中國礦業(yè)大學常俊林版《自動控制原理》1-6章課后習題解答

1、第一章1.1圖1.18是液位自動控制系統原理示意圖。在任意情況下，希望液面高度維持不變，c試說明系統工作原理并畫出系統方塊圖。c??SM___1Q浮子用水開關2Q電位器控制閥減速器電動機fi??解：系統的控制任務是保持液面高度不變。水箱是被控對象，水箱液位是被控變量。電位器用來設置期望液位高度(通常點位器的上下位移來實現)。c當電位器電刷位于中點位置時，電動機不動，控制閥門有一定的開度，使水箱的流入水量與流出水量相等，從而使液面保持在希

2、望高度上。一旦流出水量發(fā)生變化(相當于擾c動)，例如當流出水量減小時，液面升高，浮子位置也相應升高，通過杠桿作用使電位器電刷從中點位置下移，從而給電動機提供一定的控制電壓，驅動電動機通過減速器減小閥門開度，使進入水箱的液體流量減少。這時，水箱液位下降浮子位置相應下降，直到電位器電刷回到中點位置為止，系統重新處于平衡狀態(tài)，液位恢復給定高度。反之，當流出水量在平衡狀態(tài)基礎上增大時，水箱液位下降，系統會自動增大閥門開度，加大流入水量，使液位升

3、到給定高度。c系統方框圖如圖解1.4.1所示。失諧角成比例的偏差電壓，該偏差電壓經整流放大器、功率放大器放大后驅動電動機轉動，帶動減速器改變負載的角位置，使之跟隨變化，直到與一致，系統達到新的平衡狀o?i?i?態(tài)時為止。系統中采用測速發(fā)電機TG作為校正元件，構成內環(huán)反饋，用于改善系統動態(tài)特性。該系統為隨動系統。被控對象是負載；被控量為負載角位置，給定量是發(fā)送自整角o?機TX轉子的角位置。自整角機完成測量、比較元件的功能，整流放大器、功率

4、放大器i?共同完成放大元件的功能，電動機SM和減速器組成執(zhí)行機構，測速發(fā)電機TG是校正元件，系統方框圖如圖解1.4.6所示。1.4解工作原理：溫度傳感器不斷測量交換器出口處的實際水溫，并在溫度控制器中與給定溫度相比較，若低于給定溫度，其偏差值使蒸汽閥門開大，進入熱交換器的蒸汽量加大，熱水溫度升高，直至偏差為零。如果由于某種原因，冷水流量加大，則流量值由流量計測得，通過溫度控制器，開大閥門，使蒸汽量增加，提前進行控制，實現按冷水流量進行前

5、饋補償，保證熱交換器出口的水溫波動不大。系統中，熱交換器是被控對象，實際熱物料溫度為被控變量，冷水流量是干擾量。系統方框圖如圖解1.4.4所示。這是一個按干擾補償的復合控制系統。1.5解帶上負載后，由于負載的影響，圖(a)與圖(b)中的發(fā)電機端電壓開始時都要下降，但圖(a)中所示系統的電壓能恢復到110v，而圖(b)中的系統卻不能。理由如下；對圖(a)所示系統，當輸出電壓u低于給定電壓時，其偏差電壓經放大器K，使電機SM轉動，經減速器帶