自動(dòng)控制原理作業(yè)答案解析1-7考試重點(diǎn)

1、.紅色為重點(diǎn)2016年考題第一章1-2倉庫大門自動(dòng)控制系統(tǒng)原理示意圖。試說明系統(tǒng)自動(dòng)控制大門開閉的工作原理,并畫出系統(tǒng)方框圖。解當(dāng)合上開門開關(guān)時(shí),電橋會(huì)測量出開門位置與大門實(shí)際位置間對(duì)應(yīng)的偏差電壓,偏差電壓經(jīng)放大器放大后,驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絞盤轉(zhuǎn)動(dòng),將大門向上提起。與此同時(shí),和大門連在一起的電刷也向上移動(dòng),直到橋式測量電路達(dá)到平衡,電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng),大門達(dá)到開啟位置。反之,當(dāng)合上關(guān)門開關(guān)時(shí),電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)帶動(dòng)絞盤使大門關(guān)閉,從而可以實(shí)現(xiàn)大門遠(yuǎn)距離開閉自動(dòng)控制。系統(tǒng)方框圖如下圖所示。1-4 題1-4圖為水溫控制系統(tǒng)示意圖。冷水在熱交換器中由通入的蒸汽加熱,從而得到一定溫度的熱水。冷水流量變化用流量計(jì)測

2、量。試?yán)L制系統(tǒng)方塊圖,并說明為了保持熱水溫度為期望值,系統(tǒng)是如何工作的？系統(tǒng)的被控對(duì)象和控制裝置各是什么？解工作原理：溫度傳感器不斷測量交換器出口處的實(shí)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(jìn)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(jì)測得,通過溫度控制器,開大閥門,使蒸汽量增加,提前進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)按冷水流量進(jìn)行順饋補(bǔ)償,保證熱交換器出口的水溫不發(fā)生大的波動(dòng)。其中,熱交換器是被控對(duì)象,實(shí)際熱水溫度為被控量,給定量希望溫度在控制器中設(shè)定；冷水流量是干擾量。系統(tǒng)方塊圖如下圖所示。這是一個(gè)按干擾補(bǔ)償?shù)?/p>

3、復(fù)合控制系統(tǒng)。1-5圖為工業(yè)爐溫自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理圖。分析系統(tǒng)的工作原理,指出被控對(duì)象、被控量及各部件的作用,畫出系統(tǒng)方框圖。解 加熱爐采用電加熱方式運(yùn)行,加熱器所產(chǎn)生的熱量與調(diào)壓器電壓Uc的平方成正比,Uc增高,爐溫就上升,Uc的高低由調(diào)壓器滑動(dòng)觸點(diǎn)的位置所控制,該觸點(diǎn)由可逆轉(zhuǎn)的直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。爐子的實(shí)際溫度用熱電偶測量,輸出電壓Uf。Uf作為系統(tǒng)的反饋電壓與給定電壓Ur進(jìn)行比較,得出偏差電壓Ue,經(jīng)電壓放大器、功率放大器放大成au后,作為控制電動(dòng)機(jī)的電樞電壓。在正常情況下,爐溫等于某個(gè)期望值TC,熱電偶的輸出電壓Uf正好等于給定電壓Ur。此時(shí),Ue=Ur-Uf=0,故U1=Ua=0,可

4、逆電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng),調(diào)壓器的滑動(dòng)觸點(diǎn)停留在某個(gè)合適的位置上,使Uc保持一定的數(shù)值。這時(shí),爐子散失的熱量正好等于從加熱器吸取的熱量,形成穩(wěn)定的熱平衡狀態(tài),溫度保持恒定。當(dāng)爐膛溫度TC由于某種原因突然下降,則出現(xiàn)以下的控制過程,控制的結(jié)果是使?fàn)t膛溫度回升,直至TC的實(shí)際值等于期望值為止。系統(tǒng)中,加熱爐是被控對(duì)象,爐溫是被控量,給定量是由給定電位器設(shè)定的電壓ru表征爐溫的希望值。系統(tǒng)方框圖見下圖。注意:方框圖中被控對(duì)象和被控量放在最右邊,檢測的是被控量,非被控對(duì)象.第二章2-2設(shè)機(jī)械系統(tǒng)如圖257所示,其中xi為輸入位移,xo為輸出位移。試分別列寫各系統(tǒng)的微分方程式及傳遞函數(shù)。解：圖：由牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律

