噪音基础知识
环境噪声相关基础
1.描述声波的基本物理量与概念
(1)(1) 波长
记作λ, 单位为米(m)。
(2)(2) 频率
记作f，单位为赫兹(Hz)。
(3)(3) 声速
λ= v/f
，
声速的大小主要与介质的性质和温度的高低有关。同一温度下，不同介质中声速不同。在20℃时，空气中声速约为340 m/s，空气的温度每升高1℃，声速约增加m/s。
(4) 声场
(5) 波前(波阵面)
2、环境噪声评价量及其计算
2．1．计量声音的物理量
(1) 声功率
声源在单位时间内辐射的总声能量称为声功率。常用W表示，单位为瓦(w)。声功率是表示声源特性的一个物理量。声功率越大，表示声源单位时间内发射的声能量越大，引起的噪声越强。声功率的大小，只与声源本身有关。
'
(2) 声强
声强是衡量声音强弱的一个物理量。声场中，在垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能称做声强。声强常以I表示，单位为(w／m2)。(3) 声压
目前，在声学测量中，直接测量声强较为困难，故常用声压来衡量声音的强弱。声波在大气中传播时，引起空气质点的振动，从而使空气密度发生变化。在
（7-2）
声波所达到的各点上，气压时而比无声时的压强高，时而比无声时的压强低，某一瞬间介质中的压强相对于无声波时压强的改变量称为声压，记为p(t)，，单位
是 Pa 。
声音在振动过程中，声压是随时间迅速起伏变化的，入耳感受到的实际只是一个平均效应，因为瞬时声压有正负值之分，所以有效声压取瞬时声压的均方根值。
dt t p T p T
T ?=0
2
)(1
式中T p 是 T 时间内的有效声压，Pa ；p (t )为某一时刻的瞬时声压，Pa 。
通常所说的声压，若未加说明，即指有效声压，若 p 1，p 2，分别表示两列声波在某一点所引起的有效声压，该点迭加后的有效声压可由波动方程导出，为
2
221p p p T +=
《
声压是声场中某点声波压力的量度，影响它的因素与声强相同。并且，在自由声场中多声波传播方向上某点声强与声压、介质密度ρ存在如下关系
v
p I ρ2
=
2．2．声压级，声强级与声功率级
正常人耳刚刚能听到的最低声压称听阈声压。对于频率为 1000Hz 的声音，听阈声压约为为2×lO -5Pa 。刚刚使人耳产生疼痛感觉的声压称痛阈声压。对于频率为1000Hz 的声音，正常人耳的痛阈声压为 20Pa 。从听阈到痛阈，声压的绝对值之比为1：106，即相差一百万倍，而从听阈到痛阈，相应声强的变化为10-12—1W ／m 2，其绝对值之比为1：1012，即相差一万亿倍。因此用声压或用声强的绝对值表示声音的强弱都很不方便。加之人耳对声音大小的感觉，近似地与声压、声强呈对数关系，所以通常用对数值来度量声音，分别称为声压级与声强级。
}
（7-5）
（7-6）
`
声压级 0
lg 20p p
L p = (dB)
声强级 0
lg
20I I
L I = (dB) 式中：p 0为基准声压（听阈声压），2×10-5Pa 。I 0为基准声强， 2×10-12 w/m 2。 与上类似，某声源的声功率级定义为 '
声强级 0
lg
10W W
L w = (dB) 声强级式中 W 0 —基准声功率，为10-12(w)。
声压级、声强级和声功率级的单位都是分贝。分贝是“级”的单位，是无量纲的量。由声压与声强的关系可以得出，以空气为介质的自由声场中，常温常压下某一点的声压级与声强级近似相等。
2．3．分贝的运算
)
由声压级、声强级、声功率级的定义式可知，级的分贝数的运算不能按算术法则进行，而应按对数运算的法则进行。
几个不同的噪声源同时作用在声场中同一点上，这点的总声压级如何计算呢从声压级的定义出发，则有
∑∑???? ??==???
? ??==n
i n
i
T T pT
p p p p
p p p p L 12
0201
2
2
00lg 10lg 10lg 10lg 20 (dB)
则有 ???
?
???????? ?
?=∑n L pT pi
L 110
10lg 10 (dB)
当两个不同的噪声源同时作用在声场中同一点上，如果两个声源单独作用产生的声压级分别为L p1 和L p2，且L p1≥L p2；为计算方便，列出（表7-1）L p1-L p2差值
（7-8）
（7-9）
（7-10）
相对应的增值ΔL，这点的总声压级L pT为：
"
表7-1两个声源L p1 -L p2差值与增值ΔL的对应关系
L p1 -L p2ΔL L p1 -L p2ΔL
~ 0 1 2 3 4 5
3
：
6
7
，
8
9
10
11
> L
L
L
p pT
?+
=
1
(dB)
<
2．4.频谱图及倍频程
(1)频谱图
除音叉等之外，各种声源发出的声音很少是单一频率的纯音，大多是由许多不同强度，不同频率的声音复合而成，统称复音。在复音中，不同频率(或频段)的成分的声波具有不同的能量，这种频率成分与能量分布的关系称为声的频谱。
描述一个复音中，各频率成分与能量分布关系的图形称为频谱图。通常是先测定出该噪声的各频率成分与相应的声压级或声功率级，然后以频率为横坐标，以声压级(声功率级)为纵坐标进行绘图，如图7-1所示。
（7-11）
{
(2)倍频程
由于一般噪声的频率分布宽阔，在实际的频谱分析中，不需要也不可能对每个频率成分进行具体分析。为了方便，人们把20—20000Hz 的声频范围分为几个段落，划分的每一个具有一定频率范围的段落称做频带或频程。
频程的划分方法通常有两种。一种是恒定带宽，即每个频程的上、下限频率之差为常数。另一种是恒定相对带宽的划分方法，即保持频带的上、下限之比为一常数。实验证明，当声音的声压级不变而频率提高一倍时，听起来音调也提高一倍(音乐上称提高八度音程)；为此，将声频范围划分为这样的频带：使每一频带的上限频率比下限频率高一倍，即频率之比为2，这样划分的每一个频程称1倍频程，简称倍频程。为了简明，每个倍频程用其中心频率，f c 来表示：
d u c f f f ?= (Hz)
f u 和f d ，分别为该频程的上限和下限频率。
`
我国规定的倍频程频率范围及中心频率见表7-2。由该表可见，相邻两个倍频程的中心频率之比也是2：l 。
如果在一个倍频程的上、下限频率之间再插入两个频率，使 4个频率之间的比值由小到大，依次排列。这样将一个倍频程划分为3个频程，称这种频程为1／3倍频程，每一个 1／3倍频程也用其中心频率来表示。按照1／3倍频程的方法，可将声频范围分为更多的频带，便于较仔细地研究。图7-2是按照1／3倍频程的方法绘制的频谱图。
表7-2 倍频程及中心频率频率范围 (Hz)
* \
2．5.噪声的主观评价
噪声危害的大小，不仅与声音的强度、频率成分有关，而且与噪声的作用时间、起伏变化的程度以及人们工作或者生活的状态、情绪有关。为此，需要根据人们对噪声的感受程度，即人对噪声的心理效应，对噪声作出主观评价。
现在介绍几种常用的噪声主观评价量。
(1) 等响曲线与响度级
通常，声音愈响，对人的干扰愈大。实践证明，人耳对高频声较低频声敏感，同样声压级的声音，中、高频声显得比低频声更响一些，这是人耳的听觉特性所决定的。为此人们提出响度级这一概念，用以定量地描述声音在人主观上引起的“响”的感觉。
,
图7-2 D800-21型离心鼓风机频谱图。
图7-3等响曲线图。
所谓响度级，就是以1000Hz 的纯音作标准，使其和某个声音听起来一样响，那么此1000Hz纯音的声压级就定义为该声音的响度级。记作L N，单位为方(Phone)。
用实验的方法可以得到整个声频范围内纯音的响度级。将频率不同，响度级却相同的点连成曲线，便可得到一簇曲线，如图7-3所示，因为每一条曲线上各点的声音都一样响，因此这种曲线称做等响曲线。每条曲线上的数字表示声音的响度级(方值)，即与此声音同样响的1000Hz纯音的声压级。
(1)：
(2)(2) A、B、C计权声级
用响度级反映人们对声音的主观感觉过于复杂，若能通过一种仪器使直接测得的噪声强度值与人耳的主观感受近似取得一致，则将大为简便，这种仪器称为
声级计。国际电工委员会标准规定，一般声级计，可分别模拟40方、70方、100方三条等响曲线设置三套网络，分别称做A 、B 、C 网络，用以分别测定低、中、高三种强度的声音。声压级低于55dB 的声音用A 网络；55- 85dB 之间的声音用B 网络； 85dB 以上的声音用C 网络。
由等响曲线可知，同样声压级的声音，不同频率时并不等响。因此，声音讯号输入A 、B 、C 网络后，输出讯号并不与输入信号相对等，而是有一定的修正。通常，高频声显得更响些，信号输出时得到增强，修正量为正，低频声显得不那么响，信号输出时被衰减，修正量为负。衰减与增强的量称做响应。响应因频率而异，故称做频率响应。
(3)
(4)
(3) 噪声评价量
噪声源评价量可用声压级或倍频带声压级、声功率级、A 声级、A 计权声功率级。
噪声的影响还同其持续的时间有关，即和人们接收的噪声能量有关。在更多情况下，环境噪声往往是起伏的，因此又提出了等效A 声级的评价量，以弥补A 声级的不足。
声场中某点在一段时间内A 计权能量的平均值即该点在这段时间的等效A 声级。表达式为
…
???
