自动化专业描述1200字以上

自动化专业描述

1200字以上

一、专业特色

本专业高度重视学科建设向专业建设的渗透和高水平科研成果向本科教学的转化,构建了一套培育系统设计师的实践教学体系,对学生科研素养和创新能力的培养起到了极大的促进作用。本专业由运动控制系统和过程控制系统、综合自动化系统以及嵌入式控制系统三个专业方向构成。2005年被批准为江苏省品牌专业,2007年被批准为国家级特色专业建设点。毕业生适应面宽,具有良好的就业前景。

二、培养目标

本专业主要培养综合应用自动控制理论、计算机、电子和电气元部件、计算机网络、信息处理技术的能力,从事与电气信息领域相关的自动化仪表和设备、嵌入式计算机控制系统、测控应用软件、运动控制系统、过程控制系统、交通控制和智能建筑等综合自动化测控系统的研究、设计、开发、运行管理与决策的宽口径高素质复合型专门人才。

三、培养要求

本专业学生主要学习电工技术、电子技术、控制理论、信息处理、自动检测、计算机技术与应用和网络技术等方面的基本理论和基本知识,受到良好的工程实践基本训练,具有系统分析、设计、开发与研究的基本能力。

毕业生应获得以下几方面的知识和能力:

1. 具有扎实的自然科学基础,良好的人文社会科学基础和外语综合能力;

2. 掌握本专业领域必需的宽广的技术基础理论知识,主要包括电路理论、电子技术、控制理论、信息处理、计算机软硬件基础及应用等;

3. 较好地掌握运动控制、过程控制及自动化仪表、电力电子技术、计算机应用及信息处理等方面的知识,具有本专业领域1~2个专业方向的专业知识和技能,了解本学科专业前沿和发展趋势;

4. 获得良好的系统分析、系统设计及系统开发方面的工程实践训练;

5. 在本专业领域内具备一定的科学研究、科技开发和组织管理能力,具有较强的工作适应能力。

四、学制与学位

标准学制:四年

修业年限:三到六年

授予学位:工学学士

五、主干学科、交叉学科

主干学科:控制科学与工程,具有一级学科博士学位授予权,设有博士后流动站。

交叉学科:电气工程、计算机科学与技术。所涉及学科“模式识别与智能系统”为国家级重点学科,“控制理论与控制工程”、“计算机应用”为江苏省重点学科。

六、主要课程

电路、模拟电子线路、数字逻辑电路、微机原理及接口、软件技术基础、电力电子技术、传感器与检测技术、自动控制理论、信号与系统、PLC原理及应用、过程计算机控制系统、运动控制系统、嵌入式控制系统及应用、控制系统计算机辅助设计、工业自动化网络技术、建模与辨识基础、机器人控制导论、导航技术基础、智能楼宇系统概论、模糊控制基础、航天控制概论等。

七、集中实践教学环节

军事训练、金工实习、计算机应用基础训练、电子实习、电工电子综合实验、EDA设计、控制系统综合课程设计、生产实习、毕业设计(论文)等。

2011年热门大学,专业排行,志愿填报延伸阅读--------------

一.填志愿,学校为先还是专业为先?

一本院校里有名校、一般重点大学,学校之间的层次和教育资源配置,还是有较大差异的。在一本院校中,选学校可能更重要一些。学校的品牌对学生未来就业会产生一定影响。如果你进了名校,但没能进入自己最喜爱的专业,你还可以通过辅修专业等方式,来完善学科知识结构。而且,如今大学生就业专业对口的比例越来越小了,进入一所积淀深厚、资源丰富的学校,有助于全面提升自己的素质与能力。

二本院校中,大部分学校都有鲜明的单科特色。建议考生结合自己的特长、兴趣爱好,以专业为导向来选择学校。

二.如何看待专业“冷门”“热门”?

