自动控制元件作业
浙大远程自动控制元件离线作业答案
浙江大学远程教育学院《自动控制元件》课程作业答案第一章习题1－1由负载总转矩决定习题1－2稳态电磁转矩、控制电流（电枢电流）不变；转速升高。
习题1－380.5 mN ·m习题1－6电枢电流减少；电磁转矩减少；转速升高。
第二章习题2－4空载输出电压 53 V ；输出电流 0.01667 A第三章习题3－82－2通电，步距角 1.5º；2－3通电，步距角 0.75º习题3－10步距角 1.8º/0.9º单双八拍运行时，起动转矩为 0.1N ·m ；步距角 0.9º双四拍运行时，起动转矩为 0.1N ·m ；步距角 1.8º单四拍运行时，起动转矩为 0.0707N ·m ；步距角 1.8º第四章习题4－6cos sin sin s c x y s x y U U U U U U co θθθθ=+=-+习题4－8（1）21θθ= （2）5γ=-，负号表示逆时针。
第五章习题5－421θθθ=-，若21θθ-大于0，顺时针转；21θθ-小于0，逆时针转；21θθ-等于0，不转。
习题5－6（1） 逆时针方向；（2） 逆时针方向转过20°；（3） 不做（4） －20°（逆时针）习题5－70124.44sin()E fW θθ=Φ⋅-f 为激磁电源交变频率；W 为自整角变压器输出绕组有效匝数；Φ为自整角变压器的主磁通。
第六章习题6－8幅值控制、相位控制、幅相（复合）控制。
习题6－13控制信号（电压）消失时，伺服电动机不能停转，这种现象称为自转现象。
见书中图6－28实线所示机械特性。
(完整word版)自动控制元件及线路试题及答案,推荐文档
自动控制元件2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。
绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ，),(),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。
3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。
4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？优点：力矩大，控制容易。
缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。
5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。
采用片状材料的目的是什么？减小涡流损耗6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？钕铁硼e t K K 、大，电枢扁平状。
7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？二．（20分）1.异步电动机等效电路图中ss r 1'2上的热损耗表示什么？2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。
3画出两相电机幅相控制时的电路图。
3．磁场)F-=ω表示什么磁场？为什么？Asin(xt4.绘出圆形旋转磁场时异步电动机的两条典型机械特性曲线（转子电阻大和小）。
5．推导两相伺服电动机传递函数)ssGΩ=,并说明其中的参数与静态特性曲线(U/)(s()的关系。
6．绘出三相异步电动机从基频向下变频调速时的机械特性。
7.异步电动机从基频向下变频调速时，若电压保持不变将产生什么现象？用公式说明。
8．一台三相异步电动机空载转速是1450 r/min，电源频率50 Hz。
这是几极电机？为什么？三、（7分）1.简述永磁同步电机同步运行时的工作原理，画出必要的图形，写出电磁转矩公式。
2.写出磁阻同步电动机电磁转矩表达式并说明参数的含义。
3.哪种同步电动机不加鼠笼绕组就能自行起动并具有较大的起动转矩？（）绘出它的机械特性曲线。
四、（11 分）1. 步进电动机转角的大小取决于控制脉冲的（），转速大小取决于控制脉冲的（）。
自控大作业.docx
自动控制原理大作业题目：自动控制原理大作业专业班级：姓名：学号：MANUTEC机器人具有很大的惯性和较长的手臂，其实物如下图所示。
机械臂的动力学特性可以表示为Go(S)=(1)(0.251)Ks s s++根轨迹分析开环传递函数Go(S)=(1)(0.251)Ks s s ++=*(1)(4)K s s s ++这里 *K =4K所以 无零点有三个极点，P1=0，P2=-1，P3=-4。
均在实轴上。
