最新开环和闭环控制习题3
开环与闭环控制
开环与闭环控制1.普通机械式电饭煲简单的工作过程如下：接通电源，拨动杠杆按钮，给出做饭指令，磁钢吸合，拉住与之相连的杠杆，杠杆拨动微动开关，微动开关在杠杆的按压下接通加热回路，磁钢铝壳帽与锅底接触，开始加热。
当饭熟时（不再有水的沸腾），锅底温度升高，磁钢温度达到150℃时失去磁性，在弹簧力作用下，杠杆下移，微动开关恢复常态，结束加热状态。
此时电源仍是接通状态，由于双金属片温控器的作用，电饭煲进入保温状态（70度以下），这就是电饭煲接通电源后即使不按键也能得到温水的原因。
但不按下杠杆按键则煮不熟饭。
由上面的工作过程可知，普通电饭煲虽然简单，但其控制过程还是比较复杂的。
其工作流程为：给出“做饭”指令——进入加热状态——判断是否达到150度，没有达到，继续加热，如果达到，则进入保温状态。
从这个流程知道，电饭煲的控制，从总体上说，仍是一个开环控制。
因为，输入一个“做饭”指令，输出的就是“做饭”状态。
如果输入的是“温水”指令，则输出的状态就是“温水”状态。
即输入量和输出量是一一对应的。
但是，其局部环节还有反馈。
其参考方块图如下：3.宾馆、酒店的“自动叫醒服务系统”是一个开环控制系统。
参考框图如下：4．家用缝纫机的缝纫速度控制系统缝纫机“转速控制系统”的控制对象应该是“缝纫机”不应该是“机针”。
对缝纫机来说，还有其它控制系统，如“针距控制系统”、“倒车控制系统”等，这些系统的控制对象都是缝纫机。
参考框图如下：注：有些学生会认为这个控制系统是一个闭环控制系统，理由是人可以不断调整缝纫的转速。
其实这种理解是错误的。
它不是闭环的原因是：第一，它输入的转速不是恒定的，没法与输出转速进行比较。
第二，“人”作为操作者，对控制系统施加控制指令的行为不能视为“人作为某个环节参与了控制系统”。
5.走道路灯的声光控制系统声光自动控制白炽灯开关的基本工作原理如下：白天或夜晚光线较亮时，光控部分将开关自动关断，声控部分不起作用。
当光线较暗时，光控部分将开关自动打开，负载电路的通断受控于声控部分。
自动控制原理课后习题
自动控制原理课后习题1.简答题。
（1）什么是控制系统？控制系统是由控制器、被控对象、控制目标和反馈装置组成的一种系统，用来实现对被控对象的控制和调节。
（2）控制系统的分类有哪些？控制系统可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统是指控制器的输出不受被控对象的影响，而闭环控制系统是指控制器的输出受到被控对象的影响并进行调节。
（3）什么是控制对象？控制对象是指控制系统中需要被控制或调节的对象，可以是机械、电气、液压等各种设备和系统。
2.计算题。
（1）某电动机的转速控制系统，控制电压为220V，电动机额定转速为1500rpm，控制器输出电压为180V时，电动机的实际转速为多少？解，根据电动机的转速控制系统原理，实际转速可以通过控制电压和额定转速的比例关系计算得出。
实际转速 = 控制器输出电压 / 控制电压× 额定转速 = 180V / 220V × 1500rpm = 1227.27rpm。
所以，电动机的实际转速为1227.27rpm。
（2）某水箱的液位控制系统，控制器输出信号为4-20mA，对应的液位范围为0-100cm，若控制器输出信号为12mA时，水箱的实际液位为多少？解，根据液位控制系统的标定原理，可以通过控制器输出信号和液位范围的比例关系计算得出实际液位。
实际液位 = (控制器输出信号4mA) / (20mA 4mA) × 液位范围= (12mA 4mA) / (20mA 4mA) × 100cm = 60cm。
所以，水箱的实际液位为60cm。
3.分析题。
（1）为什么在控制系统中需要引入反馈？在控制系统中引入反馈可以实现对被控对象的实时监测和调节，使控制系统能够更加准确地达到控制目标。
（2）闭环控制系统和开环控制系统各有什么优缺点？闭环控制系统能够实现对被控对象的实时监测和调节，具有较高的控制精度，但系统稳定性较差，容易产生振荡和不稳定现象；而开环控制系统系统稳定性较好，但控制精度较低，无法实时监测和调节被控对象。
开环和闭环控制习题3
B
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4
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5
该闭环控制系统方框图如下：
速度希 + 比较器
望值
-
离心调节器
通过的燃油量
调节阀
发动机
齿轮组
实际速 度
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6
