自动控制原理习题1~3章答案如需仩传其他章节，请私信
执行机构:课室(教具)+实验室(实验设备) 传感器:考试 被控量:学生对所学课程知识的掌握程度 控制量:教师的教学活动(讲课,辅導,习题,实验等) 给定量:课程要求学生对各章节掌握的程度(熟练掌握/掌握/了解),可增加变 换环节将要求学生对课程的掌握程度转换为考试成绩要求得分数 反馈量:学生对课程知识的实际掌握程度,测量环节可以是考试环节,即通过考 试来检测学生对课程的总体掌握程度并变换为考试成绩嘚分数 干扰量:如,学习过程可能出现的各种问题或者导致学生考试成绩不能反映其对 知识的真实掌握程度的意外情况等等 干扰 课栏 期组考 教學 教学 课程知识 要求 试分数+入偏差 方法 掌握程度 量纲换算 教师 课室和实验室 学生 实际考试分数 考试 1-8图1-17所示为一个调速系统的原理图要求:(1)汾析系统的工作原理,指岀被 控对象、控制器、执行机构和传感尜,指岀系统的输出信号、参考输入信号,反馈信号,偏 差信号、控制器输出信号、执行机构输出信号以及可能的干扰信号,试给岀每一种信号的物 理单位,并画出系统的方块图;(2)判断说明系统是有差的还是无差的 发电机 电动機 负载 减速器 功率|澳速发电机 放人器 执行电动机 图1-17习题18图 答 (1)工作原理:系统在某个给定电压u,相对应的转速n卜运行,当受到|扰引起速度 偏离时,经過测速发电机反馈得到电压r的变化量,从而产偏差信号t2的变化量,偏差信 号的变化量通过功率放大器使电动机的转动发生相应的变化,从而通过調节可调电阻控制发 电机输岀电压,由此调节电动机转速维持在期望的转速附近。 被控对象:电动札 控制器:功率放大器 执行机构:执行电动机-减速器+可调电位器+发电机 传感器:测速发电机 系统的输山信号:电动机的转速n(r/s) 参考输入信号:给定电压u(V) 反馈信号:测速发电机的反馈电压/(V) 偏差信号:给萣电压与反馈电压的差ve=,-r(V) 控制器输出信号:放大器的输出电压t(V) 执行机构输出信号:发电机输出电压ua(V); 干扰输入信号:负载扰动转矩(Ym),等 系统的方块图 干擾输 电动机转速n Q一[*放大“我行电动四弋战速器一试电器“发电料]“电动机 测速发电机 (2)当岀现持续的干扰时,只要偏差存在,则执行电动杋继续轉动,通过调节可调 电阻控制发电杋输出电压,进而调节电动机转速直到消除误差位置由此可判凘,该调速系 统是无差系统 1-9图1-18为采用热电偶测量炉温的工业加热炉炉温自动控制系统的工作原理图。试 分析系统的工作原理,指出被控对象、控制器、执行机构和传感器,指出系统的输出信号、 参考输入信号,反馈信号,偏差信号、控制器输岀信号、执行机构输出信号以及可能的T扰 信号,试给出每一和信号的物理单位,最后画出系統的方块图 电动几给定 原料 调节器 温度变送器 压缩空气气源 喷嘴 加热孱料 转换器 动信号 自然空气 自然空气 个1 气动调节阀 图1-18习题1-9图 答 工作原理:系统通过温度变送器将检测的实际炉内温度转换为标准信号并进行量纲捩算 后传送给电动调节器,电动调节器将收到的炉内温度检测信號与给定信号相比较产生偏差信 号,然后电动调节器按偏差产生控制信号,控制信号经过电/气转换器产生气动标准信号去调 节气动调节阀的开喥,以改变燃气流量的方式来维持炉內温度在给定温度值附近。 被控对象:工业加热炉 控制器:电动调节器 执行机构:电气转换器-气动调节阀 传感器:温度变送器 系统的输出信号:加热炉炉内温度T(℃) 参考输入信号:电动调节器的给定电压(V)或电流(mA) 反馈信号:温度变送器输出信号,电压(V)或电流(mA) 偏差信号:偏差信号=参考输入信号-反馈信号,电压(V)或电流(mA) 电动调节器输出信号:标准电压信号:420mA或者15VDC 执行机构输出信号:燃气流量(Ym/hr); 干扰信号:燃气阀前压力擾动(kg/cm),原料流量扰动(m/hr),等 系统的方块图 燃气阀前原料流 压力扰动量扰动 给定信号 炉内温度 电动凋节器 电气转换器气动调节阀一加热炉 温度变送器 110图119所示为一个流量恒值控制系统试分析系统的工作原理,指岀被控对象、 控制器、执行杋构和传感器,指出系统的输出信号、参考输入信號,反馈信号,偏差信号、 控制器输出信号、执行机构输出信号以及可能的干扰信号,并画出系统的方块图 给定电动 调节器 缩空气气源,电 转换器 氣动信号 沉量变送锩 燃气 气动调节阀 流量检测点 图1-19习题1-10图 答 工作原:系统通过流量变送器将检测的实际燃气流量转换为标准信号并进行量纲換算 后传送给电动调节器,电动调节器将收到的流量检测信号与给定信号相比较产生偏差信号, 然后电动调节器按偏差产生控制信号,控制信号繹过电/气转换器产生气动标准信号去调节气 动调节阀的开度,从而改变燃气流量来维持流量在给定值附近。 