渐近线与实轴的夹角 (21)k a n mπϕ+=-ϕ1=3πK=0ϕ2=π K=1ϕ3=53πK=2 与实轴交点δa=1n mi j iPi Zj n m==--∑∑=-53分离点111014dd d ++=++解得d1=-0.465，d2=-2.869（舍去） 与虚轴的交点令G(S)H(S)+1=0 解得*K =20，W=±2（负舍）。
所以0< *K <20时（0<K<5），系统是稳定的，当 *K >20时（K>5），系统不稳定。
根轨迹如图所示Matlab仿真如下图所示时域分析系统的闭环传递环数()()()1()()G S H S s G S H S ϕ=+=*(1)(4)K S S S ++这里取*K =4当输入为阶跃函数时，输出C （S ）为 C （S ）=ϕ（s ）R(S)=2(1)(4)S S S 10++,此时为四阶函数，不会进行拉普拉斯反变换，只能利用Matlab 仿真来进行时域分析。
经Matlab 分析得，上升时间Tr=2.425 S 峰值时间Tp=3.75 S 超调量δ=0.2779调节时间Ts=8.29（V =5%） Ts=11.29（V =2%）频域分析取K=2.5，则2.5()(1)(0.251)G s S S S =++2.5()(1)(0.251)G wj wj wj wj =++()A wj =()0()24wwj arctw arctπϕ=-++开环系统由四个典型环节串联而成：非最小相位比例环节，一个积分环节，两个惯性环节。
自动控制原理大作业
自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。
自动控制是相对人工控制概念而言的。
自动控制原理：自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。
相关简介：自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。
它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制。
二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。
应时而生：20世纪60年代初期，随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新的阶段——现代控制理论。
它主要研究具有高性能、高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。
目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论、信息论、仿生学、人工智能为基础的智能控制理论深入。
自动控制系统为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的整体，这就是自动控制系统。
在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度、压力或飞行轨迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的相关机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。
反馈控制系统在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。
下面是一个标准的反馈模型：开方：公式：X(n+1）=Xn+（A/Xn^2-Xn）1/3设A=5，开3次方5介于1^3至2^3之间（1的3次方=1，2的3次方=8）X_0可以取1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2.0都可以。
自动控制元件实验指导书
目录●实验室安全操作守则●实验一：直流继电器逻辑电路实验●实验二：单相变压器实验●实验三：三相感应电动机实验●实验四：自整角机实验实验室安全操作守则1．首次进入实验室参加实验的学生应认真听取实验指导教师对于安全内容的介绍。
2．实验室总电源由指导教师负责，学生不得擅自接触。
3．为确保人身安全，电机实验时应注意衣服、围巾、发辫及实验用线，防止卷入电动机旋转部件。
实验过程中需妥善保管好水杯、饮料瓶等容器，不许放置在实验操作台上。
4．学生进行实验时，独立完成的实验线路连接或改接，须经指导教师检查无误并提醒注意事项后，方可接通电源。
5．严禁带电接线、拆线、接触带电裸露部位及电机旋转部件。
6．各种仪表、设备在使用前应先确认其所在电路的额定工作状态，选择合理的量程。
若认为仪表、设备存在问题或发生故障，应报告指导教师，不得自行排除故障。
7．实验中发生故障时，必须立即切断电源并保护现场，同时报告指导教师。
待查明原因并排除故障后，才可继续进行实验。
8．实验室内禁止打闹、大声喧哗、乱扔废物以及其它不文明行为。
