《自动控制原理》电子教案(共8章)

第一章自动控制的一般概念

第一节控制理论的发展

自动控制的萌芽：自动化技术学科萌芽于18世纪，由于工业革命的发展,如何进一步降低人的劳动强度和提高设备的可靠性被提到了议程。

特点：简单的单一对象控制。

1. 经典控制理论分类

线性控制理论，非线性控制理论，采样控制理论

2. 现代控制理论

3. 大系统理论

4. 智能控制理论

发展历程：

1. 经典控制理论时期（1940-1960）

研究单变量的系统，如：调节电压改变电机的速度；调整方向盘改变汽车的运动轨迹等。

?1945年美国人Bode出版了《网络分析与放大器的设计》，奠定了控制理论的

基础;

?1942年哈里斯引入传递函数；

?1948年伊万恩提出了根轨迹法；

?1949年维纳关于经典控制的专著。

特点：以传递函数为数学工具，采用频率域法，研究“单输入—单输出”线性定常控制系统的分析和设计，而对复杂多变量系统、时变和非线性系统无能为力。

2. 现代控制理论时期（20世纪50年代末-60年代初）

研究多变量的系统，如，汽车看成是一个具有两个输入（驾驶盘和加速踏板）和两个输出（方向和速度）的控制系统。空间技术的发展提出了许多复杂的控制问题，用于导弹、人造卫星和宇宙飞船上，对自动控制的精密性和经济性指标提出了极严格的要求。并推动了控制理论的发展。

?Kalman的能控性观测性和最优滤波理论;

?庞特里亚金的极大值原理；

?贝尔曼的动态规划。

特点：采用状态空间法（时域法），研究“对输入-多输出”、时变、非线性系统等高精度和高复杂度的控制问题。

3. 大系统控制时期（1970s-）

各学科相互渗透，要分析的系统越来越大，越来越复杂。

大系统控制理论是一种过程控制与信息处理相结合的动态系统工程理论，研究的对象具有规模庞大、结构复杂、功能综合、目标多样、因素众多等特点。它是一个多输入、多输出、多干扰、多变量的系统。

如：人体，我们就可以看作为一个大系统，其中有体温的控制、情感的控制、

人体血液中各种成分的控制等等。

4. 智能控制时期

这是近年来新发展起来的一种控制技术，是人工智能在控制上的应用。它的指导思想是依据人的思维方式和处理问题的技巧，解决那些目前需要人的智能才能解决的复杂的控制问题。

特点：人工智能、神经网络等的普遍研究和应用到自动控制之中。

第二节自动控制及自动控制系统

控制：使对象达到预期的状态或性能的动作。

基本概念

自动化（Automation 或Automatization）

1. 自动控制——就是指在脱离人的直接干预，利用控制装置（简称控制器）使被控对象（或生产过程等）的某一物理量（如温度、压力、PH值等）准确地按照预期的规律运行。

2. 自动控制系统——能自动对被控对象的被控量（或工作状态）进行控制的系统。

3. 被控对象（又称受控对象）——指工作状态需要加以控制的机械、装置或过程。

4. 被控量——表征被控对象工作状态且需要加以控制的物理量，也是自动控制系统的输出量。

5. 给定值（又称为参考输入）——希望被控量趋近的数值。又称为规定值。

6. 扰动量（又分为内扰和外扰）——引起被控量发生不期望的变化的各种内部或外部的变量。

7. 控制器（又称调节器）——组成控制系统的两大要素之一（另一大要素即为被控对象），是起控制作用的设备或装置。

8. 调节机构——接受调节作用而去改变调节量的具体设备。

9. 负反馈控制原理——将系统的输出信号反馈至输入端，与给定的输入信号相减，所产生的偏差信号通过控制器变成控制变量去调节被控对象，达到减小偏差或消除偏差的目的。

控制装置

自动控制系统由被控对象和控制装置两部分组成。

控制装置包含的主要单元：

测量单元——用来测量被调量，并将被调量转换为与之成比例（或其它函数关系）的某种便于传送和综合的信号。由检测元件和变送器组成。

给定单元——用来设定被调量的给定值，发生与测量信号同一类型的给定值信号。调节单元——接受被调量和给定值信号，比较后的偏差信号发出一定规律的调节执行给执行器。由控制器或计算机装置组成。

执行器——根据调节单元送来的调节指令去推动调节机构，改变调节量。

控制——就是根据被调量偏离给定值的情况，适当地动作调节机构，改变调节量，

最后抵消扰动的影响，使被调量回复到给定值。

第三节 自动控制系统的方框图

在研究自动控制系统时，为了便于分析并直观地表示系统中各个组成部分（环节）

间的相互影响和信号的传递关系，一般习惯采用方框图（也称方块图）来

表示。

一. ① ② 因。

③ 输出信号——箭头离开方框的信号。在输入信号作用下，引起元件变化的结果。

对于整个系统而言，系统的输出量即为被控量，而系统的输入量则有两个：

一个是给定值的变化，另一个是干扰的输入。不同的干扰起作用也不同。

例如：对于汽包而言，输出量为水位，而引起液位变化的因素有两个，即给水流量

的变化和蒸汽负荷的变化。而实际系统中，蒸汽是从汽包中流出。

二. 广义对象

方框图的应用可繁可简，其基本原则就是能清楚地表达所需研究的信号的传递关系

和所研究环节的性能。

在工程实际中，所测量的对象的特性，往往还包含检测元件、变送器和执行机构的

特性，这时，对象的特性则称为“广义对象特性”。

第四节 自动控制系统的分类

一、按信号的传递路径来分类

1、开环控制系统

系统的输出端与输入端不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用不发生影响

的系统。

给定值 c

特点：

系统的被控量对系统的控制作用没有影响；

系统结构简单，控制精度取决于系统各组成环节元部件的精度；

对于干扰无法自动补偿，控制精度难以保证；

仅适用于输入/输出关系已知，且系统几乎不存在干扰的场合。

前馈控制：对于开环控制，如果存在可测的干扰信号，则可利用干扰信号产生控制

作用，以补偿干扰对被控量的影响。

例如：自动报警器、自动售货机、自动流水线等。

这种按照开环补偿原理建立起来的系统称为开环补偿系统，该控制称为前馈控制。

特点：

是一种主动控制方式；

单纯的前馈控制一般难以满足控制要求；

控制精度受到原理的限制。

2.

