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。在任意状况下,希望液面高度c保持不变,试说明系统工作原理并画出系统方块图。
浮浮浮
Q1浮浮
浮浮浮
c浮浮浮
浮浮浮
SM
浮浮浮浮
if
Q2
解:系统的控制任务是保持液面高度不变。水箱是被控对象,水箱液位是被控变量。电位器
用来设置希望液位高度c*(平时点位器的上下位移来实现)。
当电位器电刷位于中点地址时,电动机不动,控制阀门有必定的开度,使水箱的流入水
量和流出水量相等,从而使液面保持在希望高度c*上。一旦流出水量发生变化(相当于扰动),
比方当流出水量减小时,液面高升,浮子地址也相应高升,经过杠杆作用使电位器电刷从中
点地址下移,从而给电动机供给必定的控制电压,驱动电动机经过减速器减小阀门开度,使
进入水箱的液体流量减少。这时,,直到电位器电刷回到
中点地址为止,系统重新处于均衡状态,液位恢复给定高度。反之,当流出水量在均衡状态
基础上增大时,水箱液位降落,系统会自动增大阀门开度,加大流入水量,使液位升到给定
高度c*。
系统方框图如图解
所示。
。
1)画出系统的方框图;
2)简述保持恒温箱温度恒定的工作原理;
3)指出该控制系统的被控对象和被控变量分别是什么。
定电压
+
放大器
电机
减速器
M
-+
热电偶
电阻丝
调压器
220~
解:恒温箱采纳电加热的方式运转,
电阻丝产生的热量和调压器电压平方成正比,
电压增
高,炉温就上升。调压器电压由其滑动触点地址所控制,
实质温度用热电偶丈量,
输出电压作为反响电压和给定电压进行比较,
得出的误差电压经放
大器放大后,驱动电动机经减速器调理调压器的电压。
在正常状况下,炉温等于希望温度
T,热电偶的输出电压等于给定电压。
此时误差为零,
电动机不动,调压器的滑动触点逗留在某个适合的地址上。
这时,炉子消失的热量正好等于
从电阻丝获得的热量,形成稳固的热均衡状态,温度保持恒定。
当炉温因为某种原由忽然降落
(比方炉门打开造成热量流失
)时,热电偶输出电压降落,
和给定电压比较后出现正误差,
经放大器放大后,驱动电动机使调压器电压高升,
炉温上升,
直至温度值等于希望值为止。
当炉温受扰动后高于希望温度时,
调理的过程正好相反。
最后
达到稳准时,系统温度可以保持在要求的温度值上。
系统中,加热炉是被控对象,炉温是被控变量,给定量是给定电位器设定的电压
(表征
炉温的希望值)。给定电位计是给定元件,放大器完成放大元件的功能,电动机、减速器和
调压器构成执行机构,热电偶是丈量元件。
系统方框如图解
所示。
给定电压
放
电
减
调
恒实质炉温
大
动
速
压
温
-
器
机
器
器
箱
热
电
偶
图解恒温箱温度控制系统框图
解:当负载(和接收自整角机
TR的转子固联)的角地址
o和发送机Tx转子的输入角地址6
一致时,系统处于相对豫止状态,自整角机输出电压
(即误差电压)为
0,放大器输出为
0,
电动机不动,系统保持在均衡状态。当
i改变时,o和i
失谐,自整角接收机输出和失谐
角成比率的误差电压,该误差电压经整流放大器、
功率放大器放大后驱动电动机转动,
带动
减速器改变负载的角地址
o,使之随从
i变化,直到和
i
一致,系统达到新的均衡状态时
为止。系统中采纳测速发电机TG作为校订元件,构成内环反响,用于改进系统动向特征。
该系统为随动系统。被控对象是负载;被控量为负载角地址o,给定量是发送自整角
机TX转子的角地址
i。自整角机完成丈量、比较元件的功能,整流放大器、功率放大器共
同完成放大元件的功能,电动机
SM和减速器构成执行机构,测速发电机
TG是校订元件,
系统方框图如图解
所示。
解工作原理:温度传感器不停丈量交换器出口处的实质水温,并在温度控制器中和给定温度对比较,若低于给定温度,其误差值使蒸汽阀门开大,进入热交换器的蒸汽量加大,热水
温度高升,直至误差为零。假如因为某种原由,冷水流量加大,则流量值由流量计测得,经过温度控制器,开大阀门,使蒸汽量增添,提前进行控制,实现按冷水流量进行前馈赔偿,保证热交换器出口的水温颠簸不大。
系统中,热交换器是被控对象,实质热物料温度为被控变量,冷水流量是搅乱量。
