自控原理习题解答(第一章)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图中： 图中： Q1-输入流量 输入流量 Q2-输出流量 输出流量 H1-实际水位 实际水位 H2-希望水位 希望水位
Q2 Q1
水
铰 链 浮子
阀门
H2
H1
[答1源自文库9] 答 1．分析控制过程 略)。 ．分析控制过程(略 。 2．是闭环控制系统。 ．是闭环控制系统。 3．被控量为实际水位、参考输入为希望水 ．被控量为实际水位、 扰动量是输出流量。 位、扰动量是输出流量。 • 4．控制系统的方框图如附图 所示。 所示。 ．控制系统的方框图如附图1-1所示 • • • •
• 1-7控制系统的动态过程有哪几种 试分析 控制系统的动态过程有哪几种?试分析 控制系统的动态过程有哪几种 这几种动态过程的优劣。 这几种动态过程的优劣。 • [答1-7] 答 • 控制系统的动态过程有：单调过程、衰减 控制系统的动态过程有：单调过程、 振荡过程、不衰减振荡过程、 振荡过程、不衰减振荡过程、渐扩振荡过 程。 • 单调过程、衰减振荡过程的控制系统的性 单调过程、 能较优。 能较优。
附图1-1 答题 图 答题1-9图 附图
输出流量 希望水位 杠杆 调节器 进水阀 调节阀 浮子 水箱 受控对象 实际水位
附图1-1 答题 图 答题1-9图 附图
1-2试举出几个日常生活中的开环控制系统和 试举出几个日常生活中的开环控制系统和 闭环控制系统的实例， 闭环控制系统的实例，并说明它们的工作 原理。 原理。 [答1-2] 答 开环控制例：电风扇调速控制系统。 开环控制例：电风扇调速控制系统。 闭环控制例：电冰箱温度控制系统， 闭环控制例：电冰箱温度控制系统，空调的 温度控制系统。 温度控制系统。 工作原理(略 。 工作原理 略)。
• 1-9有一水箱水位控制系统结构图如图 有一水箱水位控制系统结构图如图1-19所示。 所示。 有一水箱水位控制系统结构图如图 所示 试分析它的控制过程，指出它是开环控制系统还 试分析它的控制过程， 是闭环控制系统?它的被控量 参考输入、 它的被控量、 是闭环控制系统 它的被控量、参考输入、扰动 量是什么?并画出该控制系统的方框图 并画出该控制系统的方框图。 量是什么 并画出该控制系统的方框图。
• 1-8举出几个生产过程自动控制系统中常遇 举出几个生产过程自动控制系统中常遇 到的非线性元件， 到的非线性元件，并说明是什么类型的非 线性元件。 线性元件。 • [答1-8] 答 • 饱和非线性元件：阀门。 饱和非线性元件：阀门。 • 死区非线性元件：传感器。 死区非线性元件：传感器。 • 继电器特性非线性元件：继电器。 继电器特性非线性元件：继电器。
1-6什么是反馈控制系统、前馈控制系统、前馈一反 什么是反馈控制系统、前馈控制系统、 什么是反馈控制系统 馈复合控制系统? 馈复合控制系统 [答1-6] 答 反馈控制系统： 反馈控制系统：它是根据被控量和给定值的偏差进 行调节，最后使之消除偏差， 行调节，最后使之消除偏差，达到被控量等于给定 值的目的。 值的目的。 前馈控制系统：它直接根据扰动信号进行调节， 前馈控制系统：它直接根据扰动信号进行调节，及 时抵消扰动量对被控量的影响， 时抵消扰动量对被控量的影响，从而使被控量保持 不变。 不变。 前馈-反馈控制系统 反馈控制系统： 前馈 反馈控制系统：它是指在反馈控制系统的基础 增加了对于主要扰动的前馈控制。 上，增加了对于主要扰动的前馈控制。前馈调节器 能及时消除扰动对被控量的影响， 能及时消除扰动对被控量的影响，而反馈调节器的 作用保证被控量能较精确地等于给定值， 作用保证被控量能较精确地等于给定值，改善了被 控量的控制精度。 控量的控制精度。
1-5对自动控制系统的基本要求是什么 最主 对自动控制系统的基本要求是什么?最主 对自动控制系统的基本要求是什么 要的要求是什么? 要的要求是什么 [答1-5] 答 对自动控制系统的基本要求是稳定、快速、 对自动控制系统的基本要求是稳定、快速、 准确；最基本的要求是系统必须是稳定的。 准确；最基本的要求是系统必须是稳定的。
调节器(又称控制器 ： 调节器 又称控制器)：接受测量变送单元送来 又称控制器 的被控量信号，并将它与给定值比较， 的被控量信号，并将它与给定值比较，当被 控量偏离给定值时， 控量偏离给定值时，控制器将偏差值按其大 小和方向以一定的控制规律运算后， 小和方向以一定的控制规律运算后，发出控 制信号给执行器。 制信号给执行器。 执行器(又称执行单元 又称执行单元)： 执行器 又称执行单元 ：它将控制器发来的控 制信号经功率放大后去移动调节阀。 制信号经功率放大后去移动调节阀。 调节阀(又称调节机构 又称调节机构)： 调节阀 又称调节机构 ：它直接改变控制系统 的输入能量，使被控量恢复到给定值。 的输入能量，使被控量恢复到给定值。
