控制作业题答案1
1 习题与解答 第一章绪论 1-2什么是内反馈？为什么说内反馈是使机械系统纷繁复杂的主要原因？ 解：内反馈是指在系统内存在着的各种自然形成的反馈。它主要由系统内部各个元素之间的相互耦合而形成。内反馈反映系统内部各参数之间的内在联系，其存在对系统的动态特性有非常敏锐的影响，而机械系统存在的内反馈情况千差万别、错综复杂，因此使得机械系统纷繁复杂。 1-5什么是外反馈？为什么要进行反馈控制？ 解：外反馈是指人们为了达到一定的目的，有意加入的反馈。闭环控制系统的工作是基于系统的实际输出与参考输入间的偏差之上的。在系统存在扰动的情况下，这种偏差就会出现。进行适当的反馈控制正好能检测出这种偏差，并力图减小这种偏差，而最终使得偏差为零。事实上，反馈控制仅仅需为无法预计的扰动而设计，因为对可以预知的扰动，总可以在系统中加已校正。 1-14试说明如图（题1. 14. a)所示液面自动控制系统的工作原理。若将系统的结构改为如图（题1. 14. b）所示，将对系统工作有何影响？
解 图（题1．14．a）所示是一种液面自动控制系统，以保征液面高度不变。水通过阀门控制面进人水箱，当水位不断上升时，通过浮于，经杠杆机构使阀门关小，减少进水流量。当水位下降时，通过浮子反馈，经杠杆机构使阀门开大。这一闭环控制系统，是用浮于作控制器来比较实际被面高度和所希望的液面高度，并通过杠杆机构来控制阀门的开度，对偏差进行修正，从而保持液面高度不变，其控制方框图如图（题1. 14．c）。此系统为一负反馈系统。
图（题1.1 4. c） 而图（题1.14．b））中，水通过阀门控制而进入水箱，当水位过高时，通过浮子反馈，经杠杆机构使阀门开大，增大进水流量。当水位下降时，通过浮子反馈，经杠杆机构使阀门关小。这一闭环 控制系统，用浮子作控制器来比较实际液面高度和所希望的液面高度，并通过杠杆机构来控制阀门的开度，但反馈的结果使偏差增大，此系统为一正反馈系统。其控制方框图亦如图(题1. 1 4．c)，但由于引入了不适当的正反馈，使得系统不稳定，无法达到液面自动控制的目的。 2
第2章 系统的数学模型 2.1 什么是线性系统?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系统中,xo表示系统输出,xi表示系统输入,哪些是线性系统?
解: 凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。该题中（2）和（3）是线性系统。
2.2 图（题2.2）中三同分别表示了三个机械系统。求出它们各自的微分方程，图中xi表示输入位移，xo
表示输出位移，假设输出端无负载效应。
图(题2.2) 解: (1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有 xmxcxxcioo2o1)(
即 xcxccxmi121oo)( 2.3求出图(题2.3)所示电系统的微分方程。 3
图（题2.3） 解:(1)对图(a)所示系统,设i1为流过R1的电流,i为总电流,则有
idtCiRu
o
1
22
iRuuoi11
dtiiCuuoi)(111
消除中间变量,并化简有
uRCuCCRRuRCuRCuCCRRuRC
iiiooo12211221222121
21
1)(
)1(1
2.4 求图(题2.4)所示机械系统的微分方程。图中M为输入转矩,Cm为圆周阻尼，J为转动惯量。
解：设系统输入为M（即），输出(即)，分别对圆盘和质块进行动力学分析，列写动力学方程如下： )(xRRkCJMm
4
xcxmxRk)( 消除中间变量x,即可得到系统动力学方程
KMMcMmCRckKJcCkmRcJmCmJmmm
）（
22)()()4(
2.7 已知系统的动力学方程如下,试写出它们的传递函数Y(s)/R(s)。 （1）)(2)()(500)(50)(15)(trtrtytytyty
（2）)(5.0)(25)(5trtyty （3）)(5.0)(25)(trtyty （4）)(4)(4)(6)(3)(trdttytytyty 解：根据传递函数的定义，求系统的传递函数，只需将其动力学方程两边分别在零初始条件下进行拉式变换，然后求Y(s)/R(s)。
(1))(2)()(500)(50)(15)(223ssRsRssYssYsYssYs
50050152)(/)(222sss
ss
sRsY
(2) )(5.0)(25)(52ssRssYsYs ssssRsY2555.0)(/)(2
(3) )(5.0)(25)(2sRssYSYs sssRSY255.0)(/)(2
(4) )(4)(14)(6)(3)(2sRsYssYSsYsYs 4634)(/)(23sss
ssRsY 5
2.15 若系统传递函数方框图为图（题2.15）。 (1) 求以)(sR为输入，当0)(sN时，分别以)(sC、)(sY、)(sB、)(sE
为输出的闭环传递函数； (2) 求以)(sN为输入，当0)(sR时，分别以)(sC、)(sY、)(sB、)(sE
为输出的闭环传递函数； (3) 比较以上各传递函数的分母，从中可以得出什么结论？
图(题2.15) 解:(1)求以)(sR为输入，当0)(sN时:
若以)(sC为输出,有
)()()(1)()()()()(2121sHsGsGsGsGsRsCsGC
若以)(sY为输出,有 )()()(1)()()()(211sHsGsGsGsRsYsGY
若以)(sB为输出,有 )()()(1)()()()()()(2121sHsGsGsHsGsGsRsBsGB
