自动控制原理答案——第一章.pdf

第 1 章 习 题 1-1 日常生活中存在许多控制系统，其中洗衣机的控制是属于开环控制还是闭环控制？卫生间抽水 马桶水箱蓄水量的控制是开环控制还是闭环控制？ 解：洗衣机的洗衣过程属于开环控制，抽水马桶的蓄水控制属于闭环控制。 1-2 用方块图表示驾驶员沿给定路线行驶时观察道路正确驾驶的反馈过程。 解：驾驶过程方块图如图 所示。 图 驾驶过程方块图 1-3 自动热水器系统的工作原理如图T1.1 所示。水箱中的水位有冷水入口调节阀保证，温度由加热器维 持。试分析水位和温度控制系统的工作原理，并以热水出口流量的变化为扰动，画出温度控制系统的原 理方块图。 图T1.1 习题 1-3 图 , H , , H H=H 时，浮 解：水位控制：输入量为预定的希望水位 设为 r 被控量为水箱实际水位 设为 。当 r = 子保持一定位置，冷水调节阀保持一定开度，进水量 出水量，水位保持在希望水位上。当出水量增加 时，实际水位下降，浮子下沉，冷水入口调节阀开大，进水量增加，水位上升直到H=Hr 。同理，当出 水量减少时，实际水位上升，浮子上升，冷水入口调节阀关小，进水量减少，水位下降直到H=Hr 。 温度控制：在热水电加热器系统中，输入量为预定的希望温度（给定值），设为Tr ，被控量（输 出量）为水箱实际水温，设为 ，控制对象为水箱。扰动信号主要是由于放出热水并注入冷水而产生 的降温作用。当T=Tr 时，温控开关断开，电加热器不工作，此时水箱中水温保持在希望水温上。当使用 热水时，由于扰动作用使实际水温下降，测温元件感受TTr 的变化，并把这一温度变化转换为电信号使 温控开关接通电源工作，电加热器工作，使水箱中的水温上升，直到T=Tr 为止。 1 温度控制系统的原理方块图如图 所示。 图 热水电加热器控制原理方块图 1-4 仓库大门自动开闭系统原理示意图如图 T1.2 所示。试说明自动控制大门开闭的工作原理并画出原 理方块图。 图T1.2 习题 1-4 图 解：当合上开门开关时，电位器桥式测量电路的偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞 盘转动，将大门向上提起，与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动。直到桥式测量电路达到平衡， 电动机停止转动，大门到达开启位置。反之当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而实现 了远距离自动控制大门开闭。控制系统原理方块图如图 所示。 图 仓库大门自动开闭控制系统方块图 1-5 根据图 T1.3 所示的电动机速度控制系统工作原理图，完成： (1) 将 a，b 与 c，d 用线连接成负反馈状态； (2) 画出系统方块图。 图T1.3 习题 1-5 图 a d ↔b c ↔ 解：（1）负反馈连接方式为： ， ； （2 ）系统方块图如 图所示。 2 题 解图 速度控制系统方块图 1-6 液位自动控制系统示意图如图 T1.4 所示。在任何情况下，希望液面高度 c 维持不变，试说明系统 工作原理，并画出系统原理方框图。 图T1.4