4. 理解一个控制现象，要明确控制的对象是 什么，控制要达到什么目的和采取什么控 制手段。例如，射击比赛的射手通过瞄准 目标，使子弹射中靶心，分析这个过程， 其控制的对象是 A．人 B．枪 C．子弹 D．靶
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7
4.小朋友在玩用筷子夹乒乓球的游戏，这个 过程的被控对象、控制器和执行器分别是： A筷子、大脑、手B筷子、眼睛、手C乒乓 球、手、筷子 D乒乓球、大脑、手
（ c）
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8
6.根植于历史文化名城泉州的提线木偶戏古 称“悬丝傀儡”,又名“丝戏”,民间俗称 “嘉礼”,乃流行于闽南语系地区的古老珍 稀戏种，在提线木偶的控制过程中控制对 象是。 A．手 B．提绳 C．木偶 D．大脑
A．自动门
B.红绿灯定时控制
系统
C．家用电灯
D.电冰箱温度控
制系统
（d ）
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3
• 3.小明发现学校路灯有时由于没有及时关闭 而浪费用电，为此他设计了一个控制方案， 能够在天亮时关闭，天暗后打开。该控制 系统应该属于 A、自动控制的闭环控制系统 B、自动控 制的开环控制系统 C、手动控制的闭环控制系统 D、手动控 制的开环控制系统
（c）
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9
• 6.汽车安全气囊控制系统的工作过程是：传 感器检测到汽车碰撞信号， 经诊断模块判 定和处理后，触发气体发生器给气囊充气。 该控制系统的被控对象是 A．被气囊保护 的人 B．气囊 C．诊断模块 0
自控试题练习题集
第一章习题1-1日常生活中有许多开环和闭环控制系统，试举几个具体例子，并说明它们的工作原理。
1-2说明负反馈的工作原理及其在自动控制系统中的应用。
自动驾驶器用控制系统将汽车的速度限制在允许范围内。
画出方块图说明此反馈系统。
1-3双输入控制系统的一个常见例子是由冷热两个阀门的家用沐浴器。
目标是同时控制水温和流量，画出此闭环系统的方块图，你愿意让别人给你开环控制的沐浴器吗？1-4开环控制系统和闭环控制系统各有什么优缺点？1-5反馈控制系统的动态特性有哪几种类型？生产过程希望的动态过程特性是什么？1-6对自动控制系统基本的性能要求是什么？最主要的要求是什么？1-7下图表示一个水位自动控制系统,试说明其作用原理.1-8下图是恒温箱的温度自动控制系统.要求:(1) 画出系统的原理方框图;(2) 当恒温箱的温度发生变化时,试述系统的调解过程;(3) 指出系统属于哪一类型?1-9 下图为位置随动系统,输入量为转角r θ,输出量为转角c θ,p R 为圆盘式滑动电位器,s K 为功率放大器SM 为伺服电动机.要求: (1)说明系统由哪几部分组成,各起什么作用？ (2)画出系统原理方框图;(3)说明当r θ 变化时, c θ的跟随过程.1-10 位置随动系统如下图所示,回答以下问题 1.说明该系统的以下(1)-(10)各是什么:(1)被控制对象 (2)被控制量 (3)给定元件 (4)给定量 (5)主反馈元件 (6)主反馈量 (7)误差量 (8)负载 (9)积分元件 (10)执行元件. 2.画出系统作用方框图,表出个环节的输入输出量。
3.判断(在括号内对的上面打"对号")(1)该系统是(按偏差;按扰动)原则的控制系统; (2)该系统是(有差;无差)系统; (3)该系统是(0型,1型,2型)系统; (4)该系统的输入量是(rr U Q 、);(5)该系统的输出量是(c c U Q 、)。
1－11下图为温度自动控制系统,改变a 点位置可以改变恒温温度.试说明该系统的工作原理和性能,并指出它属何种类型?1-12如题图（a ）、（b ）所示两水位控制系统，要求∙ 画出方块图（包括给定输入量和扰动输入量）； ∙ 分析工作原理，讨论误差和扰动的关系。
《自动控制原理》习题及解答03
t1
T[ln(
T
T
)
ln
0.9]
则
tr
t2
t1
T
ln
0.9 0.1
2.2T
3) 求 ts
h(ts )
0.95
1
T T
e ts
/T
ts
T[ln
T T
ln 0.05]
T[ln
T T
ln 20]
T[3
ln
T T
]
3-3 一阶系统结构图如题 3-3 图所示。要求系统闭环增益 K 2 ，调节时间 ts 0.4 （s），试确定参数 K1, K 2 的值。
3-15 虚根。
h() lim s (s) 1 2.5
s0
s
已知系统的特征方程，试判别系统的稳定性，并确定在右半 s 平面根的个数及纯