特点：系统输出信号与测量元件之间存在反馈回路。 “闭环”这个术语的含义，

就是将输出信号通过测量元件反馈到系统的输入端，通过比较、控制来减

小系统误差。

特点：

统的输出量（被控量）对控制作用有直接影响；

都是负反馈控制系统，按照偏差进行控制；

不管由于干扰或由于系统结构参数的变化所引起的被控量偏离给定值，都会产生控

制作用去消除该偏差。该系统从原理上提供了实现高质量控制的可能性。

常见的控制系统绝大多数均属于闭环控制系统。

给定值 被控量 位移

3. 复合控制系统

由于反馈控制只是在偏差出现以后才产生控制作用，因此，系统在强干扰作用

下，被控量有可能产生较大波动的控制过程。对于这种工作环境适宜采用按偏差调

节和按干扰补偿相结合的复合控制系统。

1工业生产中的恒温、恒压等自动控制系统都属于这一类型，如汽包水位控制、

过热汽温控制等。

2、过程控制系统（或称程序控制系统）

特点：输入信号是一个已知的函数，r(t)=f(t)。

系统的控制过程 按预定的程序进行，要求被控量能迅速准确地复现输入，如化

工中的压力、温度、流量控制，电站汽轮机启动过程中希望转速随时间成一定函数

关系。

恒值控制系统可看成输入等于常值的过程控制系统。

3、随动系统（或称伺服系统）

特点：输入信号是一个未知函数。要求控制系统的输出量跟随输入信号变化。 如：负荷控制、锅炉燃烧过程中的风量的控制等。

三、按系统传输信号的性质来分类

1、连续系统

特点：系统各部分的信号都是时间的连续函数。目前工业中普遍采用的常规仪

表PID 调节器控制的系统。

2、离散系统

特点：系统中存在一个或几个时间上离散的信号。系统中用脉冲开关或采样开

关，将连续信号转变为离散信号。其中离散信号以脉冲形式传递的系统又叫脉冲控

制系统，离散信号以数码形式传递的系统又叫数字控制系统。 给定值 被控量

四、按描述系统的数学模型不同来分类

1、线性系统

特点：系统由线性元件构成，描述运动规律的数学模型为线性微分方程。运动方程一般形式：

式中：r(t)—系统输入量； c(t)—系统输出量

主要特点是具有叠加性和齐次性。

1、线性系统 主要特点是具有叠加性和齐次性。

线性定常系统——描述系统运动状态的微分方程（差分方程）的系数是不随时间变化的常数。

线性时变系统——描述系统运动状态的微分方程（差分方程）的系数是时间的函数。

2、非线性系统

特点：在构成系统的环节中有一个或一个以上的非线性环节。

非线性的理论研究远不如线性系统那么完整，目前尚无通用的方法可以解决各类非线性系统。非线性系统不具备叠加性和均匀性。

线性系统和非线性系统的比较：

r(t)和c(t)分别表示系统的输入和输出，判断各方程所描述的系统的类型（线性/非线性、定常/时变、动态/静态）。

线性系统的要领：

（1）线性系统的一般形式：

（2）方程中的每一项均与c(t)，r(t)或其各阶导数有关。

（3）系统不能为他们的导数或c(t)，r(t)。

（4）ai 和bi 均为常数时为定常系统，否则为时变系统。

（5）当方程中只含有c(t)，r(t)而不含其导数项时，为静态系统。

（6）分段特性系统是非线性系统，因为动态是指全范围满足叠加性。

c(t)a dt dc(t)a dt c(t)d a dt c(t)d a 011-n 1-n 1

-n 1-n n n n n ++++Λr(t)b dt dr(t)b dt r(t)d b dt r(t)d b 011-m 1-m 1-m 1-m m m m m ++++=Λ

其他的分类方法：

按功能来分：温度控制系统、速度控制系统、位置控系统等。

按元件组成分：机电系统、液压系统、生物系统等。

第五节自动控制系统的性能指标

为了实现自动控制的基本任务，必须对系统在控制过程中表现出来的行为提出要求。对于控制系统的基本要求，通常通过系统对特定输入信号的响应来描述。一. 稳定性——首要条件

对于定值控制系统：被控量要准确恢复到给定值。

对于随动控制系统：被控量要准确跟踪到给定值。

动态过程——系统在动态阶段，被控量不断变化，这一随时间变化的过程成为动态过程，也称为过渡过程、瞬态响应过程或控制过程。

不能稳定的系统称为不稳定系统。对于系统稳定性的要求是系统能够正常工作的首要条件。

强调：

?本书重点是以经典控制理论来讨论按偏差进行调节的反馈控制系统；

?讨论的主要问题是系统动态过程的性能——“稳、快、准”。

控制系统讨论：

?系统分析——对已知自动控制系统从理论上对其动态性能进行定性分析和定

量估算；

?系统综合校正——给定性能指标，如何根据对象特性，合理确定控制装置的

结构和参数。

第二章TIME-DOMAIN MATHEMATICAL MODEL OF CONTROL SYSTEM

在控制系统的分析和设计中，首先要建立系统的数学模型。

控制系统的数学模型是描述系统内部物理量（或变量）之间关系的数学表达式。在静态条件下，描述变量之间关系的代数方程叫静态方程；而描述变量各阶导数之间关系的微分方程叫动态数学模型。如已知输入量及变量的初始条件，对微分方程求解，就可得到系统输出量表达式，并由此对系统进行性能分析。因此，建立系统的数学模型是分析控制系统的首要条件。

建立控制系统数学模型的方法有分析法和实验法两种。

Analysis method 是对系统各部分的运动机理进行分析，根据它们所依据的物理规律或化学规律分别列写相应的运动方程。

Experiment method 是人为地给系统施加某种测试信号，记录其响应，并用适当的数学模型去逼近，这种方法称为系统辨识。

在自动控制理论中，数学模型有多种形式。时域中常用的数学模型有微分方程、差分方程和状态方程；复域中有传递函数、结构图；频域中有频率特性等。本章只研究微分方程、传递函数和结构图等数学模型的建立和应用，其余几种数学模型将在以后各章中予以详述。

一．用解析法列写系统或元件微分方程的一般步骤是：

（1）根据实际工作情况，确定系统的input ，output 变量。

（2）从输入端开始，按信号的传递顺序，依据各变量所遵循的物理（或化学）定律，列出在变化过程中的动态方程，一般为微分方程组。

（3）消去中间变量，写出输入输出变量的微分方程。

（4）标准化。即将与输入有关的各项放在等号右侧，与输出有关的各项放在等号左侧，并按照降阶排列。最后将系数规划为具有一定意义的形式。

1．Dynamic equation of RC negative network

解：（1）确定输入量为ur ， 输出量为uc 。

（2）列写微分方程式。根据克希荷夫定律，可写出

式中电流为流经电阻R 及电容 C 的电流。 （3）消中间变量得：

?

