自动控制元件作业
(完整word版)自动控制元件及线路试题及答案,推荐文档
自动控制元件2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。
绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ，),(),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。
3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。
4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？优点：力矩大，控制容易。
缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。
5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。
采用片状材料的目的是什么？减小涡流损耗6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？钕铁硼e t K K 、大，电枢扁平状。
7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？二．（20分）1.异步电动机等效电路图中ss r 1'2上的热损耗表示什么？2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。
3画出两相电机幅相控制时的电路图。
3．磁场)F-=ω表示什么磁场？为什么？Asin(xt4.绘出圆形旋转磁场时异步电动机的两条典型机械特性曲线（转子电阻大和小）。
5．推导两相伺服电动机传递函数)ssGΩ=,并说明其中的参数与静态特性曲线(U/)(s()的关系。
6．绘出三相异步电动机从基频向下变频调速时的机械特性。
7.异步电动机从基频向下变频调速时，若电压保持不变将产生什么现象？用公式说明。
8．一台三相异步电动机空载转速是1450 r/min，电源频率50 Hz。
这是几极电机？为什么？三、（7分）1.简述永磁同步电机同步运行时的工作原理，画出必要的图形，写出电磁转矩公式。
2.写出磁阻同步电动机电磁转矩表达式并说明参数的含义。
3.哪种同步电动机不加鼠笼绕组就能自行起动并具有较大的起动转矩？（）绘出它的机械特性曲线。
四、（11 分）1. 步进电动机转角的大小取决于控制脉冲的（），转速大小取决于控制脉冲的（）。
自控大作业.docx
自动控制原理大作业题目：自动控制原理大作业专业班级：姓名：学号：MANUTEC机器人具有很大的惯性和较长的手臂，其实物如下图所示。
机械臂的动力学特性可以表示为Go(S)=(1)(0.251)Ks s s++根轨迹分析开环传递函数Go(S)=(1)(0.251)Ks s s ++=*(1)(4)K s s s ++这里 *K =4K所以 无零点有三个极点，P1=0，P2=-1，P3=-4。
均在实轴上。
渐近线与实轴的夹角 (21)k a n mπϕ+=-ϕ1=3πK=0ϕ2=π K=1ϕ3=53πK=2 与实轴交点δa=1n mi j iPi Zj n m==--∑∑=-53分离点111014dd d ++=++解得d1=-0.465，d2=-2.869（舍去） 与虚轴的交点令G(S)H(S)+1=0 解得*K =20，W=±2（负舍）。
所以0< *K <20时（0<K<5），系统是稳定的，当 *K >20时（K>5），系统不稳定。
根轨迹如图所示Matlab仿真如下图所示时域分析系统的闭环传递环数()()()1()()G S H S s G S H S ϕ=+=*(1)(4)K S S S ++这里取*K =4当输入为阶跃函数时，输出C （S ）为 C （S ）=ϕ（s ）R(S)=2(1)(4)S S S 10++,此时为四阶函数，不会进行拉普拉斯反变换，只能利用Matlab 仿真来进行时域分析。
经Matlab 分析得，上升时间Tr=2.425 S 峰值时间Tp=3.75 S 超调量δ=0.2779调节时间Ts=8.29（V =5%） Ts=11.29（V =2%）频域分析取K=2.5，则2.5()(1)(0.251)G s S S S =++2.5()(1)(0.251)G wj wj wj wj =++()A wj =()0()24wwj arctw arctπϕ=-++开环系统由四个典型环节串联而成：非最小相位比例环节，一个积分环节，两个惯性环节。
自动控制原理大作业,DOC
自动控制原理大作业,D O C(总8页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除恒温箱自动控制系统的分析与实现（北京通大学机械与电子控制工程学院，北京 100044）摘要：本文的主要内容是对恒温箱自动控制系统结构图进行分析，画出结构框图，算出传递函数。
在对恒温箱自动控制系统仿真的基础上，在控制器选择，执行机构选型，对象的建模与时域和频域分析等方面进行全面、综合的分析，并对其进行频域校正，针对系统存在的问题找到合适的解决办法，构建校正网络电路，从而使得系统能够满足要求的性能指标。