4 1 )(s
1)
T1
T2
T1
T2
1 0.25
C(s) (s)R(s)
4
= C0 C1 C2
s(s 1)(s 4) s s 1 s 4
C0
lim s (s) R(s)
s0
lim
4
s0 (s 1)(s
4)
1
C1
lim (s
s1
1) (s)
R(s)
lim
s0
4 s(s
4)
4 3
考虑初始条件，对微分方程进行拉氏变换
s 2C(s) s c(0) c(0) 5 s C(s) c(0) 62.5C(s) 0 整理得 s 2 5s 62.5 C(s) s 5c(0) c(0)
对单位反馈系统有 e(t) r(t) c(t) ， 所以
二、开环控制和闭环控制
热水器不是开环控制系统，它的工作原理用方框图表示如下：
比较器
设定的温度
控制器
加热器
水箱 实际水温
检测装置
与开环控制系统的区别是： 增加了由检测装置组成的环节（比较器、检测装置等）
问题5：什么是闭环控制系统？
闭环控制系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ：
我们把这种系统的输出量返回到输入端并对控制 过程产生影响的控制系统称为闭环控制系统。
问题2：它们的控制系统是怎样工作的呢？这些控制系统有 哪些共同特征？
电灯的的控制
输入 “开与关”
电路、灯
输出 灯“亮与灭”
电风扇的控制
输入 风速挡位
电路、电机、扇叶
输出 风速
控制系统：
任何一种控制的实现，都要通过若干个环节共同 实现，这些环节所涉及的装置就构成一个系统， 我们把它称为控制系统。
共同特征：
输出与输入之间有一定的对应关系。
问：我们的校园中还存在着哪些控制系统呢？它们是怎样工 作的呢？
科技楼自动门工作视频
自动门是如何实现门的开与关的？
（10s后）
1m
如何用简洁的方框图来描述这一控制?
人体
热辐射 红外传感器
控制电路
控制量
电机 转动 自动门 门的开启
或关闭
控制器
执行器
问题3：什么是开环控制系统？
开环控制系统：
这种信息只从输入端传递到输出端，且输出量
不对控制系统产生任何影响的系统称为开环控制
系统。 通常可以用下面的方框图来描述：
输入量
控制器
执行器
输出量
被控对象
问：同学们，刚才我们身边有哪些是开环控制系统？
问题4：刚才同学们提到了热水器，那么，它是开环控制系 统吗？它是怎样工作的？与开环控制系统的区别在哪里？
二、开环控制和闭环控制
第四章控制与设计第一节了解控制【使用课时】1课时【学习目标】1、理解控制的含义及其在生产、生活中的应用；2、明确控制现象中的控制对象、控制目的和控制手段；3、了解并区分人工控制和自动控制；开环控制和闭环控制。
【学习重点】1、控制的含义；2、区分开环和闭环控制、人工和自动控制。
【学习难点】区分开环和闭环控制、人工和自动控制。
【徳育渗透】通过学习，对控制技术产生强烈的兴趣和好奇心，并把它转化为对后续学习的动力。
【自主学习Ⅰ】一、控制请同学们思考下列问题：1、在你骑自行车上学的过程中，到达转弯处或遇到障碍时，该怎么办呢？2、同学们都喜欢用手机，你是怎么用手机发短信的呢？3、道路上是光控路灯你注意过吗？它是怎么工作的呢？以上这些现象是控制现象吗？结论：（1）控制是普遍存在的（2）控制的含义：（3）控制的组成1、控制的对象2、控制的目的3、控制的控制手段或方法【课堂探究一】观看视频，分析以下控制的组成，并填在学案上。
【总结】控制有三个要素：1、2、3、【自主学习2】二、开环控制和闭环游戏：请同学们在学案上画人像图（先睁开眼睛画，再蒙着眼睛画）回答下列问题：（1）此游戏其实就是一个控制过程。
蒙着眼睛时能将控制的结果反馈回来与希望值进行比较，并根据它们的误差及时调整控制作用的系统，称为控制。
睁着眼睛时的不能将控制的结果反馈回来影响控制作用的系统，称为控制。
（2）眼睛扮演的角色是：__________________________。
（3）它们之间的区别是： _________________________。
（4）蒙着眼睛时能将控制的结果反馈回来，反馈回来的部分，称为。
【练一练】人工调节液面电风扇开环控制系统GPS导航闭环控制系统喷墨打印机【课堂探究二】1、有人说，在前面介绍的投掷飞镖例子中，在飞镖飞出后，运动员的眼睛可以将飞镖的飞行路线反馈给大脑，存在反馈环节，所以投掷飞镖过程是一个闭环控制系统。
这种说法对吗？2、如何判断一个控制系统是闭环系统还是开环系统？3、总结开环与闭环的优缺点【自主学习3】三、手动控制和自动控制1、控制系统必须在人的直接干预下才能完成控制任务，这种控制系统称为控制系统2、在控制的过程中如果不需要人的干预，就可按期望规律或预定程序进行的控制系统称为控制系统。
开环和闭环控制习题3.
