自控原理习题解答(第一章)

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、给定值、扰动量、自动控制装置。[答1-1]•自动控制系统：控制装置+受控过程。•受控对象：控制系统中的客体，或者说，受控制的设备、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。•扰动量：对被控制量有不希望的、不可控的扰动作用的变量。•自动控制装置：可执行自动控制任务的设备组合。1-2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，并说明它们的工作原理。[答1-2]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，空调的温度控制系统。工作原理(略)。1-3开环控制系统和闭环控制系统各有什么优点和缺点?[答1-3]开环控制系统优点：结构简单，成本低，容易实现。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，有自动纠偏特性，抗干扰能力强。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?构成自动控制装置的各部分的职能是什么?[答1-4]自动控制装置由变送器、调节器、执行器、调节阀四部分组成。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、气压或液压等信号送到控制器去。调节器(又称控制器)：接受测量变送单元送来的被控量信号，并将它与给定值比较，当被控量偏离给定值时，控制器将偏差值按其大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。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。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。1-5对自动控制系统的基本要求是什么?最主要的要求是什么?[答1-5]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。1-6什么是反馈控制系统、前馈控制系统、前馈一反馈复合控制系统?[答1-6]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，达到被控量等于给定值的目的。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，从而使被控量保持不变。前馈-反馈控制系统：它是指在反馈控制系统的基础上，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，而反馈调节器的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。•1-7控制系统的动态过程有哪几种?试分析这几种动态过程的优劣。•[答1-7]•控制系统的动态过程有：单调过程、衰减振荡过程、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能较优。•1-8举出几个生产过程自动控制系统中常遇到的非线性元件，并说明是什么类型的非线性元件。•[答1-8]•饱和非线性元件：阀门。•死区非线性元件：传感器。•继电器特性非线性元件：继电器。•1-9有一水箱水位控制系统结构图如图1-19所示。试分析它的控制过程，指出它是开环控制系统还是闭环控制系统?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。图中：Q1-输入流量Q2-输出流量H1-实际水位H2-希望水位水浮子铰链阀门H1H2Q1Q2•[答1-9]•1．分析控制过程(略)。•2．是闭环控制系统。•3．被控量为实际水位、参考输入为希望水位、扰动量是输出流量。•4．控制系统的方框图如附图1-1所示。附图1-1答题1-9图希望水位杠杆进水阀水箱调节器调节阀受控对象输出流量实际水位浮子-附图1-1答题1-9图