若以)(sE为输出,有 )()()(11)()()(21sHsGsGsRsEsGE 6
(2)求以)(sN为输入，当0)(sR时: 若以)(sC为输出,有
)()()(1)()()()(212sHsGsGsGsRsCsGC
若以)(sY为输出,有 )()()(1)()()()()()(2121sHsGsGsHsGsGsRsYsGY
若以)(sB为输出,有 )()()(1)()()()()(212sHsGsGsHsGsRsBsGB
若以)(sE为输出,有 )()()(1)()()()()(212sHsGsGsHsGsRsEsGE
(3)从上可知：对于同一个闭环系统，当输入的取法不同时，前向通道的传递出数不同，反馈回路的传递函数不同，系统的传递函数也不同，但系统的传递函数的分母保持不变，这是因为这一分母反映了系统的固有特性，而与外界无关。
2.16 已知某系统的传递函数方框图为图（题2.16），其中，)(sXi为输入，)(sXO为输出,N(s)为干扰，试问：G(s)为何值时，系统可以消除干扰的影响。
图（题2.16） 7
解：方法一：根据线性系统的叠加原理，令0)(sXi,N(s)为输入，系统的输出为 )()()()()(241sGKsGsGsNsXBBoN
其中
KKKsTsKKKTsKsKKTsKSKKsGB3221321321321111)(1
KKKsTssKTsKsKKTsKsGB322133213111)(2 )()()()()(241sGKsGsGsNsXBBoN
KKKsTssKKKsGKKK3212214321)(
令 0)(sXoN 有 sKKKsG214)( 方法二：令0)(sXi，N(s)为输入，则系统的传递函数方框图可以表示成图（题2.16.b）所示。
图（题2.16.b） 根据相加点前后移动的规则可以将其进一步简化成图（题2 .16. c）和图（题2.16．d）所示的形式。 8
图（题2.16.c） 图（题2.16.d） 因此，系统在N(s)为输入时的传递函数为
KKKsTssKKKsGKKKsGN3212214321)()(
同样可得sKKKsG214)(时，系统可消除干扰的影响。 2.17 系统结构如图(题2.17)所示，求系统传递函数。
西交20春《电力拖动自动控制系统》在线作业参考答案1
西交《电力拖动自动控制系统》在线作业
试卷总分:100 得分:100
一、单选题(共30 道试题,共60 分)
1.绕线式异步电动机双馈调速，如原处于低同步电动运行，在转子侧加入与转子反电动势相位相同的反电动势，而负载为恒转矩负载，则（）。
A.0<s<1，输出功率低于输入功率
B.s<0，输出功率高于输入功率
C.0<s<1，输出功率高于输入功率
D.s<0，输出功率低于输入功率
答案:B
2.调速系统在调试过程中,保护环节的动作电流应调节成( )。
A.熔断器额定电流大于过电流继电器动作电流大于堵转电流
B.堵转电流大于过电流继电器电流大于熔断器额定电流
C.堵转电流等于熔断器额定电流
答案:A
3.在自动调速系统中,电流正反馈主要补偿( )上电压的损耗。
A.电枢回路电阻
B.电源内阻
C.电枢电阻
D.电抗器电阻
答案:C
4.在伯德图上，截止频率越高，则系统的（）。
自动化仪表与过程控制课后习题答案 (1)
●自动化仪表指哪一类仪表?什么叫单元组合式仪表?1答:a:是由若干自动化元件构成的,具有较完善功能的自动化技术工具.b:由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表.●DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压.电流信号传输标准是什么?在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处?答:在DDZ-I型和DDZ-II型以表中采用0~10mA直流电流作为标准信号,而在DDZ-III型和DDZ-S型仪表中,采用国际上统一的4~20mA直流电流作为标准信号.这两种标准信号都以直流电流作为联络信号.采用直流信号的优点是传输过程中易于和交流感应干扰相区别,且不存在相移问题,可不受传输线中电感.电容和负载性质的限制.采用电流制的优点首先可以不受传输线及负载电阻变化的影响,适于信号的远距离传送;其次由于电动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成的,使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力.此外,对于要求电压输入的仪表和元件,只要在电流回路中串联电阻便可得到电压信号,故使用比较灵活.●什么叫两线制变送器?它与传统的四线制变送器相比有什么优点?试举例画出两线制变送器的基本结构,说明其必要的组成部分. 答:a.就是将供电的电源线与信号的传输线合并起来,一共只用两根导线.b. 1有利于识别仪表的断电断线等故障2不仅节省电缆布线方便,而且大大有利与安全防爆易抗干扰.3上限值较大,有利于抑制干扰4上下限的比值为5:1与气动仪表信号制对应,便于相互折算,产生较大的磁力c.图.●什么是仪表的精确度?试问一台量程为-100~+100℃.精确度为0.5级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少?答:模拟式仪表的合理精确度,应该以测量范围中最大的绝对误差和该仪表的测量范围之比来衡量,这种比值称为相对百分误差,仪表工业规定,去掉百分误差的%,称为仪表精确度.