关键词：增益系统传递函数频域分析频域校正Constant temperature box automatic control system analysis andImplementationZhang Xinjie,Jia Chengcheng,Xian Zhuo,Zhou Jing,Shi Zhen (School of Mechanical, Electronic and Control engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044，China)Abstract：The system is mainly to solve the problem of constant temperature box automatic control system structure diagram analysis, draw the structure diagram, calculate the transfer function. In the constant temperature box automatic control system based on the simulation, in the controller, actuator selection, object modeling and analysis of time domain and frequency domain and other aspects of a comprehensive, integrated analysis, and carries on the frequency domain correction system, aiming at the existing problems to find a suitable solution, constructing a calibration network circuit, thereby enabling the system to to meet the requirements of performance index.Key words: gain transfer function of the system frequency domain analysis frequency domain correction1 工作原理及性能要求恒温箱自动控制系统的工作原理图如图1所示。
自动控制原理大作业
自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。
自动控制是相对人工控制概念而言的。
自动控制原理：自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。
相关简介：自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。
它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制。
二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。
应时而生：20世纪60年代初期，随着现代应用数学新成果的推出和电子计算机的应用，为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新的阶段——现代控制理论。
它主要研究具有高性能、高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。
目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论、信息论、仿生学、人工智能为基础的智能控制理论深入。
自动控制系统为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的整体，这就是自动控制系统。
在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，例如温度、压力或飞行轨迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的相关机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。
反馈控制系统在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。
下面是一个标准的反馈模型：开方：公式：X(n+1）=Xn+（A/Xn^2-Xn）1/3设A=5，开3次方5介于1^3至2^3之间（1的3次方=1，2的3次方=8）X_0可以取1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2.0都可以。
自动控制作业一
零初始条件下，拉氏变换：
Us s K [Ur ( s ) Uc ( s )] U a ( s ) K aU s ( s ) Mm ( s ) CmIa ( s ) Ea ( s ) Cesm ( s ) Ua ( s ) ( Las Ra ) Ia ( s ) Ea ( s ) Js m( s ) sm( s ) Mm( s ) Mc ( s )
由下图写出仓库大门的原理方框图，微分方程，系 统结构图。
工作原理：当合上开门开关时,电位器桥式测量电路产生一个偏差电压信号。 此偏差电压经过放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，使大门向上 提起。与此同时，与大门连在一起的电位器电刷向上移动，直到桥式测量电 路达到平衡，电动机停止转动，开门开关自动断开。反之，当合上关门开关， 伺服电动机反向旋转，带动绞盘转动使得大门关闭，从而实现远距离控制大 门开关的要求。 系统的被控对象是仓库大门，被控量是大门电压；放大器，电动机，绞盘是 执行机构，桥式检测电路是检测元件。
电桥电路
us
放大器
ua
电动机
绞盘
大门
实际位 置 c
u
— 开/ 关 门位 置 ur
仓库大门自动控制系统的原理方框图
系统各变量间微分方程
桥式电路: us k ur uc 放大器 : ua kaus 电动机 : mm Cmia ea Cem dia ua L a Raia ea dt d m J m mm mc dt