5、,在不計(jì)重力時(shí),可得2-6若某系統(tǒng)在階躍輸入r=1時(shí),零初始條件下的輸出響應(yīng)c=1-e-2t+e-t,試求系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和脈沖響應(yīng)。2-8在圖2-60中,已知G和H兩方框相對(duì)應(yīng)的微分方程分別是且初始條件均為零,試求傳遞函數(shù)及C/R及E/R。2-9求圖2-53所示有源網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)Uo/Ui2-11已知控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-55所示。試通過結(jié)構(gòu)圖等效變換求系統(tǒng)傳遞函數(shù)C/R。解：第三章3-3已知二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為h =10 12.5e1.2t sin試求系統(tǒng)的超調(diào)量、峰值時(shí)間p和調(diào)節(jié)時(shí)間s。解：或：先根據(jù)c求出系統(tǒng)傳函,再得到特征參數(shù),帶入公式求解指標(biāo)。3-6設(shè)圖3-46是簡化的飛行控制系

6、統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,試選擇參數(shù)K和Kt,使系統(tǒng)n、。分析：求出系統(tǒng)傳遞函數(shù),如果可化為典型二階環(huán)節(jié)形式,則可與標(biāo)準(zhǔn)二階環(huán)節(jié)相對(duì)照,從而確定相應(yīng)參數(shù)。解對(duì)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行化簡如圖所示。3-10已知系統(tǒng)的特征方程,試判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并確定在右半s平面根的個(gè)數(shù)及純虛根。 解：=0列勞思表:S5 1 12 32S4 3 24 48 S3 0 S2 48 S 0 輔助方程, S 24 輔助方程求導(dǎo)： S0 48 系統(tǒng)沒有正根。對(duì)輔助方程求解,得到系統(tǒng)一對(duì)虛根。列勞思表：系統(tǒng)不穩(wěn)定。3-12 已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖所示。試用勞思穩(wěn)定判據(jù)確定能使系統(tǒng)穩(wěn)定反饋參數(shù)的取值范圍。解：系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：所以0。3-13已知單位反

7、饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù):G = 3試求輸入分別為 r = 2t 和 r = 2 + 2t +t 2 時(shí),系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。1因?yàn)槭嵌A系統(tǒng),且系數(shù)大于零,所以系統(tǒng)穩(wěn)定。 3應(yīng)先檢查系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 第四章4-2已知開環(huán)零、極點(diǎn)分布如圖4-28所示,試概略繪出相應(yīng)的閉環(huán)根軌跡圖。另附其他地方例題：4-3設(shè)單位反饋控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)如下,試概略繪出相應(yīng)的閉環(huán)根軌跡圖。4-5設(shè)單位反饋控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下,要求：確定產(chǎn)生純虛根的開環(huán)增益值。4-8 設(shè)反饋控制系統(tǒng)中要求：1概略繪出系統(tǒng)根軌跡圖,并判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；2如果改變反饋通路傳遞函數(shù),使H=1+2s,試判斷H改變后的系統(tǒng)穩(wěn)定性,研究由于Hs改變所產(chǎn)生的效應(yīng)。第五章5-2若系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)c=1-1.8e-4t+0.8e-9t,試確定系統(tǒng)的頻率特性。5-8繪制下列傳遞函數(shù)的對(duì)數(shù)幅頻漸近特性曲線 2125-17根據(jù)題5-8所繪對(duì)數(shù)幅頻特性漸進(jìn)曲線,