?=+=idt c u idt c Ri u c r 11

2． Dynamic equation of RL negative network

解；确定输入量为 ur , 输出量为uc ，

根据电路理论可写出：

即为数学模型的动态方程。

Fig1．Circuit as follows ，building differential equation 。

解：确定输入量为ur ， 输出量为uc 。根据电路理论中的克希荷夫定理可得：

R u c L

u r L

C R uc ur r c c u u dt du Rc =+r c c u u dt du T =+r u Ri dt di L =+r u ．3213211)()()(i i i dt i c Ri t u t u dt di L t u c c r +===+=?消去中间变量得c r c c u u dt du R L dt u d Lc =++22R L T LC T ==21,:令r c c c u u dt

du T dt u d T =++2221则上式为：

第二节 Complex mathematic model of control system

一、Definition of transfer function

1、 What is transfer function?

线性定常系统的传递函数，定义为零初始条件下，系统输出量与输入量的拉氏变换之比。

2、 Expression of transfer function

设线性定常系统由n 阶线性常微分方程描述

式中c(t)是系统输出量，r(t)是系统输入量，ai 和bi 是与系统结构和参数有关的常数。设r(t) 和c(t)及其各阶导数在t=0时的值均为零，即零初始条件下，则对上式中各项分别求拉氏变换，R(s)=L[r(t)]，可得 s 的代数方程式为：

于是，由定义得系统传递函数为

二、传递函数的性质

如下图所示的传递函数模型：

1、传递函数G （S ）的系数必须动是有理的（实数）。

2、传递函数G （S ）只取决于系统或元件的结构和参数，而于输入量形式无关。

3、L-1[G(S)] 是一单位脉冲响应G(t)。

4、不同的系统可有相同的传递函数 G(S)。

5、传递函数只描述系统输入和输出特征，不表征内部特征。

6、传递函数G(S)只适用于线性定常系统。

三、传递函数的零点和极点

传递函数的分子多项式和分母多项式经因式分解分解后可写为如下形式：

)()(...)()(11110t c a t c dt d a t c dt d a t c dt d a n n n n n n ++++---)()(...)()(11110t r b t r dt

d b t r dt d b t r dt d b m m m m m m ++++=---[])(...1110s c a s a s a s a n n n n ++++--[]

)(...1110s R b s b s b s b n n n n ++++=--)()(......)()()(11101110s N s M a s a s a s a b s b s b s b s R s C s G n n n n m m m m =++++++++==----m m m m b s b s b s b s M ++++=--1110...)(n n n n a s a s a s a s N ++++=--1110...)(∏=----m i

i m z s z s z s z s b 1*210)())...()((

《自动控制原理》电子教案

第一章自动控制的一般概念 第一节控制理论的发展 自动控制的萌芽：自动化技术学科萌芽于18世纪，由于工业革命的发展,如何进一步降低人的劳动强度和提高设备的可靠性被提到了议程。 特点：简单的单一对象控制。 1. 经典控制理论分类 线性控制理论，非线性控制理论，采样控制理论 2. 现代控制理论 3. 大系统理论 4. 智能控制理论 发展历程： 1. 经典控制理论时期（1940-1960） 研究单变量的系统，如：调节电压改变电机的速度；调整方向盘改变汽车的运动轨迹等。 ?1945年美国人Bode出版了《网络分析与放大器的设计》，奠定了控制理论的 基础; ?1942年哈里斯引入传递函数； ?1948年伊万恩提出了根轨迹法； ?1949年维纳关于经典控制的专著。 特点：以传递函数为数学工具，采用频率域法，研究“单输入—单输出”线性定常控制系统的分析和设计，而对复杂多变量系统、时变和非线性系统无能为力。 2. 现代控制理论时期（20世纪50年代末-60年代初） 研究多变量的系统，如，汽车看成是一个具有两个输入（驾驶盘和加速踏板）和两个输出（方向和速度）的控制系统。空间技术的发展提出了许多复杂的控制问题，用于导弹、人造卫星和宇宙飞船上，对自动控制的精密性和经济性指标提出了极严格的要求。并推动了控制理论的发展。 ?Kalman的能控性观测性和最优滤波理论; ?庞特里亚金的极大值原理； ?贝尔曼的动态规划。 特点：采用状态空间法（时域法），研究“对输入-多输出”、时变、非线性系统等高精度和高复杂度的控制问题。 3. 大系统控制时期（1970s-） 各学科相互渗透，要分析的系统越来越大，越来越复杂。 大系统控制理论是一种过程控制与信息处理相结合的动态系统工程理论，研究的对象具有规模庞大、结构复杂、功能综合、目标多样、因素众多等特点。它是一个多输入、多输出、多干扰、多变量的系统。 如：人体，我们就可以看作为一个大系统，其中有体温的控制、情感的控制、