一般选用相对误差评定,看相对百分比,相对误差越小精度越高.x/(100+100)=0.5%x=1℃.●1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种?什么热电偶的分度号?在什么情况下要使用补偿导线?答:a.当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时,若两个接点温度不同,回路中就会出现热电动势,并产生电流.b.铂极其合金,镍铬-镍硅,镍铬-康铜,铜-康铜.c.分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列.d.在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时,自动补偿冷端温度变化,以保证测量精度,为了节约,作为热偶丝在低温区的替代品.●1-2热电阻测温有什么特点?为什么热电阻要用三线接法?答:a.在-200到+500摄氏度范围内精度高,性能稳定可靠,不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低,存在非线性.b. 在使用平衡电桥对热电阻进行测量时,由电阻引出三根导线,一根的电阻与电源E相连接,不影响电桥的平衡,另外两根接到电桥的两臂内,他们随环境温度的变化可以相互抵消.●1-3说明热电偶温度变送器的基本结构.工作原理以及实现冷端温度补偿的方法.在什么情况下要做零点迁移?答:a.结构:其核心是一个直流低电平电压-电流变换器,大体上都可分为输入电路.放大电路及反馈电路三部分.b.工作原理:应用温度传感器进行温度检测其温度传感器通常为热电阻,热敏电阻集成温度传感器.半导体温度传感器等,然后通过转换电路将温度传感器的信号转换为变准电流信号或标准电压信号.c.由铜丝绕制的电阻Rcu安装在热电偶的冷端接线处,当冷端温度变化时,利用铜丝电阻随温度变化的特性,向热电偶补充一个有冷端温度决定的电动势作为补偿.桥路左臂由稳压电压电源Vz(约5v)和高电阻R1(约10K欧)建立的恒值电流I2流过铜电阻Rcu,在Rcu上产生一个电压,此电压与热电动势Et串联相接.当温度补偿升高时,热电动势Et下降,但由于Rcu增值,在Rcu两端的电压增加,只要铜电阻的大小选择适当,便可得到满意的补偿.d.当变送器输出信号Ymin下限值(即标准统一信号下限值)与测量范围的下限值不相对应时要进行零点迁移.●1-4什么叫共模干扰和差模干扰?为什么工业现场常会出现很强的共模干扰?共模干扰为什么会影响自动化仪表的正常工作?怎样才能抑制其影响?答:共模干扰:电热丝上的工频交流电便会向热电偶泄漏,使热电偶上出现几伏或几十伏的对地干扰电压,这种在两根信号线上共同存在的对地干扰电压称为~.差模干扰:在两根信号线之间更经常地存在电磁感应、静电耦合以及电阻泄漏引起的差模干扰.工业上会出现共模干扰是因为现场有动力电缆,形成强大的磁场.造成信号的不稳.共模干扰是同时叠加在两条被测信号线上的外界干扰信号,是被测信号的地和数字电压表的地之间不等电位,由两个地之间的电势即共模干扰源产生的.在现场中,被测信号与测量仪器间相距很远.这两个地之间的电位差会达到几十伏甚至上百伏,对测量干扰很大使仪表不能正常工作有时会损坏仪表.共模干扰在导线与地(机壳)之间传输,属于非对称性干扰,共模干扰幅度大.频率高.还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大.消除共模干扰的方法包括:(1)采用屏蔽双绞线并有效接地(2)强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽(3)布线时远离高压线,更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线(4)不要和电控锁共用同一个电源(5)采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV).●1-5力平衡式压力变换器是怎样工作的?为什么它能不受弹性元件刚度变化的影响?为什么它能不受弹性元件刚度变化的影响?在测量差压时,为什么它的静压误差比较大?答:a.被测压力P经波纹管转化为力Fi作用于杠杆左端A点,使杠杆绕支点O做逆时针旋转,稍一偏转,位于杠杆右端的位移检测元件便有感觉,使电子放大器产生一定的输出电流I.此电流通过反馈线圈和变送器的负载,并与永久磁铁作用产生一定的电磁力,使杠杆B点受到反馈力Ff,形成一个使杠杆做顺时针转动的反力矩.由于位移检测放大器极其灵敏,杠杆实际上只要产生极微小的位移,放大器便有足够的输出电流,形成反力矩与作用力矩平衡.b.因为这里的平衡状态不是靠弹性元件的弹性反力来建立的,当位移检测放大器非常灵敏时,杠杆的位移量非常小,若整个弹性系统的刚度设计的很小,那么弹性反力在平衡状态的建立中无足轻重,可以忽略不计.●1-6试述差动电容式和硅膜片压阻式压力变送器的工作原理,它们与力平衡式压力变送器相比有何优点?硅:被测介质的压力直接作用与传感器的膜片上,使膜片产生与介质压力成正比的微位移,使传感器的电阻值发生变化,用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应与这一压力的标准测量信号.差:电容式压力变送器主要由完成压力/电容转换的容室敏感元件及将电容转换成二线制4-20mA电子线路板构成,当进程压力从从测量容室的两侧(或一侧)施加到隔离膜片后,经硅油灌充液传至容室的重心膜片上,重心膜片是个边缘张紧的膜片,在压力的作用下,发生对应的位移,该位移构成差动电容变化,并经历电子线路板的调理.