2011_过程控制系统_黄德先_金以慧
金以慧《过程控制系统》的新版，这本书讲的很全，虽然不一定很深入，本人没全部看完。国高等学校自动化专业系列教材学校自动化专业教学指导分委员会牵头规划t普通高等教育“+一五”国家级划教材Process Control Systems过程控制系统黄德先Huang Dexian清华大学王京春编著Wang Jingchun金以慧lin yirui清华大学出版社北京内容简介本书是作者在清华大学自动化专业多年教学和科研的总结,是在193年出版的教材《过程控制》(金以慧主编,清华大学出版社)的基础上重新编写而成的。全书系统地阐述了简单和复杂控制系统的结构、原理、设计、分析与评价·并深人剖析了两个典型生产过程控制的实例,力图从生产过程特点出发,对控制系统进行综合设计和优选。在此基础上还讨论了过程计算机控制系统,进一步介绍了几种先进控制策略,并增加了诸如间歇过程控制、整厂控制、实时最优化、过程监控等学科前沿的内容,力求反映近年来过程控制的新发展。全书从数学和物理的基本概念着手,阐述过程控制问题的本质和特点,并添加了思考题、白学部分以及自己设计实验等内容,为培养自学能力、创新思维等提供了较大的空间。本书是面向研究型大学本科生的教材,因而更强调理论与实际的结合,培养学生分析问題和解决问题的能力,注重对前沿学科发展的理解和分析。本书可作为高等院校自动控制类和相关专业的教材,并供有关科技人员参考本书封面贴有清华大学出版社防伪标签,无标签者不得销售。版权所有,侵权必究。侵权举报电话:010-6278298913701121933图书在版编目(CIP)数据过程控制系统/黄德先,王京春,金以慧编著.一北京:清华大学出版社,2011.5(全国高等学校自动化专业系列教材)SBN978-7-30224291-8I,①过…Ⅱ.①黄…②王…③金…Ⅲ.①过程控制一自动控制系统-高等学校一教材Ⅳ.①TP273中国版本图书馆CIP数据核宇(2010)第252111号责任编辑:王一玲责任校对:焦丽丽责任印制:杨艳出版发行:清华大学出版社地址:北京清华大学学研大厦A座http:/www.tup,com,cn邮编:100084社总机:010-62770175邮购:010-62786544投稿与读者服务:010-62795954,jsjjc@tup.tsinghua.edu.cn质量反馈:010-62772015, zhiliang tup. tsinghua.edu.cn印装者:北京密云胶印厂经销:全国新华书店开本:175×245印张:41.5字数;874千字版次:2011年5月第1版印次:2011年5月第1次印刷印数:~300定价:59.50元产品编号:017419-01《全国高等学校自动化专业系列教材》编审委员会顾问(按姓氏笔画王行愚(华东理工大学)冯纯伯(东南大学)孙优贤(浙江大学)吴启迪(同济大学)张嗣瀛(东北大学)陈伯时(上海大学)陈翰馥(中国科学院)郑大钟(清华大学)郑南宁(西安交通大学)韩崇昭(西安交通大学)主任委员吴澄(清华大学)副主任委员:赵光宙(浙江大学)萧德云(清华大学)委员(按姓氏笔画):王雄(清华大学)方华京(华中科技大学)史震(哈尔滨工程大学)田作华(上海交通大学)卢京潮(西北工业大学)孙鹤旭(河北工业大学刘建昌(东北大学)吴刚(中国科技大学)吴成东〔沈阳建筑工程学院)吴爱国(天津大学)陈庆伟(南京理工大学)陈兴林(哈尔滨工业大学)郑志强(国防科技大学)赵曜(四川大学)段其昌(重庆大学)程鹏(北京航空航天大学)谢克明(太原理工大学)韩九强(西安交通大学褚健(淅江大学)蔡鸿程(清华大学出版社)廖晓钟(北京理工大学)戴先中(东南大学)工作小组(组长):萧德云(清华大学)〔成员):陈伯时(上海大学)郑大钟(清华大学)田作华(上海交通大学)赵光宙(浙江大学)韩九强〔西安交通大学)陈兴林(哈尔滨工业大学)陈庆伟(南京理工大学)助理):郭晓华(清华大学)责任编辑:王一玲(清华大学出版社出版说明《全固高等学自动化专业系列敖材》>x为适应我国对高等学校自动化专业人才培养的需要,配合各高校教学改革的进程,创建一套符合自动化专业培养