自动控制原理参考答案-第1章

1.1

比如家里孵化小鸡，人们观察温度计，当温度高时，人们将温度调低；温度低时人们将温度调高。这是开环控制。

又比如养鸡厂里面孵化小鸡，他们有孵化器，当外界温度高的，孵化器自动的进行调节，将温度降下来；当外界温度低的，孵化器自动的进行调节，将温度升起来。这是闭环控制。

1.2

给定环节：给定输入量，通过此环节作用于系统。

比较环节：完成将给定量与反馈量进行比较的功能。

放大环节：将偏差信号放大以便驱动控制信号。

执行机构：由它的动作使被控量得到控制，是控制系统的末端环节。

被控对象：受系统控制的物理量，被控量常选为输出量。

反馈环节：将检测到的被控量反馈传输到输入端与给定量进行比较以实现闭环控制。

1.3

经典控制理论是当今自动控制技术的基础，当今自动控制技术是由经典理论慢慢发展

完善起来的，到当今的计算机控制时代，核心控制思想还是经典控制理论，而且实际应用中系统以单入单出多见。这使得经典理论有广泛的应用空间，经典理论仍起到重要的作用。

1.4

（1）当给定电压

u*n降低时，由于

un*uI并没有下降，故 2不变。而 n降低时 I1减小，

故I30 ，此时电容C放电，uct，ud，电机转速n 。测速发电机发出的电压un下降，使得

u*n与un相等，达到新的平衡。

（2）电网电压降低时，由于uct不变，故使 ud，电机转速 ，发电机发出的电压 un，

I2，I30 ，电容C充电，uct ， 使得 ud，达到新的平衡。

（3）如果将图中的测速发电机的极性反接，系统就不能正常工作。因为那样电容C始终处于充电状态，uct会一直上升达到电容的额定电压，ud也会一直上升到某个值，电机的转速也将越来越快，而且极性接反会把原来的负反馈变为正反馈，使电机在极短的时间内达到限定的转速，有可能损坏电机。

1.5

系统框图：

当手轮转动时，给定的电位器也会随之改变，我们假设在 ur上升时，由于uc不变，故

ue>0，ud >0，电动机正转， 2减小。uc上升，ur与uc达到平衡，系统因此也达到新的

平衡，当ur减小时，ue<0，ud<0，电动机反转， 2增大，uc减小，ur与uc达到平衡，系统因此也达到新的平衡状态。

1.6

系统框图：

系统中，“开门”和“关门”两个开关是互锁的，即在任意时刻，只有开门（或关门）一个状态，这一状态对应的电压和与大门连接的滑动端对应的电压接成反极性（即形成偏差信号）送入放大器。放大器的输入电压送给伺服电机，伺服电机与卷筒同轴相连，大门的开启和关闭是通过伺服电机的正反转来控制的。与大门连接的滑动端对应的电压与“开门”滑动端对应的电压相等时，大门停止开启；与大门连接的滑动端对应的电压与“关门”滑动端对应 电压相等时，大门停止关闭。

设“开门”滑动端对应的电压为 ugk，“关门”滑动端对应的电压为 ugg，与大门连接的滑动端对应的电压为uf。

开门时，将“开门”开关闭合，“关门”开关断开，此时uf0，此偏差信号经过放大器放大后带动可逆直流伺服电机转动，并带动可调电位器滑动端上移，直至u =0时，伺服电机停止，大门开启。

关门时，将“开门”开关断开，“关门”开关闭合，此时uf>ugk，u =ugk-uf<0，此偏差信号经过放大器放大后带动可逆直流伺服电机向相反方向转动，可调电位器滑动端下移，直至u =0时，伺服电机停止，大门关闭。

从工作原理上分子，系统稳定运行（大门“全开”或“全关”）时，系统的输出量完全等于系统的输入量（大门“全开”时，于恒值、无差系统。

uf=

ugk；大门“全关”时，

uf=

ugg）。故该系统属

1.7

系统框图：

当由于某种原因使得原动机的转速上升时，发电电动机的端电压U上升，从而使uf下

R1降（uf为负），又u1=-R0（ur+uf），所以ur+uf<0且u1>0，这使得u2上升，励磁电流增

大，发电机两端电压下降，从而达到新的平衡。

当由于某种原因使得原动机的转速下降时，uf上升，此时ur+uf>0，u1<0，u2下降，励磁电流减小，发电机两端电压上升，从而达到新的平衡。