震荡和缩小,转换成4-20mA信号输入,输入电流与进程压力成反比.优点:他们不存在力平衡式变送器必须把杠杆穿出测压室的问题.●1-7试述节流式.容积式.涡流式.电磁式.漩涡式流量测量仪表的工作原理,精度范围及使用特点.答:a.节流式.工作原理:根据流体对节流元件的推力或在节流元件前后形成的压差等可以测定流量的大小.差压流量计:根据节流元件前后的压差测流量.精度:正负0.5%到1%.使用特点:保证节流元件前后有足够长直管段.靶式流量计:使用悬在管道中央的靶作为节流元件.精度:2%到3%.使用特点:可用于测量悬浮物,沉淀物的流体流量.转子流量计:以一个可以转动的转子作为节流元件.使用特点:可从转子的平衡位置高低,直接读出流量数值.b.容积式.工作原理:直接安装固定的容积来计量流体.精度:可达2%较差时亦可保证0.5%~1%.使用特点:适用于高黏度流体的测量.c.涡轮式:工作原理:利用导流器保证流体沿轴向推动涡轮,并且根据磁阻变化产生脉冲的输出.精度:0.25%~1%.使用特点:只能在一定的雷诺数范围内保证测量精度.由于有转子,易被流体中的颗粒及污物堵住,只能用于清洁流体的流量测量.d.电磁式:工作原理:以电磁感应定律为基础,在管道两侧安放磁铁,以流动的液体当作切割磁力线的导体,由产生的感应电动势测管内液体的流量.精度:0.5%~1%.使用特点:只能测导电液体的流量.e.漩涡式:工作原理:根据漩涡产生的频率与流量的关系测定流量.精度:正负0.2%~正负1%.使用特点:量程比达到30:1,可测液体和气体.●1-9试述热导分析仪.红外线分析仪.色谱分析仪及氧化锆氧分析仪的工作原理及用途.答:1热导分析仪的工作原理.热导式气体分析仪多采用半导体敏感元件与金属电阻丝作为热敏元件,将其与铂线圈烧结成一体,而后与对气体无反应的补偿元件,共同形成电桥电路,也就是热导式气体分析仪的测量回路,对热导系数进行测量.在测量气体组分时,热敏元件吸附被测量气体,其电导率和热导率就会发生变化,元件的散热状态也就随之改变,当铂线圈感知元件状态后电阻会相应变化,电桥平衡被破坏而输出电压,通过对电压的测定即可得到气体测量结果.用途:热导式气体分析仪在工业生产中多应用气体.氨气.二氧化碳和二氧化硫等气体的测定,并可作为低浓度可燃性气体的测定工作,另外热导式气体分析仪还能够在色谱分析仪中用于其他成分分析.2.红外线气体分析仪的基本原理.其工作原理是基于某些气体对红外线的选择性吸收.红外线分析仪常用的红外线波长为2~12µm.简单说就是将待测气体连续不断的通过一定长度和容积的容器,从容器可以透光的两个端面的中的一个端面一侧入射一束红外光,然后在另一个端面测定红外线的辐射强度,然后依据红外线的吸收与吸光物质的浓度成正比就可知道被测气体的浓度.用途:使用范围宽,可分析气体,也可分析溶液.色谱分析仪是应用色谱法对物质进行定性.定量分析,及研究物质的物理.化学特性的仪器.工作原理是基于色谱法对样品进行检测,利用检测器对分离出来的色谱柱进行分析,对各成分进行测定.氧化锆氧分析仪工作原理:这是一种利用氧化锆固体电解质特性制成的氧浓差电池传感器,在一片氧化锆固体电解质的两个表面分别烧结一层多孔的铂电极,并将其置于800℃以上的高温中,当上、下两侧的气体中氧浓度不同时,在两极间就会出现电动势E,称为氧农差电动势.利用此电动势与两侧气体中的氧浓度差的单值关系,便可之城氧浓度分析仪.用途:在燃烧控制中得到广泛应用●平衡式压力变送器工作原理:被测压力经过纹波管的作用转化为力Fi作用杠杆的A端,杠杆绕O点做逆时针旋转.稍一旋转,位于右端的位移检测元件便有感觉,位移监测放大器变输出一定的输出电流Io,此电流流经反馈线圈和变送器的负载,并与永久磁铁作用产生一定的磁力,是杠杆在B点受力顺时针转动,使杠杆处于平衡状态时,输出电流和被测压力成正比,由此便可以测出压力.●电容式差压变送器的工作原理:被测压力分别加到左右两个隔离膜片上,通过硅油将压力传到测量膜片.在测量膜片左右有两个玻璃凹球面制成的金属固定电极,当测量膜片向一边鼓起使,它与两个固定的金属电极之间的电容一个增大一个减小,通过引线测出这两个电容的变化,便可知道差压的数值.●电容式差压变送器与力平衡式差压变送器的区别:它不存在力平衡式必须把杠杆插出测压室的问题.在力平衡式差压变送器中为使输出杠杆既能密封又能转动,使用了弹性密封膜片,带来了静压误差.●容积式流量计:在金属壳内有一对啮合齿轮,当液体自左向右流过通过时,再输入压力的作用下,产生力矩,驱动齿轮转动.主齿轮在力矩的作用下作顺时针得转动,带动B齿轮转动,将半月形内的液体排出至出口,这样连续转动,椭圆齿轮每转动一周,就像出口排出四个半月形溶剂的液体.测量椭圆齿轮的转速便可知道液体的体积流量,累计齿轮的转动圈数,便可知道一段时间内流过液体的体积.●P加快系统的动作速度,减小超调,克服震荡减小系统的稳态误差,提高稳态精度但是系统存在静差,虽然增大比例系数可以减小静差,但是不能消除静差.I积分作用是消除静差,但是积分时间常数太大积分作用不明显,太小可能引起震荡,时系统不稳定,增大系统的调节时间动态品质变坏.D微分作用,加快系统的响应速度,较小调节时间,减小超调量,但系统抗干扰的能力变弱单独的微分有严重的不足,就是对静差毫无抑制的能力,因此不能单独使用.调节器的调节规律:输出量与输入量(偏差信号)之间的函数关系.