专业的热门与冷门,随着经济和社会形势的变化而变化。有些专业,看起来热门,许多学校都开设,招收了许多学生,导致若干年后人才过剩。有的专业,在招生时显得冷门,但毕业生就业时因为社会需求旺盛,学生成了“抢手货”,而且个人收益也不错。家长可以帮助学生,收集多方信息,对一些行业的发展前景进行预测,带着前瞻性的眼光去填当下的高考志愿。同时,学生也要从自己的特长与兴趣出发来选择专业,有兴趣才能学得更好,日后在就业竞争中脱颖而出。

高校新专业的产生有不同的“源头”。有的是在老专业基础上诞生的,专业内容变得更宽泛一些,此类新专业的分数线通常与往年差不多。有的是某一老专业与其他学科交叉而产生的,这类新专业在培养实力方面可能比老专业弱一些。有的是根据社会需求而设置的全新专业,录取分数线可能会在校内处于较低分数段。

三.高考咨询问些什么?

4月下旬起,各高校招生咨询会此起彼伏,密度很大。为了提高现场咨询的效率,咨询前不妨做些“备课”,在相关部委的官方网站、校园网等网站上“预习”一些对外公开的基本情况。

比如对高校办学条件和水平,有了比较才有认识。从高校隶属关系看,既有国家部委所属院校,也有省市所属院校。隶属不同,经费投入、招生范围等也有所不同。目前,全国30多所列入“985工程”的高校都是出类拔萃的高校,而列入“211工程”的高校也有百余所。

另外,还可查询一下高校师资水平和重点学科数据。代表师资水平的数据包括院士、大师级人物有多少;作为未来院士“预备队”的“长江学者”有多少;博士生导师有多少等。国家重点学科是经教育部严格评审,在各个高校相同学科中排名前一、前二名的某些学科。一所高校的“重点学科”越多,其周边也必然聚集着一个较高水平的相关学科群。

在正式咨询时,再问到更细的专业层面。应真正了解专业方向的内涵,包括研究些什么、学哪些课程、将来在哪些领域就业、以往就业率如何、未来社会需求怎样、招生计划多少、过去几年录取情况,以及这个专业的历史沿革、在同行中的水平、是否具有硕士点博士点以及现有哪些名师等。其中,录取分数线情况应掌握近几年的数据,参考其趋势变化。

四.2011年热门专业排名前十名:

1、电子与信息类:电子信息科学与技术、光信息科学与技术、电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、通信工程(长沙牛耳软件教育是湖南最专业的电脑软件培训学校)。

2、外语类:外贸

3、法学类:法学、社会学、治安学、侦查学。

4、机械类:机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、工业设计、过程装备与控制工程、测控技术与仪器。

5、土建类:建筑学、城市规划、土木工程、建筑环境与设备工程、给水排水工程。

6、会计类:会计学、财务管理。

7:中文类:对外汉语、新闻学、广播电视新闻学、广告学、编辑出版学。

8、医学类:临床医学、麻醉学、医学影象学、医学检验、口腔医学、药理学、中药理论。

9、环境、心理类:环境科学、生态学、心理学、应用心理学。

10、工商管理类:工商管理、市场营销、人力资源管理、旅游管理。

好就业专业:据统计,排行前十的专业

一,同声传译

同声传译员被称为21世纪第一大紧缺人才,随着中国对外经济交流的增多和奥运会带来的会务商机的涌现,需要越来越多的同声传译员。

同声传译员的薪金不是按照年薪和月薪来算的,是按照小时和分钟来算的,现在的价码是每小时4000元到8000元,相关人士说。4年之后入驻中国和北京的外国大公司越来越多,这一行肯定吃香。

二.3G工程师

据计世资讯发布的相关研究报告称,估计国内3G人才缺口将达到50万人以上,由于目前3G人才比较少,尤其是复合型人才奇缺,预计4年之后3G工程师的基本年薪会在15万元到20万元。从目前的一些趋势来看,在无线增值服务行业里的一些精通2.5G技术的人才年薪都在10万元左右,中国已经进入3G时代了,这些人才的收入应该会更高,业内人士表明。