• 1.小明用微波炉热菜汤，设定加热时间为3 分钟。按加热按钮3分钟后，微波炉停止加 热。这种微波炉的加热控制系统为（） A．开环手动控制系统 B．开环自动控制系统 C．闭环手动控制系统 D．闭环自动控制系统
B
2.下面控制系统中，属于闭环控制系统的是 A．自动门 B.红绿灯定时控制 系统 C．家用电灯 D.电冰箱温度控 制系统
（
பைடு நூலகம்c ）
6.根植于历史文化名城泉州的提线木偶戏古 称“悬丝傀儡”,又名“丝戏”,民间俗称 “嘉礼”,乃流行于闽南语系地区的古老珍 稀戏种，在提线木偶的控制过程中控制对 象是。 A．手 B．提绳 C．木偶 D．大脑
（c）
• 6.汽车安全气囊控制系统的工作过程是：传 感器检测到汽车碰撞信号， 经诊断模块判 定和处理后，触发气体发生器给气囊充气。 该控制系统的被控对象是 A．被气囊保护 的人 B．气囊 C．诊断模块 D．气体 发生器
(d)
+
比较器
通过的燃油量
离心调节器
调节阀
发动机
实际速 度
齿轮组
4. 理解一个控制现象，要明确控制的对象是 什么，控制要达到什么目的和采取什么控 制手段。例如，射击比赛的射手通过瞄准 目标，使子弹射中靶心，分析这个过程， 其控制的对象是 A．人 B．枪 C．子弹 D．靶
（ c）
4.小朋友在玩用筷子夹乒乓球的游戏，这个 过程的被控对象、控制器和执行器分别是： A筷子、大脑、手B筷子、眼睛、手C乒乓 球、手、筷子 D乒乓球、大脑、手
（d ）
• 3.小明发现学校路灯有时由于没有及时关闭 而浪费用电，为此他设计了一个控制方案， 能够在天亮时关闭，天暗后打开。该控制 系统应该属于 A、自动控制的闭环控制系统 B、自动控 制的开环控制系统 C、手动控制的闭环控制系统 D、手动控 制的开环控制系统
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4.小朋友在玩用筷子夹乒乓球的游戏，这个 过程的被控对象、控制器和执行器分别是： A筷子、大脑、手B筷子、眼睛、手C乒乓 球、手、筷子 D乒乓球、大脑、手
（ c）
6.根植于历史文化名城泉州的提线木偶戏古 称“悬丝傀儡”,又名“丝戏”,民间俗称 “嘉礼”,乃流行于闽南语系地区的古老珍 稀戏种，在提线木偶的控制过程中控制对 象是。 A．手 B．提绳 C．木偶 D．大脑
系统
C．家用电灯
D.电冰箱温度控
制系统
（d ）
• 3.小明发现学校路灯有时由于没有及时关闭 而浪费用电，为此他设计了一个控制方案， 能够在天亮时关闭，天暗后打开。该控制 系统应该属于 A、自动控制的闭环控制系统 B、自动控 制的开环控制系统 C、手动控制的闭环控制系统 D、手动控 制的开环控制系统
B
该闭环控制系统方框图如下：
速度希 + 比较器望值-Fra bibliotek离心调节器
通过的燃油量
调节阀
发动机
齿轮组
实际速 度
4. 理解一个控制现象，要明确控制的对象是 什么，控制要达到什么目的和采取什么控 制手段。例如，射击比赛的射手通过瞄准 目标，使子弹射中靶心，分析这个过程， 其控制的对象是 A．人 B．枪 C．子弹 D．靶
开环和闭环控制习题3
• 1.小明用微波炉热菜汤，设定加热时间为3 分钟。按加热按钮3分钟后，微波炉停止加 热。这种微波炉的加热控制系统为（） A．开环手动控制系统 B．开环自动控制系统 C．闭环手动控制系统 D．闭环自动控制系统
B
2.下面控制系统中，属于闭环控制系统的是
A．自动门
B.红绿灯定时控制
（c）
• 6.汽车安全气囊控制系统的工作过程是：传 感器检测到汽车碰撞信号， 经诊断模块判 定和处理后，触发气体发生器给气囊充气。 该控制系统的被控对象是 A．被气囊保护 的人 B．气囊 C．诊断模块 D．气体 发生器
(d)
结束语
谢谢大家聆听！！！
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