目标和教学改革要求的新型自动化专业系列教材,“教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会”(简称“教指委”)联合了“中国自动化学会教育工作委员会”、“中国电工技术学会高校工业自动化教育专业委员会”、“中国系统仿真学会教育工作委员会”和“中国机械工业教育协会电气工程及自动化学科委员会”四个委员会,以教学创新为指导思想,以教材带动教学改革为方针,设立专项资助基金,采用全国公开招标方式,组织编写出版一套自动化专业系列教材《全国高等学校自动化专业系列教材》本系列教材主要面向本科生,同时兼顾研究生;覆盖面包括专业基础课、专业核心课、专业选修课、实践环节课和专业综合训练课;重点突出自动化专业基础理论和前沿技术;以文字教材为主,适当包括多媒体教材;以主教材为主,适当包括习题集、实验指导书、教师参考书、多媒体课件、网络课程脚本等辅助教材;力求做到符合自动化专业培养目标、反映自动化专业教育改革方向、满足自动化专业教学需要;努力创造使之成为具有先进性、创新性、适用性和系统性的特色品牌教材本系列教材在“教指委”的领导下,从2004年起,通过招标机制,计划用3~4年时间出版50本左右教材,2006年开始陆续出版问世。为满足多层面、多类型的教学需求,同类教材可能出版多种版本本系列教材的主要读者群是自动化专业及相关专业的大学生和研究生,以及相关领域和部门的科学工作者和工程技术人员。我们希望本系列教材既能为在校大学生和研究生的学习提供内容先进、论述系统和适于教学的教材或参考书,也能为广大科学工作者和工程技术人员的知识更新与继续学习提供适合的参考资料。感谢使用本系列教材的广大教师、学生和科技工作者的热情支持,并欢迎提出批评和意见。《全国高等学校自动化专业系列教材》编审委员会2005年10月于北京序FOREWORD*3S.自动化学科有着光荣的历史和重要的地位,20世纪50年代我国政府就十分重视自动化学科的发展和自动化专业人才的培养。五十多年来,自动化科学技术在众多领域发挥了重大作用,如航空、航天等,两弹一星的伟大工程就包含了许多自动化科学技术的成果。自动化科学技术也改变了我国工业整体的面貌,不论是石油化工、电力、钢铁,还是轻工、建材、医药等领域都要用到自动化手段,在国防工业中自动化的作用更是巨大的。现在,世界上有很多非常活跃的领域都离不开自动化技术,比如机器人、月球车等。另外,自动化学科对一些交又学科的发展同样起到了积极的促进作用,例如网络控制、量子控制、流媒体控制、生物信息学、系统生物学等学科就是在系统论、控制论、信息论的影响下得到不断的发展。在整个世界已经进入信息时代的背景下,中国要完成工业化的任务还很重,或者说我们正处在后工业化的阶段。因此,国家提出走新型工业化的道路和“信息化带动工业化,工业化促进信息化”的科学发展观,这对自动化科学技术的发展是一个前所末有的战略机遇机遇难得,人才更难得。要发展自动化学科,人才是基础、是关键。高等学校是人才培养的基地,或者说人才培养是高等学校的根本。作为高等学校的领导和教师始终要把人才培养放在第一位,具体对自动化系或自动化学院的领导和教师来说,要时刻想着为国家关键行业和战线培养和输送优秀的自动化技术人才。影响人才培养的因素很多,涉及教学改革的方方面面,包括如何拓宽专业口径、优化教学计划、增强教学柔性、强化通识教育、提高知识起点、降低专业重心、加强基础知识、强调专业实践等,其中构建融会贯通、紧密配合、有机联系的课程体系,编写有利于促进学生个性发展培养学生创新能力的教材尤为重要。清华大学吴澄院士领导的《全国高等学校自动化专业系列教材》编审委员会,根据自动化学科对自动化技术人才素质与能力的需求,充分吸取国外自动化教材的优势与特点,在全国范围内,以招标方式,组织编写了这套自动化专业系列教材,这对推动高等学校自动化专业发展与人才培养具有重要的意义。这套系列教材的建设有新思路、新机制,适应了高等学校教学改革与发展的新形势,立足创建精品教材,重视实过程控制系统践性环节在人才培养中的作用,采用了竞争机制,以激励和推动教材建设。