7.电路控制系统
自控原理课件 第7章-自动控制系统控制器及其校正与设计
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比例控制器另一作用是调整系统的开环放大 倍数，加快系统的响应速度。 考虑图7.14所示带有比例控制器校正的控制系 统，系统的闭环传递函数为
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可见，Kp 愈大，稳态精度愈高，系统的时间常 数τ＝T/(1+Kp )愈小，则系统响应速度愈快。 [例7.4]被控对象为一阶惯性的比例控制器控 制时SIMULINK仿真 如图7.15所示，一阶惯性环节为10/(5s+1) ，比例控制器增益为1时，系统输出为指数上升 形式。 如图7.16所示，被控对象不变，比例控制器 增益为10，系统输出仍为指数上升形式，输出与 输入不相等，仍为有差系统，但误差减小，且响 应速度加快，读者可计算验证。
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由图7.36可见，校正前原系统是O型系统(无积 分器）是有静差系统。校正后系统成为I型系统(含 有一个积分器)，在阶跃输入下能实现无静差，改 善了系统的稳态性能。校正前原系统相位裕量＝ 88º ，校正后相位裕量＝65，相位裕量是减小的， 意味着系统的超调量将增加，降低了系统的稳定 性。总之，采用PI校正，能改善系统的稳态性能， 而动态性能可能受到一定的影响。
第7章 自动控制系统控制器及其 校正与设计
本章主要讲述自动控制系统中常用的控制器 及其校正。在对自动控制系统分析后，发现系统 不能满足性能指标的要求，需要对系统进行改进， 在原有的系统中，有目的地增添一些装置和元件， 人为地改变系统的结构和性能，使之满足所要求 的性能指标，这种方法就称为校正。常用的校正 方法有串联校正、反馈校正和顺馈补偿。同时， 本章还简要叙述常用的工程上的设计方法。
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SIMULINK仿真结果如图7.20所示，输出波形 虽有振荡，但超调量减小，振荡次数减少，系统响 应得到了改善。 7．2．3 积分控制器(I)校正
电气控制系统设计课后答案
量，从而起到中间转换的作用。
（2） 时间继电器是一种利用电磁原理、机械原理或电子原理实现延时控制的控制电器。
时间继电器的特点是：当得到控制信号后（如继电器线圈接通或断开电源），其触点状态并
不立即改变，而是经过一段时间的延迟之后，触点才闭合或断开， 因此这种继电器又称为延
形接法的电动机的断相保护。
（2）对于△形接法的电动机，其某一相断线时，流过未断相绕组的电流与流过热继电
器的电流增加比例不同。也就是说，流过热继电器的电流不能反映断相后绕组的过载电流， 因此，一般的热继电器，即使是三相结构的热继电器，也不能为△形接法的三相异步电动机
的提供断相保护。此时应选用JR20型或T系列这类带有差动断相保护机构的热继电器。
【参考答案】
交流接触器按负荷种类一般分为一类、二类、三类和四类，控制鼠笼型异步电动机的运
转可选用三类交流接触器。
根据被控对象和工作参数如电压、电流、功率、频率及工作制等确定接触器的额定参数。
（1）接触器的线圈电压：AC220V
（2）主触点的额定电压：AC380V
（3）主触点的额定电流：25.5A
（4）对于长时工作制和重任务型电机，接触器额定电流大于电动机的额定电流。
心吸合后线圈电感增大， 其端电压也大，这就可能导致另一个接触器线圈压降过低，铁心一
直吸合不上。这就相当于单独的一个110V接触器接在220V电路中了，当然导致控制电路
回路中电流过大，时间一长可能会烧毁线圈。
2-6时间继电器和中间继电器在电路中各起什么作用？
