《自动控制原理与系统》试题库答案.pdf

自动控制原理与系统 试题库答案 自动控制原理与系统 试题库答案 试题一试题一 一 被控对象 火炮 被控量为火炮的角度 c 给定量为希望的火炮角度 r 框图 调节输入角度 r 变化时 输入角度 r 与输入角度 c 出现差值 于是桥式电位器 二 过程 当 测量电路产生偏差电压 经放大器放大后 驱动电动机旋转 继而带动齿轮传动装置使火炮 转动 直到 r c 为止 2 duud 12 2 2 2 uu dt RC dt LC 三 s H s G s G1 s G s G s G s R s Y s G 32 213 四 1 比例 2 积分 3 比例微分 4 振荡环节 5 惯性 五 六 2t e1 t y 七 0 临界稳定 八 将 Cd 接入 Ld 后的 P 点与 N 点之间 ZA 接入 C1 和 C4 间 ZB 接入 C3 和 C6 间 ZC 接入 2 间 一 1 给定元件 检测元件 放大元件 执行元件 反馈环节 扰动会直接影响输出量 C5 和 C 试题二 试题二 2 无 3 时间域 复数域 4 位移 转速 试卷参考答案 Page 1 of 10 二 R R 0 111 R 2sC s G 三 三 s H s G1 s G s G s 2 21 1s 1 0 1s01 0 1s25 0 S GC 四 五 dt du RCu dt du RC 1 2 2 六 调节过程 调节电位器调节给定电压ur 以ur作为系统输入设定电机的角速度 测速发 电机将测得的实际转速变为与角速度成正比的电压信号uf 与ur比较后得出e ur uf放大器将 其放大为ua 作为电动机的电枢电压来改变电动机角速度 使之与设定值相等或相近 方框图 七 s H s G s G s G s H1 s G s G s G s G s G 23231 2331 八 试卷参考答案 Page 2 of 10 试题三 试题三 一 1 D 2 C 3 D 4 B 5 D 二 S L R S CR S L R R R S LCR R SR CR s 2 1 3 sG 12 2 31 2 1 2 1 2 1 1 1 三 四 n 5 rad s 0 1 72 6 ts 6 s 五 系统稳定 o 9 66 六 4s S 2 2s3s 2s 七 S R C S G 2 八 1 5KV A 3 7A 试题四试题四 一 1 B 2 C 3 B 4 C 5 D 二 o 5 101 三 1s01 0 00 G 系统稳定 1s 1 0 1s10 1 s 四 rc cc uu R R dt du CR R L dt ud R LCR 1 2 1 1 2 2 2 2 1 五 试卷参考答案 Page 3 of 10 六 1 2 PI PID D 二个 D 环节 P D P D 试题五试题五 一 快 准 递出数 变频器 高功能型U f控制通用变频器 高动态性能矢量控 8 有反馈环节 电位器测量电路产生偏差电压 经放大器放大后 四 0 5 七 P PD 八 将开路的 R0 接入 R0 和 R1 之间 1 稳 2 1 3 传 4 1 j0 5 电阻 电容 6 比较 放大 7 普通功能型U f控制通用 制通用变频器 闭环控制系统 二 工作原理 当合上开门开关时 桥式 驱动电动机带动绞盘转动 使大门向上提起 同时 与大门连在一起的电位器电刷上移 直到桥式电位器达到平衡 电动机停转 开门开关自动断开 反之 当合上关门开关时 电动机带动绞盘反转 使大门关闭 s2 e1 s G 三 1s01 0 1s25 1 1s25 0 1s125 0 10 s G 2232 s s R1 t L s 1 s R s 1 s R s 1 s R 五 56 0k6 0 六 84 9 100e s 24 1t s 59 1t 2 1 ps 七 1 2 i O R R 1 s U s U s G 试卷参考答案 Page 4 of 10 八 在电源电压的正半周期内 电位器Rp1分取一部分正弦波电源电压 并以晶闸管控制极的 电位器电压高于电机端电压时 电源通过二极管VD1 流向 晶闸管控制极 晶闸管导通 给电机供电 电机的转速可由Rp1加以选择 Rp2微调 并可在 规定的速度范围内稳定工作 一 1 受控对象和控制器的总体 它能对受控对象的工作状态进行自动控制 2 系统的幅值 相位随频率变化的关系 分方程或间接从传递函数出发对系统进行分析的方法 不稳定 幅频特性起始段斜率为 Db dec 故为 型系统 三 电压与电机的电动势进行比较 当 试题六 试题六 3 直接从微 4 为脉冲宽度调制 为触发电路 为电流调节器 为速度调节器 5 作用于自动控制系统的输入端并作为控制依据的物理量 也称为输入信号 输入指令 参考输入 给定值 二 a 0 40 系统稳定 幅频特性起始段斜率为 故为 型系统 b o 40 系统 s s i RC U s U S G O 四 五 3 11s4 2s 3 11 s 2 六 0 七 试卷参考答案 Page 5 of 10 八 VD 上 h 给定值为希望水位hr 与电位器设 定电压ur相对应 此时电位器电刷位于中点位置 当h hr时 电位器电刷位于中点位置工作 一旦h hr时 浮子位置相应升 或降低 通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移或 上移 从而给电动机提 进水开关开度减小 或增大 以使水箱 hr 四 1 VD2 整流 VT 将整流后的电压加到直流电动机的电枢上 RP 改变 VT 导通角 从而改变输出直流电压的大小 实现直流电机的调速 V 保证触发脉冲的稳定 使电动机在低速时运行平稳 