自动控制原理课后答案第一章.详解课件.ppt

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1、1-3题1-3图为某热处理炉温度控制系统的原理图。试根据反馈控制原理确定给定信号ug与反馈信号uf的联接极性，指出系统的受控对象、被控量、测量元件以及扰动信号，并绘出系统的方框图。解：热处理炉的温度给定值Ti一经整定好后，系统的任务就是在各种扰动的作用下，控制炉温使其实际值To等于或趋近于给定值Ti。因此系统的受控对象为热处理炉，被控量为炉温To。而影响炉温恒定的因素有：煤气压力的波动，环境温度的变化，打开炉门放入或取出工件以及放入炉内工件的数量和材质等，这些因素都是系统的扰动量。在扰动的作用下，通过调整进入炉内的混合煤气的流量来调节炉温，而混合煤气是由煤气和空气按一定比例混合而成的，故煤气的

2、流量Q为系统的控制量。给定电位计为系统的给定装置，其将调整好的炉温给定值Ti转换为给定电压ug。而热电偶为系统的测量元件，它检测炉温的实际值To并将其转换为电势，经放大后即得反馈信号uf。根据反馈控制原理该反馈必须为负的，故反馈电压应与给定电压反向串接。偏差电压(△u=ug-uf)的极性和大小反映了炉温实际值To偏离给定值Ti的方向和程度。△u经放大后驱动电动机从而改变阀门的开度，调节煤气的流量使炉温的实际值与给定值趋于一致，故电动机-传动装置-阀门为系统的执行机构。To给定装置Ti放大器放大器电动机，传动装置和阀门热处理炉热电偶uguf(-)△uua转速urucd(-)放大器电动机测速发电机

3、解：(1)负反馈连接方式为：a—d，b—c；1-2根据题1-2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。(2)系统方框图如下图所示。1-4题1-4图为谷物湿度控制系统示意图。在谷物磨粉的生产过程中，有一个出粉最多的湿度，因此磨粉之前要给谷物加水以得到给定的湿度。图中，谷物用传送装置按一定流量通过加水点，加水量由自动阀门控制。加水过程中，谷物流量、加水前谷物湿度以及水压都是对谷物湿度控制的扰动作用。为了提高控制精度，系统中采用了谷物湿度的顺馈控制，试画出系统方块图。被控对象：传送装置；被控量：输出谷物湿度；给定量：谷物希望的浓度

4、。输出谷物浓度输入谷物浓度调节器阀门传送装置湿度测量装置湿度测量装置给定湿度--解：1-6题1-6图为具有微分负反馈的位置随动系统，试说明其工作原理并绘制系统的方快图。解：在控制工程中，为了改善系统的性能往往引入局部负反馈，此图就是其中一例。图中测速发电机是用来检测电动机的转速，其电势与电动机的转速成比例。将它引回至输入端，与桥式测量电路输出的偏差信号反向联接从而构成速度负反馈。由于电动机的角速度是其角位移的微分(w=dθ/dt)，而系统的被控量(输出角位移)θ0是与电动机的角位移成比例的，故速度负反馈又可叫做被控量的微分负反馈，相应的系统又称为具有微分负反馈的位置随动系统。例1如图所示为一液

5、面的自动控制系统，试画出其系统方框图并说明其工作原理。解：工作原理：对于液面进行自动控制时，液面的希望高度由自动控制器刻度盘上的指针标定。当出水与进水的平衡被破坏时，水箱水位下降(或上升)，出现偏差。这偏差由浮子标测出来，自动控制器在偏差的作用下，控制阀门使其开大(或关小)，对偏差进行修正，从而保持液面高度不变。被控对象控制装置水箱控制器希望液位扰动阀门-实际液位浮子例2如图所示为图1-20为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方框图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么

6、？解：工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。其中，热交换器是被控对象，实际热水温度为被控量，给定量（希望温度）在控制器中设定；冷水流量是干扰量。系统方框图如所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。