三.网络媒体人才

目前,类似与在新浪和搜狐的网络编辑的月薪都在5000元左右,中等职位的收入都在8000元到10000元之间。相信4年之后整个网络媒体的广告收入越来越多的时候,从业人员会有一个更好的回报,目前,不少网络编辑对自己所从事的行业都颇有信心。

四.物流师

物流人才的需求量为600余万人。相关统计显示,目前物流从业人员当中拥有大学学历以上的仅占21%,许多物流部门的管理人员是半路出家,很少受过专业培训。据相关人士透露,对此人才有需求的某知名企业在国内招聘的应届大学生目前的薪金是每月6000元到8000元。

五.系统集成工程师

据悉,一名刚刚毕业的学生,毫无工作经验的学生应聘系统集成工程师之后的薪金是年薪8万元,用户对系统集成服务的要求不断提高,从最初的网络建设到基于行业的应用,在到对业务的流程和资源策略的咨询服务,未来系统集成工程师应该是一路走高的职业。

六.环境工程师

相关资料显示,目前我过环保产业的从也人员仅有13万余人,其中技术人员有8万人,按国际通行的惯例计算,我国在环境工程师方面的缺口在42万人左右,据悉,随着国内房地产行业发展,国内园林设计师,景观设计师的月薪都在七八千左右。

七.精算师

我国被世界保险界认可的精算师不足10人,在当今的国内人才市场上,精算师可谓凤毛麟角,随着国际保险巨头在中国开拓市场以及国内企业的需要,精算师是几年后保险业最拿手的人才,目前在国外的平均年薪达10万美金,国内目前月薪也在1万以上。随着人们对保险认识加强,保险行业的兴起必然会需要更多的精算师。

八.中西医师,医药营销

医学院校毕业的学生有三条路可以走,一是进入医院,急救医生,产科医生,妇科医生,和理疗医师都将十分吃香,二是进入医药生成流通企业,三十继续深造,业内人士表示,这个行业的特点是越老越值钱,目前的医药行业月薪在3000到5000元。

十注册会计师

根据中国经济高速嘎子的需要,至少急需35万名注册会计师,而目前实际具备从业资格的自由8万人左右,其中被国际认可的不足15%,每年高扩毕博在内的四大注册会计师事务所都会在高校招收毕业生,专业涵盖了统计,法律,数学等,应届毕业生月薪都在五六千元,在加上每年的丰厚的奖金,收入会超过10万元。

自动化专业描述

自动化专业英语教程复习范围

1200字以上 叙事

复习范围:

P1,P9,P11,P20,P37,P39-40,P70,P76,P81-82,P86,P88,P90,P97,P110-111,P134,P180-181,P193,P256-257

P1电路

电路或电网络由以某种方式连接的电阻器、电感器和电容器等元件组成。如果网络不包含能源,如电池或发电机,那么就被称作无源网络。换句话说,如果存在一个或多个能源,那么组合的结果为有源网络。在研究电网络的特性时,我们感兴趣的是确定电路中的电压和电流。因为网络由无源电路元件组成,所以必须首先定义这些元件的电特性.

就电阻来说,电压-电流的关系由欧姆定律给出,欧姆定律指出:电阻两端的电压等于电阻上流过的电流乘以电阻值。在数学上表达为:u=iR(1-1A-1)式中u=电压,伏特;i=电流,安培;R=电阻,欧姆。

纯电感电压由法拉第定律定义,法拉第定律指出:电感两端的电压正比于流过电感的电流随时间的变化率。因此可得到:U=Ldi/dt式中di/dt=电流变化率,安培/秒;L=感应系数,享利。

电容两端建立的电压正比于电容两极板上积累的电荷q。因为电荷的积累可表示为电荷增量dq的和或积分,因此得到的等式为u=,式中电容量C是与电压和电荷相关的比例常数。由定义可知,电流等于电荷随时间的变化率,可表示为i=dq/dt。因此电荷增量dq等于电流乘以相应的时间增量,或dq=idt,那么等式(1-1A-3)可写为式中C=电容量,法拉。