?
??
??=?dt T
L T
L eqT
t A 0
10
)(10
1lg 10 (dB) 式中，T —规定的测量时间；
L A(t) —某时刻t 的瞬时A 声级，dB(A)；
L eqT —规定测量时间 T 内的等效 A 声级。
各国所制定的环境噪声标准，一般都指的是等效 A 声级值。它也是对我国各类区域环境噪声进行评价的主要评价量。
{
某测点在规定的测量时间 T 内，有 N ％时间的声级超过某一声级值 L A 时，这个声级值L A 称做累积百分声级L N 单位为dB (A)。 例如 L 10为70dB(A)，即表示
（7-13）
在整个测量时间内，有10％时间的噪声都超过70dB(A) 。常用的累积百分声级有L10、L50、L90。L10表示监测时间内的噪声平均峰值、L50表示监测时间内噪声的中值、L90表示监测时间内的噪声噪声的背景值。
对于稳态噪声（如工业噪声），一般以A声级为评价量；对于声级起伏较大（非稳态噪声）或间歇性噪声（如公路噪声、铁路噪声、港口噪声、建筑施工噪声）以等效连续A声级（L eq,dB(A)）为评价量。累积百分声级用以表示随时间起伏的无规则噪声的声级分布特性，在城市各类环境噪声评价中常用作分析的依据。
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3 噪声的测量
3．1 噪声测量仪器
噪声测量常用的仪器：有声级计、频谱分析仪、声级记录仪与磁带记录仪等。根据不同的测量目的与要求，可选择不同的测量仪器和不同的测量方法。
；
声级计是噪声现场测量的一种基本测试仪器，主要用来测试噪声的声级，若和相应的仪器配套，还可进行频谱分析和振动的测量。声级计体积小、重量轻，便于携带，适用于现场快速测定。声级计主要由传声器、放大器、衰减器，频率计权网络及有效值指示表头组成。声级计的基本工作原理是，声压信号首先通过传声器被转换成电压信号，经放大器放大，再通过具有一定频率响应的计权网络，经过有效值检波器进入指示器，从表头得到相应的声级读数。目前使用的较先进声级计在获得电压信号后，经模数转换，用计算机进行数据处理。
根据导则要求，噪声测量，使用GB2875-83《声级计电声性能及测试方法》或IEC651《声级计》规定的2型或性能优于2型的声级计及性能相当的其它声学仪器。评价工作等级为一级或二级，必须使用积分声级计或具有相同功能的其它测量仪器测量等效连续A声级；若噪声评价工作等级为三级，也可用非积分式声级计测量连续等效A声级。
监测规范与布点原则
环境噪声的测量，应按下列现行有关的国家标准进行。
GB/T14623——93 城市区域环境噪声测量方法
GB9661——88 机场周围飞机噪声测量方法
GB12349——90 工业企业厂界噪声测量方法
|
GB12524——90 建筑施工场噪声测量方法
GB12525——90 铁路边界噪声限值及其测量方法
GBJ122——88 工业企业噪声测量规范
国家环境保护局环境监测技术规范(第三册噪声部分)；
环境噪声现状测量点布设原则:
1. 现状测点布置一般要覆盖整个评价范围，但重点要布置在现有噪声源对敏感区有影响的那些点上。
2. 对于建设项目包含多个呈现点声源性质（声源波长比声源尺寸大得多的情况下，可认为是点声源）的情况，环境噪声现状测量点应布置在声源周围，靠近声源处测量点密度应高于距声源较远处的测点密度。
《
3. 对于建设项目呈现线状声源性质（许多点声源连续地分布在一条直线上，如，繁忙的道路上的车辆流，可以认为是线声源）的情况，应根据噪声敏感区域分布状况和工程特点确定若干噪声测量断面，在各个断面上距声源不同距离处布置一组测量点（如15m、30m、60m、120m、240m）。
4. 对于新建工程，当评价范围内没有明显的噪声源（如没有工业噪声、道路交通噪声、飞机噪声和铁路噪声）且声级较低（<50dBA），噪声现状测量点可以大幅度减少或不设测量点。
5. 对于改、扩建工程，若要绘制噪声现状等声级图，可以采用网格法布置测点。
为了便于绘制等声级线图，需要用网格法确定测点。网格的大小应根据具体情况确定，对于建设项目包含呈线状声源特征的情况，平行于线状声源走向的网格间距可大些（如100～300m），垂直于线状声源走向的网格间距应小些（如20～
60m）；对于建设项目包含呈点声源特征的情况，网格的大小一般在
20×20m~100m×100m范围。
对于噪声源的测量，我国也有相应的测量标准：
GB 3767—83 噪声源声功率级的测定——工程法及准工程法；
GB 3768—83 噪声源声功率级的测定——简易法；
GB 3770—83 木工机床噪声声功率级的测定；
)
GB 4215—84 金属切削机床噪声声功率级的测定；
GB 7022—86 容积式压缩机噪声声功率级的测定——简易法；
GB 4980—85 容积式压缩机噪声声功率级的测定——工程法；
GB 7111—86 纺织机械噪声声功率级的测定方法；
GB 5898—86 凿岩机械与气功工具噪声测量方法——工程法；
GB 1496—79 机动车辆噪声测量方法；
GB 1859—80 内燃机噪声测定方法；
、
GB 2806—81 电机噪声测量方法；
GB 2888—82 风机和罗茨风机噪声测量方法；
GB 5111—85 铁路机车车辆辐射噪声测量方法；
GB 4964—85 内河航道及港口内船舶辐射噪声的测量；
GB 9911—88 船用柴油机辐射的空气噪声测量方法；
GB 6404—86 齿轮装置噪声声功率级的测定方法；
GB 5467—85 摩托车噪声测量方法；
~
GB 14098—93 燃气轮机噪声测量方法。
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4 环境噪声预测模型
为了了解一个建设项目建成后对周围声学环境的影响，必须进行建设项目的环境噪声预测。
声源声级A 的确定
对于单个机器设备，其A 声级(声压级和声功率级)可以通过以下途径确定。对于旧有声源可以通过现场测定确定。对于拟增新声源可通过查阅厂家提供的设备说明书获取，若是设备说明书中无此资料，可按经验公式估算，或是通过在其它工厂等单位进行类比调查获取。
\
除背景噪声的影响外，倘若室内仅有一个声源时，则室内任一点的声音由直达声与混响声组成，该点声压级可按式7-14计算
??? ??++=R r
Q L L w p 44lg 102
π (dB) 式中：
Lw —按声源设备估计的A 声级(dB)； r —接收点与声源的距离（m ）；
！
Q —声源的指向性因数，无量纲； R —房间常数,α
α
-=
1S R ; S —房间总内表面积，m 2 ；
α —房间内表面平均吸声系数，一般工业房间或机械间为矩形时可取，为非矩形时可取。
声源的指向性因数Q 值与点声源所在空间有关。当点声源位于房间的空间中心时，Q =1，在地面或墙面上中间放置时，Q =2，在两墙交线或地面与一墙交线的中间放置时，Q =4，在三个面的交点上Q =8。
若室内有多个声源时，可先分别求出各声源在该点引起的声压级，而后依据分贝的加法，计算出该点总声压级(忽略室内各种障碍物对室内声场的影响)。
对于一般机械工厂，由于车间内围护结构、建筑材料类似，车间形状一般都是长条形或扁平型，当车间内有单个声源时，室内距外墙内侧 1 m 处，受声点声压级为 ]
（7-14）
8lg --=r K L L w p (dB) K —修正系数；
K = ×10 -6V +
r —接收点与声源的距离（m ）；
【
V —房间总容积，m 3。
噪声传播衰减计算
在环境影响评价中，经常是根据靠近声源某一位置（参考位置）处的已知声级（如实测得到）来计算距声源较远处预测点的声级。声波在室外传播过程中将发生衰减，衰减的原因包括传播距离的增加，介质的吸收及障碍物的屏蔽作用等。环境影响评价中，遇到的声源往往是复杂的，需根据其分布形式简化处理。经常把声源简化成二类声源，即点声源和线状声源。
当声波波长比声源尺寸大得多或是预测点离开声源的距离比声源本身尺寸大得多时，声源可当作点声源处理，等效点声源位置在声源本身的中心。各种机械设备、单辆汽车、单架飞机等均可简化为点声源。当许多点声源连续分布在一条直线上时，可认为该声源是线状声源。公路上的汽车流、铁路可作为线状声源处理。
1．距离衰减
(1)点声源的距离衰减
在自由与半自由声场中，点声源的声压级与声功率级的关系式分别为
11lg 20--=r L L w p (dB)
8lg 20--=r L L w p (dB)
若测点1，2与声源的距离分别为r 1、r 2，则由 r 1至 r 2的声压级衰减量为即距
（7-15）
（7-16）
（7-17）
离每增加一倍，声压级衰减6dB 。
1
2
21lg 20r r L L L p p p =-=? (dB) (2)线声源的距离衰减
工厂里横架的长管道、一列火车或一长串汽车在运行时，均辐射出噪声，可以看成是线声源。通常，其长度远远大于宽度和厚度的声源即可视为线声源。线声源辐射的是柱面波。在自由声场中，一个无限长的线声源，其声压级随距离的衰减计算式为
1
2
21lg