《自动控制原理》

《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

习题答案-Linux操作系统原理实践教程-崔继-清华大学出版社

第1章 1、在VMwane中安装CentOS 7的基本步骤有哪些？ （1）新建虚拟机 （2）虚拟机设置 （3）启动虚拟机 （4）设置安装信息，包括软件选择，安装位置，分区等 （5）完成最后安装 2、安装Linux时可以设置哪些分区？有哪些分区是必须的？ 能够设置的分区可以根据安装系统时提示，主要包括：/，/boot，swap，/home，/opt 等等；其中/（根）分区是必须的。 第2章 1、针对Linux 系统启动运行，有哪些运行目标？每个运行目标的含义是什么？ CentOS 从7.0 开始使用systemd 代替init 作为系统启动和服务器守护进程的管理器，负责在系统启动或运行时，激活系统资源，管理服务器进程。systemd 用目标（target）替代了运行级别的概念，提供了更大的灵活性，比如可以继承一个已有的目标，并添加其他服务来创建自己的目标。CentOS 7.0 之前的运行级别和systemd 目标之间的对应关系如下表所示。 2、Linux 有几种关机方法，每种关机操作有何异同？ 关闭系统的命令有： shutdown（最安全的方式），halt，init，telinit，poweroff，reboot，具体含义可以参考

帮助手册页。 第3章 more、less、cat、wc 命令有什么区别？ 这几个命令可用于对文本文件的处理显示，主要区别在：more命令以分页（一次一屏）显示文本信息；less类似于more，但增加了回滚功能；cat本意是连接文件并在标准输出上输出，也就是将文件一次全部输出；wc用于统计输出文件中的行数、单词数、字节数等。 第4章 （1）发出命令显示行号。 底端命令方式下 :set nu （2）保存到文件AboutLinux，并不退出。 底端命令方式下 :w AboutLinux （3）删除一句“It is this kernel that forms the base around which a Linux operating system is developed.”。 在命令方式下，先把光标移到It处，再按d$。（从当前光标处到行末的所有字符删除）（4）查找单词“Finland”。 命令方式下输入/Finland，回车后会在第一个Finland处停下来。 （5）把第一段的“Finland”单词后的内容换行，使其变成三段内容。 插入方式下，将光标移到Finland后，按回车键即可。（vi的换行标志是回车符） （6）将第二段的内容复制到文档的最后。 命令方式下：先用yy命令，然后移到文档最后，再按p键。 （7）删除第三段的内容。 命令方式下，光标移到第三段，用dd命令。（注，这里的段实际上是第3行。） （8）恢复被删除的一段内容。 命令方式下，用u命令。 （9）查找所有的“Minix”单词，并全部改为“MINIX”。 底端命令方式下，:1,$s/Minix/MINIX/g （10）不保存修改，退出vi。 底端命令方式下，：q! （11）使用vi再次打开文件AboutLinux，在第二段后插入“He began his work in 1991 when he released version 0.02 and worked steadily until 1994 when version 1.0 of the Linux Kernel was released.”。 shell命令提示符下输入：vi AboutLinux（打开保存的文件）

自动控制原理实验1-6

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

操作系统原理及应用试题附答案

操作系统原理及应用试题附答案 第一部分选择题一、单项选择题（本大题共4小题，每小题2分，共8分） 1、从静态角度来看，进程由__________、数据集合、进程控制块及相关表格三部分组成。（）A、JCB B、PCB C、程序段 D、I/O缓冲区 2、请求页式管理方式中，首先淘汰在内存中驻留时间最长的帧，这种替换策略是_____.（）A、先进先出法（FIFO） B、最近最少使用法（LRU） C、优先级调度 D、轮转法 3、文件安全管理中，___________安全管理规定用户对目录或文件的访问权限。（）A、系统级 B、用户级 C、目录级 D、文件级 4、排队等待时间最长的作业被优先调度，这种算法是___________。A、优先级调度 B、响应比高优先 C、短作业优先D、先来先服务第二部分非选择题 二、填空题（本大题共16小题，每小题1分，共16分） 5、常规操作系统的主要功能有：_处理机管理_、存贮管理、设备管理、文件管理以及用户界面管理。 6、操作系统把硬件全部隐藏起来，提供友好的、易于操作的用户界面，好象是一个扩展了的机器，即一台操作系统虚拟机。 7、进程管理的功能之一是对系统中多个进程的状态转换进行控制。 8、逻辑_文件是一种呈现在用户面前的文件结构。 9、操作系统中实现进程互斥和同步的机制称为同步机构_。 10、内存中用于存放用户的程序和数据的部分称为用户区（域）。 11、存贮器段页式管理中，地址结构由段号、段内页号和页内相对地址三部分组成。 12、在操作系统中，通常用户不使用设备的物理名称（或物理地址），而代之以另外一种名称来操作，这就是逻辑设备名。 13、在操作系统中，时钟常有两种用途：报告日历和时间，对资源使用记时。 14、库文件允许用户对其进行读取、执行，但不允许修改.

操作系统原理课程设计实践报告

操作系统原理课程设计 实践报告 题目: 仿真多进程并发环境中死锁的预防、避免、检测与解除 姓名: 学院: 信息科技学院 专业: 计算机科学技术系 班级: 学号: 指导教师: 职称: 20010年4月8日 仿真多进程并发环境中死锁的预防、避免、检测与解除 摘要：在多道程序系统中，多个程序并发执行时可能造成死锁。所谓死锁是指多

个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局。当进程处于这种僵局状态时若无外力作用，它们都将无法再向前推进，造成资源的浪费。该程序将模拟多进程并发时死锁现象的产生、避免、检测与解除。死锁避免用最著名的银行家算法，用银行家安全性算法类似的死锁检测算法来检测进程状况，又用资源剥夺法来实现死锁的解除。该程序实现操作简易，表示清晰并且形象描述多进程并发环境中死锁的预防、避免、检测与解除。 关键字：死锁；避免死锁；安全状态；银行家算法 引言：在操作系统、数据库系统以及网络通信中,由于进程并发和资源共享,当系统中资源分配顺序或者进程推进顺序不当就会造成系统死锁[1]。处于死锁状态的系统中，进程之间互相等待资源而永远不能继续向前推进，严重地影响了系统的可靠性。因而有时需要合理的对资源进行分配必要的时候加以限制保证系统安全、高效、稳定的运行。 1理论分析 1.1 死锁的概念 如果一个进程集合中的每个进程都在等待只能由此集合中的其他进程才能引发的事件，而无限期陷入僵持的局面称为死锁[2]。 1.2 产生死锁的条件： 1、互斥使用（资源独占）：一个资源每次只能给一个进程使用。 2、不可强占（不可剥夺）：资源申请者不能强行的从资源占有者手中夺取资 源，资源只能由占有者自愿释放。 3、请求和保持（部分分配，占有申请）：一个进程在申请新的资源的同时保 持对原有资源的占有（只有这样才是动态申请，动态分配）。 4、循环等待：存在一个进程等待队列{P1，P2，…，Pn}，其中P1等待P2占 有的资源，P2等待P3占有的资源，…，Pn等待P1占有的资源，形成一个进程等待环路[3]。 1.3死锁的预防 在系统设计时确定资源分配算法，保证不发生死锁。具体的做法是破坏产生死锁的四个必要条件之一。 ①破坏“不可剥夺”条件 在允许进程动态申请资源前提下规定，一个进程在申请新的资源不能立即得到满足而变为等待状态之前，必须释放已占有的全部资源，若需要再重新申请。 ②破坏“请求和保持”条件 要求每个进程在运行前必须一次性申请它所要求的所有资源，且仅当该进程所要资源均可满足时才给予一次性分配。 ③破坏“循环等待”条件 采用资源有序分配法：把系统中所有资源编号，进程在申请资源时必须严格按资源编号的递增次序进行，否则操作系统不予分配。