P9运算放大器

运算放大器像广义放大器这样的电子器件存在的一个问题就是它们的增益AU或AI取决于双端口系统(m、b、RI、Ro等)的内部特性。器件之间参数的分散性和温度漂移给设计工作增加了难度。设计运算放大器或Op-Amp的目的就是使它尽可能的减少对其内部参数的依赖性、最大程度地简化设计工作。运算放大器是一个集成电路,在它内部有许多电阻、晶体管等元件。就此而言,我们不再描述这些元件的内部工作原理。

运算放大器的全面综合分析超越了某些教科书的范围。在这里我们将详细研究一个例子,然后给出两个运算放大器定律并说明在许多实用电路中怎样使用这两个定律来进行分析。这两个定律可允许一个人在没有详细了解运算放大器物理特性的情况下设计各种电路。因此,运算放大器对于在不同技术领域中需要使用简单放大器而不是在晶体管级做设计的研究人员来说是非常有用的。在电路和电子学教科书中,也说明了如何用运算放大器建立简单的滤波电路。作为构建运算放大器集成电路的积木—晶体管,将在下篇课文中进行讨论。

理想运算放大器的符号如图1-2A-1所示。图中只给出三个管脚:正输入、负输入和输出。让运算放大器正常运行所必需的其它一些管脚,诸如电源管脚、接零管脚等并未画出。在实际电路中使用运算放大器时,后者是必要的,但在本文中讨论理想的运算放大器的应用时则不必考虑后者。两个输入电压和输出电压用符号U+、U-和Uo表示。每一个电压均指的是相对于接零管脚的电位。运算放大器是差分装置。差分的意思是:相对于接零管脚的输出电压可由下式表示

(1-2A-1)式中A是运算放大器的增益,U+和U-是输入电压。换句话说,输出电压是A乘以两输入间的电位差。

集成电路技术使得在非常小的一块半导体材料的复合“芯片”上可以安装许多放大器电路。运算放大器成功的一个关键就是许多晶体管放大器“串联”以产生非常大的整体增益。也就是说,等式(1-2A-1)中的数A约为100,000或更多(例如,五个晶体管放大器串联,每一个的增益为10,那么将会得到此数值的A)。

P11

这是电路的增益系数。如果A是一个非常大的数,大到足够使AR1(R1+R2),那么分式的分母主要由AR1项决定,存在于分子和分母的系数A就可对消,增益可用下式表示这表明(1-2A-5b),

如果A非常大,那么电路的增益与A的精确值无关并能够通过R1和R2的选择来控制。这是运算放大器设计的重要特征之一——在信号作用下,电路的动作仅取决于能够容易被设计者改变的外部元件,而不取决于运算放大器本身的细节特性。注意,如果A=100,000,而(R1+R2)/R1=10,那么为此优点而付出的代价是用一个具有100,000倍电压增益的器件产生一个具有10倍增益的放大器。从某种意义上说,使用运算放大器是以“能量”为代价来换取“控制”。

对各种运算放大器电路都可作类似的数学分析,但是这比较麻烦,并且存在一些非常有用的捷径,其涉及目前我们提出的运算放大器两个定律应用。

1)第一个定律指出:在一般运算放大器电路中,可以假设输入端间的电压为零,也就是说,

2)第二个定律指出:在一般运算放大器电路中,两个输入电流可被假定为零:I+=I-=0

第一个定律是因为内在增益A的值很大。例,如果运算放大器的输出是1V,并且A=100,000,那么这是一个非常小、可以忽略的数,因此可设U+=U-。第二个定律来自于运算放大器的内部电路结构,此结构使得基本上没有电流流入任何一个输入端。