在此,我谨向参与本系列教材规划、组织、编写的老师致以诚挚的感谢,并希望该系列教材在全国高等学校自动化专业人才培养中发挥应有的作用。吴些教授2005年10月于教育部序FOREWORD《全国高等学校自动化专业系列教材》编审委员会在对国内外部分大学有关自动化专业的教材做深入调研的基础上,广泛听取了各方面的意见,以招标方式,组织编写了一套面向全国本科生(兼顾研究生)、体现自动化专业教材整体规划和课程体系、强调专业基础和理论联系实际的系列教材,自2006年起将陆续面世。全套系列教材共50多本,涵盖了自动化学科的主要知识领域,大部分教材都配置了包括电子教案、多媒体课件、习题辅导、课程实验指导书等立体化教材配件。此外,为强调落实“加强实践教育,培养创新人才”的教学改革思想,还特别规划了一组专业实验教程,包括《自动控制原理实验教程》、《运动控制实验教程》、《过程控制实验教程》《检测技术实验教程》和《计算机控制系统实验教程》等。自动化科学技术是一门应用性很强的学科,面对的是各种各样错综复杂的系统,控制对象可能是确定性的,也可能是随机性的;控制方法可能是常规控制,也可能需要优化控制。这样的学科专业人才应该具有什么样的知识结构,又应该如何通过专业教材来体现,这正是“系列教材编审委员会”规划系列教材时所面临的问题。为此,设立了《自动化专业课程体系结构研究》专项研究课题,成立了由清华大学萧德云教授负责,包括清华大学、上海交通大学、西安交通大学和东北大学等多所院校参与的联合研究小组,对自动化专业课程体系结构进行深入的研究,提出了按“控制理论与工程、控制系统与技术、系统理论与工程、信息处理与分析、计算机与网络、软件基础与工程、专业课程实验”等知识板块构建的课程体系结构。以此为基础,组织规划了一套涵盖几十门自动化专业基础课程和专业课程的系列教材。从基础理论到控制技术,从系统理论到工程实践,从计算机技术到信号处理,从设计分析到课程实验,涉及的知识单元多达数百个、知识点几千个,介入的学校50多所,参与的教授120多人,是一项庞大的系统工程。从编制招标要求、公布招标公告,到组织投标和评审,最后商定教材大纲,凝聚着全国百佘名教授的心血,为的是编写出版一套具有一定规模、富有特色的、既考虑研究型大学又考虑应用型大学的自动化专业创新型系列教材。然而,如何进一步构建完善的自动化专业教材体系结构?如何建设基础知识与最新知识有机融合的教材?如何充分利用现代技术,适应现代大学生的接受习惯,改变教材单一形态,建设数字化电子化、网络化等多元过程控制系统形态、开放性的“广义教材”?等等,这些都还有待我们进行更深入的研究。本套系列教材的出版,对更新自动化专业的知识体系、改善教学条件、创造个性化的教学环境,一定会起到积极的作用。但是由于受各方面条件所限,本套教材从整体结构到每本书的知识组成都可能存在许多不当甚至谬误之处,还望使用本套教材的广大教师、学生及各界人士不吝批评指正关院士2005年10月于清华大学
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上海大学数据结构试卷及答案
很好的考试复习资料，内容很多，讲解很细致，而且涉及的也是重点数据结构试卷(一)参考答案选择题2.C3.DC 5. A6,C7.C8,B9.810.B填空题1.(F+!2.0(n),0(n1,4. s->rext=p-7nexl: y>neext=sn, 2e6.m=2了,CBA8.4,1610.n-1、应用题1.链式存储结构略,前序 ABDEL,中序 DBEAC,后序 DEBCA,2.哈夫曼树略,WPL=783.(i8,5,16,19,21,23),(5,16,21,19,18,23)h1012345674.线性探测:链地址法:h2->1人8∧1025322768h4->25->326865.深度:125364,广度:123456,最小生成树T的边集为E={(1,4),(1,3)(3,5,(,如,(.6)}四、算法设计题1.