自动控制课后习题答案

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1、第1章[疑难问题解答]思考题：1-1开环控制与闭环控制的特征、优缺点和应用场合（1）对于开环控制，系统的输出量不被引回来对系统的控制部分产生影响。优点：无反馈环节，一般结构简单、系统稳定性好、成本低。缺点：当控制过程受到各种扰动因素影响时，将会直接影响输出量，而系统不能自动进行补偿。特别是当无法预计的扰动因素使输出量产生的偏差超过允许的限度时，开环控制系统便无法满足技术要求。应用场合：一般应用在输出量和输入量之间的关系固定，且内部参数或外部负载等扰动因素不大，或这些扰动因素产生的误差可以预先确定并能进行补偿的情况下，应尽量采用开环控制系统。（2）对于闭环控制，

2、系统输出量通过反馈环节返回作用于控制部分，形成闭合回路。优点：可以自动进行补偿，抗干扰能力强、精度高。缺点：闭环控制要增加检测、反馈比较、调节器等部件，会使系统复杂、成本提高。而且闭环控制会带来副作用，使系统的稳定性变差，甚至造成不稳定。应用场合：用于输入量与输出量关系为未知，内外扰动对系统影响较并且控制精度要求不高的场合。1-3对自动控制系统性能指标的基本要求一稳，意谓系统稳定性好，动态过程的超调和振荡小二准意谓系统稳态性能好，无静差或静差小三快意谓系统失稳后调整时间短，能尽快恢复或达到新的稳定状态1-4组成自动控制系统的主要环节有哪些？它们各有什么特点？起

3、什么作用？答：主要环节有：（1）给定元件：由它调节给定信号，以调节输出量的大小。（2）检测元件：由它检测输出量的大小，并反馈到输入端，此处为热电偶。（3）比较环节：在此处，反馈信号与给定信号进行叠加，信号的极性以“+”或“—”表示。（4）放大元件：由于偏差信号一般很小，因此要经过电压放大及功率放大，以驱动执行元件。（5）执行元件：驱动被控制对象的环节。（6）控制对象：亦称被调对象。（7）反馈环节：由它将输出量引出，再回送到控制部分。1、习题1-6[解]Ⅰ：最大超调量，调整时间，振荡次数，技术性能最差。　　Ⅱ：，，，技术性能较好。　　Ⅲ：，，，技术性能最好。2、

4、习题1-7[解]要画出控制系统方块图，第一步（也是关键的一步）就是搞清系统的工作原理或工作过程。在如图1-17所示的电路中，被控量是负载（电阻）上的电压(输出电压)。若不采用稳压电源，将负载直接接到整流电路（图中未画出）的输出电压上，则当负载电流增加（减小）时，整流电源的等效内阻上的电压降落将增加，使整流输出电压（此时即为负载上的电压）降低。当然，若电网电压波动，也会使整流输出电压产生波动。设整流输出电压的波动为△，它是造成负载上电压不稳定的主要原因。　　如今增设了稳压电路，此时负载上的电压不再是整流电压，而是整流电压在经调整管的调节后输出的电压。导通程度愈大

5、，则输出电压大些，反之将小些。由图可见，调整管的导通程度将取决于放大管的导通程度。管的发射极电位由电阻和稳压管构成的稳压电路提供恒定的电位。管基极电位取决于负载电压（由和构成的分压电路提供输出的负载电压的采样信号）。　　当负载电压因负载电流增加（或电网电压下降）而下降时，则下降；由于发射极电位恒定，于是将减小；这将导致的集电极电流减小，此电流在电阻的压降（）也将减小；这将是调压管的基极电位升高，的导通程度加大，使输出电压增加，从而起到自动补偿的作用。其自动调节过程参见下图。图（1-1）稳压电源电路的框图及自动调节过程由以上分析可知，此系统的输出量为,给定值取决

6、于稳压管的稳压值，检测元件为、构成的分压电路，反馈信号为电压负反馈，执行元件为调压管，放大元件为，扰动量为整流输出电压的波动△。由此可画出如图所示的框图。3、习题1-8[解]在图1-18所示的控制系统中，合上"开门"开关（"关门"开关联动断开），给定电位器便向放大器送出一个给定电压信号。此时反映大门位置的检测电位器向放大器送出一个反馈电压信号。这两个电压信号在放大器的输入端进行迭加比较，形成偏差电压。此电压经放大后驱动电动机带动卷筒使大门向上提升。这一过程要一直继续到大门的开启位置达到预期值，反馈电压与给定电压相等，偏差电压为零时才停止。若大门开启的程度不够大

7、（门未全开），则可调节给定电位器，使与"开门"开关相连的触点上移即可。　　由以上分析可知，此系统的控制对象是仓库大门，执行单元是直流电动机和卷筒，给定信号由"开门"（或"关门"）开关给出，调节给定电位器（的触点）即可改变大门的开启（或关闭）的程度。（当然，整定检测电位器触点与大门的对应位置，也可调整大门的开启程度）。通过与大门相连的连杆带动的检测电位提供位置反馈信号。由以上分析可画出如下图所示的系统组成框图：4、题1-11[解]图1-21所示系统的组成框图和自动调节过程如下图所示：图（1-3）直流调速系统组成框图和自动调节过程＊5、题1-9图1-19系统组成框

8、图如下：＊6、习题1-10第1章[疑难