目录。part 1 2
unit 1 2
a 电路 2
unit 2 2
a运算放大器 2
part 2 4
unit 1 4
a控制的世界 4
b 传递函数和拉普拉斯变换 5
unit 2 7
b 稳态 7
part 3 8
unit 1 8
b 计算机与网络基础 8
part 4 9
unit 1 9
a 过程控制系统 9
b 过程控制的基本要素 10
unit 2 11
b 终端控制元件和控制器 11
unit 3 12
a p 控制器和 pi 控制器 12
b pid控制器和其它控制器 14
part 1
unit 1
a 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 = i dt， 那么等式 (1-1a-3) 可写为式中 c = 电容量，法拉。
归纳式(1-1a-1)、(1-1a-2) 和 (1-1a-4)描述的三种无源电路元件如图1-1a-1所示。注意，图中电流的参考方向为惯用的参考方向，因此流过每一个元件的电流与电压降的方向一致。
有源电气元件涉及将其它能量转换为电能，例如，电池中的电能来自其储存的化学能，发电机的电能是旋转电枢机械能转换的结果。
有源电气元件存在两种基本形式：电压源和电流源。其理想状态为：
电压源两端的电压恒定，与从电压源中流出的电流无关。因为负载变化时电压基本恒定，所以上述电池和发电机被认为是电压源。另一方面，电流源产生电流，电流的大小与电源连接的负载无关。
虽然电流源在实际中不常见，但其概念的确在表示借助于等值电路的放大器件，比如晶体管中具有广泛应用。电压源和电流源的符号表示如图1-1a-2所示。
分析电网络的一般方法是网孔分析法或回路分析法。应用于此方法的基本定律是基尔霍夫第一定律，基尔霍夫第一定律指出：一个闭合回路中的电压代数和为0，换句话说，任一闭合回路中的电压升等于电压降。
网孔分析指的是：假设有一个电流——即所谓的回路电流——流过电路中的每一个回路，求每一个回路电压降的代数和，并令其为零。
考虑图1-1a-3a 所示的电路，其由串联到电压源上的电感和电阻组成，假设回路电流i ，那么回路总的电压降为因为在假定的电流方向上，输入电压代表电压升的方向，所以输电压在（1-1a-5）式中为负。因为电流方向是电压下降的方向，所以每一个无源元件的压降为正。利用电阻和电感压降公式，可得等式(1-1a-6)是电路电流的微分方程式。
或许在电路中，人们感兴趣的变量是电感电压而不是电感电流。正如图1-1a-1指出的用积分代替式(1-1a-6)中的i，可得1-1a-7
unit 2
a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 )。
第二个重要因素是这些电路是按照流入每一个输入的电流都很小这样的原则来设计制作的。第三个重要的设计特点就是运算放大器的输出阻抗(ro )非常小。也就是说运算放大器的输出是一个理想的电压源。
我们现在利用这些特性就可以分析图1-2a-2所示的特殊放大器电路了。首先，注意到在正极输入的电压u +等于电源电压，即u + us。各个电流定义如图1-2a-2中的b图所示。
对图 1-2a-2b的外回路应用基尔霍夫定律，注意输出电压uo 指的是它与接零管脚之间的电位，我们就可得到因为运算放大器是按照没有电流流入正输入端和负输入端的原则制作的，即i - 0。那么对负输入端利用基尔霍夫定律可得 i1 = i2，利用等式(1-2a-2) ，并设 i1 =i2 =i ，u0 = r1 +r2 ) i (1-2a-3)根据电流参考方向和接零管脚电位为零伏特的事实，利用欧姆定律，可得负极输入电压u - 因此 u - ir1 ，并由式 (1-2a-3)可得： 因为现在已有了u+ 和u-的表达式，所以式(1-2a-1)可用于计算输出电压 ，综合上述等式 ，可得：
最后可得： 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。
part 2
unit 1
a控制的世界。
简介。控制一词的含义一般是调节、指导或者命令。控制系统大量存在于我们周围。在最抽象的意义上说，每个物理对象都是一个控制系统。
控制系统被人们用来扩展自己的能力，补偿生理上的限制，或把自己从常规、单调的工作中解脱出来，或者用来节省开支。例如在现代航空器中，功率助推装置可以把飞行员的力量放大，从而克服巨大的空气阻力推动飞行控制翼面。飞行员的反应速度太慢，如果不附加阻尼偏航系统，飞行员就无法通过轻微阻尼的侧倾转向方式来驾驶飞机。
自动飞行控制系统把飞行员从保持正确航向、高度和姿态的连续操作任务中解脱出来。没有了这些常规操作，飞行员可以执行其他的任务，如领航或通讯，这样就减少了所需的机组人员，降低了飞行费用。
在很多情况下，控制系统的设计是基于某种理论，而不是靠直觉或试凑法。控制系统能够用来处理系统对命令、调节或扰动的动态响应。控制理论的应用基本上有两个方面：
动态响应分析和控制系统设计。系统分析关注的是命令、扰动和系统参数的变化对被控对象响应的决定作用。如某动态响应是满足需要的，就不需要第二步了。
如果系统不能满足要求，而且不能改变被控对象，就需要进行系统设计，来选择使动态性能达到要求的控制元件。
控制理论本身分成两个部分：经典和现代。经典控制理论始于二次大战以传递函数的概念为特征，分析和设计主要在拉普拉斯域和频域内进行。
现代控制理论是随着高速数字计算机的出现而发展起来的。它以状态变量的概念为特征，重点在于矩阵代数，分析和设计主要在时域。每种方法都有其优点和缺点，也各有其倡导者和反对者。
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part 3 computer control technology unit 1 a 计算机的结构与功能。这一节介绍计算机的内部体系结构，描述了指令如何存储和译码，并解释了指令执行周期怎样分解成不同的部分。从最基本的水平来讲，计算机简单执行存储在存储器中的二进制编码指令。这些指令按照二进制编码数据...
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姓名 刘晶学号 121404010115 专业班级 自动化1201 专业英语 大作业。1.步进电机是直流电机中唯一的按由某一角度构成固定步数 步距角 来旋转的。表一中举例说明了一个基本步进电机，它包括一个转子和一个定子。这种情况下，其转子是永磁体，且其定子由永磁铁构成 磁极 转子将运动以使得自身与激...