有关电气自动控制的一些计算

1、1.5 如图是水位自动控制系统的原理图。在运行中，希望维持水面高度H不变。试分析它的工作原理，画出该系统的方框图并指出控制对象、给定量、被控量、扰动量是什么？工作原理： 当电位器电刷处于电位器零电压位置时，电机不动，控制阀门L1维持一定的开度不变，使水箱中的流入水量和流出水量相等，从而水面保持在希望的高度H。 当流出水量发生变化时，水箱水位便相应地发生变化。 若水位下降，浮子位置也相应下降，带动连杆使电位器电刷从电位器零电压位置上移，从而给电动机一定的控制电压，驱动电动机通过减速器加大L1阀门开度，使进入水箱的流量增加，水箱水位上升，浮子位置相应上升，电位器电刷下移直到电位器零电压位置时，系统

2、重新处于平衡状态，水面恢复到给定高度。 若水位上升，浮子位置也相应上升，带动杠杆使电位器电刷从电位器零电压位置下移，从而给电动机一定的控制电压，驱动电动机通过减速器减小L1阀门开度，使进入水箱的流量减少，水箱水位下降，浮子位置相应下降，电位器电刷上移直到电位器零电压位置时，系统重新处于平衡状态，水面恢复到给定高度。控制对象：水箱被控量：水面高度扰动量：出水流量Q2方框图：给定量：电位器零电压位置h r被控量h ru+-电刷位置电位器扰动量电动机减速器浮子、连杆反馈量给定量放大器阀门水箱Q 2h方框图：给定量：希望水位H r被控量H ru+-电位器扰动量电动机减速器浮子杠杆反馈量给定量放大器阀门

3、水箱Q 2h1.6 如图是直流发电机电压自动控制系统原理图。试问： 1.该系统由哪些环节组成？各起什么作用？ 2.画出该系统的方框图，并指出控制对象、给定量、被 控量、主扰动量是什么？ 3.当负载电流变化时，系统如何保持发电机的电压恒定？解：1.给定环节：给定电位器，产生给定电压比较环节：通过线路连接将给定电压与反馈电压进行比较放大环节：放大器，将偏差电压放大执行环节：电动机、减速器、可变电阻器，产生控制信号if（发电机励磁电流）控制对象：发电机反馈环节：反馈电位器，将发电机电压变换成反馈电压uf反馈到输入端2.控制对象：电动机给定量：给定电压u r被控量：发电机电压主扰动量：负载的变化方框图

4、：u ru+-电动机减速器反馈电位器放大器可变电阻uu f给定电位器发电机3. 负载电流增大时，发电机电压减小，反馈电压减小，偏差电压u增大， u 0，电动机通过减速器带动可变电阻触头下移，励磁电流增大，发电机电压增大，直至重新达到期望值。uifufuui2.10 化简系统结构图，求传递函数 。-+-+解：首先通过移动综合点和引出点消除交错。+-+-+传递函数:+2.13 试求图示系统在给定和扰动两种输入作用下的总输出。解:(1)在给定输入R(s)单独作用下,令N(s)=0+-+-+(2)在扰动输入N(s)单独作用下,令R(s)=0+-+-+2个前向通道：2个回环：2个回环相互接触，特征式 与

5、 不接触， ； 与 均接触，(3) 给定输入R(s)与扰动输入N(s)共同作用下+-+-+2.14 试用梅逊公式求图示系统的传递函数。-+-+2个前向通道：5个回环：5个回环均相互接触，特征式 与所有回环都接触，解:2.14 试用梅逊公式求图示系统的传递函数。2个前向通道：5个回环：5个回环均相互接触，特征式 与所有回环都接触，解:3.2闭环传递函数：特征方程：解: 已知系统的动态结构图如图所示，试用劳斯判据确定使系统稳定的 值的范围。+-劳斯表：特征方程：系统稳定的充要条件是：即当 时系统是稳定的。3.5闭环传递函数：解:+- 如图为仿型机床位置随动系统结构图，试求：（1） ；（2）单位阶跃响应的 。与标准形式相比：则：超调量上升时间峰值时间调节时间3.6闭环传递函数：解:则： 一单位反馈系统的开环传递函数为 ，其单位阶跃响应曲线如图所示，试确定系统参数 及 。11.251.50t /sc(t)由响应曲线得：11.251.50t /sc(t)由响应曲线得：3.8(1)原系统解: 原系统如图(a)所示，具有速度反馈系统如图(b)所示，试求:(1)原系统的 和 ；(2)为使系统b的 ，试确定 和 的值；(3)比较两系统的性能。+-+-(a)(b)(2)增加速度反馈后+-(b)要使 (3)比较两系统性能系统（a）：系统（b）： 增加速度负反馈后，系统的最