P20二进制数字系统

概述大约在1850年由乔治·布尔提出的代数学中,变量仅允许具有两个值,真或假,通常被写为1和0,对这些变量的代数运算是与、或和非。

在1938年,香农认识到了此代数形式和电气开关系统功能间的相似之处,在这种开关中存在有通-断两种状态的器件。布尔代数的推理过程由充当逻辑电路的开关完成。

已有大量集成电路可完成脉冲信号的逻辑操作,这些脉冲信号采用二进制数字系统,并利用电子器件的关断和导通作为二进制系统的两种状态。

二进制数字系统和其它代码为了用晶体管直接计算十进制数,要求晶体管认识这10个状态0、1、…、9,此操作要求的精度是电子器件并不具备的。将导通和关断作为工作状态,这样的装置可以在两态即二进制系统中运行,因此数字计算机中的内部操作一般采用二进制系统。

在十进制系统中,基数或底数为10,小数点左边或右边的每一个位都表示其权重增加或减少10的一次幂。在二进制系统中,底数为2,二进制小数点左边或右边的位具有的权重以2的幂次增加或减少。数字可被编码为两个电平的脉冲串,通常标为1或0,如图1-3B-1所示。

1-3B-1b中的脉冲序列能够译为:

二进制:1′25+0′24+1′23+0′22+1′21+1′20=101011

十进制:32+0+8+0+2+1=43

相反,在把十进制数43转换为二进制形式的过程中,可使其连续被2除。每一次除后所得余数0或1即是二进制数的位数。

P37

串励式直流电动机

直流电机电枢和激磁电路的连接方式确定了直流电机的基本特性。每一种直流电机的结构与其对应的直流发电机的结构类似。大部分情况下,二者的唯一区别在于发电机常作为电压源,而电动机常作为机械能转换装置。串励式直流电动机,如图1-5A-2所示,电枢和激磁电路串联连接。仅有一个通路供电流从直流电压源流出。因此,激磁绕组匝数相对少、导线直径大,以使激磁绕组阻抗低。电机轴上负载的变化引起通过激磁绕组电流的变化。如果机械负载增加,电流也增加。增加的电流建立了更强的磁场。当负载从零增加到很大时,串励式电机的转速从很高变化到很低。由于大电流可以流过低阻抗的激磁绕组,串励式电动机产生一个高转矩输出。串励式电动机用于启动重负载,而速度调节并不重要的场合。一个典型应用是车辆启动电机。

并励式直流电动机

并励式直流电动机是最常用的一种直流电机。如图1-5A-3所示,并励式直流电动机的激磁绕组与电枢绕组并联连接。这种直流电机的激磁绕组匝数多、导线直径小,因而阻抗相对比较高。由于激磁绕组是并励式电动机电路的高阻抗并联通道,流过激磁绕组的电流很小。由于形成激磁绕组的导线的匝数多,产生的电磁场很强。

P39

串联绕组的连接方法有两种。一种方法称为短并联(见图1-5A-4),这种方法是将并联绕组跨接在电枢绕组两端。长并联方法是将并联绕组跨接在电枢绕组和串联绕组的两端(见图1-5A-4)。

复励式电机具有类似于串励式电机的高转矩,同时也具有类似于复励式电机的优良的速度调节。因此,当既需要良好的转矩特性又需要良好的速度调节时可采用复励式直流电动机。复励式直流电动机的一个主要缺点是价格贵。

直流电机速度-转矩特性

在许多应用场合,直流电机用于驱动机械负载。某些应用场合要求电机驱动的机械负载变化时,而电机的转速保持恒定。另一方面,某些应用场合要求调速范围宽。想把直流电机用于特定场合的工程师必须了解电机的转矩和速度之间的关系。首先我们讨论并励式电机,再把这种方法用于其它电机。为此,两个相关的公式是转矩和电流公式图1-5A-5给出了并励式、累加复励式和串励式电机转速-转矩特性的一般曲线。为便于比较,三条曲线都通过额定转