设计判断单链表中结点是否关于中心对称算法typedef struct (int s[100]; int top, y sqstack;int lklistsymmetry(iklist *head)sqstack stack; stack top=-1; Iklist"p;forip=head;pl=O; p=p->next)(stack. op++;stack s[stack top=p->data; 3for(p=head;pl=0;p=p->next)iE (p->data==stack s(stackLop!)stack top=stack top- 1; else return(0);return(1);2.没计链式存储结构上建立一楳二又树的算法。typedef char datatype,typedef struct node (datatype data; struct node *lchild, *rchild; bitreevoid createbitree( bilree*&bt)char ch; scanf("%c, &eif(ch==")(bt=0; return; Jbt=(bitree*)malloc(sizeof(bitree)); bt->data=chreatebitree(bt->lchild); createbitree(bt->rchild);3.设计判断一棵二叉树是否是二义排序树的算法。int minnum=-32768, flag=1typedef struct nodefint key; struct node"Child, *rchild; bitree;yoid inorder ( bitree *bt)if (bt =0)[inorder(bt->child ); if(minnum>bt->key)flag=0; minnum=bt->key, inorder (bt->rchild); h数据结构试卷(二选择题(24分)1.卜面关于线性表的叙述错误的是(D)(A)线性表采用顺序存储必须:用一片连续的存储空间(B)线性表采用链式存儐不必山用一片迕续的存储空闫(C)线性表用链式存便丁插入和删除操作的实现D)线性表釆用顺序存储便亍插入和删除操作的实现设哈大曼树中的叶子结点总数为m,若用二叉链表作为存储结构,则该哈夫曼树中总共有(A界个空指针域,9有叶万为的纸且2(A)2m-1(B)2mC)2m+1妤没顺序循环队列Q0:M1]的头指针和尾指针分别为P和R,头指针F总是指向队头元素的前一位置尾指针R总是指向队尾元的当前位置,则该循环队列中的元素个数为()(A)R-T(B)F-R(C)(R-F+M)%M()(F-R+M)%M√4!设某棵二叉树的中序遍历序列为ABCD,前序遍历序列为CABD,则后序遍历该二叉树得到序列为A(A)BADC(B)BCDA(C CDAB(D) CBDA5.设某完全无向图有n个顶点,则该完全无向图中有(A条边(A)n(n-1)/2(B)n(n-1)(C)n26.设某棵二叉树中有2000个结点,则该二叉树的最小高度为(O)。(C)11D)12设采图中有m个顶点,则该有向图对应的剑趣中有()个表头结点(B)n(D)2n-18.设一组初始记录关键字序列(5,2,6,3,8),以笫一个记录关键字5为基准进行一趟快速排序的结果为(C)。(A)2,3,5;8,6(B)3,2,5,8,6(C)3,2,5:6,8①D)2,3,6,5,8、填空题(24分)1.为了能有效地应用HASH查找技术,必须解决的两个问题是和下面程序段的功能实现数据x进栈,要求在下划线处填上正确的语句typedef struct (int s[ 100]; int top: f sqsiack;void push (sqstack &stack, int x)if( stackop==m-1) printf(“ overflow”)lies9tk二x;“a少+:3.中序遍历二叉排序树所得到的序列是有度序列(填有序或无序铁邀神厅的最间复弟度为1),平均时间复杀度为地D(3设某倮二叉树中度数为0的结点数为N,度数为1的结点数为N,则该二叉树中度数为2的结点数若采用二叉链表作为该二叉树的存储结构,则该二叉树中共有山+41个空指针域6.设某无向各中顶点数和边数分别为n和e,所有顶点的度数之和为d,则e=7.