VD5 续流 试题七试题七 一 1 结构 参数 给定量 扰动量 固有 2 频率域 3 4 20dB dec 5 前向 6 超前 滞后 低频段 中高频段 7 直流 交流 二 系统被控对象为水箱 被控量为水箱的实际水位 电动机不 高 供一定的工作电压 驱动电动机通过减速器使 水位达到希望值 系统方框图 三 该电路为微分环节 s G s G s G s G s H s G s G s H s G s G1 s G s G s G s G s 4321242132 4321 五 系统不稳定 一般系统的幅频特性以斜率 20db dec 穿越 0dB 线时 有较大的相位裕量 而 本系统穿越 0dB 线时的斜率为 40db dec 经估算 相位裕量确实小于 0 系统不稳定 六 K0 10 KH 9 试卷参考答案 Page 6 of 10 七 K 40 85 网电压向下波动时 使电动机电枢端电压下降 而负载没变 故转速下降 若没有转速负反馈环节 则无法自动补偿 程 电网电压下降 使转速下降 同时使得调速系统的净输入量下降 若没有转速负 一 1 2 作 等腰三角波进行比较后 产生SPWM波的 先控制回路 后主电路 先检验保护环节 后投入运行 通电 统和随 运行时 一般先加低给定电压开环起动 然后 首先 使系统正常稳定运行 通常先将 PI 调节器的积分电容短接 待稳定后 再恢复 PI 调节器 继续进行调节 先调整稳态精度 后调整动态指标 分析系统的动 稳态性能的数据和 录 对系统的性能进行分析 找出系统参数配置中的问题 以作进一步的改进调试 入端 比较环节将反馈信号与给定信号进行比较得出偏差信号 八 电 调节过 反馈环节 即反馈量Ufn为 0 则电枢端电压不变 所以转速无法自动回升到期望值 试题八试题八 电动机在堵转时 转速急剧下降的特性即为调速成系统的 挖土机特性 理想的 挖土 机特性 是指电动机在堵转时 转速突降至 0 即垂直下降 采用电流截止负反馈环节可以实 现较好的 挖土机特性 PWM为 脉冲宽度调制 控制 SPWM为正弦 脉冲宽度调制 控制 从原理上讲 它 们的控制思路是完全相同的 都是通过控制信号与载波信号比较后 产生一个能反映控制信 号的调制方脉冲列 从结构上讲 都可以分为单极性和双极性 但PWM是将一个直流控制信 号与一个锯齿波信号进行比较后 而产生PWM波的 SPWM则是以一个频率为fc的正弦波 为基准调制波 与一个 3 先单元 后系统 调试时 先用电阻负载代替电动机 待电路正常后 再换接电动机负载 对调速系 动系统 调试的关键是电动机投入运转 投入 逐渐加大反馈量 和给定量 对多环系统 一般为先调内环 后调外环 对加载实验 一般应先轻载后重载 先低速成后高速 高低速都不可超过限制值 系统调试时 应 波形记 4 自动控制系统通常由给定元件 检测元件 比较环节 放大元件 执行元件 控制对象和 反馈环节等部件组成 其中 给定元件调节给定信号 以调节输出量的大小 检测元件检测 输出量的大小 并反馈到输 放大元件将偏差信号进行电压放大及功率放大 以驱动执行元件 执行元件是驱动被控对象 的环节 控制对象即被调对象 反馈环节将输出量送回输入端与给定量进行比较 二 a 图 s102 0 s G b 图 s G 1s02 0 1s01 0 s 三 2 s 1s084 0 100 s G 四 1s 1 1RCs 1 s G 该电路为惯性环节 五 2 1 56 1 f t t 2 f t 1 t 3 f t 1 t t 4 f t t 2 5 f t sin t 六 1 2 t e1 t u 2 t e 1 t u 2 2 试卷参考答案 Page 7 of 10 七 八 九 被控对象 传送装置 被控量 输出谷物的湿度 给定量 谷物希望的湿度 框图 试题九试题九 一 1 控制装置 生产过程 2 开环控制 闭环控制 3 性能指标 理论分析 实践探索 4 试卷参考答案 Page 8 of 10 5 6 直 直 直 交 交 交 二 信号线 引出点 比较点 交 直 sRCs s G 七 1s042 0 s 7 16 s G 三 四 五 六 H s 5 八 1 闭环系统稳定 2 闭环系统临界稳定 3 闭环系统稳定 4 闭环系统不稳定 九 被控对象 热交换皿 被控量 实际热水温度 给定量 期望的热水温度 比较 执引元件 温度控制器 框 30 tP 1 s K 28 95 图 调节过程 温度传感器不断测量实际温度 并在热水温度控制口中与给定温度相比较 若低 于汽阀门开大一点 进入热交换器的蒸汽量加大 热水温度升 高 如果由于某种原因 冷水流量加大 则又流量计测的 通过按流量顺馈补 偿控制蒸汽阀门 使蒸汽量增加 从而补偿了冷水量的增加而引起的热水温度 给定温度 使偏差值增大 让蒸 直至偏差为零 由温度控制口 的降低 确保热交换器中热水温度为给定值 第十套试题 第十套试题 1 1s2 1 0 s G 2 20s4s s 100 s G 2 二 试卷参考答案 Page 9 of 10 在此电路中 晶闸管工作于开关状态 当 VT 被触发导通时 直流电源电压 U 加到电动 机上 当开关关断时 直流电流与电动机断开 电动机中的反电动势经二级管 VD 续流 电机两端电压接近于 0 三 i21 o o21 R R dt du RR CRR u dt du RR CRR i 21 2 移动 2121 u R 四 46 24s14 6s 46 24 s 2 阻的端电压恒定 五 1s01 0 s 1s125 0 1 0 s G 2 框图 六 七 3 3ess 八 被控对象 电炉 被控量 炉温 给定量 电位计给计电压 Ur 工作过程 热电偶将温度信号转换为电信号