9．实验开始后，学生不得远离实验装置或做与实验无关的事。
10．实验完毕后应首先切断电源，再经指导教师检查实验数据后方可拆除实验线路，并将实验仪表、用线摆放整齐。
实验一直流继电器逻辑电路实验一、实验目的1．掌握直流继电器主要特征2．掌握继电器逻辑电路设计方法3．根据给定的逻辑要求能实现继电器逻辑控制电路的设计与连接。
二、预习思考题1．继电器逻辑控制电路的作用是什么?2．如何实现继电器逻辑控制电路?三、实验主要设备介绍继电器逻辑电路实验设备实物图1．继电器逻辑电路实验设备直流继电器：动作线圈额定电压直流12V，触点二常开、二常闭，共8只。
★注意本实验中的直流继电器，常开与常闭触点间有一个公共端，设计电路时要考虑这个结构的影响。
直流稳压电源：正电源+12V；负电源0～-12V可调。
发光二极管：串联电阻后工作电压12V，正向发光红色，反向发光绿色，共4组。
自动控制大作业
4）若该系统在纯积分控制作用下，适当选择反馈增益使系统处于临界阻尼状态。
解：
（1）
（2）
V(s)
=
������(������) 573������ +
10
程序代码：
clc;
clear;
close all;
k=0.1:5;
j=1;
for i=1:length(k)
b=0.05*0.02*[1,0.002];
3）设计一个滞后补偿，与已经设计的超前补偿串联使用，是系统满足稳态误差
指标。
4）绘制最终设计结果的根轨迹图及单位阶跃参考输入下的响应曲线。
解：
（1） 采用根轨迹校正方法 程序代码：
clc; clear; close all; b=10; a=conv(conv([1,1],[1,10]),[1,0]); sys=tf(b,a); d=0.2; tr=0.4; wd=(pi-acos(d))/tr; x=-wd/tan(acos(d)); y=wd; s1=x+y*j; z=x; op=pi+angle(s1+z)-angle(s1)-angle(s1+1)-angle(s1+10); p=x-y*tan(op); k=abs(prod([s1,s1+1,s1+10,s1-p]))/abs(s1-z)/10; b1=k*[1,-z]; a1=[1,-p]; sys1=tf(b1,a1); den1=conv(b1,b); num1=conv(a1,a); sysg1=tf(den1,num1); sysf1=feedback(sysg1,1,-1); subplot(2,2,1); pzmap(sysf1); subplot(2,2,2); rlocus(sysg1); subplot(2,2,3); step(sysf1); subplot(2,2,4); bode(sysg1); 运行结果：
自动控制元件实验指导书
目录●实验室安全操作守则●实验一：直流继电器逻辑电路实验●实验二：单相变压器实验●实验三：三相感应电动机实验●实验四：自整角机实验实验室安全操作守则1．首次进入实验室参加实验的学生应认真听取实验指导教师对于安全内容的介绍。
2．实验室总电源由指导教师负责，学生不得擅自接触。
3．为确保人身安全，电机实验时应注意衣服、围巾、发辫及实验用线，防止卷入电动机旋转部件。
实验过程中需妥善保管好水杯、饮料瓶等容器，不许放置在实验操作台上。
4．学生进行实验时，独立完成的实验线路连接或改接，须经指导教师检查无误并提醒注意事项后，方可接通电源。
5．严禁带电接线、拆线、接触带电裸露部位及电机旋转部件。
6．各种仪表、设备在使用前应先确认其所在电路的额定工作状态，选择合理的量程。
若认为仪表、设备存在问题或发生故障，应报告指导教师，不得自行排除故障。
7．实验中发生故障时，必须立即切断电源并保护现场，同时报告指导教师。
待查明原因并排除故障后，才可继续进行实验。
8．实验室内禁止打闹、大声喧哗、乱扔废物以及其它不文明行为。
9．实验开始后，学生不得远离实验装置或做与实验无关的事。
10．实验完毕后应首先切断电源，再经指导教师检查实验数据后方可拆除实验线路，并将实验仪表、用线摆放整齐。
实验一直流继电器逻辑电路实验一、实验目的1．掌握直流继电器主要特征2．掌握继电器逻辑电路设计方法3．根据给定的逻辑要求能实现继电器逻辑控制电路的设计与连接。
二、预习思考题1．继电器逻辑控制电路的作用是什么?2．如何实现继电器逻辑控制电路?三、实验主要设备介绍继电器逻辑电路实验设备实物图1．继电器逻辑电路实验设备直流继电器：动作线圈额定电压直流12V，触点二常开、二常闭，共8只。
★注意本实验中的直流继电器，常开与常闭触点间有一个公共端，设计电路时要考虑这个结构的影响。
直流稳压电源：正电源+12V；负电源0～-12V可调。
发光二极管：串联电阻后工作电压12V，正向发光红色，反向发光绿色，共4组。
自动控制元件离线作业答案