为了适应工艺过程的启动和提车和发生事故等情况,调节器除需要有自动调节的工作状态外,还需要在特殊情况下有操作人员切除PID运算控制电路,直接根据易仪表的指示作出判断,调节调节器的手动工作状态.PID输入电路的作用:输入电路能实现测量信号与给定值的相减,获得放大两倍的偏差信号输出电压与公共地线上的压降Vcm1Vcm2无关.输入电路接受两个零线为起点的测量信号和给定信号,而输出以Vb=10V为起点的电压,实现了电平的平移.PID输出电路:是一个电压电流转换电路.将PID1----5V 的输出电压变成4----20mA的电流为了保持切换过程中软启动有较好的保持特性,必须选用偏置电流极小的运算放大器,和漏电极极小的电容器.●2-3PID调节器中,比例度p,积分时间常数Ti,微分时间常数Td,积分增益Ki,微分增益Kd分别有什么含义?在调节器动作过程中分别产生什么影响?若令Ti取∞,Td取0,分别代表调节器处于什么状态?答:1在比例积分运算电路中,RI,CI组成输入电路,CM为反馈元件.1)比例度P=Cm/CiX100%表示在只有比例作用的情况下,能使输出量做满量程变化的输入量变化的百分数.2)积分时间Ti=RICITi愈小,由积分作用产生一个比例调节效果的时间愈短,积分作用愈强.Ti越大,积分作用越弱.3)积分增益Ki=CM/CIXAA为放大器增益,Ki越大,调节静差越小.比例微分运算电路中,由RdCd及分压器构成无源比例微分电路.4)kd为比例微分调节器输出地最大跳变值与单纯由比例作用产生的输出变化值之比.5)微分时间Td=KdRdCd.2,Ti取无穷时,调节器处于PD状态.Td取零时调节器处于PI状态.●2-4什么是PID调节器的干扰系数?答:用PI,PD串联运算获得PID调节规律时,在整定参数上存在相互干扰的现象,常用干扰系数F=1+Td/Ti表示.●2-5调节器为什么必须有自动/手动切换电路?怎样才能做到自动/手动双向无扰切换?答:为了适应工艺过程启动.停车或发生事故等情况,调节器除需要”自动调节”的工作状态外,还需要在特殊情况时能由操作人员切除PID运算电路,直接根据仪表指示做出判断,操纵调节器输出的”手动”工作状态.在DDZ-III型调节器中,自动和手动之间的平滑无扰切换是由比例积分运算器上的开关S1实现的,如(图1)所示,其中开关接点”A”为自动调节;”M”为软手动操作;”H”为硬手动操作.切换分析:”A”→”M”为保持,无扰切换.”M”→”A”:S1.2在M,S2把CI接VB,VO2以10V起对CI充电,但CI右端电位被钳位不变(10V),A3的V-≈V+=10V,当”M”→”A”,两点电位几乎相等,所以为无扰切换.”M”→”H”:断开前,必然先断开S4,M为保持.切换后,接入”H”,V-与RH的电位相同时,则为无扰切换,所以切换前应平衡RPH,有条件无扰切换.”H”→”M”:切换后,S41~S44瞬间是断开的,CM 和V-为保持状态,所以为无扰切换.●2-7什么是调节器的正\反作用?调节器的输入电路为什么要采取差动输入方式?输出电路是怎样将输出电压转换成4-20mA电流的?答:(1)测量值增加(偏差信号e减少),调节器输出增加,则调节器静态放大放大系数为负,KC为负值,称正作用调节器;反之,测量值增加(偏差减小),调节器输出减小,则调节器静态放大系数为正,KC为正值,称反作用调节器.(2)由于所有的仪表都用同一个电源供电,在公共电源地线上难免出现电压降,为了避免这些压降带来误差,输入电路需要采用差动输入方式.(3)调节器的输出电路是一个电压-电流转换器,它将PID电路在1-5V间变化的输出电压转换为4-20mA的电流,输出电路实际就是一个比例运算器,通过强烈的电流负反馈使输出电流保持在4-20mA,输出电路的电路图如图2:其中经过运算得出(公式1)取Rf=62.5,则当V03=1-5V时,输出电流为4-20mA.●集散控制系统(DCS)也叫分布式控制系统,即控制功能分散,操作监视与管理集中,主要由操作站,现场控制,通信网络三大部分组成.其中操作站作为人机接口,进行系统的集中监视操作维护与工程组态.现场控制站则是分散执行控制功能他们几只通过内部的高速通道总线相连,组成计算机的局域网.控制功能分散,操作监视管理集中可以使系统在某个站发生故障时,其他回路不受影响,不至于系统全部瘫痪.其次,集中控制保证了系统实时性的要求,让操作人员以最短的时间迅速掌握整个生产过程的状态,及时进行整定调节.集中控制的缺点 :随着控制功能的集中,事故的危险性也集中了,当一台控制几百个回路的计算机发生故障时,整个生产装置全面瘫痪.●现场总线:现场总线是连接智能测量和控制设备的全数字式,双向传输具有多节点分支结构的通信链路.现场总线的优点:首先双向传输通信是我们可以从现场获取大量的信息,而且可以根据需要,实施远程组态与维护.其次现场总线可以大大节省电缆,降低安装费用.最后,现场总线的一致性和相互操作性,保证了现场总线的开放性,互换性●4-1执行器在控制系统中处于什么地位?其性能对控制系统的运行有什么影响?答:执行器是安全测控中不可缺少的重要部分,它在系统中的作用是根据调节器的命令,直接控制被测物体的状态和参数.●4-2调节阀有哪些结构形式?分别适用于什么场合?执行机构是指执行器中的哪一部分?执行器选用气开,气关的原则是什么?答:调节阀根据结构分为九个大类:(1)单座调节阀;适用于泄漏要求严.工作压差小的干净介质场合(2)双座调节阀;适用于泄漏要求不严.工作压差大的干净介质场合(3)套筒调节阀;适用于单座阀场合(4)角形调节阀;适用于泄漏要求些压差不大的干净介质场合及要求直角配管的场合(5)三通调节阀;用于分流和合流及两相流.温度差不大于150℃的场合(6)隔膜阀;适用于不干净介质.弱腐蚀介质的两位切断场合(7)蝶阀;适用于不干净介质和大口径.