第一章自动控制的基本概念

1、第一章 自动控制的基本概念显示所有II隐藏所有 例1 -1 一晶体稳压电源如图1-1所示。试画出其方块图，并说明被控量、给定值、 干扰量是什么，哪些元件起着测量、放大和执行作用。解=稳压电源是一个叵值调节系统，被调量是输出电压6,假设忽略阳2的基 极电压，则有U=UY-IcRci lc是百G的集电概电流。直流稳压电源的基准是 稳压二极管的电压，输岀电压通过耐和&分压后与稳压电压快比较。若输岀 电压偏高，则4増大，命増大降在&商端的电压也相应増加*则输岀电压4 相应减少，反之也是一样。稳压二极管和分压电路起比较测量和放大作用, 丘6起到执行作用，的变化和负载的变化相当于干扰的作用。其系统方块图

2、如图11所示图一2例1-1图例1 2图1 3中给出了一个反坦克导弹控制系统工作原理示意图。试分析其工作原理并画出系统功能方块图。例1 3图1 5为发电机电压调节系统，该系统通过测量电枢回路电流i产生附加的激励电压Ub来调节输出电压 Uc。试分析在电枢转速 3和激励电压Ug恒定不变而负载变化的情况下系统的工作原理并画出原理方框图。H标坦克CT春看答案解：该控制系统采取光学跟踪和有线制导。由于采用光学制导系统（红外线、激光），射手只需将与光学跟踪器（如红外线测角仪）同步的瞄准镜的十字线对准目标，光学制导系统能测 出目标与导弹的偏差角，产生偏差控制信号，操纵导弹自动修正它与瞄准线间的偏差而飞向目 标

3、。该系统导弹是被控对象，导弹运动的航迹是被控量，光学瞄准具是测量比较装置，目标运 动是给定输入信号，其功能方块图如图所示。目标运动昙彈运动图1一4例1 一 2反坦克导郵系统右框图图1 5例1 3图负动率放解 发电机在电枢转速e和徼励电压q不变时，负载变化将弓I起输出电压q和 电枢电流的改变。当负载增大时，输出电压q下降、电枢电流i增大，相应地, 通过测量电枢电流j得到的附加激励电压q也増大由图1J知，q和q极性一 致，因此发电机的激励电压上升，从而使输出电压加丸克服因负载増大而引起 的输岀电压下降。系统原理方框图如圏1-6所示*图1一6例13发电机电压调节系统方框图例1 4某住宅楼水池水位控制

4、系统如图1-7所示。试简述系统各组成元件的作用及系统的工作原理，并画出系统的方块图。H是被控量，而解：该系统的控制任务是保持水池水位基本不变。水池是被控对象，水位Hr是水位的希望值。浮子随水位上下浮动，可以反映水位的实际高度H，也可以表示水位给定（希望）高度与实际高度的偏差 Hr-H，相当于测量元件和比较元件。浮子带动铰链机构控制进水阀开度，调节进水量，从而控制水位高度，故铰链和控制阀相 当于放大元件和执行元件。系统的工作原理：设系统原来处于进、出水量相等，水位高度等于给定值（即H = Hr）的工作状态下，如出水量 Q2增大（而进水量一时没有改变），则Q10 ，铰链联动使进水阀门开度增大，进水

5、量 Q1增大，直至Q1重新等于Q2，最后使水位高度 H又恢复到或接近希望值 Hr。由以上分析可画出系统的方块图，如图1-8所示图1-S水位控制系统方框图例1 - 5电冰箱制冷系统工作原理如图1-9所示。试简述系统的工作原理，指出系统的被控对象、被控量和给定量，画出系统方块图。冰箱Jf控制器笊电器温度借感器所以被控对象是冰箱箱体而不是压缩机或制冷剂。令却器图 1一9 例 1-5E图1-用电冰箱制冷系统方块图温度传感器解；系统的控制任务是保持冰箱内温度等于给定温度氐 冰箱体是被控对為 箱内温度是被扌空量,希望的温度为给定量（由电位器的输出电压5对应给出入 工作原理：温度控制器中的双金属温度传感器（

6、澡1量元件）感受冰箱内的温度并 将其转换为电压信号6,与按制器旋钮设定的电位器输岀电压耳对应于希望 溫度冻）相比较构成偏差电压S （表征希望温度与实际温度的偏差）我控制继电器K。当大到一定值时，继电器接通，压缩机启动，将蒸发器中的 高温低压制冷剂送往冷却器散热,降温后的低温低压制冷剂被压缩成低温高压液 态进入蒸发器，急速降压扩散成气体，吸收箱体内的热量.使箱体的温度下降， 而高温低压制冷剂又被吸入冷却器。如此循环，使冰箱达到制冷的效果。在这里， 继电器、压缩机、菠发器、冷却器所组成制冷循环系统起执行元件的作用:.系统 的方块图如图110所示。丄口继电器|丄庄縮机 _*蒸发器 _J冰箱体 申结论

7、被控对象是看得见的实体，不能与被控量相混淆。被控量则是表征被控对象工作状态 的物理量。确定被控对象要看控制的目的和任务。本例中的控制任务是使箱体内的温度Tc与设定温度Tr相iU artll継电器压缩机 蒸发器冰箱体例1 - 6函数记录仪是一种自动记录电压信号的仪器，其原理如图1-11所示。试分析系统的工作原理并画出系统的方块图。I I动走纸机构E 1 11 例 1 一 6 图故人器齿轮传动解该系统的任务是使记录笔的位移 （对应于电位器的备 尽所组成的电桥 电路的输出电压耳）跟随记录电压乙变化，所以该系统属于随动系统，被控 对象是记录笔，记录笔的位移E为被揑量，而待记录电压口孑为给定输入量 由图1-11可见，电桥电路为测量、比较元件，U. =UK-Ur为偏差信号，经放 大后驱动伺服电机，并经减速齿轮带动记录笔和电位器尽的滑块移动。当 U了时，6为正,记录笔正向移动，同时滑块移动结果使増大，当Uxuf 时，4为负，记录笔及&滑块均反向移动，减小；当5 = 5 时，6=0、 移动停止。总之，记录笔位移跟随待记录输入电压口耳大小而变化。该系统的方 块图如图！-12所示。图1-12函数记录仪方框图例1-7如图1 - 13所示为发电机-电动机组转速负