1-3开环控制系统和闭环控制系统各有什么优 开环控制系统和闭环控制系统各有什么优 点和缺点? 点和缺点 [答1-3] 答 开环控制系统优点：结构简单，成本低， 开环控制系统优点：结构简单，成本低，容易 实现。 实现。 开环控制系统缺点：控制精度低， 开环控制系统缺点：控制精度低，抗干扰能力 差。 闭环控制系统优点：控制精度高， 闭环控制系统优点：控制精度高，有自动纠偏 特性，抗干扰能力强。 特性，抗干扰能力强。 闭环控制系统缺点：结构复杂，造价高。 闭环控制系统缺点：结构复杂，造价高。
1-4 自动控制装置由哪几部分组成 构成自动 自动控制装置由哪几部分组成?构成自动 控制装置的各部分的职能是什么? 控制装置的各部分的职能是什么 [答1-4] 答 自动控制装置由变送器、调节器、执行器、 自动控制装置由变送器、调节器、执行器、 调节阀四部分组成。 调节阀四部分组成。 变送器(又称测量变送单元 又称测量变送单元)： 变送器 又称测量变送单元 ：用来测量被控量 的大小，并把被控量变换成电压、电流、 的大小，并把被控量变换成电压、电流、气 压或液压等信号送到控制器去。 压或液压等信号送到控制器去。
自控原理习题解答
第一章 习题解答
1-1解释下列名词术语：自动控制系统、受控对象、 解释下列名词术语：自动控制系统、受控对象、 解释下列名词术语 给定值、扰动量、自动控制装置。 给定值、扰动量、自动控制装置。 [答1-1] 答 • 自动控制系统：控制装置 受控过程。 自动控制系统：控制装置+受控过程 受控过程。 • 受控对象：控制系统中的客体，或者说，受控制的 受控对象：控制系统中的客体，或者说， 设备、装置、系统等。 设备、装置、系统等。 • 给定值：控制系统的输入，给定的被控制量目标值。 给定值：控制系统的输入，给定的被控制量目标值。 • 扰动量：对被控制量有不希望的、不可控的扰动作 扰动量：对被控制量有不希望的、 用的变量。 用的变量。 • 自动控制装置：可执行自动控制任务的设备组合。 自动控制装置：可执行自动控制任务的设备组合。
Q2 Q1
水
铰 链 浮子
阀门
H2
H1
[答1源自文库9] 答 1．分析控制过程 略)。 ．分析控制过程(略 。 2．是闭环控制系统。 ．是闭环控制系统。 3．被控量为实际水位、参考输入为希望水 ．被控量为实际水位、 扰动量是输出流量。 位、扰动量是输出流量。 • 4．控制系统的方框图如附图 所示。 所示。 ．控制系统的方框图如附图1-1所示 • • • •
• 1-7控制系统的动态过程有哪几种 试分析 控制系统的动态过程有哪几种?试分析 控制系统的动态过程有哪几种 这几种动态过程的优劣。 这几种动态过程的优劣。 • [答1-7] 答 • 控制系统的动态过程有：单调过程、衰减 控制系统的动态过程有：单调过程、 振荡过程、不衰减振荡过程、 振荡过程、不衰减振荡过程、渐扩振荡过 程。 • 单调过程、衰减振荡过程的控制系统的性 单调过程、 能较优。 能较优。
附图1-1 答题 图 答题1-9图 附图
输出流量 希望水位 杠杆 调节器 进水阀 调节阀 浮子 水箱 受控对象 实际水位
附图1-1 答题 图 答题1-9图 附图
1-2试举出几个日常生活中的开环控制系统和 试举出几个日常生活中的开环控制系统和 闭环控制系统的实例， 闭环控制系统的实例，并说明它们的工作 原理。 原理。 [答1-2] 答 开环控制例：电风扇调速控制系统。 开环控制例：电风扇调速控制系统。 闭环控制例：电冰箱温度控制系统， 闭环控制例：电冰箱温度控制系统，空调的 温度控制系统。 温度控制系统。 工作原理(略 。 工作原理 略)。
• 1-9有一水箱水位控制系统结构图如图 有一水箱水位控制系统结构图如图1-19所示。 所示。 有一水箱水位控制系统结构图如图 所示 试分析它的控制过程，指出它是开环控制系统还 试分析它的控制过程， 是闭环控制系统?它的被控量 参考输入、 它的被控量、 是闭环控制系统 它的被控量、参考输入、扰动 量是什么?并画出该控制系统的方框图 并画出该控制系统的方框图。 量是什么 并画出该控制系统的方框图。
