自动控制原理问题详解

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1、第一章习题答案习题1-1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)画出系统方框图。1-2题1-2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。题1-2图仓库大门自动开闭控制系统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。题1-3图炉温自动控制系统原理图1-4题1-4图是控制导弹发射架方位的电位器式随动系统原理图。图中电位器、并联后跨接到同一电源的两端，其滑臂分别与输入轴和输出轴相

2、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。试分析系统的工作原理，指出系统的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。题1-4图导弹发射架方位角控制系统原理图题1-5图蒸汽机转速自动控制系统1-5采用离心调速器的蒸汽机转速控制系统如题1-5图所示。其工作原理是：当蒸汽机带动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动一对飞锤作水平旋转。飞锤通过铰链可带动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另一端通过连杆调节供汽阀门的开度。在蒸汽机正常运行时，飞锤旋转所产生

3、的离心力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。如果由于负载增大使蒸汽机转速下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动，并通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。同理，如果由于负载减小使蒸汽机的转速增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速保持在某个期望值附近。指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。1-6摄像机角位置自动跟踪系统如题1-6图所示。当光点显示器对准某个方向时，摄像机会自动跟踪并

4、对准这个方向。试分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及给定量，画出系统方框图。题1-6图摄像机角位置随动系统原理图1-7题1-7图(a)，(b)所示的系统均为电压调节系统。假设空载时两系统发电机端电压均为110V，试问带上负载后，图(a)，(b)中哪个能保持110V不变，哪个电压会低于110V，为什么?题1-7图电压调节系统工作原理图1-8题1-8图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。试绘制系统方块图，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

5、什么？1-9许多机器，像车床、铣床和磨床，都配有跟随器，用来复现模板的外形。题1-9图就是这样一种跟随系统的原理图。在此系统中，刀具能在原料上复制模板的外形。试说明其工作原理，画出系统方框图。题1-8图水温控制系统原理图1-10题1-10图(a)，(b)所示均为调速系统。(1)分别画出图(a)、图(b)对应系统的方框图。给出图(a)正确的反馈连线方式。(2)在恒值输入条件下，图(a)、图(b)中哪个是有差系统，哪个是无差系统，说明其道理。题1-10图调速系统工作原理图1-11题1-11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

6、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。题1-11图谷物湿度控制系统示意图第二章习题答案2-1(1)其中：，传递函数为:(2)其中：，，传递函数为:2-2解:(1)比较器(2)放大器(3)速度反馈(4)电枢回路(5)电动机轴上的力矩平衡………机电时间常数………..电框回路的电磁时间常数2-32-4其中：两个环节之间有负责效应。(b)其中：两个

7、环节之间无负责效应。2-5(a)其中：(b)其中：(c)其中：，，(d)这是准PI调节，当时2-6(a)(b)2-72-8信号流图如下:2-9信号流图如下:2-10(a)五个回环,四个互不接触的回环,四条前向通道(b)四个回环,一对互不接触回环,二条前向通道第三章习题答案3-1故传递函数为：3-2当时，，初始条件为零，则输入信号S所以其传递函数3-3解：则：∴由公式可得系统单位阶跃响应各项性能指标：①超调量②上升时间③峰值时间④调节时间⑤振荡次数（考虑的误差带）3-4解：由图3-49可知：即联立求解得∴系统的开环传函3-5（1），，（2）,,（3），，

8、（4），，3-6系统在阶跃信号作用下稳态误差为“0”的充分条件为：系统在加速度信号作用下稳态误