矩和额定转速这个公共点。公式中的两个变量是转速n和电枢电流Ia。在电机输出额定转矩时,电枢电流输出的是额定电枢电流,转速输出的是额定转速。当负载转矩为零时,电枢电流变得相对较小,使转速n的分子项变得较大。这导致转速上升。转速增加的范围取决于电枢电路压降的大小与电枢端电压的比值。

P40

直流传动的闭环控制

应用限流控制,也称为并联电流控制的闭环速度控制系统的基本示意图如图1-5B-1所示。ωm为速度参考值。正比于电机速度的信号可从速度传感器获得。速度传感器的输出滤除交流波,并与速度参考值比较,速度误差被速度控制器处理,速度控制器的输出uc调整整流器的触发角α,以使实际的速度接近于参考速度。速度控制器通常是PI(比例积分)控制器,具有三种作用——稳定驱动,调整阻尼比到期望值;通过积分作用,使稳态速度误差接近于零;还是由于积分作用,可滤除噪音。

P70

拉氏变换和传递函数

如果图2-1B-1所示的线性系统的输出关系已知,则系统的特性就可以得知。输入-输出在拉氏域的关系称为传递函数。由定义,部件或者系统的传递函数是输出的拉氏变换比上输入的拉氏变换:

G(s)=C(s)/R(s)

传递函数的定义要求系统是线性的、稳定的、变量是连续的以及初始条件为零。当系统是集中参数的,没有传输时延或可忽略就显得特别有用。在以上条件下,传递函数可以表示为两个复拉氏变量多项式之比:

对于实际的系统,由于其积分特性要强于微分特性,所以N(s)的阶次要低于D(s)的阶次。稍后将表明,在频率域使用的频率传递函数(FTF)可以通过将传递函数里的拉氏变量s换成jω而得到。

在方程(2-1B-2)中,分母D(s)称为特征函数是因为其包含了系统的所有物理特性。将D(s)等于零可以得到特征方程。特征方程的根决定了系统的稳定性以及对各种输入的响应特性。分子多项式N(s)是表征输入是如何进入系统的函数。因此,N(s)不会影响绝对稳定性以及瞬态特性的模式和模式个数。然而对于某些特殊的输入,N(s)会影响瞬态响应的幅值和符号,因此,正如会影响输出的稳态值一样会影响瞬态响应的形状。

P76

稳定性和时域响应

简介

连续系统或离散系统的稳定性是由其对输入或扰动的响应决定的。直观地说,稳定系统是在没有外部激励时保持静态或平衡的系统,如果去掉所有的激励,系统会返回到静止状态。输出将经过一个过度过程,稳定在一个与输入一致或由其决定的稳态。如果我们将同样的输入加到一个不稳定系统上,输出将不会稳定到稳态过程,它将无限制的增加,通常为指数形式或增幅震荡。

稳定性可以由连续系统的脉冲响应或离散系统的Kroneckerdelta响应如下精确地定义:

当时间趋近无穷时,如果脉冲响应为零,则连续系统是稳定的。

一个可接受的系统至少应满足三个基本指标:稳定性、精度和满意的暂态响应。这三项标准体现在一个可接受的系统必须对特定的输入和扰动具有满意的时间响应。因此,虽然我们为了方便在拉氏域和频域研究问题,但至少应在定性上将这两个域同时域联系起来。

实际上,拉氏域既能提供稳定和不稳定系统的暂态响应信息,也能提供稳定系统的稳态响应的信息。本文讨论拉氏域和时间响应的关系,并重点强调暂态响应,和在拉氏域中建立系统稳定性的判剧。精度将在下一篇文章中讨论,频率响应在以后的单元中讨论。

