自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)部分課后答案

1、第 1 章 [疑難問題解答]思考題：1-1 開環(huán)控制與閉環(huán)控制的特征、優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場合（1）對(duì)于開環(huán)控制，系統(tǒng)的輸出量不被引回來對(duì)系統(tǒng)的控制部分產(chǎn)生影響。優(yōu)點(diǎn)：無反饋環(huán)節(jié)，一般結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、成本低。缺點(diǎn)：當(dāng)控制過程受到各種擾動(dòng)因素影響時(shí)，將會(huì)直接影響輸出量，而系統(tǒng)不能自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。特別是當(dāng)無法預(yù)計(jì)的擾動(dòng)因素使輸出量產(chǎn)生的偏差超過允許的限度時(shí)，開環(huán)控制系統(tǒng)便無法滿足技術(shù)要求。應(yīng)用場合：一般應(yīng)用在輸出量和輸入量之間的關(guān)系固定，且內(nèi)

2、部參數(shù)或外部負(fù)載等擾動(dòng)因素不大，或這些擾動(dòng)因素產(chǎn)生的誤差可以預(yù)先確定并能進(jìn)行補(bǔ)償?shù)那闆r下，應(yīng)盡量采用開環(huán)控制系統(tǒng)。（2）對(duì)于閉環(huán)控制，系統(tǒng)輸出量通過反饋環(huán)節(jié)返回作用于控制部分，形成閉合回路。優(yōu)點(diǎn)：可以自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，抗干擾能力強(qiáng)、精度高。缺點(diǎn)：閉環(huán)控制要增加檢測、反饋比較、調(diào)節(jié)器等部件，會(huì)使系統(tǒng)復(fù)雜、成本提高。而且閉環(huán)控制會(huì)帶來副作用，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，甚至造成不穩(wěn)定。應(yīng)用場合：用于輸入量與輸出量關(guān)系為未知，內(nèi)外擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)影響較并且控制

3、精度要求不高的場合。1-3 對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)性能指標(biāo)的基本要求一 穩(wěn)，意謂系統(tǒng)穩(wěn)定性好，動(dòng)態(tài)過程的超調(diào)和振蕩小二 準(zhǔn) 意謂系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能好，無靜差或靜差小三 快 意謂系統(tǒng)失穩(wěn)后調(diào)整時(shí)間短，能盡快恢復(fù)或達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)1-4 組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)有哪些？它們各有什么特點(diǎn)？起什么作用？答：主要環(huán)節(jié)有：（1）給定元件：由它調(diào)節(jié)給定信號(hào)，以調(diào)節(jié)輸出量的大小。 （2）檢測元件：由它檢測輸出量的大小，并反饋到輸入端，此處為熱電偶。 （3）比較

4、環(huán)節(jié)：在此處，反饋信號(hào)與給定信號(hào)進(jìn)行疊加，信號(hào)的極性以“+”或“—”表示。 （4）放大元件：由于偏差信號(hào)一般很小，因此要經(jīng)過電壓放大及功率放大，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件。 （5）執(zhí)行元件：驅(qū)動(dòng)被控制對(duì)象的環(huán)節(jié)。 （6）控制對(duì)象：亦稱被調(diào)對(duì)象。 （7）反饋環(huán)節(jié)：由它將輸出量引出，再回送到控制部分。1、習(xí)題 1-6[解]Ⅰ：最大超調(diào)量 ，調(diào)整時(shí)間 ，振蕩次數(shù) ，技術(shù)性能最差。Ⅱ： ， ， ，技術(shù)性能較好。Ⅲ： ， ， ，技術(shù)性能最好。2、習(xí)題 1-7

5、[解]要畫出控制系統(tǒng)方塊圖，第一步（也是關(guān)鍵的一步）就是搞清系統(tǒng)的工作原理或工作過程。在如圖 1-17 所示的電路中，被控量是負(fù)載（電阻 ）上的電壓 (輸出電壓)。若不采用穩(wěn)壓電源，將負(fù)載直接接到整流電路（圖中未畫出）的輸出電壓 上，則當(dāng)負(fù)載電流 增加號(hào)。這兩個(gè)電壓信號(hào)在放大器的輸入端進(jìn)行迭加比較，形成偏差電壓。此電壓經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)卷筒使大門向上提升。這一過程要一直繼續(xù)到大門的開啟位置達(dá)到預(yù)期值，反饋電壓與給定電壓相等，偏差電壓

6、為零時(shí)才停止。若大門開啟的程度不夠大（門未全開） ，則可調(diào)節(jié)給定電位器，使與“開門“開關(guān)相連的觸點(diǎn)上移即可。由以上分析可知，此系統(tǒng)的控制對(duì)象是倉庫大門，執(zhí)行單元是直流電動(dòng)機(jī)和卷筒，給定信號(hào)由“開門“（或“關(guān)門“）開關(guān)給出，調(diào)節(jié)給定電位器（的觸點(diǎn)）即可改變大門的開啟（或關(guān)閉）的程度。 （當(dāng)然，整定檢測電位器觸點(diǎn)與大門的對(duì)應(yīng)位置，也可調(diào)整大門的開啟程度） 。通過與大門相連的連桿帶動(dòng)的檢測電位提供位置反饋信號(hào)。由以上分析可畫出如下圖所示的系統(tǒng)