.描述简单对象特性的参数有哪些?各有何物理意义?答:描述对象特性的参数分别是放大系数K、时间常数T、滞后时间 。
第一章自动控制系统概述1、组成自动控制系统的基本元件或装置有哪些?各环节的作用?控制系统是由控制对象和控制装置组成,控制装置包括:(1) 给定环节给出与期望的输出相对应的系统输入量。
(2) 测量变送环节用来检测被控量的实际值,测量变送环节一般也称为反馈环节。
(3) 比较环节其作用是把测量元件检测到的实际输出值与给定环节给出的输入值进行比较,求出它们之间的偏差。
(4) 放大变换环节将比较微弱的偏差信号加以放大,以足够的功率来推动执行机构或被控对象。
(5) 执行环节直接推动被控对象,使其被控量发生变化。
常见的执行元件有阀门,伺服电动机等。
2、什么是被控对象、被控量、控制量、给定量、干扰量?举例说明。
被控对象指需要给以控制的机器、设备或生产过程。
被控量指被控对象中要求保持给定值、要按给定规律变化的物理量,被控量又称输出量、输出信号。
控制量也称操纵量,是一种由控制器改变的量值或状态,它将影响被控量的值。
给定值是作用于自动控制系统的输入端并作为控制依据的物理量。
给定值又称输入信号、输入指令、参考输入。
除给定值之外,凡能引起被控量变化的因素,都是干扰,干扰又称扰动。
比如一个水箱液位控制系统,其控制对象为水箱,被控量为水箱的水位,给定量是水箱的期望水位。
3、自动控制系统的控制方式有哪些?自动控制系统的控制方式有开环控制、闭环控制与复合控制。
4、什么是闭环控制、复合控制?与开环控制有什么不同?若系统的输出量不返送到系统的输入端(只有输入到输出的前向通道),则称这类系统为开环控制系统。
在控制系统中,控制装置对被控对象所施加的控制作用,若能取自被控量的反馈信息(有输出到输入的反馈通道),即根据实际输出来修正控制作用,实现对被控对象进行控制的任务,这种控制原理被称为反馈控制原理。
复合控制是闭环控制和开环控制相结合的一种方式,既有前馈通道,又有反馈通道。
5、自动控制系统的分类(按元件特性分、按输入信号的变化规律、按系统传输信号的性质)?按系统输入信号的时间特性进行分类,可分为恒值控制系统和随动系统。
第一章绪论1.GPS:是接收人造卫星电波,准确求顶接收机自身位置的系统。
目前世界上有那些全球性的卫星导航系统?(俄罗斯GLONASS、欧洲Galileo、中国北斗、美国GPS)欧空局的全球卫星定位系统的名称是什么?2. GPS系统组成:(1)空间星座部分:24颗卫星提供星历和时间信息,发射伪距和载波信号,提供其他辅助信息。
(2)用户部分:接收并观测卫星信号,记录和处理数据,提供导航定位信息。
(3)地面控制部分:中心控制系统,实现时间同步,跟踪卫星进行定轨。
【5个监测站、1个主控站、3个注入站】3. GPS按接收机用途分为三类:导航型、测量型、授时型;接收机由天线单元、机主机单元和电源组成。
4、精密工程测量采用那种类型的GPS接收机?5、GPS接收机中采用的是铷钟、铯钟还是石英钟?6.与传统测量方法相比,GPS系统特点:1)全球性---全球范围连续覆盖;(4~12颗);2)全能性-—三维位置、时间、速度;3)全天侯4)实时性----定位速度快;;5)连续性;6)高精度;7)抗干扰性能好,保密性好;8)控制性强;9)观测站之间无需通视;10)提供三维坐标;11)操作简便。
7、gps有哪些新的应用领域8、GPS在测量上的用途有那些?9.常见GPS卫星信号接收机(例举几个著名的中外GPS生产厂商):Ashtech系列GPS接收机、Trimble(天宝)系列GPS接收机、Leica(莱卡) 系列GPS接收机、中纬系列GPS接收机、南方系列GPS接收机、中海达系列GPS接收机第二章 GPS定位的坐标系统与时间系统1.天球:是指以地球质心M为中心,半径r为任意长的一个假想的球体。
黄道:即当地球绕太阳公转时,地球上观测者所见到太阳在天球上运动的轨迹称为黄道黄赤交角:黄道平面与赤道平面的夹角ε称为黄赤交角,约为23.5°春分点:当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时,黄道与天球赤道的交点γ称为春分点。