胡寿松主编自动控制原理（第4版）课后习题答案（word版）XTJ01

第一章 自动控制的一般概念 1-1 液位自动控制系统如图所示， 当排出流量 变化时系统保持水箱中液面高度 不变。试说明系统工作原理，画出系统方框图。 解：系统方框图为： 控制系统的输入信号 EMBED Equation.3 是液位指令信号(连续电压)，反馈信号 EMBED Equation.3 也是电压信号，代表 水箱中液面高度 。 系统工作原理：当反馈信号 与指令信号 不相等， ，放大器输出使 ，驱动进水管 阀门开度增大，使进水量 增大，经测量装置使 逐步增大，直到 ，电机停止工作；阀 门开度是偏差信号 的积分，本系统是无差系统。 系统工作原理相同， 逐步减小，直 到 。 1-2 自动开关门控制系统原理如图所示，试说明系统工作原理，画出系统方框图。 解：系统方框图为： 控制系统的输入信号 是二进制信号(高电位开门，低电位关门)，反馈信号 是代表门位置的电压信号。 系统工作原理：当门处于关闭状态，而指令信号为开门(高电位)信号， ， ， 使门开启，门位置向打开方向平稳运动，使 逐步增大，直到 ，电机停止工作。关门过程原理相同， ，门位置向关闭方向运动。 1-3 两种自动调压系统 和 如图所示，假设在额定负载 安培时，发电机两端的电压均 为 伏特。问当负载变化后，例如 安培，哪种调压系统能够保证稳态时 伏特？ 解：两种自动调压系统都是监视发电机两端的电压，当 时，经放大器调整发电机的激磁电流 力图使 。两种调压系统调整激磁电流 的方法不同。系统 中，激磁电流 的改变量 是放大器输入 的积分值，直到 ， 保持在使 的数值上；系统 中，激磁 电流 的改变量是放大器输入 的比例值。系统 不可能在负载偏离额定值时( )， 精确地保证发电机两端的电压输出电压为110伏特。系统 称为无差系统，而系统 为有差系统。 1-4 热交换器原理如图所示。试绘制系统方框图，并说明系统工作原理，被控量和控制装置。 解：系统方框图为 在该系统中，被控量是出口热水温度，控制装置包括温度控制器、流量传感器(测量值用作补偿控制)、温度传感器(测量值用作反馈控制)和热水控制阀门。 系统工作原理：当用水量增大时，温度控制器加大蒸汽阀门，使热蒸汽流量增大，提供更多热量保持出口热水温度，反之，温度控制器减小蒸汽阀门；若干扰(包括用水量变化)使出口热水温度偏低，温度控制器加大蒸汽阀门，使水温升到指定值，反之，温度控制器减小蒸汽阀门。 1-5 电炉温度控制系统如图所示。 试 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 系统保持电炉温度恒定的工作过程，指出系统的被控对象被控量及各部件的作用，并画出系统的方框图。 解：系统方框图如图所示。 系统中，电炉是被控对象，被控量是炉内温度。除电炉、热电偶和给定电压外，都可以是控制装置的组成部分。 系统工作原理：若电炉内的温度低于设定温度，热电偶电势小于设定电压，经电压放大和功率放大，驱动伺服电机，使调压器输出电压加大，电热丝产生更多的热量，使炉温升到设定值。反之，伺服电机反转，炉温降到设定值。 1-6 角度随动系统如图所示。 试说明系统是怎样保证输出角度与给定角度一致的。指出系统的被控对象被控量及各部件的作用，并画出系统的方块图。 解：系统的方块图为 负载主轴是被控对象，被控量是主轴位移。除负载外，图中的部件都是控制装置的组成部分。 系统工作原理：该系统是具有两个回路的控制系统。当输出角度与给定角度不相等时，角接收机TR有信号输出，经相敏整流放大和功率放大后，驱动伺服电动机转动，直到输出角度与给定角度相等时，停止转动。在内部有速度反馈回路，当伺服电动机转速过快时，测速发电机使功率放大器的输入减小，保证伺服电动机的转速不会过大。 1-7 在按扰动控制的开环控制系统中，为什么说一种补偿装置只能补偿一种与之相应的扰动因素？对于图1-6按扰动控制的速度控制系统，当电动机的激磁电压变化时，转速如何变化？该补偿装置能否补偿这种转速的变化？ 答：图1-6给出的系统是反馈控制系统，是在负载引起转速下降，导致电流增大后产生反馈控制作用。 习题1-4给出的系统是复合控制系统，既有按输出温度变化的反馈控制又有按负载扰动(用水流量)的开环控制。 按扰动控制的开环控制系统中，补偿装置是针对特指的扰动因素 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的。用习题1-4的复合控制系统作为例子：在其他干扰，例如进口冷水温度变化影响出口热水温度时，系统中针对用水量变化的补偿装置不能补偿冷水温度变化产生的影响。该影响由反馈控制克服。 1-8 在谷物磨粉的生产过程中，在最佳湿度条件下，出粉率最高。湿度控制系统如图所示，画出系 统的方框图。 解：该系统是复合控制系统，系统方框图为 1-9 数控机床刀具进给系统如图所示。要求将工件的加工过程编制成程序预先存入数字计算机，加工时，步进电机按照计算机给出的信息动作，完成加工任务。试说明该系统的工作原理。 解：该系统是开环控制系统(略)。 