大流量.大压差的场合(8)球阀;适用于不干净.含纤维介质.可调比较大的控制场合(9)偏心旋转阀.故适用于不干净介质.泄漏要求小的调节场合执行机构是执行器的推动部分.规则:气开气闭的选择主要从生产安全角度考虑,当工厂发生断电或其他事故引起信号压力中断时,调节阀的开闭状态应避免损坏设备和伤害操作人员,如阀门在此时打开危险性小,则宜选气闭式执行器;反之,则选用气开式执行器.●4-3什么是调节阀的固有流量特性和工作流量特性?为什么流量特性的选择对控制系统的工作至关重要?答:①在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性称为固有流量特性,也叫理想流量特性.在各种具体的使用条件下,阀芯位移对流量的控制特性,称为工作流量特性.②从自动控制的角度看,调节阀一个最重要的特性是他的流量特性,即调节阀阀芯位移与流量之间的关系,值得指出调节阀的特性对整个自动调节系统的调节品质有很大的影响.●4-4为什么合理选择调节阀的口径,也就是合理确定调节阀的流通能力C非常重要?答:在控制系统中,为保证工艺操作的正常进行,必须根据工艺要求,准确计算阀门的流通能力,合理选择调节阀的尺寸.如果调节阀的口径选的太大,将是阀门经常工作在小开度位置,造成调节质量不好.如果口径选的太小,阀门完全打开也不能满足最大流量的需要,就难以保证生产的正常进行.●4-5电-气阀门定位器(含电-气转换器和阀门定位器)是怎样工作的?它们起什么作用?答:①由电动调节器送来的电流I通入线圈,该线圈能在永久磁铁的气隙中自由地上下运动,当输入电流i增大时,线圈与磁铁产生的吸引增大,使杠杆作逆时针方向旋转,并带动安装在杠杆上的挡板靠近喷嘴,改变喷嘴和挡板之间的间隙②使气动执行器能够接收电动调节器的命令,必须把调节器输出的标准电流信号转换为20~100kPa的标准气压信号.●4-6电动仪表怎样才能用于易燃易爆场所?答:具有一定的防燃防爆措施.安全火花:不会引起引燃.爆炸等事故的火花●4-8防爆栅的基本结构是什么?它是怎样实现限压限流的?答:分齐纳式和隔离式两种,齐纳式安全栅电路中采用快速熔断器.限流电阻或限压二极管以对输入的电能量进行限制,从而保证输出到危险区的能量.它的原理简单.电路实现容易,价格低廉,但因由于其自身原理的缺陷使其应用中的可靠性受到很大影响,并限制了其应用范围,其原因如下:1.安装位置必须有非常可靠的接地系统,并且该齐纳式安全栅的接地电阻必须小于1Ω,否则便失去防爆安全保护性能,显然这样的要求是十分的苛刻并在实际工程应用中难以保证.。
天大19春《机电传动控制》在线作业一答案
天大19春《机电传动控制》在线作业一
一、单选题共40题，100分
1、使用闭环测量与反馈装置的作用是为了（）
A提高机床的安全性
B提高机床的使用寿命
C提高机床的定位精度、加工精度
[天大]答案：C
2、只要加强对电气设备的日常维护和保养，就可以杜绝电气事故的发生。
（）A正确
B错误
[天大]答案：B
3、三相交流电动机的电气制动不包括（）
A能耗制动
B反接制动
C回馈制动
D机械制动
[天大]答案：D
4、用来表明电机、电器实际位置的图是（）
A电气原理
B电器布置图
C功能图
D电气系统图
[天大]答案：B
5、单结晶体管在可控整流电路中起的作用是（）
A整流
B触发
C过压保护
D过流保护
[天大]答案：B。
#《电力拖动自动控制系统》习题答案1
第一章闭环控制的直流调速系统1－1 为什么PWM—电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM—电动机系统在很多方面有较大的优越性：（1）主电路线路简单，需用的功率器件少。
（2）开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。
（3）低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右。
（4）若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。
（5）功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。
（6）直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。
1－2 试分析有制动通路的不可逆PWM变换器进行制动时，两个VT是如何工作的。
答：在制动状态中，为负值，就发挥作用了。
这种情况发生在电动运行过程中需要降速的时候。
这时，先减小控制电压，使di2VT1gU的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电压降低。
但是，由于机电惯性，转速和反电动势还来不及变化，因而造成，很快使电流反向，截止，在dUdEU>di2VDont≤＜Ｔ时，2gU变正，于是导通，反向电流沿回路3流通，产生能耗制动作用。
在＜Ｔ+时，关断，2VTTt≤ont2VTdi.沿回路4经续流，向电源回馈制动，与此同时，两端压降钳住使它不能导通。
在制动状态中，和轮流导通，而始终是关断的。
1VD1VD1VT2VT1VT1VT在轻载电动状态，这时平均电流较小，以致在关断后经续流时，还没有达到周期Ｔ，电流已经衰减到零，这时两端电压也降为零，便提前导通了，使电流反向，产生局部时间的制动作用。
