1-3章习题与解答习题课后.pdfVIP

第 1 章习题及解答 1-1 试举出日常生活中所见到的开环控制系统和闭环控制系统各一例，并分别说明其工 作原理。 答： 开环控制系统与闭环控制系统的差别在于有没有将输出量反馈到输入端的反馈通道。 家庭空调的温度控制就是一个闭环控制系统，其原理是当室内温度升高或降低时，温度 传感器将检测到的实际温度反馈到系统输入端与参考输入给定的期望温度比较求得偏差，温 度控制器根据偏差信号产生控制作用控制压缩机制冷量，从而维持室温在期望值附近。 在要求不高的场合，有些简单的传送带系统是由电动机带动的开环控制系统。工作原理 很简单，只需闭合电源开关，则电动机带动传送带运行，传送带上负载变化会引起传送速度 变化。 1-2 试说明开环控制和闭环控制的优缺点。 答： 开环控制系统的控制精度主要取决于系统本身参数的稳定程度，没有抵抗外部干 扰的能力，因此，在实际工作环境中，难以达到很高的控制精度。开环控制系统的优 点是结构简单，成本较低，缺点是抗扰性能差。对于参数稳定的系统，在外部干扰较弱或控 制精度要求不高的场合，开环控制系统仍被大量使用。 闭环控制系统利用反馈信号得到的偏差来产生控制作用，也称为反馈控制系统。 这种基于偏差的闭环控制系统具有较强的抵抗外部和内部扰动的能力，并使其对内部参数 的变化没有开环控制系统那么敏感，换句话说，要达到较高的控制精度，闭环控制系统对其 内部参数的精度要求没有开环控制系统那么高。由于增加了反馈元件和比较元件等，闭环控 制系统的结构相对复杂，成本也有所增加，特别地，当控制装置的参数配合不当时，可能会 出现系统内部信号剧烈振荡，甚至发散导致系统不稳定而无法工作的情况。闭环控制系统的 稳定性问题是开环控制系统没有的独特现象。 闭环控制系统的优点：具有很强的自动纠偏能力和较高的控制精度；缺点：由于采用 了反馈装置，设备增多，结构复杂，成本增加，同时存在稳定性问题。 闭环控制系统具有的自动纠偏能力和较高的控制精度是开环控制系统无法替代的， 因而在控制工程实际中获得了最广泛的应用。 1-3 试指出一般反馈控制系统的主要组成有哪些，并说明传感器在反馈控制系统中的作 用是什么。 答： 反馈控制系统的主要组成包括传感器、控制器、执行机构和被控对象。传感器的功能是 完成对系统输出的测量，并对被测量进行必要的量纲变换形成反馈信号。 1-4 试判断本章图 1-5 所示的直流电动机转速闭环控制系统是有差系统还是无差 系统，并说明理由。 答：直流电动机转速闭环控制系统是有差系统。 理由：图 1-5 所示系统当受到某些持续的干扰引起转速偏离期望的转速时，测速 发电机将实际转速变化量反馈给输入端进行比较，按偏差通过电压放大器和功率放大 器产生相应的电枢电压变化量来调节电动机转速恢复到期望值。对于持续的干扰，维 持上述过程的前提是必须始终有误差存在，因此，图 1-5 所示直流电动机转速闭环控制 系统是有差系统。 1-5 图 1-16 图所示为一个电动机速度控制系统的原理图。现有五个接线端 1、2、3、4 1 和 5，试将系统连接成负反馈系统，并画出系统的方块图。 ? ? ? 电压 功率 负载 放大器 放大器 ? 1 2 ? ? 3 5 4