热工过程自动调节-课后习题答案-1到6章.docx

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1、1-4前馈调节系统和反馈调节系统有哪些本质上的区别？答：反馈调节系统是依据于偏差进行调节的，由于反馈回路的存在，形成一个闭合的环路，所以也称为闭环调节系统。其特点是：（1）在调节结束时，可以使被调量等于或接近于给定值；（2）当调节系统受到扰动作用时，必须等到被调量出现偏差后才开始调节，所以调节的速度相对比较缓慢。而前馈调节系统是依据于扰动进行调节的，前馈调节系统由于无闭合环路存在，亦称为开环调节系统。其特点是：(1)由于扰动影响被调量的同时，调节器的调节作用已产生，所以调节速度相对比较快；(2)由于没有被调量的反馈，所以调节结束时

2、不能保证被调量等于给定值。1-7基本的自动调节系统除被调对象外还有哪几个主要部件？它们各自的职能是什么？答：组成自动调节系统所需的设备主要包括：（1）测量单元：用来测量被调量，并把被调量转换为与之成比例（或其他固定函数关系）的某种便于传输和综合的信号。（2）给定单元：用来设定被调量的给定值，发出与测量信号同一类型的给定值信号。（3）调节单元：接受被调量信号和给定值信号比较后的偏差信号，发出一定规律的调节指令给执行器。（4）执行单元：根据调节单元送来的调节指令去推动调节机构，改变调节量。or2—8答案第三章3-1什么是有自平衡能力对

3、象和无自平衡能力对象？ 答案:所谓有自平衡能力对象，就是指对象在阶跃扰动作用下，不需要经过外加调节作用，对象的输出量经过一段时间后能自己稳定在一个新的平衡状态。所谓无自平衡能力对象，就是指对象在阶跃扰动作用下，若没有外加调节作用，对象的输出量经过一段时间后不能自己稳定在一个新的平衡状态。 3-2试分析P、PI、PID规律对系统调节质量的影响？ 答案：P调节器，有一个相对较大的超调量，有较长的调节时间，存在静态误差。 PI调节器，综合了P调节器和I调节器两者的性质。它的超调量及调节时间与P调节器差不多，但没有静态误差。 PID调节器

4、兼有比例、积分和微分作用的特点，只要三个调节作用配合得当就可以得到比较好的调节效果，它具有比PD调节还要小的超调量，积分作用消除了静态误差，但由于积分作用的引入，调节时间比PD调节器要长。 3-3在相同衰减率的前提下，为什么采用PI规律的比例带δ要采用P规律时选择得大一些？ 答案：PI调节器兼有比例调节作用和积分调节作用的特点，由于积分调节作用是随时间而逐渐增强的，与比例调节作用相比较过于迟缓，在改善静态品质的同时却恶化了动态品质，使过渡过程的振荡加剧，甚至造成系统不稳定。为保证相同衰减率，要通过增大比例带值来削弱振荡倾向。 3-

5、4怎样判别调节对象被控制的难易程度？ 答案：不论调节对象有无自平衡能力，都可统一用ε、ρ、τ三个特征参数来表示对象的动态特性。调节对象惯性越大、迟延越大越难被控制 3-6为何积分调节器称为无差调节器？ 答案：具有积分作用的调节器，只要对象的被调量不等于给定值，执行器就会不停地动作，只有当偏差等于零时，调节过程才结束；调节过程结束，则必然没有偏差，这是积分作用的特点。因此，积分作用调节器也称为无差调节器。第四章习题4-1调节系统如图4-13所示，试分别求当K=10和K=20时，系统的阻尼比z、无阻尼自然振荡频率wn、单位阶跃响应的超

6、调量Mp、峰值时间tp、衰减率y、调节时间ts和稳态误差e(¥)，并讨论K的大小对过渡过程性能指标的影响。解:系统的闭环传递函数为二阶系统传递函数的通用形式为二式比较，可得,K’=1K=10时，由此可以求得：阻尼振荡频率峰值时间超调量衰减率调节时间采用2%的误差带：采用5%的误差带：稳态误差K=20时，阻尼振荡频率峰值时间超调量衰减率调节时间采用2%的误差带：采用5%的误差带：稳态误差4-2调节系统如图4-14所示，试分别求出当系统的瞬态响应为y=0.75和y=0.9时的d值。解：由系统方框图可写出闭环特征方程式：整理得：考虑到二

7、阶系统的标准形式为：可见：,当取ψ=0.75时，阻尼比ξ=0.216，据此可求得：当取ψ=0.9时，阻尼比ξ=0.344，据此可求得：4-3试用劳斯判据和古尔维茨判据确定下列特征方程式的系统的稳定性。如果不稳定，指出在S右半平面根的个数。（1）(2)（3）(4)答案:(1)劳斯阵列：第一列元素全为正，所以系统稳定。(2)劳斯阵列：第一列元素符号改变两次，所以系统不稳定，有2个根在S右半平面。(3)劳斯阵列：第一列元素符号改变两次，所以系统不稳定，有2个根在S右半平面。(4)劳斯阵列：第一列元素全为正，所以系统稳定。4-4已知系统特

8、征方程式如下，试求系统在S右半平面的根数。（1）（2）（3）答案:(1)劳斯阵列：由于出现全零行，故用行系数构成辅助多项式。第一列元素全为正，说明特征方程式没有正根，而由辅助方程式，=0S=j2和S=-j2这就是系统特征方程式的两对虚根，因此系统边