自动控制原理及应用教案

第一章自动控制的基本知识 ? 1.1自动控制的一般概念 ? 1.2自动控制系统的组成 ? 1.3自动控制系统的类型 ? 1.4 对控制系统性能的要求 1.1.1自动控制技术 ?自动控制技术被大量应用于工农业生产、医疗卫生、环境监测、交通管理、科研开 发、军事领域、特别是空间技术和核技术。自动控制技术的广泛应用不仅使各种生产设备、生产过程实现了自动化，提高了生产效率和产品质量，尤其在人类不能直接参与工作的场合，就更离不开自动控制技术了。自动控制技术还为人类探索大自然、利用大自然提供了可能和帮助。 1.1.2自动控制理论的发展过程 ?1945年之前，属于控制理论的萌芽期。 ?1945年，美国人伯德（Bode）的“网络分析与放大器的设计”奠定了控制理论的基础， 至此进入经典控制理论时期，此时已形成完整的自动控制理论体系。 ?二十世纪六十年代初。用于导弹、卫星和宇宙飞船上的“控制系统的一般理论”（卡 尔曼Kalman）奠定了现代控制理论的基础。现代控制理论主要研究多输入-多输出、多参数系统，高精度复杂系统的控制问题，主要采用的方法是以状态空间模型为基础的状态空间法，提出了最优控制等问题。 ?七十年代以后，各学科相互渗透，要分析的系统越来越大，越来越复杂，自动控制 理论继续发展，进入了大系统和智能控制时期。例如智能机器人的出现，就是以人工智能、神经网络、信息论、仿生学等为基础的自动控制取得的很大进展。 1.2自动控制系统的组成 1.2.1自动控制系统的结构与反馈控制理论 ?图中为放水阀，为进水阀，水箱希望的液位高度为。当放水使得水箱液位降低而被 人眼看到，人就会打开进水阀，随着液位的上升，人用大脑比较并判断水箱液位达到时，就会关掉。若判断进水使得实际液位略高于，则需要打开放水而保证液位高度。 ?在这个过程中，人参与了以下三个方面的工作：

自动控制原理实验1-6

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)

操作系统原理与应用第2章文件管理

第2章文件管理习题解答 1．什么是文件和文件系统？文件系统有哪些功能？ 【解答】文件是具有符号名而且在逻辑上具有完整意义的信息项的有序序列。 文件系统是指操作系统系统中实现对文件的组织、管理和存取的一组系统程序，它实现对文件的共享和保护，方便用户“按名存取”。 文件系统的功能“ （1）文件及目录的管理。如打开、关闭、读、写等。 （2）提供有关文件自身的服务。如文件共享机制、文件的安全性等。 （3）文件存储空间的管理。如分配和释放。主要针对可改写的外存如磁盘。（4）提供用户接口。为方便用户使用文件系统所提供的服务，称为接口。文件系统通常向用户提供两种类型的接口：命令接口和程序接口。不同的操作系统提供不同类型的接口，不同的应用程序往往使用不同的接口。 2．Linux文件可以根据什么分类？可以分为哪几类？各有什么特点？ 【解答】在Linux操作系统中，文件可以根据内部结构和处理方式进行分类。 在Linux操作系统中，可以将文件分为普通文件、目录文件、特别文件三类。 各类文件的特点是： 普通文件：由表示程序、数据或正文的字符串构成的文件，内部没有固定的结构。这种文件既可以是系统文件，也可以是库文件或用户文件。 目录文件：由文件目录构成的一类文件。对它的处理(读、写、执行)在形式上与普通文件相同。 特别文件：特指各种外部设备，为了便于管理，把所有的输入/输出设备都按文件格式供用户使用。这类文件对于查找目录、存取权限验证等的处理与普通文件相似，而其他部分的处理要针对设备特性要求做相应的特殊处理。 应该指出，按不同的分类方式就有不同的文件系统。 3．什么是文件的逻辑结构？什么是文件的物理结构？Linux文件系统分别采用什么样的结构？有什么优点和缺点? 【解答】文件的逻辑结构：用户对文件的观察的使用是从自身处理文件中数据时采用的组织方式来看待文件组织形式。这种从用户观点出发所见到的文件组织方式称为文件的逻辑组织。 文件的物理结构：从系统的角度考察文件在实际存储设备上的存放形式，又称为文件的存储结构。 在Linux系统中，所有文件的逻辑结构都被看作是流式文件，系统不对文件进行格式处理。 在Linux系统中，文件的物理结构采用的是混合多重索引结构，即将文件所占用盘块的盘块号，直接或间接地存放在该文件索引结点的地址项中。 在Linux系统中，采用混合索引结构的优点是，对于小文件，访问速度快；对于大中