P81-P82

稳态

稳态误差

控制系统的设计目标是控制一个系统的动态性能,使之响应于命令或扰动。设计者应充分了解稳态方程和误差在整个过程中的作用,同时也应知道它们在被控对象动态性能上的影响。

控制系统的精度是对系统跟随控制命令情况的衡量尺度。它是一个重要的性能指标;一个导航系统,如果不能把航天器置于合适的轨道上,它的暂态响应再好也没用。

精度通常是按可接受的对特定输入(Er)或扰动(Ed)的稳态误差而定的。误差e(t)定义为期望输出值r(t)和实际输出值c(t)的差。要注意,这里的误差并不一定是启动信号null(t),除非是单位反馈系统。当系统的暂态结束后,误差e(t)成为稳态误差ess。根据终值定理,时域中的稳态误差可写作下式:

(2-2B-1)

指定输入的稳态误差

对如图2-2B-1中的单位反馈系统,闭环传递函数如下式:

(2-2B-2)

式中G=GcGp是开环传递函数。

指定输入的误差E为:

(2-2B-3)

式中Gr(s)=1/[1+G(s)]是指定输入的误差传递函数。

对开环传递函数G(s),设有如下的通用式子:

(2-2B-4)

在这个式子中:图2-2B-1单位反馈系统

1)K已知,在分子分母多项式中,以常数项出现,使分式

单位化,即传递函数G的增益。它和下一节介绍的根轨迹增益不同,后者的最高次幂项的系数是单位值1。

2)G的型数是整数n。分母中s因子代表着积分,型数就是G中积分环节的数目n。

3)增益,根据n的不同取值,通常的惯例,把下列名字和注解与K相联系。

n=0:Kp=positionerrorconstant位置误差常数

n=1:Kv=velocityerrorconstant速度误差常数

n=2:Ka=accelerationerrorconstant加速度误差常数

P86

控制系统三个基本的性能指标是稳定性、满意的稳态精度和满意的暂态响应。如果已知系统的传递函数,劳斯-胡尔维茨判据会告诉我们系统是否稳定。如果系统稳定,可以确定各种类型输入时系统的稳态精度。为了确定暂态响应的特性,我们需要知道特征方程的根在s平面上的位置。遗憾的是,特征方程通常不能分解成因式并且是高阶的。

根轨迹技术是一种当任意单一参数,如增益或时间常数,从零变到无穷时确定特征方程的根的位置的一种绘图方法。因此,根轨迹不仅提供系统绝对稳定性而且提供稳定裕量的信息,稳定裕量是描述暂态响应特性的另一种方法。如果系统是不稳定的或暂态响应不令人满意,根轨迹给出可能改进响应的方法并很方便地定性描述这些改进的效果。

幅角与幅值判据

AzeroisavalueofsthatmakesZ(s)utomaticallyassumethatthiszeroisalsoaclosed-loopzerothatmakesN(s)equaltozerointhesystem(closed-loop)transferfunction;itmaybe,savalueofsthatmakesP(s)ermrepresentsnpoles,fthecharacteristicequationhaspreviouslybeendefinedasavalueofsthatmakesD(s)equaltozero.

零点是使Z(s)等于零的值,用符号表示。不要自动认为这个零点也是使系统(闭环)传递函数N(s)也等于零的闭环零点;它可能是,但不一定非是。极点是使P(s)等于零的值,用符号×表示。sn项代表n重极点,n个极点都等于零且位于s平面的原点。特征方程的根以前已经定义为使D(s)等于零的值。

P88

4.如果开环零点少于开环极点(ji),那些无零点趋近的根轨迹分支沿着渐近线趋于无穷大。渐近线的条数为(i-j)。

5.可从幅角判据中得到渐近线的方向。从所有m个开环零点和n个开环极点到s的矢量具有相同的角度。因此渐近线的角度必须满足(k=任意整数)。渐近线的角度是均匀分布的。

6.每一条渐近线与实轴有一个交点,与原点的距离为0

7.根轨迹对称于实轴,因为复数开环极点和零点都是共轭对。

8.实轴上某个区间右侧实轴上的开环零极点数之和为奇数时,这个区间形成根轨迹,因为这个区间上的任一点满足幅角判据。

9.如果实轴上两个开环极点(或两个开环零点)之间有根轨迹,那么实轴上一定存在分离点(或汇合点)。如果附近没有其它的极点和零点,分离(或汇合)点一定位于两个极点(或两个零点)的中间。在图2-3A-2d中,添加极点p3将会推远分离点,类似地,在p3的位置添加一个零点将会吸近分离点。