10r r L L L p p p =-=? (dB) 即离开线声源的距离增加l 倍，声压级衰减3 dB 。
2．墙壁隔声量的计算
用构件将噪声源与接收者分开，阻断空气声传播的措施称做隔声。所使用的构件称做隔声构件。如墙壁、玻璃、木板等。衡量构件隔声能力常用的物理量之一是透声系数，记为τ。它表示构件透过声音能力的大小，等于透射的声能与入射声能之比，无量纲。一般隔声构件的透声系数多在10-1～10-5之间。
衡量构件隔声能力另一个常用的物理量是隔声量，或称透声损失，常记为 TL 。它与透声系数的关系是
τ
1
lg 10=TL (dB)
墙体隔声量的大小主要与构件的面密度、入射声波的频率、方向有关。面密度是指单位面积的墙体所具有的质量。在声波入射频率与方向一定的情况下，单层墙体的面密度愈大，隔声量愈大。这个规律称为质量定律。
单层密实均匀构件的隔声量可用经验公式计算
25lg 12lg 18-+=f m TL (dB)
式中： m ——墙体的面密度，kg ／m 2；
（7-18）
（7-19）
（7-20）
（7-21）
f ——入射声波的频率，Hz。
若墙体由多种隔声构件(或材料)组成，如一面墙上开有门或窗，则称为组合墙。组合墙隔声量的计算通过求平均透声系数获得。
S S
i
i i
∑=τ
τ
式中:τi——第i种隔声构件(材料)的透声系数；
S i．——第i种隔声构件(材料)所占据的面积；
S ——组合墙总面积，m2。
5 噪声环境影响评价
噪声评价工作程序和等级
噪声评价工作的基本任务是评价建设项目引起的声环境的变化，并提出各种噪声防治对策，把噪声污染降低到现行标准允许的水平，为建设项目优化选址和合理布局以及城市规划提供科学依据。噪声环境影响评价工作的工作程序如图
7-4所示。
噪声评价工作等级一般分为三级，评价等级划分的依据包括：（1）按投资额划分建设项目规模（大、中、小型建设项目）；（2）噪声源种类及数量；（3）项目建设前后噪声级的变化程度；（4）建设项目噪声有影响范围内的环境保护目标、环境噪声标准和人口分布。噪声环境影响的评价范围根据评价工作等级确定。
对于大、中型建设项目，属于规划区内的建设工程，或受噪声影响的范围内有适用于GB3096 —93规定的需要特别安静的地区，以及对噪声有限制的保护区等噪声敏感目标；项目建设前后噪声级有显著增高（噪声级增高量达3～5dB(A）或以上）或受影响人口显著增多的情况，应按一级评价进行工作。
对于新建、扩建及改建的大、中型建设项目，若其所在功能区属于适用于GB 3096-93规定的1类、2类标准的地区，或项目建设前后噪声级有较明显增高（噪声级增高量达3~5dBA）或受噪声影响人口增加较多的情况，应按二级评价
（7-22）
进行工作。
对处在适用GB3096——93规定的3类标准及以上的地区（指允许的噪声标准值为65dBA及以上的区域）的中型建设项目以及处在GB3096——93规定的1、2类标准地区的小型建设项目，或者大、中型建设项目建设前后噪声级增加很小（噪声级增高量在3dBA以内）且受影响人口变化不大的情况，应按三级评价进行工作。
对于处在非敏感区的小型建设项目，噪声评价只填写“环境影响报告表”中相关的内容。
过程控制系统习题解答
《过程控制系统》习题解答 1-1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。 答：第一个阶段50年代前后：实现了仪表化和局部自动化，其特点： 1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表 2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统 3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数 4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减少主要扰动对生产过程的影响 5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题 第二个阶段60年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表，其特点： 1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统 2、计算机系统开始运用于过程控制 3、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制） 4、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用 第三个阶段70年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点： 1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制 2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用 3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用 4、集散控制系统的广泛应用 第四个阶段80年代以后：飞跃的发展，其特点： 1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展 2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心 3、过程控制的概念更大的发展，包括先进的管理系统、调度和优化等。 1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？ 过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的。 一、连续生产过程的自动控制 连续控制指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量控制，而且应是连续可调的。若控制动作在时间上是离散的（如采用控制系统等），但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。 二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成 过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和检测控制仪表两部分组成。 三、被控过程是多种多样的、非电量的 现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异，产品多种多样；动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性。有些过程的机理（如发酵等）复杂，很难用目前过程辨识方法建立过程的精确数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。 四、过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制 因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中，采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要对过程参数进行自动检测和自动控制，所以过程控制多半为参量控制。
现代控制理论课后习题答案
绪论 为了帮助大家在期末复习中能更全面地掌握书中知识点，并且在以后参加考研考博考试直到工作中，为大家提供一个理论参考依据，我们11级自动化二班的同学们在王整风教授的带领下合力编写了这本《现代控制理论习题集》（刘豹第三版），希望大家好好利用这本辅助工具。 根据老师要求，本次任务分组化，责任到个人。我们班整体分为五大组，每组负责整理一章习题，每个人的任务由组长具体分配，一个人大概分1~2道题，每个人任务虽然不算多，但也给同学们提出了要求：1.写清题号，抄题，画图（用CAD或word画）。2.题解详略得当，老师要求的步骤必须写上。3.遇到一题多解，要尽量写出多种方法。 本习题集贯穿全书，为大家展示了控制理论的基础、性质和控制一个动态系统的四个基本步骤，即建模、系统辨识、信号处理、综合控制输入。我们紧贴原课本，强调运用统一、联系的方法分析处理每一道题，将各章节的知识点都有机地整合在一起，力争做到了对控制理论概念阐述明确，给每道题的解析赋予了较强的物理概念及工程背景。在课后题中出现的本章节重难点部分，我们加上了必要的文字和图例说明，让读者感觉每一题都思路清晰，简单明了，由于我们给习题配以多种解法，更有助于发散大家的思维，做到举一反三！
