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。