自动控制原理-第三章控制系统的时域分析教案

第三章控制系统的时域分析 1．本章的教学要求 1）使学生掌握控制系统时域分析方法。 2）使学生掌握控制系统稳定性的基本概念、稳定的充分必要条件； 3）使学生学会利用代数稳定性判据判断系统稳定性； 4）掌握稳态误差计算; 5）掌握一阶系统的单位阶跃响应、单位斜坡响应、单位脉冲响应的分析方法; 6）掌握二阶系统的单位阶跃响应、单位脉冲响应的分析方法; 7）掌握二阶系统的单位阶跃响应性能指标计算； 2．本章讲授的重点 本章讲授的重点是稳定性的基本概念、稳定的充分必要条件，应用代数稳定性判据、稳态误差计算、一阶系统的单位阶跃响应、二阶系统的单位阶跃响应性能指标计算。 3．本章的教学安排 本章讲授10个学时，安排了5个教案，实验学时2学时。 学生通过亲自动手实验，掌握一阶系统、二阶系统的单位阶跃响应性能与系统参数之间的关系。

[教案3-1] 1．主要内容： 1）时域分析法的基本概念、时间响应概念及其组成 2）典型输入信号 1）控制系统稳定性的基本概念； 2）控制系统稳定的条件； 2．讲授方法及讲授重点： 本讲首先介绍时域分析的基本概念及其特点，通过二阶系统对单位阶跃输入的响应过程曲线来介绍瞬态响应和稳态响应概念，从而使学生了解时间响应的含义。重点介绍常用的典型输入信号，包括脉冲信号、阶跃信号、斜坡信号和抛物线信号，说明信号的特点、在实际中选用典型输入信号的方法。 强调控制系统稳定性是系统正常工作的首要条件，然后介绍系统稳定性的基本概念、稳定的条件及判定方法。重点介绍控制系统稳定的条件并做简单的推导，得出系统稳定的充分必要条件为系统特征方程无正实根的结论。 在授课过程中，通过讲解各种形式的例题，使学生充分理解并熟练掌握。3．教学手段： Powerpoint课件与黑板讲授相结合。 4．注意事项： 在讲授本讲时，注意讲清楚控制系统稳定的充要条件的推导； 5．课时安排：2学时。 6．作业： 书后p88 习题3-1,3-2。

《操作系统原理》课程教学大纲

附件1: 《操作系统原理》课程教学大纲 制定(修订)人: 李灿平、郭亚莎制定(修订)时间: 2006年 7 月所在单位: 信息工程学院 一、课程基本信息

三、教学内容及基本要求 第一章绪论 本章简要介绍操作系统的基本概念、功能、分类以及发展历史。同时讨论研究操作系统的几种观点。 §1.1 操作系统的概念 本节介绍操作系统的基本概念，什么是操作系统以及操作系统与硬件软件的关系。 本节重点：操作系统与硬件软件的关系。 本节要求学生理解什么是操作系统，掌握操作系统与硬件软件的关系。 §1.2 操作系统的历史 本节按器件工艺介绍操作系统的发展历史。 本节重点：多道程序系统的概念。 本节要求学生了解操作系统的发展历史，理解多道程序系统概念。 §1.3 操作系统的基本类型 本节介绍常见的操作系统的类型、特点及适用的对象。 本节重点：批处理操作系统、分时系统、实时系统。 本节要求学生掌握上述三大操作系统的特点及适用对象。 §1.4 操作系统功能 本节简单介绍操作系统的五个功能。处理机管理，存储管理，设备管理，信息管理（文件系统管理）和用户接口。 本节要求学生了解上述功能。 §1.5 计算机硬件简介 本节简单介绍计算机硬件系统。 本节要求学生自修。

§1.6 算法的描述 本节介绍操作系统管理计算机系统的有关过程所用的描述算法。 本节要求学生掌握本书所采用的描述算法。 §1.7 研究操作系统的几种观点 本节介绍研究操作系统的几种观点。系统管理的观点，用户界面观点和进程管理观点。 本节要求学生了解上述三种观点。 第二章操作系统用户界面 本章主要讨论操作系统的两个用户接口，并以UNIX系统为例，简单介绍用户接口的使用操作方法。 §2.1 作业的基本概念 本节介绍作业的基本概念，什么是作业及作业组织（结构）。 本节重点：作业的基本概念。 本节要求学生掌握作业的基本概念，了解作业的组织。 §2.2 作业的建立 本节介绍作业的几种输入方式和作业的建立过程。 本节重点：联机输入方式和Spooling系统，作业控制块PCB和作业的四个阶段。 本节要求学生了解作业的几种输入方式，理解Spooling系统，掌握作业建立的过程内容。理解作业的四个基本阶段。提交、后备、执行以及完成阶段。 §2.3 命令控制界面接口 本节介绍操作系统为用户提供的命令接口界面。介绍命令接口的两种使用方式。讨论联机方式下操作命令的分类。 本节重点：命令接口的使用方式。 本节要求学生理解命令接口的作用和使用方式。了解联机方式下操作命令的分类。 §2.4 系统调用 本节介绍操作系统提供给编程人员的唯一接口，系统调用。同时讨论系统调用的分类。 本节重点：编程人员通过系统调用使用操作系统内核所提供的各种功能和系统调用的处理过程。 本节要求学生了解系统调用的分类、理解系统调用的功能、掌握系统调用的处理过程。 §2.5 UNIX用户界面 本节简单介绍UNIX系统的发展历史和特点以及UNIX系统结构。同时讨论UNIX操作命令和系统调用的分类功能和使用方法。 本节重点：UNIX系统的特点。 本节要求学生了解UNIX系统的发展史，掌握UNIX系统的特点，理解UNIX系统操作命令和系统调用的功能。 第三章进程管理 本章详细介绍进程和线程管理的有关概念和技术。 §3.1 进程的概念 本节介绍进程的基本概念。通过程序的并发执行，引出进程具有并发性特征的概念。同时讨论进程的各式各样的定义以及作业和进程的关系。 本节重点：进程的特征。 本节要求学生了解程序的并发执行，掌握进程的特征。 §3.2 进程的描述 本节介绍进程的静态描述以及进程上下文结构。 本节重点，进程的上下文结构。 本节要求学生理解进程的静态描述内容，掌握进程控制块PCB的作用和进程上下文结构。