浙江大学远程教育学院《自动控制元件》课程作业—————————————————————————————第一章直流伺服电动机1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定答：电磁转矩T em=C mΦI a 由每极磁通量和绕组电流大小决定。
控制电流由负载转矩大小决定。
1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化为什么答：（1）控制电流由负载转矩大小决定，不变。
（2）电磁转矩T em=C mΦI a 可见电磁转矩也不变。
（3）Ua-Ua0=Ea=CeΦn，可见转速变大。
1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V，额定运行时电枢电流Ia=0.4A，转速n=3600rpm，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=。
试问该电动机额定负载转矩是多少解：Ea=Ua-IaRa=*50=90VEa=CeΦnCe=0.105Cm得：90=0.105CmΦ*3600 则CmΦ=T2+T0=Tem= CmΦIa代入得：T2=**10-3=1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。
解：Ea=Ua-IaRa=CeΦnTem=T2+T0=CmΦIa电枢电流由负载转矩决定。
可得：电枢电流减小、电磁转矩减小、转速增大。
第二章直流测速发电机2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V，负载电阻R L=3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm，求该转速下的空载输出电压Uo和输出电流Ia。
解：U0=Ea/（1+Ra/Rf）=Ia=U0/Rl=3000=0.015A第三章步进电动机3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。
解：步矩角：2π/（48*5）=π/120五相单5拍五相双5拍五相三拍五相四拍3-10四相反应式步进电动机，转子有50个齿，试计算各种运行方式的步距角。
自动控制元件习题共45页文档
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自动控制元件习题
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 发 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上0、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
自动控制元件作业答案
《自动控制元件》作业第一章 直流伺服电动机1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。
b ：由T em =T 0 +T 2 =CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小决定。
1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？答：a ：电磁转矩T em =T 0 +T 2可见电磁转矩也不变。
由T em =C m ΦI a 知控制电流I a 也不变b ：KeKtRaTem Ke Ua n -=知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。
1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。
试问该电动机额定负载转矩是多少？答：Ea= Ua- IaRa=110-0.4×50=90VEa=Ce Φn, Ce=0.105Cm Cm Φ=0.23836000.10590n 105.0=⨯=⨯Ea T em =T 0 +T 2=CmΦI a →T 2=CmΦIa -T 0 =0.40.238=0.0952-15×10-3=80.2mN.m1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。
答：磁转矩T em =T 0 +T 2可见T 2 ↓电磁转矩也↓。
由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓Ea= Ua- IaRa 可见I a ↓知Ea↑，由Ea=Ce Φn 知Ea↑知n ↑电枢电流减少；电磁转矩减少；转速升高。
