課程輔導(dǎo)內(nèi)容

儀器系統(tǒng)介紹: 術(shù)語;傳感器規(guī)格。

溫度測量: 熱電偶和電阻溫度計。

應(yīng)變測量: 應(yīng)變片，測量拉伸和彎曲應(yīng)變。溫度補償和信號調(diào)理。

位移和液位測量: 線性和旋轉(zhuǎn)位移傳感器：電容式、電感式、光學(xué)式。LVDT，同步-解析器和燃油箱傳感器。

系統(tǒng)的一階和二階響應(yīng): 應(yīng)用于傳感器的階躍和正弦響應(yīng)：溫度傳感器，加速度計。

傳輸路徑: 模擬和數(shù)字路徑的帶寬要求，量化誤差，A-D和D-A轉(zhuǎn)換的原理。

信號處理技術(shù): 干擾噪聲源，濾波和降噪方法，糾錯碼，ARINC429數(shù)據(jù)總線。

解決往年考試問題。

介紹: 控制系統(tǒng)的功能、架構(gòu)、歷史和應(yīng)用。開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。

控制系統(tǒng)建模: 拉普拉斯變換，傳遞函數(shù)，特征方程，極點和零點。狀態(tài)空間模型。傳遞函數(shù)和狀態(tài)空間模型之間的轉(zhuǎn)換。單輸入單輸出系統(tǒng)和多輸入多輸出系統(tǒng)。方框圖的組成部分及其底層數(shù)學(xué)。方框圖的操控和簡化。負反饋控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)。

控制系統(tǒng)性能: 如何使用拉普拉斯變換求解動態(tài)系統(tǒng)的時間響應(yīng)。典型輸入信號。一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)。廣義二階系統(tǒng)。

穩(wěn)態(tài)響應(yīng)設(shè)計: 廣義穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，穩(wěn)態(tài)精度和誤差。按階數(shù)和類型數(shù)表征系統(tǒng)。

簡單控制系統(tǒng)設(shè)計: 三項PID控制器。尋找開環(huán)和閉環(huán)極點和零點。PID控制器的極點和零點配置設(shè)計。

系統(tǒng)穩(wěn)定性: 穩(wěn)定性和不穩(wěn)定性。極點位置和穩(wěn)定性之間的關(guān)系。勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)。

控制系統(tǒng)設(shè)計: 具有可變增益的閉環(huán)系統(tǒng)的根軌跡圖表示。通過根軌跡設(shè)計控制系統(tǒng)。

頻率響應(yīng): 頻率響應(yīng)的實驗和理論確定。奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)。使用奈奎斯特圖和波特圖的圖示表示。相位和增益裕度。

頻率響應(yīng)設(shè)計: PI、超前相位和滯后相位補償器的頻率響應(yīng)。結(jié)合控制器和過程的頻率響應(yīng)。優(yōu)化控制器參數(shù)。

輔導(dǎo)目標(biāo)

A部分：使學(xué)生能夠為特定的測量應(yīng)用選擇合適的傳感器及相關(guān)系統(tǒng)，并考慮可能的替代解決方案。理解傳感器操作原理及導(dǎo)致測量誤差的因素。

B部分：使學(xué)生通過系統(tǒng)建模、性能分析以及控制器設(shè)計和綜合，徹底理解閉環(huán)控制系統(tǒng)的原理。提供一個框架，幫助學(xué)生評估、開發(fā)和實施經(jīng)典控制的設(shè)計方法，并應(yīng)用于電氣、機械和機電系統(tǒng)。

輔導(dǎo)成果

(LO1) 對一些常見電氣傳感器的物理基礎(chǔ)有理解，對基本傳感器規(guī)格有一般的理解并能進行解釋;對典型測量系統(tǒng)的系統(tǒng)要求有理解;了解一些可能影響測量系統(tǒng)性能的常見因素。

(LO2) 了解線性系統(tǒng)的行為，推導(dǎo)數(shù)學(xué)模型和傳遞函數(shù)表示;熟悉穩(wěn)定性問題，并能應(yīng)用標(biāo)準測試方法檢測穩(wěn)定性;了解閉環(huán)反饋系統(tǒng)在響應(yīng)速度、對參數(shù)和干擾的敏感性、準確性和穩(wěn)定性方面的優(yōu)缺點;熟悉用于表示控制系統(tǒng)特性的圖形技術(shù);熟悉常見類型的系統(tǒng)控制器，并能為給定問題選擇最合適的控制器;了解完整控制方案在硬件和軟件中的實現(xiàn)，以及系統(tǒng)集成問題。

(S1) 在成功完成該模塊后，學(xué)生應(yīng)能展示和提升以下關(guān)鍵技能：獨立學(xué)習(xí)、解決問題和儀器系統(tǒng)設(shè)計技能。

(S2) 在成功完成該模塊后，學(xué)生應(yīng)能展示數(shù)據(jù)收集、分析和解釋的實際實驗技能，并能夠計算給定問題的適當(dāng)控制器設(shè)置。

(S3) 部分A：在成功完成該模塊后，學(xué)生應(yīng)能夠展示對設(shè)計典型測量系統(tǒng)所需考慮因素的基本理解，包括傳感器的選擇、相關(guān)信號調(diào)理和傳輸路徑要求。在成功完成該模塊后，學(xué)生預(yù)計能夠：對一些常見電氣傳感器的物理基礎(chǔ)有理解，對基本傳感器規(guī)格有一般的理解并能進行解釋;對典型測量系統(tǒng)的系統(tǒng)要求有理解;了解一些可能影響測量系統(tǒng)性能的常見因素。了解線性系統(tǒng)的行為，推導(dǎo)數(shù)學(xué)模型和傳遞函數(shù)表示;熟悉穩(wěn)定性問題，并能應(yīng)用標(biāo)準測試方法檢測穩(wěn)定性;了解閉環(huán)反饋系統(tǒng)在響應(yīng)速度、對參數(shù)和干擾的敏感性、準確性和穩(wěn)定性方面的優(yōu)缺點;熟悉用于表示控制系統(tǒng)特性的圖形技術(shù);熟悉常見類型的系統(tǒng)控制器，并能為給定問題選擇最合適的控制器;了解完整控制方案在硬件和軟件中的實現(xiàn)，以及系統(tǒng)集成問題。

(S4) 部分B：學(xué)生應(yīng)能夠展示運用模塊主題知識的能力：了解線性系統(tǒng)的行為，推導(dǎo)數(shù)學(xué)模型和傳遞函數(shù)表示;熟悉穩(wěn)定性問題，并能應(yīng)用標(biāo)準測試方法檢測穩(wěn)定性;了解閉環(huán)反饋系統(tǒng)在響應(yīng)速度、對參數(shù)和干擾的敏感性、準確性和穩(wěn)定性方面的優(yōu)缺點;熟悉用于表示控制系統(tǒng)特性的圖形技術(shù);熟悉常見類型的系統(tǒng)控制器，并能為給定問題選擇最合適的控制器;了解完整控制方案在硬件和軟件中的實現(xiàn)，以及系統(tǒng)集成問題。

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