操作系统原理与实践教程(第二版)第2章习题答案

第2章操作系统的界面 (1) 请说明系统生成和系统引导的过程。 解： 系统的生成过程：当裸机启动后，会运行一个特殊的程序来自动进行系统的生成（安装），生成系统之前需要先对硬件平台状况进行检查，或者从指定文件处读取硬件系统的配置信息，以便根据硬件选择合适的操作系统模块组，比较重要的信息通常有：CPU类型、内存大小、当前关联设备的类型和数量以及操作系统的重要功能选项和参数。按照这些信息的指示，系统生成程序就可以正确地生成所需的操作系统。 系统引导的过程：系统引导指的是将操作系统内核装入内存并启动系统的过程。主要包括初始引导、内核初始化、全系统初始化。初始引导工作由BIOS完成，主要完成上电自检，初始化基本输入输出设备，载入操作系统内核代码等工作。内核被载入内存后，引导程序将CPU控制权交给内核，内核将首先完成初始化功能，包括对硬件、电路逻辑等的初始化，以及对内核数据结构的初始化，如页表(段表)等。全系统初始化阶段要做的就是启动用户接口程序，对系统进行必要的初始化，使系统处于等待命令输入状态。 (2) 操作系统具有哪些接口？这些接口的作用是什么？ 解： 操作系统为用户提供的接口有图形接口、命令接口和程序接口几种形式。 操作系统包括三种类型的用户接口：命令接口（具体又可分为联机命令接口与脱机命令接口）、程序接口及图形化用户接口。其中，命令接口和图形化用户接口支持用户直接通过终端来使用计算机系统，而程序接口则提供给用户在编制程序时使用。 (3) 请说明操作系统具有的共性服务有哪些不同类别，这些类别分别用于完成什么功能？ 解：所有的操作系统都通过一些基本服务来帮助用户简单便捷地使用计算机各类资源，它们包括以下几个类别： 1.控制程序运行：系统通过服务将用户程序装入内存并运行该程序，并且要控制程序 在规定时间内结束。 2.进行I/O操作：用户是不能直接控制设备的，只能通过操作系统与外部设备进行交 互，由系统调用将结果显示在屏幕上或交给用户。 3.操作文件系统：为了保证实现“按名存取”，文件系统应该为用户提供根据文件名 来创建、访问、修改、删除文件的方法，以确保文件数据的安全可靠以及正确存取。 4.实现通信：操作系统需要提供多个程序之间进行通讯的机制，来控制程序的执行顺 序。 5.错误处理：操作系统通过错误处理机制，以便及时发现错误并采取正确的处理步骤， 避免损害系统的正确性和统一性。 (4) 系统调用的用途是什么？ 解： 通常，在操作系统内核设置有一组用于实现各种系统功能的子程序(过程)，并将它们提供给用户程序调用。每当用户在程序中需要操作系统提供某种服务时，便可利用一条系统调用命令，去调用所需的系统过程。这即所谓的系统调用。系统调用的主要类型包括： 1.进程控制类，主要用于进程的创建和终止、对子进程结束的等待、进程映像的替换、 进程数据段大小的改变以及关于进程标识符或指定进程属性的获得等； 2.文件操纵类，主要用于文件的创建、打开、关闭、读/写及文件读写指针的移动和

linux操作系统教案

江苏科技大学教案用纸 课程：linux操作系统主讲教师：张其亮教材：《操作系统原理及应用（linux）》讲授题目第一章操作系统概述/linux操作系统概述 教学目的使学生掌握了解操作系统的概念、地位及作用；操作系统的功能；操作系统的分类； Linux的发展及背景；Linux的性能和特点；Linux内核，Linux下常用命令介绍 重点及难点 操作系统的地位及作用，linux下常用命令介绍主要教学方法 讲授 教学手段 多媒体 教学过程时间分配教学内容8学时第一章操作系统基本概述/linux操作系统基本概述 3学时操作系统的概念、地位及作用；操作系统的功能； 操作系统的分类； 2学时Linux的发展及背景；Linux的性能和特点； 3学时Linux常用命令 江苏科技大学教案用纸 课程：linux操作系统主讲教师：张其亮教材：《操作系统原理及应用（linux）》

讲授题目第二章Linux下程序设计基础 教学目的掌握linux下vi编辑器的使用; linux下的编译工具GCC,调试器gdb的使用; makefile文件及make工具。 重点及难点 Vim编辑器、gcc编译器、gdb调试器的使用 主要教学方法 讲授 教学手段 多媒体 教学过程时间分配教学内容 3学时第二章Linux下程序设计基础 vi编辑器的使用; linux下的编译工具GCC,调试器gdb的使用; makefile文件及make工具。 江苏科技大学教案用纸 课程：linux操作系统主讲教师：张其亮教材：《操作系统原理及应用（linux）》讲授题目第三章进程管理 教学目的进程的概念与特点，进程控制块（PCB）；信号量集机制， P、V操作与应用； 经典的同步与互斥问题；

自动控制原理实验

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。

专科《操作系统原理及应用》

[试题分类]:专科《操作系统原理及应用》_08004260 [题型]:单选 [分数]:2 1.批处理最主要的一个缺点是（）。 A.用户无法与程序交互 B.没有实现并发处理 C.CPU的利用率较低 D.一次只能执行一个程序 答案:A 2.磁盘空闲块常用的组织形式有三种，其中一种为（）。 A.空闲块连续 B.空闲块索引 C.空闲块压缩 D.空闲块链 答案:D 3.常用的文件物理结构有三种，其中的一种形式是（）。 A.记录文件 B.压缩文件 C.索引文件 D.流式文件 答案:C 4.批处理系统中，作业的状态可分为多种，其中一种为（）。 A.提交 B.就绪 C.创建 D.等待 答案:A 5.并发执行的一个特点是（）。 A.计算结果会出错 B.不会顺序执行 C.程序与计算不再一一对应 D.结果可再现

6.下列选项（）不是操作系统关心的。 A.管理计算机资源 B.提供用户操作的界面 C.高级程序设计语言的编译 D.管理计算机硬件 答案:C 7.当CPU执行用户程序的代码时，处理器处于（）。 A.核心态 B.就绪态 C.自由态 D.用户态 答案:D 8.根据对设备占用方式的不同，设备分配技术中的一种是（）。 A.动态分配 B.永久分配 C.静态分配 D.虚拟分配 答案:D 9.评价作业调度的性能时，衡量用户满意度的准确指标应该是（）。 A.周转时间 B.平均周转时间 C.带权周转时间 D.平均带权周转时间 答案:C 10.在手工操作阶段，存在的一个严重的问题是（）。 A.外部设备太少 B.用户使用不方便 C.计算机的速度不快 D.计算机的内存容量不大 答案:B 11.作业的处理一般分为多个作业步，连接成功后，下一步的工作是（）。

