采样调节

采样调节在工业上的应用

采样调节在工业生产中常用于被调节对象存在严重纯滞后和被调参数和调节手段之间存在严重非线性关系的场合。

前一种情况常见于有固体物料溶解的工艺过程、测量工艺参数时需要较长时间的场合。

后一种常见于需要控制溶液中和点的调节系统。例如废水处理中的 PH 值调节。

采样调节在社会管理中应用

社会管理中许多要调控的对象，在采取调控措施后，要等相当长的时间才能反应出效果来，所以很大程度上必须按照采样调节的原则来进行调控。

比如城市道路交通，在新修一条道路后，需要经过数周或数月甚至更长的时间，附近的交通流量才会稳定下来，这时才能根据当时的交通流量确定是否还需要再修一条路。

又如人口政策，一项措施出台后，要等十几年才能看出成效，所以只能周期性的采取措施。人口普查，就是人口调控中的采样环节。

为了简要说明和采样调节有关的几个概念这里通过日常生活中的一个例子来说明其中有关的一些概念和定义。

在一个水盆里，有部分冷水，现在需要通过加热水的方法来取得适合需要的温水。通常人们的做法会是:把一只手放入水中，同时加入热水。一开始的时候，感觉水温较低，于是热水会倒得快一些，等到感觉差不多了，热水就会倒得慢一些，直到满意为止。这个过程，就是一个调节过程。在这个过程中有必不可少几个环节:1、要有调节对象，也就是那桶水;2、调节参数;3、执行

测量是指:用一个已知量和未知进行对比的过程。在举例中如果把用手去感受温度改为用一只温度计来测量，就是用温度计上的刻度来和水的温度进行比较。实际上用手去感受温度也是同样的道理，不过这个度在人的经验感知范围内，理解起来不那么直观罢了。

测量得到的数据，可以作为采样的结果。

采样是指;把时间域或空间域的连续量转化成离散量的过程。准确的说一桶水的温度，应该是这桶水各个部位温度的集合，它包括了这桶水中无穷多个点的温度(空间域)。同时随着时间变化，水的温度也在变化，而时间也是可以无穷分割的(时间域)，当我们说这桶水温度是多少的时候，它已经发生了变化。所以要精确、全面的描述一桶水的温度是非常复杂的，也是不必要的。我们可以选取一些有代表性的数据来描述这桶水的温度。例如:只要检测出某个时刻某个(或几个)位置的水温，就可以准确表达出一桶水的温度。这个过程就是采样。

调节是使一个事物的状态逐步达到或回到调节目标的过程。

它由三个部分组成，被调节对象、调节目标、调节手段。调节对象是指要调节的事物;调节目标又称给定值，指调节所要达到的目标;调节过程必须要有相应的手段才能进行，否则无法形成过程。

一个简单的调节过程，是通过检测获得被调节对象状态参数，将之与调节目标的给定参数进行比较，得到两者之间的偏差，再依据这个偏差的大小通过判断、运算来确定采用什么手段，用多大力度来进行调节并实施，这样一个周而复始，直到被调节对象状态参数和调节目标的给定参数一致的过程。如果通过机械、电子的方式使这一过程自动进行，则称为自动调节。

一般情况下，自动调节过程是连续进行的。它的测量、比较、运算、调节是同时不间断断进行的。这种方式可以随时获得对象参数，随时采用手段进行调节，具有很大的及时性。但在某些情况下确并不适用，甚至导致调节失败。例如，当需要调节盐水浓度时，当盐被加入水中后，有一个逐步溶解并散发到整个容器的过程，这时加盐到形成盐水有一个时间差，这种时间差在自控理论中称为纯滞后。对于存在纯滞后的被调对象，一般的自动调节很难适应。可以设想一下，当盐被加入水中后，如果立即检测盐水浓度，将会得出一个盐加少了的结论，要是根据这个结论继续加盐，那么待到盐溶解后盐水浓度将远远超过要求的浓度。在这种情况下就需要用到采样调节。

采样调节依据的不是即时测量的结果，而是在施加调节手段后采取被调节对象参数稳定后的数据，并以此作为依据进行比较、运算、调节。这时的数据采集，可以是通过连续测量判断被调节对象参数已经稳定后进行采集，也可以根据经验或计算在上一个调节过程结束后直接间隔一段时间后采集。所以整个调节过程呈现为一种周期性的断续调节。

采样频率是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数，采样频率越高声音的还原就越真实越自然。在当今的主流采集卡上，采样频率一般共分为22.05KHz、44.1KHz、48KHz三个等级，22.05 KHz只能达到FM广播的声音品质，44.1KHz则是理论上的CD音质界限，48KHz则更加精确一些。对于高于48KHz的采样频率人耳已无法辨别出来了，所以在电脑上没有多少使用价值。

5kHz的采样率仅能达到人们讲话的声音质量。

11kHz的采样率是播放小段声音的最低标准，是CD音质的四分之一。

22kHz采样率的声音可以达到CD音质的一半，目前大多数网站都选用这样的采样率。

44kHz的采样率是标准的CD音质，可以达到很好的听觉效果。

采样率类似于动态影像的帧数，比如电影的采样率是24赫兹，PAL制式的采样率是25赫兹，NTSC制式的采样率是30赫兹。当我们把采样到的一个个静止画面再以采样率同样的速度回放时，看到的就是连续的画面。同样的道理，把以44.1kHZ采样率记录的CD以同样的速率播放时，就能听到连续的声音。显然，这个采样率越高，听到的声音和看到的图像就越连贯。当然，人的听觉和视觉器官能分辨的采样率是有限的。对同一段声音，用20kHz和44.1kHz来采样，重放时，可能可以听出其中的差别，而基本上高于44.1kHZ采样的声音，比如说96kHz采样，绝大部分人已经觉察不到两种采样出来的声音的分别了。之所以使用44.1kHZ这个数值是因为经过了反复实验，人们发现这个采样精度最合适，低于这个值就会有较明显的损失，而高于这个值人的耳朵已经很难分辨，而且增大了数字音频所占用的空间。一般为了达到"万分精确"，我们还会使用48k甚至96k的采样精度，实际上，96k采样精度和44.1k采样精度的区别绝对不会象44.1k和22k那样区别如此之大，我们所使用的CD的采样标准就是44.1k。