设一缃初始记录关键字序列为(55,63,44,38,75,80,31,56),则利用筛选法建立的初始堆为8.改某无向图G的邻接表为2->1>3又v--1->4->2·从点W开始的深度优先遍历序圳为1,24:切度优先遍历序列为省三、应用题(36分)].设一组初始记录关键字序为(45,80,48,40,22,78),则分别给出第4趟简单选择排序和第4趟直接插入排序后的结果2.设指针变p指向双向链表中结点A,指针变量q指向被插入结点B,要求给出在结点A的后面插入结点B的操作序列(设双向链表中结京的两个指针域分别为11ink和 rlink)a设一组有序的记录关键字序圳为(13,18,24,35,47,50,62,83,90),查找方法用二分查找要求计算出查找关键字62时的比较次数并计算出查找成功时的平均查找长度4设一棵树T中边的集合为联A,B),(A,C,(A,D),(B,E),(C,F,(C,G)},要求用孩子兄弟表示法(二叉链表)表示出该树的存储结构并将该树转化成对应的二叉树5.设有无向图G(如右图所示),要求给出用普里姆算法构造最小生成树所走6过的边的集合。6.设有—组初始记录关键字为(45,80,48,4,2,178,要求构造一楔二(56叉排序树并给出构造过程。四、算法设计题(16分)1.设有一组初始记录关键字序列(K,K2,…,K),要求设计一个算法能够在0(n)的时间复杂度内将线性表划分成两部分,其中左半部分的每个关键字均小于K,右半部分的每个关键字均大于等于K2.设有两个集合A和集合B,要求设计生成集合C=A∩B的算法,其中集合A、B和C用链式存储结构表示数据结构试卷(二)参考答案选择题ltd 2. B5,A7,B8.C二、填空题构造一个好的HASH凼数,确定解决冲突的方法2. stack top+t, stack s[stack top ]=3.有序4.0(n2),0( logan)5.N-1,2N+N6.d/27.(31,38,54,56,75,80,55,638.(1,3,4,2),(14)应用题1.(22,40,45,48,80,78),(40,45,48,80,22,78)2. q>llink=p: g->rlink=p->rlink; p->rlink->link=q; p->rlink=q·3.2,ASL=91*1+2*2+3*4+4*2)=25/94.树的链式存储绪构略,二叉树略E={(1,3),(1,2),(3,5),(5,6),(6,4)}6.略四、算法设计题1.设有组初始记录关键字序列(K1,K2,…,Kn),要求设计一个算法能够在0(n)的时间复杂度内将线性表划分成两部分,其中左半部分的每个关键字均小于K1,右半部分的每个关键字均大于等于KYoid quickpass(int r[, int s, int t)int i=s,j=t, x=r[s]While(inext: p->data=g->data: p->next=g->next: free(q)B)gp->next: g->data=p->data: p->next=g >next free(g):(C)q=p->next: p->next=q->next: free(q)(D)q=p->next: p->data=q->data: free q)4.设有n个待排序的记录关键字,则在堆排序中需要(小个辅助记录单元(A)1(B)n(c)nlogen5.设一组初始关键字记录关键字为(20,15,14,18,21,36,40,10),则以20为基准记录的一趟快速排序结束后的结果为(A)10,15,14,18,20,36,40,21(B)10,15,14,18,20,40,36,2I(C)10,15,14,20,18,40,36,21(D)15,10,14,18,20,36,40,21y/设二叉排序树中有n个结点,则在二叉排序树的平均平均查找长度为)(A)0(1)(B)0(10g2n)((D)O(n2)7.设无向图G中有n个顶点e条边,则其对应的邻接表中的表头结点和表结点的个数分别为(D(B)e,nC)2D)n,28.