自动化控制原理 程鹏版1--9章课后答案.doc

。在任意情况下,希望液面高度维持不变,试说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(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,电动机不动,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(相当于扰动),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,从而给电动机提供一定的控制电压,驱动电动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,,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,系统会自动增大阀门开度,加大流入水量,使液位升到给定高度。。。画出系统的方框图;简述保持恒温箱温度恒定的工作原理;指出该控制系统的被控对象和被控变量分别是什么。: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。调压器电压由其滑动触点位置所控制,,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,驱动电动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T,热电偶的输出电压等于给定电压。此时偏差为零,电动机不动,调压器的滑动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,驱动电动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。当炉温受扰动后高于希望温度时,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,电动机、减速器和调压器组成执行机构,热电偶是测量元件。。:当负载(与接收自整角机TR的转子固联)的角位置与发送机Tx转子的输入角位置6一致时,系统处于相对豫止状态,自整角机输出电压(即偏差电压)为0,放大器输出为0,电动机不动,系统保持在平衡状态。当改变时,与失谐,自整角接收机输出与失谐角成比例的偏差电压,该偏差电压经整流放大器、功率放大器放大后驱动电动机转动,带动减速器改变负载的角位置,使之跟随变化,直到与一致,系统达到新的平衡状态时为止。系统中采用测速发电机TG作为校正元件,构成内环反馈,用于改善系统动态特性。该系统为随动系统。被控对象是负载;被控量为负载角位置,给定量是发送自整角机TX转子的角位置。自整角机完成测量、比较元件的功能,整流放大器、功率放大器共同完成放大元件的功能,电动机SM和减速器组成执行机构,测速发电机TG是校正元件,。:温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温,并在温度控制器中与给定温度相比较,若低于给定温度,其偏差值使蒸汽阀门开大,进入热交换器的蒸汽量加大,热水温度升高,直至偏差为零。如果由于某种原因,冷水流量加大,则流量值由流量计测得,通过温度控制器,开大阀门,使蒸汽量增加,提前进行控制,实现按冷水流量进行前馈补偿,保证热交换器出口的水温波动不大。系统中,热交换器是被控对象,实际热物料温度为被控变量,冷水流量是干扰量。。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。,由于负载的影响,图(a)与图(b)中的发电机端电压开始时都要下降,但图(a)中所示系统的电压能恢复到110v,而图(b)中的系统却不能。理由如下;对图(a)所示系统,当输出电压u低于给定电压时,其偏差电压经放大器K,使电机SM转动,经减速器带动电刷减小发电机G的激磁回路电阻,使发电的激磁电流增大,提高发电机的端电压,从而使偏差电压减小,直至偏差电压为零时,电机才停止转动。因此,图(a)系统能保持110V电压不变。对图(b)所示系统,当输出电压低于给定电压时,其偏差电压经放大器K,直接使发电机激磁电流增大,提高发电机的端电压,使发电机G的端电压回升,偏差电压减小,但是偏差电压始终不可能等于零,因为当偏差电压为零时,,发电机就不能工作。偏差电压的存在是图(b)系统正常工作的前提条件。即图(b)中系统