这本书是由11级自动化二班《现代控制理论》授课老师王整风教授全程监管，魏琳琳同学负责分组和发布任务书，由五个小组组组长李卓钰、程俊辉、林玉松、王亚楠、张宝峰负责自己章节的初步审核，然后汇总到胡玉皓同学那里，并由他做最后的总审核工作，绪论是段培龙同学和付博同学共同编写的。 本书耗时两周，在同学的共同努力下完成，是二班大家庭里又一份智慧和努力的结晶，望大家能够合理使用，如发现错误请及时通知，欢迎大家的批评指正！ 2014年6月2日
【2019年整理】公安基础知识精华笔记
【精华笔记】公安基础知识笔记精华1 1 ，警察的含义。警察是具有武装性质的维护社会秩序、保卫国家安全国家行政力 量。 2 ，警察产生的条件。第一，生产力的发展、私有制的产生，是警察产生的经济 条件。第二，阶级矛盾和统治阶级内部矛盾的不可调和性，是警察产生的阶级条件。 第三，维护统治秩序与惩罚犯罪的客观需要，是警察产生的社会条件。第四，国家机 器的形成，是警察产生的政治条件。 3 ，近代警察与古代警察有以下几点区别：第一，近代警察的职能是独立的，警 察职能主要集中于警察机关。第二，近代警察从中央到地方形成专职的警察队伍，成 为国家庞大的专政工具之一，行使专门职权。第三，近代警察强调了法制。第四，近 代警察有统一的制式服装，古代警察则没有专门的服装。 4 ，警察的本质。警察是国家政权中按照统治阶级意志，依* 暴力的、强制的、特 殊的手段维护国家安全与社会秩序的武装性质的行政力量。 5 ，警察本质的特点有：第一，鲜明的阶级性。第二，手段的多样性。第三，任 务的广泛性。 警察的基本职能。警察的职能，是指警察的社会效能和作用。警察的政治镇压职能和 社会管理职能，构成了警察的基本职能。 6，公安机关是人民民主专政的重要工具，这是公安机关的阶级属性，也是它的根本属性。 7，公安机关的基本职能，是专政职能和民主职能，它集中反映了公安机关作为人民民主专政工具这一根本属性的要求。 8，公安机关的专政职能，是指公安机关对危害国家安全的敌对势力、敌对分子和严重危害社会治安秩序的犯罪分子进行镇压、制裁、改造和监督的社会效能。 9，公安机关的宗旨是全心全意为人民服务。 10，公安机关是人民民主专政的重要工具，是国家治安行政和刑事执法机关，担负着打击犯罪、保护人民的重要职责。人民是国家的主人，国家的一切权利属于人民。
过程控制工程知识点复习
过程控制工程知识点复习 一.过程控制系统及其分类 1.过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入 单输出的定值控制系统的分析和综合问题。 2.过程控制有三种图表示分别是系统框图控制流程图工艺流程图我们应当学会识 别。 控制流程图 系统框图
工艺流程图 3.过程控制系统的分类 按结构特点分为反馈控制系统（闭环）前馈控制系统（开环）前馈-反馈控制系 统（复合控制系统）复合控制系统 按信号特点分定值控制系统（给出给定值）程序控制系统（按一定规律变化如空调温度随时间变化定值变化11：00给25°c 12：00给28°c）随动控制系统（如比值控制） 二.过程建模 被控过程是指正在运行的多种被控制的生产工艺设备，如锅炉，精馏塔，化学反应器等等，被控过程的数学模型（动态特性）是指过程在各输入量（控制量与扰动）作用下相应输出量变化函数关系的数学表达式。 过程的数学模型有两种 1.非参数模型，如阶跃响应曲线脉冲响应曲线频率特性曲线是用曲线表示的 2.参数模型，如微分方程传递函数脉冲响应函数状态方程差分方程是用数学 方程式表示的。 机理法建模 机理法建模又称为数学分析法建模或理论建模。
自平衡能力：即过程在输入量的作用下其平衡状态被破坏后无需人或仪器的干 预，依靠过程自身能力逐渐恢复达到另一新的平衡状态 试验法建模 试验法建模是在实际的生产过程中，根据过程输入，输出实验数据，通过过程辨 识与参数估计的方法建立被控过程的数学模型。特点是不需要深入了解过程机理 但必须设计合理实验。 三.过程测量及变送 测量误差 测量误差是指测量结果与被测量的真值之差，测量误差反应了测量结果的可靠度。 绝对误差：绝对误差是指仪表指示值与被测变量的真值之差，在工程上，通常把高一等级精度的标准仪器测得的值作为真值（实际值）此时的绝对误差是指用标准仪表（高精度）与测量仪表（低精度）同时测量同一值是，所得两个结果之差。 相对误差：相对误差是指绝对误差与被测量的真值之比的百分数，它比绝对误差更具有说明测量结果的精度。相对误差分为实际相对误差和标称相对误差和引用相对误差 引用相对误差δ=（（绝对误差）/（仪表量程））*100%=（（x-x0）/（a-b））*100% x仪表测量值x0仪表测量真值a仪表上限b仪表下限 实际相对误差为绝对误差与真值之比的百分数标称相对误差为绝对误差与仪表指示值之比的百分数 四.简单过程控制系统 对过程控制设计的一般要求1.安全性2.稳定性3.经济性 （单回路）过程控制系统的设计步骤 1.根据工艺参数合理选择性能指标 2.选择合理的控制参数和被控参数 3.合理的选择和设计控制器 4.兼顾被控参数的测量与变送器执行器的选择 控制方案设计 1.合理选择被控参数Y（s） 2.合理选择被控参数Q（s） 3.合理设计（选择）控制（调节）规律Wc（s） 4.被控过程参数的测量与变送Wm（s） 5.控制执行器的选择Wv（s） 过程控制系统在运行中有两种状态，一种是稳态，一种是动态 阶跃响应的性能指标 1.余差（静态偏差）C 过渡过程后给定值与被控参数稳态值之差 2.衰减率衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标 ψ=(B1-B2)/B1=1-B2/B1 为保持系统足够的稳定度，一般取ψ=0.75-0.9 3.最大偏差A（超调量σ） 最大偏差是指被控参数第一个波的峰值与给定值的差 σ=（y（tp）-y（∞））/ y（∞）*100% 这个值表示被控参数偏离给定值的程度，衡量性能的重要指标 4.过渡时间ts 从受扰动开始到进入新的稳态值+-5%范围内的时间，衡量快速性的指标，该值约小
现代控制理论基础考试题A卷及答案
即 112442k g k f M L M ML θθθ??=-+++ ??? && 212 44k k g M M L θθθ??=-+ ??? && （2）定义状态变量 11x θ=，21x θ=&，32 x θ=，42x θ=& 则 一．（本题满分10分） 如图所示为一个摆杆系统，两摆杆长度均为L ，摆杆的质量忽略不计，摆杆末端两个质量块（质量均为M ）视为质点，两摆杆中点处连接一条弹簧，1θ与2θ分别为两摆杆与竖直方向的夹角。当12θθ=时，弹簧没有伸长和压缩。水平向右的外力()f t 作用在左杆中点处，假设摆杆与支点之间没有摩擦与阻尼，而且位移足够小，满足近似式sin θθ=，cos 1θ=。 （1）写出系统的运动微分方程； （2）写出系统的状态方程。 【解】 （1）对左边的质量块，有 ()2111211 cos sin sin cos sin 222 L L L ML f k MgL θθθθθθ=?-?-?-&& 对右边的质量块，有 ()221222 sin sin cos sin 22 L L ML k MgL θθθθθ=?-?-&& 在位移足够小的条件下，近似写成： ()1121 24f kL ML Mg θθθθ=---&& ()2122 4kL ML Mg θθθθ=--&&
2 / 7 1221 334413 44244x x k g k f x x x M L M ML x x k k g x x x M M L =?? ???=-+++ ???? ? =????=-+? ????? &&&& 或写成 11 223 34401 000014420001000044x x k g k x x M L M f ML x x x x k k g M M L ? ? ?? ?????????? ??-+???? ???????????=+???? ????? ??????????????????? ????-+?? ? ? ?????? ? &&&& 二．（本题满分10分） 设一个线性定常系统的状态方程为=x Ax &，其中22R ?∈A 。 若1(0)1?? =??-??x 时，状态响应为22()t t e t e --??=??-?? x ；2(0)1??=??-??x 时，状态响应为 2()t t e t e --?? =??-?? x 。试求当1(0)3??=????x 时的状态响应()t x 。 【解答】系统的状态转移矩阵为()t t e =A Φ，根据题意有 221()1t t t e t e e --????==????--???? A x 22()1t t t e t e e --????==????--???? A x 合并得 2212211t t t t t e e e e e ----????=????----?? ??A 求得状态转移矩阵为 1 22221212221111t t t t t t t t t e e e e e e e e e -----------?????? ?? ==????????------???? ????A 22222222t t t t t t t t e e e e e e e e --------?? -+-+=??--??