2
Ua
Us Ks Ka UaFra bibliotek1 L as R a
Ia
Cm
Mm
1 2 Js s
Uc
Ea
C cs
自动控制大作业
4）若该系统在纯积分控制作用下，适当选择反馈增益使系统处于临界阻尼状态。
解：
（1）
（2）
V(s)
=
������(������) 573������ +
10
程序代码：
clc;
clear;
close all;
k=0.1:5;
j=1;
for i=1:length(k)
b=0.05*0.02*[1,0.002];
3）设计一个滞后补偿，与已经设计的超前补偿串联使用，是系统满足稳态误差
指标。
4）绘制最终设计结果的根轨迹图及单位阶跃参考输入下的响应曲线。
解：
（1） 采用根轨迹校正方法 程序代码：
clc; clear; close all; b=10; a=conv(conv([1,1],[1,10]),[1,0]); sys=tf(b,a); d=0.2; tr=0.4; wd=(pi-acos(d))/tr; x=-wd/tan(acos(d)); y=wd; s1=x+y*j; z=x; op=pi+angle(s1+z)-angle(s1)-angle(s1+1)-angle(s1+10); p=x-y*tan(op); k=abs(prod([s1,s1+1,s1+10,s1-p]))/abs(s1-z)/10; b1=k*[1,-z]; a1=[1,-p]; sys1=tf(b1,a1); den1=conv(b1,b); num1=conv(a1,a); sysg1=tf(den1,num1); sysf1=feedback(sysg1,1,-1); subplot(2,2,1); pzmap(sysf1); subplot(2,2,2); rlocus(sysg1); subplot(2,2,3); step(sysf1); subplot(2,2,4); bode(sysg1); 运行结果：
自动控制元件实验指导书
目录●实验室安全操作守则●实验一：直流继电器逻辑电路实验●实验二：单相变压器实验●实验三：三相感应电动机实验●实验四：自整角机实验实验室安全操作守则1．首次进入实验室参加实验的学生应认真听取实验指导教师对于安全内容的介绍。
2．实验室总电源由指导教师负责，学生不得擅自接触。
3．为确保人身安全，电机实验时应注意衣服、围巾、发辫及实验用线，防止卷入电动机旋转部件。
实验过程中需妥善保管好水杯、饮料瓶等容器，不许放置在实验操作台上。
4．学生进行实验时，独立完成的实验线路连接或改接，须经指导教师检查无误并提醒注意事项后，方可接通电源。
5．严禁带电接线、拆线、接触带电裸露部位及电机旋转部件。
6．各种仪表、设备在使用前应先确认其所在电路的额定工作状态，选择合理的量程。
若认为仪表、设备存在问题或发生故障，应报告指导教师，不得自行排除故障。
7．实验中发生故障时，必须立即切断电源并保护现场，同时报告指导教师。
待查明原因并排除故障后，才可继续进行实验。
8．实验室内禁止打闹、大声喧哗、乱扔废物以及其它不文明行为。
9．实验开始后，学生不得远离实验装置或做与实验无关的事。
10．实验完毕后应首先切断电源，再经指导教师检查实验数据后方可拆除实验线路，并将实验仪表、用线摆放整齐。
实验一直流继电器逻辑电路实验一、实验目的1．掌握直流继电器主要特征2．掌握继电器逻辑电路设计方法3．根据给定的逻辑要求能实现继电器逻辑控制电路的设计与连接。
二、预习思考题1．继电器逻辑控制电路的作用是什么?2．如何实现继电器逻辑控制电路?三、实验主要设备介绍继电器逻辑电路实验设备实物图1．继电器逻辑电路实验设备直流继电器：动作线圈额定电压直流12V，触点二常开、二常闭，共8只。
★注意本实验中的直流继电器，常开与常闭触点间有一个公共端，设计电路时要考虑这个结构的影响。
直流稳压电源：正电源+12V；负电源0～-12V可调。
发光二极管：串联电阻后工作电压12V，正向发光红色，反向发光绿色，共4组。
自动控制元件离线作业答案
浙江大学远程教育学院《自动控制元件》课程作业—————————————————————————————第一章直流伺服电动机1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定答：电磁转矩T em=C mΦI a 由每极磁通量和绕组电流大小决定。
控制电流由负载转矩大小决定。
1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化为什么答：（1）控制电流由负载转矩大小决定，不变。
（2）电磁转矩T em=C mΦI a 可见电磁转矩也不变。
（3）Ua-Ua0=Ea=CeΦn，可见转速变大。
1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V，额定运行时电枢电流Ia=0.4A，转速n=3600rpm，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=。
试问该电动机额定负载转矩是多少解：Ea=Ua-IaRa=*50=90VEa=CeΦnCe=0.105Cm得：90=0.105CmΦ*3600 则CmΦ=T2+T0=Tem= CmΦIa代入得：T2=**10-3=1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。
解：Ea=Ua-IaRa=CeΦnTem=T2+T0=CmΦIa电枢电流由负载转矩决定。
可得：电枢电流减小、电磁转矩减小、转速增大。