河北师大地理信息系统原理与实践考研真题及答案

地理信息系统2010年考研试题 一名词解释（40分共8个小题每题5分） 1、对象模型：也称要素模型，将研究的整个地 理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立对象分布在该空域中。24页 2、关系模型：它是将数据的逻辑结构归结为满 足一定条件的二维表，这种表称为关系。 3、误差：表示数据与其真值之间的差。84页 4、层次分类编码法：是按照分类对象的从属和 层次关系为排列顺序的一种代码。它的优点是能明确表示出分类对象的类别，代码结构有严格的隶属关系。64页 5、网格GIS：网格被称为第三代互联网应用，它是把整个互联网整合成一台巨大的超级计算机，能实现各种资源的全面共享。 6、邻接关系：它是指空间图形中同类元素之间 的拓扑关系。 7、TIN：是专为产生DEM数据而设计的一种采样表示系统 8、ComGIS：是面向对象技术和组件式软件在GIS软件开发中的应用。（186页） 二简答题（70分，每题10分） 1、GIS是解决什么问题的？ 答：“有用的空间信息和知识”可归纳为位置、条件、趋势、模型和模拟等五个基本问题，GIS的价值和作用就是通过地理对象的重建，利 用空间分析工具，实现对这五个基本问题的求解。 地理信息系统包括以下五项基本功能：（1）数据采集与输入（2）数据编辑与更新（3）数据存储与管理 （4）空间查询与分析（5）数据显示与输出2、什么是矢量数据结构？其特点是什么？ 答：适量数据结构：通过记录空间对象的坐标 及空间关系表达空间对象的几何位置。 矢量结构的特点：定位明显，属性隐含。 3、空间数据的获取方式有哪些？ 答：（1）数字化仪矢量化（2）扫描数字化（3）遥感数据获取（4）外业测量数据获取（5）全球定们系统数据获取（6）数字摄影测量数据获取（7）已有数据的获取与转换4、什么是空间数据压缩？空间数据压缩的方 法？ 答：空间数据压缩是指从取得的数据集合中抽取一个子集，这个子集作为一个新的信息源，在规定的精度范围内最好地逼近原集合，而又取得尽可能大的压缩比。 （1）栅格数据压缩：栅格数据压缩是指栅格数据量的减少，这与栅格数据结构密切相关。其压缩方法有游程长度编码、链码、块状编码、四叉树编码等 （2）曲线矢量数据压缩：①间隔取点法：每隔一规定的距离取一点，舍去那些离已选点较近的点，但首末点必须保留。 ②垂距法，垂距法是按垂距的限差选取符合或超过限差的点。 ③偏角法，是按偏角的限差选取符合或超过限差的点。 ④特征点筛选法，是通过筛选抽取曲线特征点，并删除非特征点以实现数据压缩。 5、试述DEM的建立方法？以及包含的模型有哪些？ 答：（1）DEM数据源（2）DEM数据采集方法（3）数据摄影测量获取DEM（4）DEM的空间插值方法 DEM的主要表示模型：规则格网模型、不规则三角网模型、等高线模型。 6、GIS工程的特点？GIS工程的建设过程？（202页） 答：GIS工程的主要特点有以下几个方面： ⑴空间数据的管理在工程中处于核心地 位 ⑵系统体系结构相对复杂 ⑶系统维护工作量大 ⑷系统更新速度快 ⑸应用领域广阔 GIS工程的建设过程： ⑴工程定义阶段 ⑵工程设计阶段 ⑶数据工程阶段 ⑷工程实施阶段 ⑸工程的评价与维护阶段 7、试述ArcCatalog主要功能249页 答：ArcCatalog数据管理功能

自动控制原理实验报告

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 =?

自动控制原理电子教案

第一章自动控制原理的基本概念 主要内容： 自动控制的基本知识 开环控制与闭环控制 自动控制系统的分类及组成 自动控制理论的发展 §1.1 引言 控制观念 生产和科学实践中，要求设备或装置或生产过程按照人们所期望的规律运行或工作。 同时，干扰使实际工作状态偏离所期望的状态。 例如：卫星运行轨道，导弹飞行轨道，加热炉出口温度，电机转速等控制 控制：为了满足预期要求所进行的操作或调整的过程。 控制任务可由人工控制和自动控制来完成。 §1.2 自动控制的基本知识 1.2.1 自动控制问题的提出 一个简单的水箱液面，因生产和生活需要，希望液面高度h维持恒定。当水的流入量与流出量平衡时，水箱的液面高度维持在预定的高度上。 当水的流出量增大或流入量减小，平衡则被破坏，液面的高度不能自然地维持恒定。

所谓控制就是强制性地改变某些物理量(如上例中的进水量)，而使另外某些特定的物理量（如液面高度h）维持在某种特定的标准上。人工控制的例子。 这种人为地强制性地改变进水量，而使液面高度维持恒定的过程，即是人工控制过程。 1.2.2 自动控制的定义及基本职能元件 1. 自动控制的定义 自动控制就是在没有人直接参与的情况下，利用控制器使被控对象(或过程)的某些物理量(或状态)自动地按预先给定的规律去运行。 当出水与进水的平衡被破坏时，水箱水位下降(或上升)，出现偏差。这偏差由浮子检测出来，自动控制器在偏差的作用下，控制阀门开大(或关小)，对偏差进行修正，从而保持液面高度不变。

2. 自动控制的基本职能元件 自动控制的实现,实际上是由自动控制装置来代替人的基本功能，从而实现自动控制的。画出以上人工控制与动控制的功能方框图进行对照。 比较两图可以看出，自动控制实现人工控制的功能，存在必不可少的三种代替人的职能的基本元件： 测量元件与变送器（代替眼睛） 自动控制器（代替大脑） 执行元件（代替肌肉、手）

自动控制原理实验(全面)

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