自动控制的一般概念习题

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1、第1章自动控制的一般概念1.1自动控制系统实例1.2方框图中各符号的意义1.3控制系统的组成1.4对控制系统的基本要求1.5基本控制方式1.6习题分析例1炉温控制系统1.1自动控制系统实例炉温控制系统方框图炉温控制系统方框图元部件方框（块）图信号（物理量）及传递方向中的符号比较点引出点表示负反馈1.2方框图中各符号的意义例2函数记录仪函数记录仪方框图1.3控制系统的组成(1)控制系统被控对象控制装置测量元件比较元件放大元件执行机构校正装置给定元件控制系统的组成(2)1.稳：（基本要求）要求系统要稳定2.准：（稳态要求）系统响应达到稳态时

2、，输出跟踪精度要高3.快：（动态要求）系统阶跃响应的过渡过程要平稳，快速1.4对控制系统的基本要求稳定性系统受外作用力后,其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力。稳定性：系统受外作用力经过一段时间，其被控量达到某一稳定状态，则系统是稳定的。否则为不稳定的。r(t)t0c(t)r(t)c(t)不稳定的系统是无法正常工作的。扰动信号作用下的不稳定系统:d(t)t0c(t)c(t)d(t)一个能在生产实际中应用的系统,不仅应具有稳定性,而且在动态过程中的震荡也不能过于强烈.通过动态过程时间长短表征快速性。快速性r(t)t0c(t)r(t)c

3、1(t)c2(t)快速性表明了系统输出对输入响应的快慢程度过渡过程时间越短，表明快速性越好。反之亦然。t1t2由输入给定值与输出响应的终值之间的差值ess大小表征。准确性r(t)t0c(t)ess它反映了系统的稳态精度。若系统最终的误差为零，则称为无差系统，否则为有差系统。c(t)r(t)稳定性、快速性和准确性往往是互相制约的。在设计与调试的过程中,若过分强调某方面的性能,则可能会使其他方面的性能受到影响.怎样根据工作任务的不同,分析和设计自动控制系统，使其对三方面的性能有所侧重，并兼顾其它正是自控原理课程要解决的问题。按给定信号的形式

4、恒值系统/随动系统按系统是否满足叠加原理线性系统/非线性系统按系统参数是否随时间变化定常系统/时变系统按信号传递的形式连续系统/离散系统按输入输出变量的多少单变量系统/多变量系统控制系统的分类1.开环控制2.闭环控制3.复合控制1.5基本控制方式在无人直接参与的情况下，利用控制装置，使工作机械、或生产过程（被控对象）的某一个物理量（被控量）按预定的规律（给定量）运行。自动控制将系统的输出信号引回输入端，与输入信号相比较，利用所得的偏差信号进行控制，达到减小偏差、消除偏差的目的。____构成闭环控制系统的核心闭环(反馈)控制系统的特点：(

5、1)系统内部存在反馈，信号流动构成闭回路(2)偏差起调节作用负反馈原理经典控制理论(19世纪初)时域法复域法(根轨迹法)频域法现代控制理论(20世纪60年代)线性系统自适应控制最优控制鲁棒控制最佳估计容错控制系统辨识集散控制大系统复杂系统智能控制理论(20世纪70年代)专家系统模糊控制神经网络遗传算法自动控制理论发展简史水温调节系统水温调节系统工作原理图1-1根据题1-15图所示的电动机速度控制系统工作原理图，完成：(1)将a，b与c，d用线连接成负反馈状态；(2)画出系统方框图。解（1）负反馈连接方式为：，（2）系统方框图如图解1-1

6、所示。1.6习题分析1-2题1-16图是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开、闭的工作原理，并画出系统方框图。图1-16仓库大门自动开闭控制系统解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如图解1-2所示。1-3图1-17为工业

7、炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。图1-17炉温自动控制系统原理图正常时：电机不转动解:加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压的平方成正比，增高，炉温就上升，的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压作为系统的反馈电压与给定电压进行比较，得出偏差电压经电压放大器、功率放大器放大成后，作为控制电动机的电枢电压。正常时：电机不转动被控对象被控量1-4图1-18是控制导弹发射架方位的电位器式随动系统原理

8、图。图中、并联后跨接到同一电源电位器的两端，其滑臂分别与输入轴和输出轴相联结，组成方位角的给定元件和测量反馈元件。输入轴由手轮操纵；输出轴则由直流电动机经减速后带动，电动机采用电枢控制的方式工作。试分析系统