噪声基础知识及治理
7、A声级 研究噪声对人体健康的危害及对噪声的防治，必须有噪声对人体影响程度的评价标准。对噪声的评价常采用统计的方法，即依靠足够数的人们对噪声主观反应的对比性调查，得出统计的平均量。主要的评价量有A声级、等效连续、噪声评价数NR和累积百分声级。 有关概念： （1）响度级：单位是方（phon）。响度级就是指当选取1000Hz纯音做基准音时，凡是听起来和该纯音一样响的声音，不论其声压级和频率是多少，它的响度级（方值）就等于该纯音的声压级数。 （2）等响曲线：345页图表示每一条曲线表示不同频率、不同声压级的纯音具有相同的响度级。 （3）频率计权：在测量仪器中，对不同频率的客观声压级人为地给予适当的增减，这种修正方法称为频率计权，实现这种频率计权的网络称为计权网络。A、B、C、D 4种计权网络，经过计权网络测得的声级称为计权声级，是衡量噪声强弱的主观评价量。 A声级测量的结果与人耳对声音的响度感觉相近似，用A声级分贝数的大小对噪声排列次序时，能够较好反映人对各种噪声的主观评价。是目前评价噪声的主要指标。 8、等效声级 A声级很好的反映了噪声影响与频率的关系，对于稳态的噪声，即随时间变化不大的噪声，我们通常可以采用A声级来评价。等效声级是以A声级为基础建立起来的非稳态噪声的噪声评价量，它是以A声级的稳态噪声代替变动噪声，在相同的暴露时间内能够给人以等数量的声能，这个声级就是该变动噪声的等效声级，又称等效A声级，或简称等效声级。等效连续A声级指在某段时间内的不稳态噪声的A 声级，用能量平均的方法，以一个连续不变的A声级来表示该时段内噪声的声级，又称等能量A 声级。等效连续A声级Leq 可表示为： 9、频带声压级 在一个倍频程带宽频率范围声压级的累加称为倍频带声压级。 10、噪声评价数 噪声评价数NR曲线见350页图，NR数指噪声评价曲线的号数，它是中心频率等于1000Hz时倍步带声压级的分贝数，它的噪声级范围是0—130dB，适用于中心频率从31.5—8000Hz的9个倍频带。在同一条NR曲线上各倍频带的噪声级对人的影响是相同的。 11、累积百分声级 累积百分声级又称统计声级，指在测量时间内所有超过Ln声级所占的n%时间，单位为dB。 12、混响 当室内声场达到稳态后，声源突然停止发声，房间内的声音并没有立即停止，需要延续一段时间，声能逐渐衰减直到实际听不到声音为止，这种声音的延续现象称为混响。声源停止发声后，由于多次反射或散射而逐渐衰减的声音也可以称之为混响。室内空气或墙壁壁面的吸收作用愈差，声能愈不容易衰减，混响时间就
噪声基础知识
噪声分贝（dB） 1、声音 1.1 分贝的感觉 当物体振动时，在它周围就会产生声波，声波不断向外传播，被人们听到成为声音。人耳的听觉下限是0dB，低于15dB的环境是极为安静的环境，安静得会使人不知所措。乡村的夜晚大多是25-30dB，除了细心才能够体会到的流水、风、小动物等自然声音以外，其他感觉一片宁静，这也是生活在喧嚣之中的城市人所追求的净土。城市的夜晚会因区域不同而有所不同。较为安静区域的室内一般在30-35dB，住在繁华的闹市区或是交通干线附近的居民，将不得不忍受室内40-50dB（甚至更高）的噪声。人们正常讲话的声音大约是60-70dB，大声呼喊的瞬间可达100dB。在机器轰鸣的厂房中，持续的噪声可达80-110dB，这种高强度的噪声会损害人耳的听觉，并对神经系统产生不良影响，长期还会导致神经衰弱、消化不良、听力下降、心血管等疾病。人耳的噪声听觉上限是120dB，超过120dB的声音会耳痛、难以忍受，140dB的声音会使人失去听觉。高分贝喇叭、重型机械、喷气飞机引擎等都能够产生超过120dB的声音。 1.2 人耳的感觉 人耳听觉非常敏感，正常人能够察觉1dB的声音变化，3dB的差异将感到明显不同。人耳存在掩蔽效应，当一个声音高于另一个声音10dB时，较小的声音因掩蔽而难于被听到和理解，由于掩蔽效应，在90-100dB的环境中，即使近距离讲话也会听不清。人耳有感知声音频率的能力，频率高的声音人们会有“高音”的感觉，频率低的声音人们会有“低音”的感觉，人耳正常的听觉频率范围是20-20KHz。人耳耳道类似一个2-3cm的小管，由于频率共振的原因，在2000-3000Hz的范围内声音被增强，这一频率在语言中的辅音中占主导地位，有利于听清语言和交流，但人耳最先老化的频率也在这个范围内。一般认为，500Hz以下为低频，500-2000Hz为中频，2000Hz以上为高频。语言的频率范围主要集中在中频。人耳听觉敏感性由于频率的不同有所不同，频率越低或越高时敏感度变差，也就是说，同样大小的声音，中频听起来要比低频和高频的声音响。 1.3频率特性 声音可以分解为若干（甚至无限多）频率分量的合成。为了测量和描述声音频率特性，人们使用频谱。频率的表示方法常用倍频程和1/3倍频程。倍频程的中心频率是31.5、63、125、250、500、1K、2K、4K、8K、16KHz十个频率，后一个频率均为前一个频率的两倍，因此被称为倍频程，而且后一个频率的频率带宽也是前一个频率的两倍。在有些更为精细的要求下，将频率更细地划分，形成1/3倍频程，也就是把每个倍频程再划分成三个频带，中心频率是20、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1K、1.25K、1.6K、2K、2.5K、3.15K、4K、5K、6.3K、8K、10K、12.5K、16K、20KHz等三十个频率，后一个频率均为前一个频率的21/3倍。在实际工程中更关心人耳敏感的部分，大多数情况下考虑的频率范围在100Hz到5KHz。噪声治理中一般采用倍频程。如果将声音的频率分量绘制成曲线就形成了频谱。 不同声源发出噪声有不同的频率特性，有些噪声低频能量很大，如气泵、齿轮转动机器等，有些声源中频能量很大，如轴承、冷却塔淋水声，有些噪声高频能量很大，如交直流电机、变压器、阀门等，但大多噪声往往是各种频率都有很大声音，而且没有任何规则。对于各种声学材料来讲，不同频率条件下声学性能是不同的。有的材料具有良好的高频吸声性能，有的材料具有良好的低频吸声性能，有的材料对某些频率具有良好的吸声性能，不一而同。隔声等其他声学性能也是如此。 1.4分贝dB
噪音基础知识
环境噪声相关基础 1.描述声波的基本物理量与概念 (1)(1)波长 记作λ, 单位为米(m)。 (2)(2)频率 记作f，单位为赫兹(Hz)。 (3) (3)声速 λ= v/f 声速的大小主要与介质的性质和温度的高低有关。同一温度下，不同介质中声速不同。在20℃时，空气中声速约为340 m/s，空气的温度每升高1℃，声速约增加0.607 m/s。 (4)声场 (5)波前(波阵面) 2、环境噪声评价量及其计算 2．1．计量声音的物理量 (1)声功率 声源在单位时间内辐射的总声能量称为声功率。常用W表示，单位为瓦(w)。声功率是表示声源特性的一个物理量。声功率越大，表示声源单位时间内发射的声能量越大，引起的噪声越强。声功率的大小，只与声源本身有关。 (2)声强 声强是衡量声音强弱的一个物理量。声场中，在垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能称做声强。声强常以I表示，单位为 (w／m2)。 (3)声压 目前，在声学测量中，直接测量声强较为困难，故常用声压来衡量声音的强弱。声波在大气中传播时，引起空气质点的振动，从而使空气密度发生变化。在 （7-2） 声波所达到的各点上，气压时而比无声时的压强高，时而比无声时的压强低，某一瞬间介质中的压强相对于无声波时压强的改变量称为声压，记为p(t)，，单位是 Pa。 声音在振动过程中，声压是随时间迅速起伏变化的，入耳感受到的实际只是一个平均效应，因为瞬时声压有正负值之分，所以有效声压取瞬时声压的均方根