第二章 直流测速发电机2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V ，负载电阻R L =3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm ，求该转速下的空载输出电压Uo 和输出电流Ia 。
自控元件大作业
自控元件课程设计报告一、项目介绍随着科学的和社会的不断进步，机器人的应用越来越普及，它不仅广泛用于工业生产和机械制造，更重要的是它逐步渗入到了我们的日常活动中。
科技的进步使得机器人在功能上不断提高，性能上不断增强。
在当今的机器人研究领域，不断提高机器人的自主性和智能性是现在关注的重点。
对指定场所的遍历是机器人应用领域的重要方面，遍历是指机器人通过自主或人为控制来全部走遍某一场所。
机器人遍历的实现可以应用在许许多多的领域中，因此具有很强的应用价值。
本项目旨在研究一种基于导航的遍历，项目的最初设想源于以下几点：第一，现阶段许多所谓的遍历机器人存在最大缺陷就是只通过自身传感，而不能完全遍历，或者重复遍历。
第二，GPS导航的原理为遍历机器人识别路径提供的某种可能。
因此基于以上两点，我们设想能否将两点紧密结合,来设计一种全新的基于导航的,带有路径规划功能的遍历机器人,具体而言就是让机器人通过导航定位在加上路径规划来达到遍历的目的,由此可作为应室内清洁机器人.由于所研究机器人是基于导航的,同时他也能够拥有有很多扩展功能.为了体现机器人的自主性和智能性,基于导航,我们可以使机器人自主寻找电源进行充电,即通过导航与自身定位和其它传感装置来让自身和电源对接充电.这样充分实现了机器人的应用价值.现阶段,虽然有旨在对机器人遍历的研究,但是其基本原理只是改变机器人遍历的算法来使得机器人达到遍历的目的.而且仔细分析,只基于机器人自身的传感器加之算法去实现遍历有以下几个缺点:第一,但依靠自身传感遍历必有遍历不到的路径,或者有重复遍历的情况出现.这样使遍历效率得不到很大的提高.第二,如果但依靠算法规划来使得机器人遍历,那么必然会有很多条件的限制,难以克服,例如:如果机器人起始位置在任意位,或者如果机器人在遍历的过程中遇到了特殊情况,例如车轮打滑,偏离原理想路径.这些都使遍历带来了很多的算法难以解决的难题.等等…第三,较复杂的遍历算法会使得在机器人硬件的要求较高,出错率较大.等等…现在市场上售有可用来清洁的遍历机器人,更是介于经济和利益的考虑.基本原理和上述相同,没有做到遍历的目的.基于以上几点,我们设想用一种新的方法实现遍历.用导航的原理，加之自身传感，来设计一种全新的基于导航的,带有路径规划功能的遍历机器人，实现对任意场所的遍历，由于导航的原理，这样就使得机器人能够实时监测自己的路径，对路径时时进行检测，来达到修正的目的。
自控大作业
自控大作业项目简介本项目旨在利用现代控制理论及工具，设计一种能够实现给定任务的自控系统。
在这个项目中，我们将通过对传统控制方法、现代控制方法及机器学习控制方法进行理论学习和实践研究，实现一个功能完备、可靠性高、性能卓越的自控系统。
项目目标本项目的主要目标如下：1.了解和掌握自控系统的基本概念、建模和设计方法。
2.掌握经典控制方法和现代控制方法，并加深对PID控制的理解。
3.熟悉机器学习控制方法及其在自控系统中的应用。
4.实现一个具有实际意义的自控系统，并评估其性能。
项目内容我们的自控系统将会有以下几个部分：1.硬件平台：使用Arduino控制器、传感器、执行器、机械组件，搭建一个物理平台，实现物理任务。
2.控制系统：设计并实现控制算法，采用经典控制方法、现代控制方法和机器学习方法，控制物理平台。
3.实验评估：使用不同的评估指标，实现对自控系统的定性和定量评价，并对不同算法进行比较和分析。
项目进度第一阶段1.学习自控系统的基本概念、建模和设计方法。
2.掌握经典控制方法和现代控制方法。
3.学习PID控制算法。
4.确定物理任务，选择硬件平台和相应的传感器、执行器。
第二阶段1.根据任务需求，设计并实现控制算法。
2.实现PID控制算法。
3.实现现代控制方法中的MPC和LQR算法。
4.了解基于机器学习的控制方法，选出一种算法并进行实验。
第三阶段1.进行实验评估，计算系统响应曲线、超调量、调节时间、稳态误差等评估指标。
2.在性能、实现难度、计算资源等方面进行评估。
3.将实验结果与理论分析进行比较和分析，出自控系统设计的优缺点，并提出改进建议。
自控大作业是一个集机械、电子、计算机、控制、实验等多学科知识于一身的综合性项目，我们需要在多个领域中掌握专业技能，具备创新思维能力和实践能力。
本项目不仅有助于深入理解控制领域知识和理论，而且可以提高我们的创新能力和综合实践能力，是非常有意义和挑战性的一个项目。
自动控制实训作业报告
一、实训目的本次自动控制实训旨在通过实际操作，加深对自动控制理论知识的理解，提高动手能力和实际应用能力。