• 1-8举出几个生产过程自动控制系统中常遇 举出几个生产过程自动控制系统中常遇 到的非线性元件， 到的非线性元件，并说明是什么类型的非 线性元件。 线性元件。 • [答1-8] 答 • 饱和非线性元件：阀门。 饱和非线性元件：阀门。 • 死区非线性元件：传感器。 死区非线性元件：传感器。 • 继电器特性非线性元件：继电器。 继电器特性非线性元件：继电器。
1-6什么是反馈控制系统、前馈控制系统、前馈一反 什么是反馈控制系统、前馈控制系统、 什么是反馈控制系统 馈复合控制系统? 馈复合控制系统 [答1-6] 答 反馈控制系统： 反馈控制系统：它是根据被控量和给定值的偏差进 行调节，最后使之消除偏差， 行调节，最后使之消除偏差，达到被控量等于给定 值的目的。 值的目的。 前馈控制系统：它直接根据扰动信号进行调节， 前馈控制系统：它直接根据扰动信号进行调节，及 时抵消扰动量对被控量的影响， 时抵消扰动量对被控量的影响，从而使被控量保持 不变。 不变。 前馈-反馈控制系统 反馈控制系统： 前馈 反馈控制系统：它是指在反馈控制系统的基础 增加了对于主要扰动的前馈控制。 上，增加了对于主要扰动的前馈控制。前馈调节器 能及时消除扰动对被控量的影响， 能及时消除扰动对被控量的影响，而反馈调节器的 作用保证被控量能较精确地等于给定值， 作用保证被控量能较精确地等于给定值，改善了被 控量的控制精度。 控量的控制精度。
1-5对自动控制系统的基本要求是什么 最主 对自动控制系统的基本要求是什么?最主 对自动控制系统的基本要求是什么 要的要求是什么? 要的要求是什么 [答1-5] 答 对自动控制系统的基本要求是稳定、快速、 对自动控制系统的基本要求是稳定、快速、 准确；最基本的要求是系统必须是稳定的。 准确；最基本的要求是系统必须是稳定的。
调节器(又称控制器 ： 调节器 又称控制器)：接受测量变送单元送来 又称控制器 的被控量信号，并将它与给定值比较， 的被控量信号，并将它与给定值比较，当被 控量偏离给定值时， 控量偏离给定值时，控制器将偏差值按其大 小和方向以一定的控制规律运算后， 小和方向以一定的控制规律运算后，发出控 制信号给执行器。 制信号给执行器。 执行器(又称执行单元 又称执行单元)： 执行器 又称执行单元 ：它将控制器发来的控 制信号经功率放大后去移动调节阀。 制信号经功率放大后去移动调节阀。 调节阀(又称调节机构 又称调节机构)： 调节阀 又称调节机构 ：它直接改变控制系统 的输入能量，使被控量恢复到给定值。 的输入能量，使被控量恢复到给定值。
1-3开环控制系统和闭环控制系统各有什么优 开环控制系统和闭环控制系统各有什么优 点和缺点? 点和缺点 [答1-3] 答 开环控制系统优点：结构简单，成本低， 开环控制系统优点：结构简单，成本低，容易 实现。 实现。 开环控制系统缺点：控制精度低， 开环控制系统缺点：控制精度低，抗干扰能力 差。 闭环控制系统优点：控制精度高， 闭环控制系统优点：控制精度高，有自动纠偏 特性，抗干扰能力强。 特性，抗干扰能力强。 闭环控制系统缺点：结构复杂，造价高。 闭环控制系统缺点：结构复杂，造价高。
1-4 自动控制装置由哪几部分组成 构成自动 自动控制装置由哪几部分组成?构成自动 控制装置的各部分的职能是什么? 控制装置的各部分的职能是什么 [答1-4] 答 自动控制装置由变送器、调节器、执行器、 自动控制装置由变送器、调节器、执行器、 调节阀四部分组成。 调节阀四部分组成。 变送器(又称测量变送单元 又称测量变送单元)： 变送器 又称测量变送单元 ：用来测量被控量 的大小，并把被控量变换成电压、电流、 的大小，并把被控量变换成电压、电流、气 压或液压等信号送到控制器去。 压或液压等信号送到控制器去。
自控原理习题解答
第一章 习题解答
1-1解释下列名词术语：自动控制系统、受控对象、 解释下列名词术语：自动控制系统、受控对象、 解释下列名词术语 给定值、扰动量、自动控制装置。 给定值、扰动量、自动控制装置。 [答1-1] 答 • 自动控制系统：控制装置 受控过程。 自动控制系统：控制装置+受控过程 受控过程。 • 受控对象：控制系统中的客体，或者说，受控制的 受控对象：控制系统中的客体，或者说， 设备、装置、系统等。 设备、装置、系统等。 • 给定值：控制系统的输入，给定的被控制量目标值。 给定值：控制系统的输入，给定的被控制量目标值。 • 扰动量：对被控制量有不希望的、不可控的扰动作 扰动量：对被控制量有不希望的、 用的变量。 用的变量。 • 自动控制装置：可执行自动控制任务的设备组合。 自动控制装置：可执行自动控制任务的设备组合。