值。 dt t p T p T T ?=0 2 )(1 式中T p 是 T 时间内的有效声压，Pa ；p (t )为某一时刻的瞬时声压，Pa 。 通常所说的声压，若未加说明，即指有效声压，若 p 1，p 2，分别表示两列声波在某一点所引起的有效声压，该点迭加后的有效声压可由波动方程导出，为 2 221p p p T += 声压是声场中某点声波压力的量度，影响它的因素与声强相同。并且，在自由声场中多声波传播方向上某点声强与声压、介质密度ρ存在如下关系 v p I ρ2= 2．2．声压级，声强级与声功率级 正常人耳刚刚能听到的最低声压称听阈声压。对于频率为 1000Hz 的声音，听阈声压约为为2×lO -5Pa 。刚刚使人耳产生疼痛感觉的声压称痛阈声压。对于频率为1000Hz 的声音，正常人耳的痛阈声压为 20Pa 。从听阈到痛阈，声压的绝对值之比为1：106，即相差一百万倍，而从听阈到痛阈，相应声强的变化为10-12—1W ／m 2，其绝对值之比为1：1012，即相差一万亿倍。因此用声压或用声强的绝对值表示声音的强弱都很不方便。加之人耳对声音大小的感觉，近似地与声压、声强呈对数关系，所以通常用对数值来度量声音，分别称为声压级与声强级。 声压级 0 lg 20p p L p = (dB) 声强级 0 lg 20I I L I = (dB) 式中：p 0为基准声压（听阈声压），2×10-5Pa 。I 0为基准声强， 2×10-12 w/m 2。 与上类似，某声源的声功率级定义为 （7-4） （7-5） （7-6） （7-8） （7-7）
现代控制理论基础试卷及答案
现代控制理论基础考试题 西北工业大学考试题（A卷） （考试时间120分钟） 学院：专业：姓名：学号： ) 一．填空题（共27分，每空分） 1.现代控制理论基础的系统分析包括___________和___________。 2._______是系统松弛时，输出量、输入量的拉普拉斯变换之比。 3.线性定常系统齐次状态方程是指系统___________时的状态方程。 4.推导离散化系统方程时在被控对象上串接一个开关，该开关以T为周期进 行开和关。这个开关称为_______。 5.离散系统的能______和能______是有条件的等价。 6.在所有可能的实现中，维数最小的实现称为最小实现，也称为__________。 7.构造一个与系统状态x有关的标量函数V(x, t)来表征系统的广义能量， V(x, t)称为___________。8." 9.单输入-单输出线性定常系统，其BIBO稳定的充要条件是传递函数的所有 极点具有______。 10.控制系统的综合目的在于通过系统的综合保证系统稳定，有满意的 _________、_________和较强的_________。 11.所谓系统镇定问题就是一个李亚普诺夫意义下非渐近稳定的系统通过引入_______，以实现系统在李亚普诺夫意义下渐近稳定的问题。 12.实际的物理系统中，控制向量总是受到限制的，只能在r维控制空间中某一个控制域内取值，这个控制域称为_______。 13._________和_________是两个相并行的求解最优控制问题的重要方法。二．判断题（共20分，每空2分） 1.一个系统，状态变量的数目和选取都是惟一的。（×） 2.传递函数矩阵的描述与状态变量选择无关。（√） 3.状态方程是矩阵代数方程，输出方程是矩阵微分方程。（×） 4.对于任意的初始状态) ( t x和输入向量)(t u，系统状态方程的解存在并且惟一。（√） 5.（ 6.传递函数矩阵也能描述系统方程中能控不能观测部分的特性。（×） 7.BIBO 稳定的系统是平衡状态渐近稳定。（×）
相位噪声基础及测试原理和方法
相位噪声基础及测试原理和方法 相位噪声指标对于当前的射频微波系统、移动通信系统、雷达系统等电子系统影响非常明显，将直接影响系统指标的优劣。该项指标对于系统的研发、设计均具有指导意义。相位噪声指标的测试手段很多，如何能够精准的测量该指标是射频微波领域的一项重要任务。随着当前接收机相位噪声指标越来越高，相应的测试技术和测试手段也有了很大的进步。同时，与相位噪声测试相关的其他测试需求也越来越多，如何准确的进行这些指标的测试也愈发重要。 1、引言 随着电子技术的发展，器件的噪声系数越来越低，放大器的动态范围也越来越大，增益也大有提高，使得电路系统的灵敏度和选择性以及线性度等主要技术指标都得到较好的解决。同时，随着技术的不断提高，对电路系统又提出了更高的要求，这就要求电路系统必须具有较低的相位噪声，在现代技术中，相位噪声已成为限制电路系统的主要因素。低相位噪声对于提高电路系统性能起到重要作用。 相位噪声好坏对通讯系统有很大影响，尤其现代通讯系统中状态很多，频道又很密集，并且不断的变换，所以对相位噪声的要求也愈来愈高。如果本振信号的相位噪声较差，会增加通信中的误码率，影响载频跟踪精度。相位噪声不好，不仅增加误码率、影响载频跟踪精度，还影响通信接收机信道内、外性能测量，相位噪声对邻近频道选择性有影响。如果要求接收机选择性越高，则相位噪声就必须更好，要求接收机灵敏度越高，相位噪声也必须更好。 总之，对于现代通信的各种接收机，相位噪声指标尤为重要，对于该指标的精准测试要求也越来越高，相应的技术手段要求也越来越高。 2、相位噪声基础 2.1、什么是相位噪声 相位噪声是振荡器在短时间内频率稳定度的度量参数。它来源于振荡器输出信号由噪声引起的相位、频率的变化。频率稳定度分为两个方面：长期稳定度和短期稳定度，其中，短期稳定度在时域内用艾伦方差来表示，在频域内用相位噪声来表示。 2.2、相位噪声的定义
过程控制基本概念
过程控制基本概念 自动控制技术在工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用，自动控制水平的高低也是衡量一个国家科学技术先进与否的重要标志之一。随着国民经济和国防建设的发展，自动控制技术的应用日益广泛，其重要作用也越来越显著。 生产过程自动控制（简称过程控制）-------自动控制技术在石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、纺织等生产过程的具体应用，是自动化技术的重要组成部分。 §1.1 过程控制的发展概况及特点 一、过程控制的发展概况 在过程控制发展的历程中，生产过程的需求、控制理论的开拓和控制技术工具和手段的进展三者相互影响、相互促进，推动了过程控制不断的向前发展。纵观过程控制的发展历史，大致经历了以下几个阶段： 20世纪40年代： 手工操作状态，只有少量的检测仪表用于生产过程，操作人员主要根据观测到 的反映生产过程的关键参数，用人工来改变操作条件，凭经验去控制生产过程。 20世纪40年代末～50年代： 过程控制系统：多为单输入、单输出简单控制系统 过程检测：采用的是基地式仪表和部分单元组合仪表（气动Ⅰ型和电动Ⅰ型）； 部分生产过程实现了仪表化和局部自动化 控制理论：以反馈为中心的经典控制理论 20世纪60年代： 过程控制系统：串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控制系统。 自动化仪表：单元组合仪表（气动Ⅱ型和电动Ⅱ型）成为主流产品 60年代后期，出现了专门用于过程控制的小型计算机，直接数字控 制系统和监督计算机控制系统开始应用于过程控制领域。 控制理论：出现了以状态空间方法为基础，以极小值原理和动态规划等最优控制 理论为基本特征的现代控制理论,传统的单输入单输出系统发展到多 输入多输出系统领域，、型、型 20世纪70～80年代： 微电子技术的发展，大规模集成电路制造成功且集成度越来越高（80年代初一片硅片可集成十几万个晶体管，于是32位微处理器问世），微型计算机的出 现及应用都促使控制系统发展。 过程控制系统：最优控制、非线性分布式参数控制、解耦控制、模糊控制 自动化仪表：气动Ⅲ型和电动Ⅲ型，以微处理器为主要构成单元的智能控制装置。 集散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器(PLC) 、工业PC机、 和数字控制器等，已成为控制装置的主流。 集散控制系统实现了控制分散、危险分散，操作监测和管理集中。 控制理论：形成了大系统理论和智能控制理论。模糊控制、专家系统控制、模式 识别技术 20世纪90年代至今：信息技术飞速发展 过程控制系统：管控一体化现场，综合自动化是当今生产过程控制的发展方向。
控制理论基础试卷及答案