通过实训，学生能够掌握自动控制系统的基本组成、工作原理，以及常用控制器的调试方法。
同时，通过设计简单的控制电路，培养学生的创新思维和解决实际问题的能力。
二、实训环境实训环境为实验室，配备有自动控制系统实训箱、示波器、信号发生器、数字万用表等设备。
三、实训原理自动控制系统主要由控制器、执行器、被控对象和反馈元件组成。
控制器根据输入信号与反馈信号的偏差，产生控制信号，驱动执行器对被控对象进行调节，使被控对象的输出信号满足预定要求。
四、实训过程1. 实训一：熟悉自动控制系统实训箱首先，对自动控制系统实训箱进行熟悉，了解各个组件的功能和连接方式。
实训箱包括输入信号源、反馈元件、控制器、执行器等部分。
2. 实训二：阶跃响应实验通过调整控制器参数，观察系统的阶跃响应曲线，分析系统的稳定性、快速性和准确性。
（1）搭建实验电路，连接信号发生器、控制器、反馈元件和执行器。
（2）输入阶跃信号，观察系统的输出响应。
（3）调整控制器参数，重复步骤（2），分析不同参数对系统性能的影响。
3. 实训三：PID控制器调试学习PID控制器的原理，通过调整比例、积分和微分参数，使系统达到期望的响应性能。
（1）搭建PID控制器实验电路。
（2）输入阶跃信号，观察系统的输出响应。
（3）调整PID参数，重复步骤（2），分析不同参数对系统性能的影响。
4. 实训四：设计简单的控制电路根据实际需求，设计简单的控制电路，如过载保护电路、温度控制电路等。
（1）分析控制需求，确定电路功能。
（2）设计电路原理图。
（3）搭建实验电路，进行测试和调试。
五、实训结果1. 成功搭建了自动控制系统实训电路，并进行了阶跃响应实验和PID控制器调试。
2. 掌握了阶跃响应曲线的分析方法，能够根据曲线判断系统的稳定性、快速性和准确性。
3. 熟悉了PID控制器的原理和调试方法，能够根据实际需求调整控制器参数。
工人培训之自动控制元件的应用
03 自动控制元件应用案例
CHAPTER
传感器在工业自动化中的应用
传感器在工业自动化中扮演着重要的角色，它们能够检测和 测量各种物理量，如温度、压力、流量和液位等。传感器将 这些物理量转换为电信号或数字信号，以便控制器进行处理 和控制。
在工业自动化中，传感器广泛应用于各种设备和系统中，如 温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等。通过使用 传感器，企业能够提高生产效率、降低能耗和减少人工干预 。
执行器
执行器概述
执行器是一种驱动装置，能够将控制器的输出信号转换成实际的操作，以实现对被控对 象的控制。
执行器分类
根据不同的工作原理和应用领域，执行器可分为多种类型，如电动执行器、气动执行器 、液压执行器等。
执行器在自动控制系统中的作用
执行器是自动控制系统中的重要组成部分，能够根据控制器的输出信号，自动调节被控 对象的运行状态，以实现系统的稳定运行和精确控制。
执行器在化工生产中的应用
执行器是化工生产中不可或缺的元件，它能够根据控制器的指令驱动阀门、调节 挡板等设备，实现对流体介质的流量、压力和温度等参数的控制。
在化工生产中，执行器广泛应用于各种设备和系统中，如反应器、蒸馏塔、压缩 机和泵等。通过使用执行器，企业能够提高生产效率、保证产品质量和降低能耗 。
故障排除
工人应掌握基本的故障排除方法，包括更换元件、调整参数、修复线路等，确保故障得到有效解决。
安全注意事项
操作安全
工人在操作自动控制元件时应遵守安 全操作规程，确保自身安全。
防护措施
工人应佩戴必要的防护用品，如手套 、护目镜等，以防止意外伤害。
05 实践操作与考核
CHAPTER
实践操作内容
了解自动控制元件的基本原理
自动控制作业一
零初始条件下，拉氏变换：
Us s K [Ur ( s ) Uc ( s )] U a ( s ) K aU s ( s ) Mm ( s ) CmIa ( s ) Ea ( s ) Cesm ( s ) Ua ( s ) ( Las Ra ) Ia ( s ) Ea ( s ) Js m( s ) sm( s ) Mm( s ) Mc ( s )
由下图写出仓库大门的原理方框图，微分方程，系 统结构图。
工作原理：当合上开门开关时,电位器桥式测量电路产生一个偏差电压信号。 此偏差电压经过放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，使大门向上 提起。与此同时，与大门连在一起的电位器电刷向上移动，直到桥式测量电 路达到平衡，电动机停止转动，开门开关自动断开。反之，当合上关门开关， 伺服电动机反向旋转，带动绞盘转动使得大门关闭，从而实现远距离控制大 门开关的要求。 系统的被控对象是仓库大门，被控量是大门电压；放大器，电动机，绞盘是 执行机构，桥式检测电路是检测元件。