1VTdi2VD2VD2VT１－３调速范围和静差率的定义是什么？调速范围、静差速降和最小静差率之间有什么关系？为什么说“脱离了调速范围，要满足给定的静差率也就容易得多了”？答：生产机械要求电动机提供的最高转速和最低转速之比叫做调速范围，用字母Ｄ表示，即maxminnDn= 其中，和一般都指电动机额定负载时的最高和最低转速，对于少数负载很轻的机械，可以用实际负载时的最高和最低转速。
过程控制练习题（带答案）2（1）
过程控制练习题（带答案）2（1）练习题⼀、填空题1．定⽐值控制系统包括：（开环⽐值控制系统）、（单闭环⽐值控制系统）和（双闭环⽐值控制系统）。
2．控制阀的开闭形式有（⽓开）和（⽓关）。
3．对于对象容量滞后⼤和⼲扰较多时，可引⼊辅助变量构成（串级）控制系统，使等效对象时间常数（减少），提⾼串级控制系统的⼯作频率。
4．测量滞后包括测量环节的（容量滞后）和信号测量过程的（纯滞后）。
5．锅炉汽包⽔位常⽤控制⽅案为：（单冲量⽔位控制系统）、（双冲量控制系统）、（三冲量控制系统）。
6．泵可分为（容积式）和（离⼼式）两类，其控制⽅案主要有：（出⼝直接节流）、（调节泵的转速）、（调节旁路流量）。
7．精馏塔的控制⽬标是，在保证产品质量合格的前提下，使塔的总收益最⼤或总成本最⼩。
具体对⼀个精馏塔来说，需从四个⽅⾯考虑，设置必要的控制系统，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（约束条件控制）和（质量控制）。
1. 前馈控制系统的主要结构形式包括：单纯的前馈控制系统、（前馈反馈控制系统）和（多变量前馈控制系统）。
2. 反馈控制系统是具有被控变量负反馈的闭环回路，它是按着（偏差）进⾏控制的；前馈控制系统是按（扰动）进⾏的开环控制系统。
3. 选择性控制系统的类型包括：（开关型）、（连续型）和（混合型）。
4. 常⽤控制阀的特性为（线性）、（快开）、（对数）、和（抛物线）特性。
5. 阀位控制系统就是在综合考虑操纵变量的（快速性）、（经济性）、（合理性）、和（有效性）基础上发展起来的⼀种控制系统。
6. 压缩机的控制⽅案主要有：（调速）、（旁路）和节流。
7. 化学反应器在⽯油、化⼯⽣产中占有很重要的地位，对它的控制⼀般有四个⽅⾯，分别是：物料平衡控制、（能量平衡控制）、（质量控制）和（约束条件控制）。
⼆、简答题1．说明⽣产过程中软保护措施与硬保护措施的区别。
答：所谓⽣产的软保护措施，就是当⽣产短期内处于不正常情况时，⽆须像硬保护措施那样硬性使设备停车，⽽是通过⼀个特定设计的⾃动选择性控制系统，以适当改变控制⽅式来达到⾃动保护⽣产的⽬的。
热工控制系统及设备综合练习题附答案1
一、选择填空题1．恒值调节系统、程序调节系统、随动调节系统是（ C ）来划分的。
A 按自动调节系统的结构B 按自动调节系统的特性C 按给定值变化的规律D 按自动调节系统的类型2．要采用前馈控制克服某种扰动，该扰动应该是（ C ）。
A 定时发生的B随机发生的 C 可以测量的 D 不能测量的3．在控制系统中，被调量的给定值随某已知时间函数变化的调节系统称为（ B ）。
A 恒值调节系统B 程序调节系统C 随动调节系统D 前馈系统4．在分散控制系统中，计算机的输入和输出信号是（ B ）。
A 模拟信号B 数字信号C 4-20mA的标准信号D 开关信号5．在协调控制系统的运行方式中，对负荷给定反应最快的方式是（ D ）。
A 机炉独立控制方式B 协调控制方式C 汽轮机跟随锅炉方式D 锅炉跟随汽轮机方式6．锅炉吹扫必须满足的基本条件是（ A ）。
A 切断进入炉膛的燃料，炉膛内没有火焰，吹扫空气量达到30%额定风量B 电除尘退出运行，风道通畅，各挡板在正确位置C 送、吸风机启动，二次风门保证15%的开度D MFT动作7．在链路层中，信息传递的基本单元为( B )。
(A)包；(B)帧；(C)字节；(D)以上都是8．调节系统的整定就是根据要求的系统性能指标确定（ D ）的参数。
A 变送器B 传感器C 执行器D 调节器9．工业现场压力表的示值表示被测点的（A）。
A 表压力B 全压力C 静压力D 绝对压力10．自动调节系统中，静态与动态的关系（ B ）。
A 是线性关系B 静态是动态的一种特例C 为非线性关系D 无任何关系11．在分散控制系统中，接如AI通道的信号是（B ）。
A 数字信号B 模拟信号C 4-20mA的标准信号D 开关信号12．计算机控制系统中控制器接收现场信号后，经过运算、判断等处理，做出各种控制决策，这些决策以（C）形式输出。
A -5v～+5vB 0～10mAC 二进制编码D 4～20mA13．汽轮机运行时采用( B )，能达到减少节流损失的目的。
自动控制原理 第1章习题参考答案
第1章习题参考答案1-1 自动控制系统通常由哪些环节组成？它们在控制过程中担负什么功能?解:见教材P 4-1-2 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点。
解:见教材P 4-61-7 题1-7图是仓库大门自动控制系统原理示意图。
试说明系统自动控制大门开闭的工作原理并画出系统原理方框解:当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与开门实际位置间的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起，与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。
反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制,系统原理方框如下图所示。
仓库大门控制系统原理方框图 1-8 电冰箱制冷系统工作原理如题1-8图所示。