第 1 页 共 2 页 燕山大学（威县函授点） 2016级第三学期《控制理论基础》考试试卷 姓名 专业 分数 一、填空题（每题1分，共 15分） 1、自动控制系统由 、 、 、 、 、 和 、 组成。 2、经典控制理论中常用的数学模型有 、 、 。 3、在框图运算中，若有n 个环节串联连接，则总传递函数为各环节传递函数的 ，若有n 个环节并联，则总的传递函数为各环节传递函数的 。 4、按有无反馈划分，控制系统可分为 和 。 5、反馈控制又称偏差控制，其控制作用是通过 与反馈量的差值进行的。 二、选择题（每题2分，共20分） 1、关于奈氏判据及其辅助函数 F(s)= 1 + G(s)H(s)，错误的说法是 ( ) A 、 F(s)的零点就是开环传递函数的极点 B 、 F(s)的极点就是开环传递函数的极点 C 、 F(s)的零点数与极点数相同 D 、 F(s)的零点就是闭环传递函数的极点 2、已知负反馈系统的开环传递函数为 2 21 ()6100s G s s s +=++，则该系统的闭环特征方程为 ( )。 A 、261000s s ++= B 、 2(6100)(21)0s s s ++++= C 、2 610010s s +++= D 、与是否为单位反馈系统有关 3、一阶系统的闭环极点越靠近S 平面原点，则 ( ) 。 A 、准确度越高 B 、准确度越低 C 、响应速度越快 D 、响应速度越慢 4、已知系统的开环传递函数为100 (0.11)(5)s s ++，则该系统的开环增益为 ( )。 A 、 100 B 、1000 C 、20 D 、不能确定 5、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的： A 、闭环零点和极点 B 、开环零点 C 、闭环极点 D 、阶跃响应 6、下列串联校正装置的传递函数中，能在1c ω=处提供最大相位超前角的是 ( )。 A 、 1011s s ++ B 、1010.11s s ++ C 、210.51s s ++ D 、0.11101s s ++ 7、关于P I 控制器作用，下列观点正确的有( ) A 、 可使系统开环传函的型别提高，消除或减小稳态误差； B 、 积分部分主要是用来改善系统动态性能的； C 、 比例系数无论正负、大小如何变化，都不会影响系统稳定性； D 、 只要应用P I 控制规律，系统的稳态误差就为零。 8、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是 ( )。 A 、 线性系统稳定的充分必要条件是：系统闭环特征方程的各项系数都为正数； B 、 无论是开环极点或是闭环极点处于右半S 平面，系统不稳定； C 、 如果系统闭环系统特征方程某项系数为负数，系统不稳定； D 、 当系统的相角裕度大于零，幅值裕度大于1时，系统不稳定。 9、关于系统频域校正，下列观点错误的是( ) A 、 一个设计良好的系统，相角裕度应为45度左右； B 、 开环频率特性，在中频段对数幅频特性斜率应为20/dB dec -；
哈尔滨工业大学2010《现代控制理论基础》考试题B卷及答案
一．（本题满分10分） 请写出如图所示电路当开关闭合后系统的状态方程和输出方程。其中状态变量的设置如图所示，系统的输出变量为流经电感2L 的电流强度。 【解答】根据基尔霍夫定律得： 1113222332 1L x Rx x u L x Rx x Cx x x ++=?? +=??+=? 改写为1 13111 223 22 31 211111R x x x u L L L R x x x L L x x x C C ? =--+?? ? =-+???=-?? ，输出方程为2y x = 写成矩阵形式为
[]11 111222 2 331231011000110010R L L x x L R x x u L L x x C C x y x x ??? -- ???????????????? ???????=-+???? ??????? ??????????????? ? ???-?????? ? ? ??? ?? ?=??? ?????? 二．（本题满分10分） 单输入单输出离散时间系统的差分方程为 (2)5(1)3()(1)2()y k y k y k r k r k ++++=++ 回答下列问题： （1）求系统的脉冲传递函数； （2）分析系统的稳定性； （3）取状态变量为1()()x k y k = ，21()(1)()x k x k r k =+-，求系统的状态空间表达式； （4）分析系统的状态能观性。 【解答】 （1）在零初始条件下进行z 变换有： ()()253()2()z z Y z z R z ++=+ 系统的脉冲传递函数： 2()2 ()53 Y z z R z z z +=++ （2）系统的特征方程为 2()530D z z z =++= 特征根为1 4.3z =-，20.7z =-，11z >，所以离散系统不稳定。 （3）由1()()x k y k =，21()(1)()x k x k r k =+-，可以得到 21(1)(2)(1)(2)(1)x k x k r k y k r k +=+-+=+-+ 由已知得 (2)(1)2()5(1)3()y k r k r k y k y k +-+=-+-112()5(1)3()r k x k x k =-+- []212()5()()3()r k x k r k x k =-+-123()5()3()x k x k r k =--- 于是有： 212(1)3()5()3()x k x k x k r k +=--- 又因为 12(1)()()x k x k r k +=+ 所以状态空间表达式为
【安全课件】公安基础知识名师点题试卷(一)
公安基础知识名师点题试卷(一) 一、判断题（40题，每题0．5分）,要求考生判断所给出的命题正确与否。 1．我国公安机关的基本职能是专政职能。（） 2．警察虽然随着国家的产生而产生，但是警察同国家不一样，它不是阶段矛盾不可调和的产物。（） 3．治安行政处罚，是公安机关对于不履行治安法律、法规所确定的义务或者危及社会治安秩序，情节轻微，尚不够刑事处罚的行为，依照治安管理法律、法规的规定实施的行政处罚。（） 4．在发生重大事件或突发性事件时，需要各警种联合作战，但允许各警种和人民警察有权对不属于其职责范围的事项拒绝执行。（） 5．禁止与取缔，是指公安机关依法对于某些犯罪行为和违反治安管理、扰乱社会秩序、妨害公共安全的行为宣布禁止，予以取缔，并对违禁者予以法律制裁。（） 6．遇有拒捕、暴乱、越狱、抢夺枪支或者其他暴力行为的紧急情况，公安机关的人民警察依照国家有关规定可以使用武器。（） 7．交通安全管理工作主要是对城乡道路交通实行管理，预防和查处交通事故，对交通设施进行必要的维护，保证交通安全与畅通。（） 8．治安行政管理工作的主要任务是预防、打击违法犯罪，查处治安案件，组织群众治安力量，维护社会治安秩序。（） 9．秘密工作需要公开工作进行掩护，秘密工作为公开工作创造条件;公开工作需要秘密工作作后盾，公开工作寓于秘密工作之中。（）
10．加强行政管理是减少治安危害，建立良好社会秩序的主要手段，是直接维护社会治安秩序的基础工作。（） 11．思想领导的实现途径是党以党的最高纲领、近期奋斗目标教育和武装人民警察，使他们既有远大的理想，又有求实的精神。（） 12．在一切监督力量中，党委和政府对公安工作的监督具有第一位的意义。党委和政府对公安工作的体验最直接，党委和政府的监督具有广泛性、普遍性。（） 13．“准”，就是要注意策略，讲究工作方法，不打无准备之仗，不打无把握之仗。要打得适时、有力，同时注意时间、地点、对象、节奏和宣传方法。（） 14．治安工作社会化是人民群众在社会治安方面当家作主的体现，是人民群众广泛参与治安事务的一个必然趋势。（） 15．人民检察院决定逮捕犯罪嫌疑人、被告人的，由人民检察院执行。（） 16．醉酒的人在醉酒状态中，对本人有危险或者对他人的安全有威胁的，应当将其拘留到酒醒。（） 17．反复纠缠、强行讨要或者以其他滋扰他人的方式乞讨的，处10日以下拘留或警告。（） 18．实行收容教养的“不满十六周岁不予刑事处罚”的人，是指已满14周岁不满16周岁的不予刑事处罚的少年犯罪人。（） 19．故意是指违反治安管理行为的主体已经预见自己的行为会构成违反治安管理的事实而轻信能够避免的心理态度。（）
过程控制基础知识[精.选]