电桥电路
us
放大器
ua
电动机
绞盘
大门
实际位 置 c
u
— 开/ 关 门位 置 ur
仓库大门自动控制系统的原理方框图
系统各变量间微分方程
桥式电路: us k ur uc 放大器 : ua kaus 电动机 : mm Cmia ea Cem dia ua L a Raia ea dt d m J m mm mc dt
2
Ua
Us Ks Ka UaFra bibliotek1 L as R a
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C cs
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《自动控制元件》作业
第一章 直流伺服电动机
1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？
答；由负载总转矩决定
1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？
答：稳态电磁转矩、控制电流（电枢电流）不变；转速升高。
1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。
试问该电动机额定负载转矩是多少？
答；80.5 mN ·m
1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。
答；电枢电流减少；电磁转矩减少；转速升高。
第二章 直流测速发电机
2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V ，负载电阻R L =3000Ω，电枢电阻
Ra=180Ω，转速n=3000rpm ，求该转速下的空载输出电压Uo 和输出电流Ia 。
答：空载输出电压 53 V ； 输出电流 0.01667 A
第三章 步进电动机
3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。
答：通电，步距角 1.5º；通电，步距角 0.75º
3-10四相反应式步进电动机，转子有50个齿，试计算各种运行方式的步距角。
并画出其单、双拍制的矩角特性曲线族。
若单相通电时的最大静态转矩为0.1N ·m ，试计算各种运行方式的起动转矩；并判断转子上负载为0.08N ·m 时哪种运行方式可使步进电动机正常运行。
答： 步距角 1.8º/0.9º 单双八拍运行时，起动转矩为 0.1N ·m ；步距角 0.9º 双四拍运行时，起动转矩为 0.1N ·m ；步距角 1.8º
单四拍运行时，起动转矩为 0.0707N ·m ；步距角 1.8º
旋转变压器
4-6用正余弦旋转变压器可以构成直角坐标系旋转θ角的变换，接线如图题图4-1，4-2所示（见书P119）。
试分析其工作原理。
答：
cos sin sin s c x y s x y U U U U U U co θθ
θθ=+=-+
4-8有一只旋变发送机XF 和一只旋变变压器XB 定子绕组对应联接作控制式运行，如题图4-3所示（见书P119），已知：图中的θ1=15°°，θ2=10°°，试求：
（1）
旋变变压器转子的输出绕组的协调位置XT ； （2） 失调角r 。
答：1）21θθ=
（2）5γ=- ，负号表示逆时针。
第四章 自整角机
5-4三台自整角机如题图5-1所示（见书P147）接线。
中间一台为力矩式差动接收机，左右两台为力矩式发送机，试问：当左右边两台发送机分别转过θ2、θ1角度时，中间的接收机将转过的角度θ与θ2和θ1之间是什么关系？ 答：21θθθ=-，若21θθ-大于0，顺时针转； 21θθ-小于0，逆时针转； 21θθ-等于0，不转。
5-6某力矩式自整角机接线如题图5-3所示（见书P148）
（1） 画出接收机转子所受的转矩方向：
（2） 画出接收机的协调位置；
（3） 求失调角。
答：1，逆时针方向；2，逆时针方向转过20°；3，不做；4，－20°（逆时针）
5-7对于题图5-4所示（见书P148）自整角测量线路，CX 为自整角发送机，CT 为自整角变压器，它们的转子的转角分别为θ1和θ2。
画出三相绕组合成磁场轴线的位置，并写出输出电势的有效值Eo 和转角θ1、θ2的关系式。
答：0124.44sin()E fW θθ=Φ⋅-
f 为激磁电源交变频率；W 为自整角变压器输出绕组有效匝数；Φ为自整角变压器的主磁通。
第五章 交流伺服电动机
6-8 交流伺服电动机的控制方法有几种？幅值控制转速变化的物理过程如何？
答：幅值控制、相位控制、幅相（复合）控制。
6-13什么是自转现象？为了消除自转现象，交流伺服电动机在单相供电时应具有怎样的机械特性？
答：控制信号（电压）消失时，伺服电动机不能停转，这种现象称为自转现象。