自动化控制原理程鹏版课后标准答案.pdfVIP

自控制原理

1.1图1.18是液位自控制系统原理示意图。在任意情况下，希望液面高度试说c维持不变，

明系统工作原理并画出系统方块图。

解：系统的控制任务是保持液面高度不变。水箱是被控对象，水箱液位是被控变量。电位器用来

设置期望液位高度c*通常点位器的上下位移来实现。

（）

当电位器电刷位于中点位置时，电机不，控制阀门有一定的开度，使水箱的流入水量

与流出水量相等，从而使液面保持在希望高度上。一旦流出水量发生变化相当于扰*，

c（）

例如当流出水量减小时，液面升高，浮子位置也相应升高，通过杠杆作用使电位器电刷从中点

位置下移，从而给电机提供一定的控制电压，驱电机通过减速器减小阀门开度，使进入

水箱的液体流量减少。这时，水箱液位下降．浮子位置相应下降，直到电位器电刷回到中点位置

为止，系统重新处于平衡状态，液位恢复给定高度。反之，当流出水量在平衡状态基础上增大

*

时，水箱液位下降，系统会自增大阀门开度，加大流入水量，使液位升到给定高度。

c

系统方框图如图解1.4.1所示。

1.2恒温箱的温度自控制系统如图1.19所示。

1）画出系统的方框图；

2）简述保持恒温箱温度恒定的工作原理;

3）指出该控制系统的被控对象和被控变量分别是什么。

图1.19恒温箱的温度自控制系统

解：恒温箱采用电加热的方式运行，电阻丝产生的热量与调压器电压平方成正比，电压增

高，炉温就上升。调压器电压由其滑触点位置所控制，滑臂则由伺服电机驱．炉子的实

际温度用热电偶测量，输出电压作为反馈电压与给定电压进行比较，得出的偏差电压经放大器

放大后，驱电机经减速器调节调压器的电压。

在正常情况下，炉温等于期望温度，热电偶的输出电压等于给定电压。此时偏差为零，

T

电机不，调压器的滑触点停留在某个合适的位置上。这时，炉子散失的热量正好等于

从电阻丝获取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。

当炉温由于某种原因突然下降例如炉门打开造成热量流失时，热电偶输出电压下降，

（）

与给定电压比较后出现正偏差，经放大器放大后，驱电机使调压器电压升高，炉温回升，

直至温度值等于期望值为止。当炉温受扰后高于希望温度时，调节的过程正好相反。最终达

到稳定时，系统温度可以保持在要求的温度值上。

系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控变量，给定量是给定电位器设定的电压表征

（

炉温的希望值。给定电位计是给定元件，放大器完成放大元件的功能，电机、减速器和调

）

压器组成执行机构，热电偶是测量元件。

系统方框如图解1.4.5所示。

图解1.4.5恒温箱温度控制系统框图

1.3

解：当负载（与接收自整角机的转子固联的角位置与发送机转子的输入角位置

TR）oTx6

一致时，系统处于相对豫止状态，自整角机输出电压即偏