先进成形与智能技术 习题及答案 第8章.docx

智能传感器相比传统传感器，其结构形式有什么不同，具有哪些优势或特点？

结构形式：

传统传感器：通常由传感单元和接口单元组成，主要负责将物理信号转换为电信号，输出多为模拟量信号，不具备信号处理和组网功能，需要连接到特定测量仪表才能完成信号的处理和传输

智能传感器：集成了传感芯片、通信芯片、微处理器、驱动程序、软件算法等，形成一个系统级产品。是一种带微处理器的兼具信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维和判断功能的传感器。相对于传统传感器，智能传感器集感知、信息处理、通信于一体，可实现自校准、自补偿、自诊断等处理功能。

优势或特点

测量精度高：智能传感器具有信息处理功能，可通过软件修正各种确定性系统误差（如通过自动校零去除零点，与标准参考基准实时对比，进行自动标定与非线性校正、异常值处理等），还可适当补偿随机误差、降低噪声，提高了传感器的测量精度。

可靠性与稳定性高：集成传感器系统小型化，消除了传统结构的某些不可靠因素（如温度变化导致的零点和灵敏度漂移），改善整个系统的抗干扰件能力。同时，具有实时自检、自动诊断、校淮和数据存储的功能，保障了传感器使用过程中的可靠性与稳定性。

信噪比与分辨力高：智能传感器具有信息处理、信息存储和记忆功能，通过信息处理可以去除测量数据中的噪声，将有用信号提取出来；通过信息处理中的数据融合可以消除多参数测量状态下交叉灵敏度的影响，保证在多参数状态下对特定参数测量时具有高的分辨率。

组态功能与自适应性强：智能传感器可以实现多传感器多参数综合测量，有一定的自适应能力，可根据检测对象或条件的改变，相应地改变量程反输出数据的形式。同时它具有判断分析与处理功能，能根据系统工作情况决策各部分的供电，使系统工作在最优功耗状态，也可优化与上位机的数据传送速率等。

性价比高：智能传感器主要是通过软件而不是硬件实现传感测量功能，以嵌入式微处理器为核心，集成了传感单元、信号处理单元和网络接口单元，能够将各种现场数据直接在有线/无线网络上传输、发布与共享。随着集成电路工艺的进步，微处理器芯片成本也越来越低，因此智能传感器具有较高的性价比。

PID控制中比例单元、积分单元、微分单元各有什么作用？比例微分控制有什么规律？

比例单元：按比例反应控制系统的偏差信号，系统一旦产生偏差，控制器的比例调节立即产生作用以减少偏差。比例作用大时可加快调节速度，减少误差，但是比例调节过大时，会使系统的稳定性下降。

积分单元；主要是用来消除静差，所谓静差，就是系统稳定后输出值和设定值之间的差值，积分环节实际上就是偏差累计的过程，把累计的误差加到原有系统上以抵消系统造成的静差。由于积分控制作用不及时，固一般不单独使用。

微分单元：微分单元反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，从而产生超前的控制作用。微分作用对噪声干扰有放大作用，过强的微分调节可能降低系统的抗干扰能力2。微分作用不能单独使用，需要与比例或积分调节结合。

比例微分控制的规律为：当被控变量发生偏差时，调节器的输出信号增量与偏差大小及偏差对时间的微分（偏差变换速度）成正比。

基于神经网络的系统辨识的三要素是什么？有何作用？

系统辨识有三大要素：数据、模型类、等价准则。

数据：能观测到的被辨识系统的输入／输出数据。为了能够辨识实际系统，对输入信号的最低要求是在辨识时间内系统的动态过程必须被输入信号持续激励，即要求输入信号的频率必须足以覆盖系统的频谱，同时要求输入信号应能使给定问题的辨识模型精度足够高。

模型类：待寻找模型的范围。模型只是在某种意义下对实际系统的一种近似描述，若要同时兼顾其精确性和复杂性，则既可以由一个或多个神经网络组成，也可以加入线性系统，一般选择能逼近原系统的最简模型。

等价准则：辨识的优化目标，用来衡量模型与实际系统的接近情况。

4.厚度自动控制系统的组成包括哪几部分？分别起什么作用？

（1）厚度的检测部分厚度控制系统能否精确地进行控制，首先取决于一次信号的检测，对热连轧来说，测厚仪可以是X射线或γ射线的非接触式测厚仪，而冷连轧除有用上述两种之外，在较低速度情况下还可以采用接触式测厚仪；

（2）厚度自动控制装置它是整个厚度自动控制系统的核心部分，其作用是将测厚仪测出的厚度偏差信号，进行放大或经计算机的功能程序处理，然后输出控制压下位置的信号；

（3）执行机构根据控制信号对带钢厚度直接进行控制，例如通过压下电动机或液压装置调整压下位置或通过主电动机改变轧制速度，调节带钢的张力，来实现厚度的控制。

5.轧制成形过程中板带的板形是如何实现自动控制的？L1级、L2级、L3级在控制系统中分别起什么作用？

现代板带轧机的板形自动控制系统一般通过两个控制层面来实现，即一个是过程自动化级另一个是基础自动化级的二级自动控制系统。过程自动化级中包含有板