我国矿业大学常俊林版自动控制原理16章课后习题集解答.docx
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我国矿业大学常俊林版自动控制原理16章课后习题集解答
第一章
1.1图1.18是液位自动控制系统原理示意图。
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,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,系统会自动增大阀门开度,加大流入水量,使液位升到给定高度
。
系统方框图如图解1.4.1所示。
1.2恒温箱的温度自动控制系统如图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恒温箱的温度自动控制系统
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。
调压器电压由其滑动触点位置所控制,滑臂则由伺服电动机驱动.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。