第二章直流测速发电机2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V，负载电阻R L=3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm，求该转速下的空载输出电压Uo和输出电流Ia。
解：U0=Ea/（1+Ra/Rf）=Ia=U0/Rl=3000=0.015A第三章步进电动机3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。
解：步矩角：2π/（48*5）=π/120五相单5拍五相双5拍五相三拍五相四拍3-10四相反应式步进电动机，转子有50个齿，试计算各种运行方式的步距角。
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《自动控制元件》作业
第一章直流伺服电动机
1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？
由负载总阻转矩决定
1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？
当直流伺服电动机负载转矩、励磁电流不变时，仅将电枢电压增大，此时由于
惯性，转速来不及变化，E
a =C
e
φn，感应电势不变，电枢电压增大，由电压平衡方
程式：I
a =（U
a
-E
a
）/R
a
=（U
a
-C
e
φn）/R
a
可知，电枢电流I
a
突然增大；又T=C
T
φI
a
，
电磁转矩增大；此时，电磁转矩大于负载转矩，由T=T
L +T
j
=T
L
+JdΩ/dt知道，电机
加速；随着转速n的增加，感应电势E
a 增加，为保持电压平衡，电枢电流I
a
将减
少，电磁转矩T也将减少，当电磁转矩减小到等于总的负载阻转矩时，电机达到新的稳态，相对提高电枢电压之前状态，此时电机的转速增加、电磁转矩、电枢电流不变。
1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V，额定运行时电枢电流Ia=0.4A，转速n=3600rpm，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m。
试问该电动机额定负载转矩是多少？
1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。
此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。
答：此时，电动机的电枢电流减小，电磁转矩减小，转速增大。
由原来的稳态到达新的稳态的物理过程分析如下：
开始时，假设电动机所加的电枢电压为U
a1
，励磁电压为Uf，电动机的转速为n1，产生的反电势为Ea1，电枢中的电流为Ia1，根据电压平衡方程式：
U a1=E
a1
+I
a1
R
a
=C
e
Φn1+I
a1
R
a
则此时电动机产生的电磁转矩T=C
T ΦI
a1
，由于电动机处于稳态，电磁转矩T和电
动机轴上的总阻转矩T
s 平衡，即T=T
s。
当保持直流伺服电动机的励磁电压不变，则Φ不变；如果负载转矩减少，则
总的阻转矩T
s =T
L
+T
将减少，因此，电磁转矩T将大与总的阻转矩，而使电动机加
速，即n将变大；n增大将使反电势E
a 变增大。
为了保持电枢电压平衡（U
a
=E
a
+I
a
R
a
），
由于电枢电压U
a 保持不变，则电枢电流I
a
必须减少，则电磁转矩也将跟着变小，
直到电磁转矩小到与总阻转矩相平衡时，即T=T
s
，才达到新的稳定状态。
与负载转矩减少前相比，电动机的电枢电流减小，电磁转矩减小，转速增大。
第二章直流测速发电机
2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V，负载电阻R
L
=3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm，求该转速下的空载输出电压Uo和输出电流Ia。
第三章步进电动机
3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。
3-10四相反应式步进电动机，转子有50个齿，试计算各种运行方式的步距角。
并画出其单、双拍制的矩角特性曲线族。
若单相通电时的最大静态转矩为
0.1N·m，试计算各种运行方式的起动转矩；并判断转子上负载为0.08N·m时
哪种运行方式可使步进电动机正常运行。
第四章旋转变压器
4-6用正余弦旋转变压器可以构成直角坐标系旋转θ角的变换，接线如图题图4-1，4-2所示（见书P119）。
试分析其工作原理。
4-8有一只旋变发送机XF和一只旋变变压器XB定子绕组对应联接作控制式运行，如题图4-3所示（见书P119），已知：图中的θ1=15°°，θ2=10°°，试求：
（1）旋变变压器转子的输出绕组的协调位置XT；
（2）失调角r。
第五章自整角机
5-4三台自整角机如题图5-1所示（见书P147）接线。
中间一台为力矩式差动接收机，左右两台为力矩式发送机，试问：当左右边两台发送机分别转过θ2、θ1角度时，中间的接收机将转过的角度θ与θ2和θ1之间是什么关系？
5-6某力矩式自整角机接线如题图5-3所示（见书P148）
（1）画出接收机转子所受的转矩方向：
（2）画出接收机的协调位置；
（3）求失调角。
5-7对于题图5-4所示（见书P148）自整角测量线路，CX为自整角发送机，CT为自整角变压器，它们的转子的转角分别为θ1和θ2。
画出三相绕组合成磁场轴线的位置，并写出输出电势的有效值Eo和转角θ1、θ2的关系式。
第六章交流伺服电动机
6-8 交流伺服电动机的控制方法有几种？幅值控制转速变化的物理过程如何？
幅值控制相位控制幅相控制
6-13什么是自转现象？为了消除自转现象，交流伺服电动机在单相供电时应具有怎样的机械特性？
控制信号消失时，伺服电动机不能停转这叫自转现象。