10.复数开环极点的出射角(或复数开环零点的入射角)是根轨迹最后一个重要的特征。对图2-3A-3上紧挨着p1的根轨迹上的点应用幅角判据。则有从其它零、极点到这一点的矢量角与它们到p1点的矢量角相同。从p1到这点的角度一定满足如下公式:

出射角:

类似地,入射角:

P90

频率响应奈奎斯特图

简介

有时在频域而不是在根轨迹的s域开展研究工作是必要或有益的。因为做系统分析时根轨迹法需要传递函数但获得某些元件、子系统以致系统的传递函数很困难、甚至是不可能的。在这种情况下可用实验方法确定在已知频率和幅值的正弦测试波作用下的频率响应。

输入信号的性质也影响系统分析和设计方法的选择。许多命令输入仅仅是让系统从一个稳态转移到另一个稳态。

P97

频率响应法:波特图

一个系统的频率传递函数或它的KZ(jnull)/P(jnull)函数既能用单个的奈奎斯特图(极坐标图)表示,也可以用相对输入(强迫)频率的幅值比和相角表示。人们习惯于按照输入频率的常用对数绘制以分贝为单位的幅值比图和以度为单位的相角图。按照这种形式,这两张图称为伯德图(以命名),可以绘制准确的伯德图,它是由计算制作的,也有直线渐近线图,它可以快速容易地运用到已经发展出的技术徒手草绘或绘制,本文将介绍这一技术。

系统传递函数的波特图用来确定各种输入(包括阶跃)对系统响应的影响。因为频率响应是一个稳态响应,所以这个系统必须是稳定的,并且它的稳定性必须在使用系统波特图以前确定。

人们经常使用频率函数KZ(jnull)/P(jnull)的波特图来检验系统的稳定性。当函数在s右半平面没有零点或极点时,即函数是最小相角,则这个波特图能很快地根据出现在函数中的四个基本环节的知识草绘出来。这些基本环节是:①频率不变项K②在原点上的零点和极点③一阶项式的极点和零点(jnullnull+1)nulln④二阶极点和零点(jnullnull+1)nulln

对于一个乘积,和。

相角null表示成一个和用分贝为单位幅值M,也将表示成一个和:

在波特图中,以分贝为单位的幅值M和以度为单位的相角null在半对数坐标纸上按null绘制出来。这种改进如下:KZ(jnull)/P(jnull)的波特幅值和相角图可以由它的相关项累加而得到。这些图比极坐标图或奈奎斯特图更容易绘制出来,而且能够容易地按照系统特性的不同方面进行理解。

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状态方程

状态空间模型

一个状态空间模型是一组压缩写成矩阵形式的一阶微分方程来描述的。这种标准形式使得通用计算机程序的开发成为可能,这种通用程序可以用于相当巨大的系统的分析和设计。

状态空间模型的获得与传递函数是一样的。首先要列写出描述系统动态的微分方程。在传递函数模型中,这些方程要进行(拉氏)变换,消去中间变量,求出选定的输入输出变量间的关系。而对于状态模型,方程要按照选定的状态变量组织成一个一阶微分方程组,输出也以相同的状态变量表示出来。因为消去方程间的变量并不是这个过程固有的部分,所以状态模型往往比较容易得到。有两个例子用来说明并将状态模型与至今使用的传递函数联系起来。

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关于状态空间表示法的说明

状态变量的选取不是一个唯一的过程,可以使用不同组变量。选用有物理意义的变量有一些优点,如果可能它们应该是可以测量的。有几种可以应用的选择状态变量的方法。系统的可用信息的形式往往决定应该使用哪种方法。例如在一些情况下可以凭经验(实验)得到传递函数,就要用开头那种方法。

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