系统方框图如图解所示。
这是一个按搅乱赔偿的复合控制系统。
解带上负载后,因为负载的影响,图(a)和图(b)中的发电机端电压开始时都要降落,但图
(a)中所示系统的电压能恢复到110v,而图(b)中的系统却不可以。原由以下;
对图(a)所示系统,当输出电压u低于给定电压时,其误差电压经放大器K,使电机
SM
转动,经减速器带动电刷减小发电机
G的激磁回路电阻,使发电的激磁电流
if
增大,提升
发电机的端电压,从而使误差电压减小,直至误差电压为零时,电机才停止转动。所以,图
(a)系统能保持110V电压不变。
对图(b)所示系统,当输出电压u低于给定电压时,其误差电压经放大器K,直接使发
电机激磁电流
if
增大,提升发电机的端电压,使发电机
G的端电压上升,误差电压减小,
但是误差电压一直不行能等于零,因为当误差电压为零时,
if
0,发电机就不可以工作。偏
差电压的存在是图
(b)系统正常工作的前提条件。即图
(b)中系统的输出电压会低于110V。
第二章
(a)md2xo
(f1
f2)dxo
f1
dxi
(不考虑物块的重力)
dt2
dt
dt
dxo
dxi
(b)
f(K1
K2)
dt
K1K2xo
K1f
dt
(c)
dxo
(K1
K2)xo
dxi
K1xi
f
f
dt
dt
C1
xi
f2
K2
R1
R2
A
u1
u
0
f1
x0
C2
B
x
K1
(a)
(b)
R2
1
R1R2C1C2s2
Uo(s)
C2s
(R1C1R2C2)s1
(a)
Ui(s)
1
R1R2C1C2s2
(R1C1
R2C2
R1C2)s1
R2
1
R1C1s
1
C2s
R1
C1s
(b)
A点:f2(dxi
dxo)
K2(xi
xo)
f1(dxo
dx)
(1)
dt
dt
dt
dt
dxo
dx
B点:f1(dt
dt
)K1x
(2)
由(1)和(2)得
f2(dxi
dxo)K2(xi
xo)K1x(3)
dt
dt
由(3)解出x,并代入(
2)得:
f1f2d2xo
(f1
f1
f2)dxo
x
o
f1f2d2xi
(f1
f2)dxi
x
K1K2dt2
K1
K2
K2
dt
K1K2dt2
K1
K2dt
i
经比较可以看出,电网络(
a)和机械系统(b)二者参数的相似关系为
K1~1,K1~1,f1~R1,f2~R2
C1
C1
Q
K
P
2P0
G(s)
s2
4s
2
g(t)
L1[1
1
2
](t)et
2e2t
s2
3s
2
s
1s
2
h1
h2
q1
(1)
R1
C1
d
h1
qi
q1
(2)
dt
h2
q2
(3)
R2
C2
d
h2
q1
q2
(4)
dt
G(s)
H2(s)
R2
Qi(s)
R1C1R2C2s2
(R1C1
R2C2
R2C1)s1
G(s)
C(s)
10
H(s)
2
E(s)3s5
4s
1
C(s)
10G(s)
100(4s1)
R(s)
1
G(s)H(s)
12s2
23s
25
E(s)
10
10(12s2
23s
5)
R(s)
1
G(s)H(s)
12s2
23s
25
R1
1
Uo(s)
C1s
R0C0R1C1s2
(R0C0
R1C1)s1
Ui(s)
1
R0C1s
R0C0s
1
R0
C0s
(1)K0
E
30
180V/rad
m
330
11
180
K1
3,K2
2
(2)假设电动机时间常数为Tm,忽视电枢电感的影响,可得直流电动机的传达函数为
(s)
Km
,Km为电动机的传达系统,单位为
1
Ua(s)
Tms1
(rads)/V。
又设测速发电机的传达系数为Kt(V/(rads1))
系统的传达函数为:
o
1
i
Tm
s
2
1K2K3KmKt
s1
K0K1K2K3Km
K0K1K2K3Km
内容总结
(1)自动控制原理
(2)水箱是被控对象,水箱液位是被控变量
(3)这时,,直到电位器电刷回到
中点地址为止,系统重新处于均衡状态,液位恢复给定高度
(4)反之,当流出水量在均衡状态
基础上增大时,水箱液位降落,系统会自动增大阀门开度,加大流入水量,使液位升到给定