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第一章绪论
1-1 试比拟开环控制系统和闭环控制系统的优缺点. 解答：1开环系统
(1)优点:构造简单，本钱低，工作稳定。用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时，可得到满意的效果。 (2)缺点：不能自动调节被控量的偏差。因此系统元器件参数变化，外来未知扰动存在时，控制精度差。
2 闭环系统
⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身构造参数变化所引起
的被控量偏离给定值，都会产生控制作用去去除此偏差，所以控制精度较高。它是一种按偏差调节的控制系统。在实际中应用广泛。
⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法
工作。
1-2 什么叫反应？为什么闭环控制系统常采用负反应？试
举例说明之。
解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的
控制方式叫反应。闭环控制系统常采用负反应。由1-1中的描述的闭环系统的优点所证明。例如，一个温度控制系统通过热电阻〔或热电偶〕检测出当前炉子的温度，再与温度值相比拟，去控制加热系统，以到达设定值。
1-3 试判断以下微分方程所描述的系统属于何种类型〔线
性，非线性，定常，时变〕？
d2y(t)dy(t)du(t)234y(t)56u(t)2
dtdtdt〔1〕
〔2〕y(t)2u(t) 〔3〕
t
dy(t)du(t)2y(t)4u(t)dtdt
dy(t)
2y(t)u(t)sintdt〔4〕
d2y(t)dy(t)
y(t)2y(t)3u(t)2
dtdt〔5〕
〔6〕
〔7〕
解答：〔1〕线性定常〔2〕非线性定常〔3〕线性时变 〔4〕线性时变〔5〕非线性定常〔6〕非线性定常 〔7〕线性定常
1-4 如图1-4是水位自动控制系统的示意图，图中Q1，Q2分
别为进水流量和出水流量。控制的目的是保持水位为一定的高度。试说明该系统的工作原理并画出其方框图。
Q1
y(t)2u(t)3
du(t)
5u(t)dtdt
Q2
题1-4图水位自动控制系统
解答：
(1) 方框图如下： 给定水
浮子
杠杆
阀门
水箱
⑵工作原理：系统的控制是保持水箱水位高度不变。水箱是被控对象，水箱的水位是被控量，出水流量Q2的大小对应的水位高度是给定量。当水箱水位高于给定水位，通过浮子连杆机构使阀门关小，进入流量减小，水位降低，当水箱水位低于给定水位时，通过浮子连杆机构使流入管道中的阀门开大，进入流量增加，水位升高到给定水位。
实际水
1-5 图1-5是液位系统的控制任务是保持液位高度不变。水箱
是被控对象，水箱液位是被控量，电位器设定电压时〔表征液位的希望值〕是给定量。
控制阀
Q1
浮子
电位计
减速齿轮电动机
Q2
题1-5图液位自动控制系统
解答:
(1) 液位自动控制系统方框图： 给定电
电位
电动
减速
阀门
实际液水箱
〔2〕当电位器电刷位于中点位置(对应)时，电动机不动，控制阀门有一定的开度，使水箱中流入水量与流出水量相等。从而液面保持在希望高度上。一旦流入水量或流出水量发生变化，例如当液面升高时，浮子位置也相应升高，通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移，从而给电动机提供一事实上的控制电压，驱动电动机通过减速器减小阀门开度，使进入水箱的液位流量减少。此时，水箱液面下降，浮子位置相应下降，直到电位器电刷回到中点位置，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度。反之，假设水箱液位下降，那么系统会自动增大阀门开度，加大流入量，使液位升到给定
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2022-10-10