1-10 下列各式是描述系统的微分方程，其中 为输出量， 是输入量，试判断哪些是线性定常或时变系统，哪些是非线性系统？ ⑴ ； 非线性时变系统 (有平方项，系数 )。 ⑵ ； 线性定常系统。 ⑶ ； 线性时变系统。(有系数 ) ⑷ ； 线性时变系统。(有系数 ) ⑸ ； 线性时不变系统。(等式两边求导一次) ⑹ ； 非线性定常系统。(有平方项) ⑺ ； 线性时变系统，分段时不变系统。 解：⑴ 方程中，有变量的平方项，有系数是时间函数 ，系统是非线性时变系统。 ⑵ 方程是线性常微分方程，系统是线性定常系统。 ⑶ 方程中，只有系数是时间函数 ，系统是线性时变系统。 ⑷ 方程中，有系数是时间函数 ，系统是线性时变系统。 ⑸ 等式两边求导一次，方程是线性常微分方程，系统是线性定常系统。 ⑹ 方程中，有变量的平方项，系统是非线性定常系统。 ⑺ 方程中，有系数与时间函数 有关，线性时变系统，分段时不变系统。 门 开 关 r 放大器 伺服电动机 + _ 门位置 ε u ω 伺服电动机 放大器 被控门 r ε u ω + _ c y 湿度测量 放大器 负载 G _ + ur 放大器 D 负载 G _ + If - Uf + ur If (a) (b) △Va Vb V1 V1 反馈 测量装置 水箱 放大器 Vf Hc I ε + _ y r Vr 前馈 ↓Q1 放大器 D _ + Vr Hc 调节器 水源 Q2↓ Vf I1 I1 ←　　　　　　　　　　　　 ← _ Q2 Q1 执行机构 输入程序 y 步进电动机 脉冲分配与 功率放大 数字计算机 c + + 最佳湿度 + - 入料湿度 出料湿度 自动阀门 调节器 反馈控制算法 + - + - 负载 速度反馈 相敏整流 功率伺服 �EMBED Equation.3��� �EMBED Equation.3��� � EMBED Equation.3 ��� 顺馈控制算法 传送装置 � EMBED Equation.3 ��� � EMBED Equation.3 ��� →输出谷物 TR 功率 放大 相敏 整流 放大 SM + - 负载 TG TX � EMBED Equation.3 ��� n 输入谷物→ + - 炉内温度 温度设定 热电偶 电炉 控制装置 温度设定 220V ~ 电热丝 热电偶 测量 电炉 + - SM 功率 放大 电压 放大 湿度测量 - + + + - 给水流量 出水温度 给定温度 热交换器 温度传感器 流量传感器 温度控制器 →谷物流 蒸汽 冷水 热水 流量测量 温度测量 温度控制器 PAGE 1 _1104040989.unknown _1154569430.unknown _1154569704.unknown _1154569750.unknown _1154569771.unknown _1154569727.unknown _1154569454.unknown _1123207545.unknown _1154569209.unknown _1154569234.unknown _1154569282.unknown _1153448546.unknown _1153448623.unknown _1153448655.unknown _1153448513.unknown _1123207591.unknown _1123206019.unknown _1123206924.unknown _1123207525.unknown _1123207237.unknown _1123207489.unknown _1123207101.unknown _1123206492.unknown _1123206694.unknown _1123206259.unknown _1123160579.unknown _1123162436.unknown _1123205990.unknown _1123162370.unknown _1105154808.unknown _1123160550.unknown _1123160467.unknown _1105150449.unknown _1105153131.unknown _1103982231.unknown _1103983091.unknown _1103983222.unknown _1104029076.unknown _1104030529.unknown _1104029043.unknown _1103983102.unknown _1103982415.unknown _1103982915.unknown _1103982398.unknown _1103906323.unknown _1103981988.unknown _1103982018.unknown _1103906466.unknown _1103945637.unknown _1103906403.unknown _1103905917.unknown _1103906277.unknown _1103905608.unknown