自动控制原理

### 自动控制原理知识点解析 #### 第1章：习题答案解析 **1-3题：发电机端电压控制系统** - **系统目标**：本题主要介绍了一种用于维持发电机端电压稳定的控制系统。其核心任务是确保发电机的输出电压在面对不同负载时能够保持在一个预设值上。 - **工作原理**： - 当负载保持不变且发电机的端电压等于设定值时，系统处于静态平衡状态，此时电动机和电位器滑臂均不动作，励磁电流保持恒定。 - 若负载发生变化导致发电机端电压偏离设定值，则会触发调节机制。具体而言，通过检测实际电压与设定电压之间的偏差，并利用放大器将该偏差信号放大后，控制电动机转动来调整电位器滑臂的位置，进而改变励磁电流的大小，最终使得发电机端电压恢复到设定值附近。 - **系统框图**：此框图应包括发电机、电动机、电位器、放大器等主要组件及其之间的连接关系，清晰地展示出系统的工作流程。 **1-4题：炉温控制系统** - **系统组成及任务**： - 输出量：电炉内的温度。 - 输入量：给定毫伏信号。 - 扰动输入：电炉的环境温度变化、自耦调压器输入电压波动等。 - 被控对象：电炉本身。 - 控制装置：电压放大器、功率放大器、可逆电动机、减速器、调压器等。 - **控制逻辑**： - 系统的主要任务是使电炉内的温度维持在一个恒定值。当实际温度与设定温度一致时，整个系统处于静止状态；一旦温度出现偏差，通过比较实际温度与设定温度之间的差异，并利用放大器将这一偏差信号放大，进而控制可逆电动机的动作方向（上移或下移），从而调节加热器的电压，最终达到调整炉温的目的。 - **系统框图**：框图需详细展示各个组成部分之间的连接方式以及信息流的传递路径。 **1-5题：水位控制系统** - **系统构成**： - 输出量：水位高度。 - 输入量：给定电压。 - 扰动输入：出水量的变化等。 - 主要部件：电位器、电动机、进水阀门等。 - **控制策略**： - 系统的核心任务在于保持水位的高度在设定范围内。当实际水位等于设定水位时，系统处于稳定状态；如果水位低于设定值，电位器滑臂上移，偏差信号经过放大处理后，控制电动机反转以增大进水阀门的开度，增加进水量直至水位恢复至设定值；反之，如果水位高于设定值，则通过反向操作减少进水量。 - **系统框图**：框图需清晰表示出各组件之间的逻辑关系及信号传递过程。 #### 第2章：习题答案解析 **2-1题** 至 **2-14题** 涉及到了具体的数学表达式、信号流图绘制以及传递函数的推导等内容，这些题目旨在考察学生对于自动控制系统中数学模型构建的理解和掌握程度。例如： - **2-1题** 和 **2-2题** 提供了不同形式的系统模型并要求求解相应的传递函数。 - **2-3题** 通过给出的微分方程组要求建立系统结构图，并进一步求解传递函数。 - **2-4题** 至 **2-14题** 的解答过程涉及了更复杂的系统模型分析，包括但不限于信号流图的构建、传递函数的求解等。 通过以上解析可以看出，《自动控制原理》这本书中的习题涵盖了自动控制系统的基本概念、系统建模、传递函数计算等多个方面，有助于读者深入理解自动控制系统的原理及应用。