试简述系统的工作原理，指出系统的被控对象、被控量和给定量，画出系统原理方框图。
题1-8图 电冰箱制冷系统工作原理题1-7图 仓库大门自动开闭控制系统原解: 电冰箱制冷系统结构如下图电冰箱制冷系统结构图系统的控制任务是保持冰箱内温度c T 等于给定温度r T 。
冰箱体是被控对象；箱内温度是被控量，希望的温度r T 为给定量（由电位器的输出电压r U 对应给出）；继电器、压缩机、蒸发器、冷却器所组成制冷循环系统起执行元件的作用。
温度控制器中的双金属温度传感器（测量元件）感受冰箱内的温度并转换为电压信号c U ，与控制器旋钮设定的电位器输出电压r U （对应于希望温度r T ）相比较，构成偏差电压c r U U U -=∆（表征希望温度与实际温度的偏差），控制继电器K 。
当U ∆大到一定值时，继电器接通，压缩机启动，将蒸发器中的高温低压制冷剂送往冷却器散热，降温后的低温低压制冷剂被压缩成低温高压液态进入蒸发器，急速降压扩展成气体，吸收箱体内的热量，使箱体的温度下降；而高温低压制冷剂又被吸入冷却器。
如此循环，使冰箱达到制冷的效果。
机电传动控制冯清秀版课后习题答案(1)
机电传动控制冯清秀版课后习题答案(1)机电传动控制是机械工程中非常重要的学科，它涉及到机械传动、控制理论、电子技术等方面的知识。
针对这门课，学生们需要不断地进行知识的巩固和练习，因此课后习题无疑是必不可少的。
以下是机电传动控制冯清秀版课后习题的答案，供大家参考。
1. 在一台机床上，用传动皮带传动主动轮带动从动轮，主动轮的直径为50mm，从动轮的直径为150mm，主动轮转速为2000r/min，求从动轮的转速。
答：设主动轮的转速为n1，从动轮的转速为n2，主动轮的半径为r1，从动轮的半径为r2。
根据传动比公式：n1/n2=r2/r1，代入数据可得：n2=n1r1/r2=2000×50/150=666.7r/min。
因此，从动轮的转速为666.7r/min。
2. 一台电动机通过齿轮减速器和链传动装置输出动力，电动机的转速为1500r/min，齿轮减速器的传动比为1:3，链传动装置的传动比为3:4，求输出轮的转速。
答：设输出轮的转速为n，齿轮减速器的半径为r1，链传动装置输出轮的半径为r2。
因为电动机的转速为1500r/min，齿轮减速器的传动比为1:3，所以齿轮减速器的输出轴转速为n1=1500/3=500r/min。
再根据链传动的传动比公式：n1/n2=r2/r1，代入数据可得：n=n1r1/r2×3/4=500×1×3/4=375r/min。
因此，输出轮的转速为375r/min。
3. 一台电动机通过齿轮减速器和带传动装置输出动力，电动机的转速为1000r/min，齿轮减速器的传动比为2:5，带传动装置的传动比为3:4，带轮的直径为200mm，求输出轮的线速度。
答：设带轮的线速度为v，带轮的半径为r，输出轮的半径为R。
电动机的转速为1000r/min，齿轮减速器的传动比为2:5，所以齿轮减速器的输出轴转速为n1=1000×2/5=400r/min。
城市轨道交通车辆电气控制项目一的习题-答案 (1)
答案：A
8、空调系统中，将高温高压的制冷剂进行冷凝的是（）。
A、压缩机B、蒸发器C、膨胀阀D、冷凝器
答案：D
9、重庆地铁1号线的蓄电池组装置在（）车辆上。
A、TcB、MpC、M1 D、M2
答案：A
10、下列不属于主电路电器的是（ ）。
A、继电器B、受电弓C、高速断路器D、线路滤波器
接地装置的主要作用是为主电路提供回流通路，使电流经轮对到达钢轨，构成DC1500V完整的电路。同时防止电流通过轴承造成轴承内润滑油层的电腐蚀，以提高轴承的使用寿命。
5、高速断路器有哪些功能作用？
高速断路器是主电路的电源开关和保护器，高速断路器用于牵引系统与接触网之间的连接和断开。在出现严重干扰的情况下，比如过流、逆变器故障或短路等，高速断路器（HSCB）能安全断开牵引设备与接触网的连接。
3、牵引电器一般分为主电路电器、控制电路电器、辅助电路电器三大部分。
4、重庆地铁一号线车辆为6辆编组，采用架空受流方式，全列车共有（2）副受电弓，分别在每个单元MP或者B车顶部。
5、牵引力受两个因素的影响，分别是牵引装置传给轮对的转矩和动轮与钢轨的相互作用。
三、名词解释
1、粘着
由于正压力而保持轮轨间相对静止的现象。
3、说明主钥匙、方向手柄及主控手柄之间的联锁关系？
主钥匙激活操纵台在“1”位时，方向手柄才能离开“0”位。
方向手柄离开“0”时，主控手柄才能离开“0”。
主控手柄在“0”位时，方向手柄才能回到“0”。
主控手柄、方向手柄都在“0”位时，主钥匙才能关闭置“0”。
4、在城市轨道交通车辆中，接地装置有什么作用？
滤平输入电压；
抑制电网侧发生的过电压对逆变器的影响；
大工19春《自动控制原理》在线作业1参考答案
大工19春《自动控制原理》在线作业1
()的职能是产生控制量,直接推动被控对象的被控量发生变化。
A.测量装置
B.比较装置
C.计算装置
D.执行装置
正确答案:D
对()进行拉普拉斯变换,可以得到系统在复数域的数字模型称为传递函数。
A.线性定常微分方程
B.非线性微分方程
C.非线性时变微分方程
D.线性时变微分方程
正确答案:A
在实际系统中,微分环节由理想微分环节和()组成。
A.比例环节
B.惯性环节
C.积分环节
D.振荡环节
正确答案:B
系统中如果有(),对系统的稳定性不利。
A.惯性环节
B.积分环节
C.振荡环节
D.延滞环节
正确答案:D
振荡环节是一个()阶环节。
A.一
B.二
C.三
D.四
正确答案:B。