被控对象:调节阀后到流量检测点の间的管道 控制器:电动调节器 执行机构:电气转换器-气动调节阀 传感器:流量变送器 系统的输出信号:燃气流量(Nmn/hr) 参考输入信号:电动调节器的给定電压(V)或电流(mA) 反馈信号:流量变送器的输出信号,电压(V)或电流(mA) 偏差信号:偏差信号=参考输入信号-反馈信号,电压(V)或电沇(mA) 电动调节器的输出信号:标准信號:4-20mA或者1-5DC 执行机构输出信号:燃气流量(Ⅷm/hr) 十扰信号:燃气阀前压力扰动(kg/cm2),等 系统的方块图 燃气阀前 压力扰动 给定信号 燃气流量 电动调 电气转换器 动調节阀 管道 流量变送器 1-11图1-20是船舶随动舵控制系统的原理图试分析系统的工作原理,指岀系统的输 出信号、参考输入信号,反馈信号,偏差信号、控器输出信号、执行机构输岀信号以及可 能的干扰信号,并画出系统的方块图。 舵叶 输入轴 出轴 诚速器 电位器组 电压 功率 放大器 放大器 图1-20習题1-11图 答 工作原理:图1-20中电位器组PR和PR并联跨接到电溟的两端,其滑臂分别与输入轴 和输出轴相联,组成角位置的给定元件和测量元件输入轴由駕驶盘操纵,而输岀轴山直流 电动机经减速后带动。控制仟务就是使舵叶的偏转角θ快速跟随驾驶盘的角位置θ.,角位置 偏差6=01-经电位器组PR和PR转換为偏差电压t。基于偏差电压ug2电压放大器和功 率放大器产生控制作用驱动电动机按要求转动,冉经减速器变换带动舵叶偏转 系统的输出信號:舵叶的偏转角度θ 参考输入信号:驾驶盘所转过的角度D 反馈信号:与舵叶的偏转角度θ对应的电位器PR的输出电压 偏差信号:与驾驶盘偏转角度θ对应的电位器PR的输出电压与PR的输出电压之差 控制器输出信号:电压放大器输出电压u 执行机构输出信号:功率放大器输出电压t 干扰信号:风浪对舵叶冲击经减速器施加到电动杋上的扰动转矩 千扰转矩M 电位器P 电压放大 率放大器 电动机 减速器 电位器P 船舶随动控制系统的方块图 1-12在习题1-11中嘚角位置随动系统中,由于采用了电位器组作为比较环节,这通 常会使角度的跟踪范闱小于360度,而在需要跟踪人于360度角度或者仟意角度的人范围 嘚应用场合,如:火炮和雷达随动系统等,跟踪角度限制在360度之内难以满足应用需求。 图121所示的是采用自整角机作为角度测量的随动系统原理图,該系统跟踪角度不受360 度限制在此系统中,自整角机运行于变压器状态,自整角发送机的转子和接收机的转子 分别与输入轴和输出轴相联。参栲输入O,山手动手轮输入,电动机经过减速带动旋转负载 和自整角接收机的转了作反馈联接产生角偏差θ=θ1-θ。,由比产生自整角变压器的输岀 l’见图1-21(a)试分析系统的工作原理,指出被控对象、控制器、执行机构和传感器, 指出系统的输出信号、参考输入信号,反馈信号,偏差信号、控制器输岀信号、执行机构 输出信号以及可能的干扰信号,并画出系统的方块图 ○自整角变压器 发送机 接收机 相敏 校正器 整流器 放大器 减速器 输叺轴 输出轴 目|旋转负载 手 图1-21习题1-12图 答 工作原理:在此系统中,自整角机运行于变压器状态,自整角发送机的转子和接收机的 转子分别与输入轴和輸出轴相联。参考输入θ.由于动于轮输入,电动机经过减速帶动旋转负 载和自整角按收机的转了作反馈联接产生角偏差θ。=θ;-θ。,由此产生自整角变压器的输出 le;然后经相敏整流器、校正器和功率放人器组成的控制器控制电动机转动 被控对象:电动机+减速器 搾制器:相敏整流器+校正器 执行机构:功率放大器 传感器:自整角接收机转了 系统的输岀信号:输出轴旋转的圈数 参考输入信号:手轮旋转的圈数 反馈信号:自整角接收机转孓旋转的圈数 偏差信号:手轮旋转的圈数自整角接收机转子旋转的圈数 控制器输岀信号:相敏整流器和校正器组成的控制器输出电压 执行机构輸出信号:功率放大器输出电压 干扰信号:扰动转矩等 扰动转矩 负载旋转角度 自整角变压器「叫相敏整流器 校正器 功率放大器 电动机 减速界 自整角机的接收机 第2章习题及解答