控制工程導(dǎo)論課后習(xí)題答案

本文格式為Word版，下載可任意編輯——控制工程導(dǎo)論課后習(xí)題答案第一章概論習(xí)題及及解答

1-1試列舉幾個(gè)日常生活中的開環(huán)控制和閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)例，并說(shuō)明它們的工作原理。

略

1-2.圖1-17是液面自動(dòng)控制系統(tǒng)的兩種原理示意圖。在運(yùn)行中，希望液面高度H0維持不變。

1．試說(shuō)明各系統(tǒng)的工作原理。

2．畫出各系統(tǒng)的方框圖，并說(shuō)明被控對(duì)象、給定值、被控量和干擾信號(hào)是什么?

(a)工作原理：出水量?2與進(jìn)水量一致，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，液位高度保持在H0。當(dāng)出水

量大于進(jìn)水量，液位降低，浮子下沉，通過(guò)連桿使閥門L1開大，使得進(jìn)水量增大，液位逐漸上升；當(dāng)出水量小于進(jìn)水量，液位升高，浮子上升，通過(guò)連桿使閥門1關(guān)小，液位逐漸降低。

其中被控對(duì)象是水槽，給定值是液面高度希望值H0。被控量是液面實(shí)際高度，干擾量是出水量?2。

(b)工作原理：出水量與進(jìn)水量一致系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，電位器滑動(dòng)頭位于中間位置，液面

為給定高度H0。當(dāng)出水量大于（小于）進(jìn)水量，浮子下沉（上?。?dòng)電位器滑動(dòng)頭向上（下）移動(dòng)，電位器輸出一正（負(fù)）電壓，使電動(dòng)機(jī)正（反）轉(zhuǎn)，通過(guò)減速器開大（關(guān)?。╅y門L1，使進(jìn)水量增大（減?。好娓叨壬撸ń档停?，當(dāng)液面高度為H0時(shí)，電位器滑動(dòng)頭處于中間位置，輸出電壓為零，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，系統(tǒng)又處于平衡狀態(tài)。

其中被控對(duì)象是水槽，給定值為液面高度希望值H0，被控量是液面實(shí)際高度，干擾量是出水量?2。

(a)，(b)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖

題解1-2（a）系統(tǒng)方框圖題解1-2（b）系統(tǒng)方框圖1-3什么是負(fù)反饋控制?在圖1-17(b)系統(tǒng)中是怎樣實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋控制的?在什么狀況下反饋極性會(huì)誤接為正，此時(shí)對(duì)系統(tǒng)工作有何影響?

解：負(fù)反饋控制就是將輸出量反饋到輸入端與輸入量進(jìn)行比較產(chǎn)生偏差信號(hào)，利用偏差信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)理，達(dá)到減小或消除偏差的目的。

圖1-17(b)系統(tǒng)的輸出量液面實(shí)際高度通過(guò)浮子測(cè)量反饋到輸入端與輸入信號(hào)（給定液面高度）進(jìn)行比較，假使二者不一致就會(huì)在電位器輸出一電壓值——偏差信號(hào)，偏差信號(hào)帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)減速器使閥門1開大或關(guān)小，從而進(jìn)入量改變，當(dāng)輸出量——液面實(shí)際高度與給定高度一致偏差信號(hào)為0，電機(jī)，減速器不動(dòng)，系統(tǒng)又處于平衡狀態(tài)。

當(dāng)電位器極性接反（或?qū)㈦姍C(jī)極反接）此時(shí)為正反饋，系統(tǒng)不可能把液面高度維持在給定值。1-4.若將圖1-17(a)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改為圖1-18。試說(shuō)明其工作原理。并與圖1-17(a)比較有何不同?對(duì)系統(tǒng)工作有何影響?

解：若將1-17(a)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖改為1-18，系統(tǒng)變成了正反饋，當(dāng)出水量與進(jìn)水量一致，液面高度為給定值H0。當(dāng)出水量大于進(jìn)水量，液面位降低，浮子下稱，通過(guò)連桿使閥門1關(guān)小，進(jìn)水量越來(lái)越小，液面高度不能保持給定高度H0，同樣當(dāng)出水量小于進(jìn)水量，浮子上浮，液位升高，使閥門1開大，進(jìn)水量增大，液位越來(lái)越高，不可能維持在給定高度H01-5某倉(cāng)庫(kù)大門自動(dòng)控制系統(tǒng)的原理圖如圖1-19所示。試說(shuō)明自動(dòng)控制大門開啟和關(guān)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(cè)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(cè)量電路達(dá)到平衡，電動(dòng)機(jī)中止轉(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)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)方框圖如圖解1-2所示。

題解1-5圖

其次章物理系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

習(xí)題及及解答

2-1試建立圖2-55所示各系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方程，并說(shuō)明這些動(dòng)態(tài)方程之間有什么特點(diǎn)。圖中電壓u1和位移x1為輸入量，電壓u2和位移x2為輸出量；k、k1和k2為彈性系數(shù)；f為阻尼器的阻尼系數(shù)。解：

題解2?1(a)

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22Ru12?RCu2?u1U2(s)U?s?RCs1(s)s?1RCs?1RC

題2?1(b)圖及題解2?1(b)圖

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fsX2(s)fs??kfX1(s)fs?ks?1k題2?1(c)圖及題解2?1(c)圖1Cs?U(s)U1(s)?I(s)?c1R1?CsR1?U2(s)?R2I(s)

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R1?R2?R1R2Cs題2?1(d)圖及題解2?1(d)圖

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