绪论 生产过程自动化，一般是指石油、化工、冶金、炼焦、造纸、建材、陶瓷及电力发电等工业生产中连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制。凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制通称为过程控制。过程控制是自动控制学科的一个重要分支。 一、过程控制的定义和任务 1.过程控制的基本概念 (1)自动控制。在没有人的直接参与下，利用控制装置操纵生产机器、设备或生产过程，使表征其工作状态的物理参数(状态变量)尽可能接近人们的期望值(即设定值)的过程，称为自动控制。 (2)过程控制。对生产过程所进行的自动控制，称为过程控制。或者说凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制通称为过程控制。 (3)过程控制系统。为了实现过程控制，以控制理论和生产要求为依据，采用模拟仪表、数字仪表或微型计算机等构成的控制总体，称为过程控制系统。 2.过程控制的研究对象与任务 过程控制是自动化的一门分支学科，是对过程控制系统进行分析与综合。综合是指方案设计。 3.过程控制的目的 生产过程中，对各个工艺过程的物理量或称工艺变量有着一定的控制要求。有些工艺变量直接表征生产过程，对产品的产量与质量起着决定性的作用。例如，精馏塔的塔顶或塔釜温度，一般在操作压力不变的情况下必须保持一定，才能得到合格的产品:加热炉出口温度的波动不能超出允许范围，否则将影响后一工段的效果:化学反应器的反应温度必须保持平稳，才能使效率达到指标。有些工艺变量虽不直接影响产品的质量和产量，然而保持其平稳却是使生产获得良好控制的前提。例如，用蒸汽加热反应器或再沸器，如果在蒸汽总压波动剧烈的情况下，要把反应温度或塔釜温度控制好将极为困难:中间储槽的液位高度与气柜压力，必须维持在允许的范围之内，才能使物料平衡，保持连续的均衡生产。有些工艺变量是决定安全生产的因素。例如，锅炉汽包的水位、受压容器的压力等，不允许超出规定的限度，否则将威胁生产安全。还有一些工艺变量直接鉴定产品的质量。例如，某些混合气体的组成、溶液的酸碱度等。近二十几年来，工业生产规模的迅猛发展，加剧了对人类生存环境的污染，因此，减小工业生产对环境的影响也己纳入了过程控制的目标范围。综上所述，过程控制的主要目标应包括以下几个方面: ①保障生产过程的安全和平稳； ②达到预期的产量和质量； ③尽可能地减少原材料和能源损耗: ④把生产对环境的危害降低到最小程度。 由此可见，生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、降低成本、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段，是20世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标记之一。 4.过程控制的特点 生产过程的自动控制，一般是要求保持过程进行中的有关参数为一定值或按一定规律
过程控制系统习题解答教程文件
过程控制系统习题解 答
《过程控制系统》习题解答 1-1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。 答：第一个阶段 50年代前后：实现了仪表化和局部自动化，其特点： 1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表 2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统 3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数 4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减少主要扰动对生产过程的影响 5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题 第二个阶段 60年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表，其特点： 1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统 2、计算机系统开始运用于过程控制 3、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制） 4、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用 第三个阶段70年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点： 1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制 2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用 3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用 4、集散控制系统的广泛应用 第四个阶段 80年代以后：飞跃的发展，其特点： 1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展 2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心 3、过程控制的概念更大的发展，包括先进的管理系统、调度和优化等。 1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？
噪声及分类的基本常识
噪声及分类的基本常识 一、噪声常识 1、在通常情况下，我们往往把那些不希望听见的声音称为噪声，如环境噪声、交通噪 声等。钢琴声是乐声，但对于正在学习或睡觉的人就成了扰人的噪声。 2、噪声是一种声音，声音是由物体的机械振动而产生的。振动的物体称为声源，它可 以是固体、气体或液体。声音可以通过介质（空气、固体或液体）进行传播，形成声波。当声波到达人耳，人们就听到声音，声波在传播过程中可能会产生反射、绕射、折射和干涉。声音有强弱之分，并用声压p来表示其大小。 3、声压可以用峰值、平均值和有效值表示。用对数方法将声压分为百十个级，称为声 压级。声压级的定义是：声压与参考声压之比的常用对数乘以20，单位是dB（分贝）。 4、衡量声音强度的还有声强和声功率。 1）声强--是在垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能，声强与声压的平方或正比； 2）声源在单位时间内辐射的总声能，称之为声源的声功率。 5、人类只能听到20Hz~20000Hz的声音，低于20Hz的声音为次声。高于20000Hz的声音为 超声。 6、声波的幅值随时间的变化图称为声波的波形。如果波形是正弦波，则称为纯音。如 1000Hz声音就是指频率为1000Hz的纯音。如果波形是不规则的，或随机的，则称为噪声。如果噪声的幅值对时间的分布满足正态（高斯）分布曲线，则称为“无规噪声”。 7、如果在某个频率范围内单位频带宽度噪声成分的强度与频率无关，也就是具有均匀 而连续的频谱，则此噪声称为“白噪声”。如果每单位频带宽度噪声的强度以每升高一倍频程下降3dB而变化，则此噪声称为“粉红噪声”，粉红噪声是在等比带宽内能量分布相等的连续谱噪声。 二、按照声源的不同，噪声可以分为机械噪声、空气动力性噪声和电磁性噪声。 1、机械噪声主要是由于固体振动而产生的，在机械运转中，由于机械撞击、磨擦、交 变的机械应力以及运转中因动力不平均等原因，使机械的金属板、齿轮、轴承等发生振动，从而辐射机械噪声，如机床、织布机、球磨机等产生的噪声。 2、当气体与气体、气体与其它物体（固体或液体）之间做高速相对运动时，由于粘滞 作用引起了气体扰动，就产生空气动力性噪声，如各类风机进排气噪声、喷气式飞机的轰声、内燃机排气、储气罐排气所产生的噪声，爆炸引起周围空气急速膨胀亦是一种空气动力性噪声。 3、电磁性噪声是由于磁场脉动、磁致伸缩引起电磁部件振动而发生的噪声，如变压器 产生的噪声。 四、按照噪声的时间变化特性，可分为四种情况 1、稳定噪声：噪声的强度随时间变化不显著 2、周期性变化噪声：噪声的强度随时间有规律地起伏，周期性地时大时小的出现， 如蒸汽机车的噪声称为，如电机、织布机的噪声。 3、无规噪声：噪声随时间起伏变化无一定的规律，如街道交通噪声。 4、脉冲声：如果噪声突然爆发又很快消失，持续时间不超过1s，并且两个连续爆 发声之间间隔大于1s，如冲床噪声、枪炮噪声等。 五、其它常见噪声 1、城市环境噪声：在噪声研究中占有很重要的地位，它主要来源于交通噪声、工