西华大学机电习题及答案

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1、例根据题1・1图所示的电动机速度控制系统工作原理图(1)将a,b与c,d用线连接成负反馈状态;(2)画岀系统方框图。+COd©■On题1-1图速度控制系统原理图解(1)负反馈连接方式为：宀d,bi；(2)系统方框图如图解1・1所示。AwI—竽T放■电动机1—»1勺测速发电机~1图解1-1速度控制系统方框图例1-2题1-2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

2、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。开门位置1关门位置'桥式电路口放大器—国丽卜

3、绞盘卜

4、大门

5、卜实际位置图解1-2仓库大门控制系统方框图例1-3题1-3图为工业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。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唤的平方成正比，乞增高，炉温就上升，叭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

6、度用热电偶测量，输出电压11f.Uf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。在正常情况下，炉温等于某个期望值丁。C,热电偶的输出电压"/正好等于给定电压坷。此时，5二"，一勺=°,故"严~=°,可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使乞•保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。当炉膛温度丁。C由于某种原因突然下降（例如炉门打开造成的热量流失），则出现以下的控制过程:控制的结果是使炉膛温度回升，直至丁°C

7、的实际值等于期望值为止。T厂。CJT"/JT乞，TT"]TT弘“TT&T—»乞TTcT—j系统中，加热炉是被控对彖，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压好（表征炉温的希望值）。系统方框图见图解1・3。1热电偶卜图解1-3炉温控制系统方框图例2-1已知机械旋转系统如图2-1所示，试列出系统运动方程。图2・1机械旋转系统解：(1)设输入量作用力矩斶，输出为旋转角速度Q。(2)列写运动方程式rdo)rzF=—fcof式中，宓为阻尼力矩，其大小与转速成正比。(3)整理成标准形为J—+fco=Mtdt此为一阶线性微分方程，若输出变量改为&,则由于de(0=——

8、dt代入方程得二阶线性微分方程式Td20rd6“drdt2-2已知在零初始条件下，系统的单位阶跃响应为c(t)=1-2e~2f-i-e~考虑初始条件，对式(1)进行拉氏变换，得52C(5)+5+3sC(s)+3+2C(s)=-f试求系统的传递函数和脉冲响应。7?(5)=-单位阶跃输入时，有依题意—、1213s+21ss+2s+1(s+1)(5+2)s、CG)3s+2G(s)==R(s)(5+1)(5+2)k⑴=匚'[g(5)]=r'-142-3c(0)=0,解+=4e-es+1s+2.C(s)_2已知系统传递函数R(s)—"+3s+2,且初始条件为c(0)=

9、-1试求系统在输入厂⑴=1(')作用下的输出c(°。系统的微分方程为尤寥+3冬®+2c(t)=2r(Z)dt2dtC(5)=-F+3s-25(52+3s+2)142+S5+1s+2・c(/)=l—4「OII1I_[―0图2・2AC无源网络…例2・4RC无源网络电路图如图2-2所示，试采用复数阻抗法画出系统结构图，并求传递函数SG)/UG)。解：在线性电路的计算中，引入了复阻抗的概念,则电压、电流、复阻抗之间的关系，满足广义的欧姆定律。即：二Z(s)如果二端元件是电阻/?、电容C或电感厶，则复阻抗Z(s)分别是/?、1/Cs或厶s(1)用复阻抗写电路方程式：t

10、/cl(5)=[/1(S)-/2(S)]~C

11、5I2(S)=[Uc{(S)-Uc2(S)]^-/<2Z(S)=/2(S)•亠C2s(2)将以上四式用方框图表示，并相互连接即得RC网络结构图，见图2—3(G)。(3)用结构图化简法求传递函数的过程见图2-3(c)、(〃)、@)。(d)■CS(b)(c)1R'CRGsh(RG+R心RQ)s+l(d)图2・37?C无源网络结构图(1)用梅逊公式直接由图2-3(/7)写岀传递函数Uc(s)/Ur⑸。独立回路有三个:G=工G&MA3一—云乓_R£S回路相互不接触的情况只有Z1和厶2两个回路」则SHRG；C2S2由上

12、式可写出特征式为:△=1—(厶[+L-)+厶3)_厶