设某强连通图中有n个顶点,则该强连通图中至少有(C)条边(A)n(n-1)(B)n+1D)n(+19.设有5000个待排序的记录关键字,如果需要用最快的方法选出其中最小的10个记录关键字,则用下列)方法可以达到此目的(A)快速排序(B)堆排序(C)归并排序D)插入排序0下列四种排序中()的空间复杂度最大。(A)插入排序(B)冒泡排序(C)堆排序(D)归并排序二、填空殖(48分,其中最后两小题各6分)数据的物理结构主要包括座不构利和环结堆两种情况设一棵完全:叉树中有500个结点,则该二叉树的深度为4:若用二叉链表作为该完全二叉树的存情结构,则共有55个空指针域3.设输入序列为1、2、3,则经过栈的作用后可以得到种不同的输出序列。4.设有向图G用邻接矩阵An]「m作为存储结构,则该邻接矩阵中第i行上所有元素之和等于顶点i的友,第1列上所有元素之和等于顶点i的入区毕设哈夫曼树中共有n小结点,则该哈夫曼树中有日个度数为1的结点6.没有向图G中有n个顶点e条有向边,所有的顶人度散之和为d则形和d的关系为=e遍历二义排序树中的结点可以得到一个递增的关键字序列(填先序、中序或后序)8.改奁找表中有100个元素,如果川二分法查找方法查找数据元素X,则最多需要比较次就可以断定数据元素K是否在查找表中9.·不论是顺序存储结构的栈还烂链式存储结构的栈:其入饯和出栈榤作的间复柒度均为的10.设有a个结点的完全一义树,如果按照从自上到下、从左到右从1开始顺序编号,则第i个结点的义结点编号为“,右孩子结点的编号为2计11.设一组初始记录关键字为(72,73,71,23,94,16,5),则以记录关键字72为基准的·趟快速排序结果为!2.设有向图G中有向边的集合F=(,,,,key==k)Y七; else if(t->key>k)tt>lchd;lse七飞→YC三、算法设计题(22分设计在单链表中删除值相同的多余结点的算法2.设计-个求结点x在二叉树中的双亲结点算法。数据结构试卷(三)参考答案、选择题B4.A5.A6.B7.D8.C9.B10. D第3小题分析:首先用指针变量q指向结点A的后继结点B,然后将结点B的值复制到结点A中,最后删除结点B第9小题分析;9快速排序、归并排序和插入排序必须等到整个排序结束后才能够求出最小的10个数,而堆排序只需要在初始堆的基础上再进行10次筛选即可,每次筛选的时间复杂度为0(1ogn)。土、填空题1.顺序存储结构、链式存储结构2.9,5013.54.出度,入度6.7.中序8.79.0(1)10.豆/2,2i+111.(5,16,71,23,72,94,73)12.(1,4,3,2)13. j+l, hashtable[i]. key==k14. return(t),t=t-rchild第8小題分析:二分査找的过程可以用一棵二叉树来描述,该二叉树称为二叉判定树。在有序表上进行分查找时的查找长度不超过二叉判定树的高度1+log2n三、算法设计题设计在单链表中删除值相同的多余结点的算法。typedef int datatype;typedef struct node datatype data; struct node *next; lklistvoid delredundant (lklist *&head)Iklist *p,响q,*s;for(p=head; pl=0; p=p->next)tor(q=p>nex s=4;q!=0;if (q->data==p->data)[s->next=q->next; free(q); q=s->next; 1else (s=q, q=q->next; y。2.设计个求结点x在二义树中的双亲结点算法。typedef struct node (datatype data; struct node *Child, *rchild; bitree;bitree*q[20]; int r=0, f=0, flag=0void preorder (bitree * bt, char x)
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