【参考答案】
（1）中间继电器质上是电压继电器，在控制电路中起逻辑变换和状态记忆的功能，
通用技术：电子控制技术
的功能端输入高电平。
2、与非型基本RS触发器电路特征与分析
Q 功能 1 1 不变 保持 1 0 0 置零 0 1 1 置1 0 0 不定 禁用 S
低电平触发（低电平有效）：通常情况下， 端为高电平，当需要触发器出现某种状态时，在相 应的功能端输入低电平。
充电或放电时间常数τ=RC，一般认为经过 时间t=（3－5）τ，充电或放电完成。
3、认识电感器
铁芯、磁芯、 空芯线圈
产生磁场及电磁感应 通直流阻交流
单组线圈─自感 两组及以上线圈─互感
• 电感器的作用：产生磁场及电磁感应，通 直流、阻交流
• 作用特征：通过其中的电流不能突然变化
4、PN结与半导体二极管
• ⑶、5和8脚为空脚
⑷、9脚低电平 持续时间、10脚 高电平持续时间 与乐曲播放时间 的长短相对应。
11、焊接技术
元件排列整齐
焊点符合要求
内热式电烙铁 电烙铁支架
0.5、0.6、0.7、0.8mm
焊锡丝
松香
焊接方法
①、准备施焊； （被焊金属表面无氧化） ②、加热焊件；（被焊金属均要加热） ③、熔化焊料；（掌握适量） ④、移开焊料；（量够即移） ⑤、移开烙铁。（掌握时间）
电 子 控 制 技 术 实 验 箱
声音传感器应用
四、关于三极管的作用
1、三极管电流放大作用（软件虚拟）
2、三极管电流放大作用电路试验
3、三极管开关作用（软件虚拟）
4、三极管开关作用（电路试验） • 示教板方式：指示灯状态输出 • 实验箱方式：电压表测量输出
开关作用示教板方式
注意三极管的状态与 灯亮、灭的关系。
电力拖动自动控制系统第7章 交流调压调速系统
7．1 交流调速系统概述
7.1.1 交流调速的发展概况
交流调速系统：由交流电动机拖动、电机转速为控制目标的电力拖动自动控制系统 直流电动机优点：调速性能好 直流电动机缺点：体积大、容量小、制造成本高、有机械换向装置，维护困难 交流电动机优点 ：结构简单可靠，维护少，无机械换向火花，制造成本低 20世纪70年代，研究开发高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。 同期，电力电子技术、大规模集成电路、各种控制理论、计算机控制技术的 飞速发展，为交流调速电力拖动的发展创造了有利条件。 20世纪80年代，原有的交直流调速拖动系统的分工格局被逐渐打破。 20世纪90年代，交流调速系统已经占到了调速系统的主导地位。 目前的许多交流调速系统在装置容量上、动静态性能上、可四象限运 行的要求上，以至在系统制造成本上都可以与直流调速系统相媲美。
只要改变转速给定信号就可 以使静特性平行地上下移动， 达到调速的目的。
该系统与直流 V－M系统有许多 本质上的不同之处
Ks
不但与 α 角的大小有关，还与负载的功率因数角有关。
n f ( U 1 ,T ) 是一个复杂的非线性函数，且 R2 X2 、
也不是一个定值，随电机转速变化而大幅度变化
当电机转子的转速与 定子电流的频率有严格 比例关系的电动机称同 步电动机，无严格比例 关系的电动机称异步电 动机。
无刷直流电动机及 开关磁阻电动机都满足 “定子电流的频率与转 速有严格比例关系”的 条件，所以也把它归入 同步电动机。
7.1.3 异步电动机的机械特性
1．固有机械特性
转矩的物理表达式
xK r1 I 1 U 1 x1 x2
r2
2 r1 ( x1 x ) 2 2
自动控制原理(2-2)
1 G(s)
B A
B
+
+
C
D
A
+
C
+
D
(a)
(b)
图2－17 相邻相加点的移动
A A
(a)
A A
A A
A A(b)AA源自图2－18 相邻分支点的移动
应当指出，在结构图简化过程中，两个相邻的相加
点和分支点不能轻易交换。 总之，根据实际系统中各环节（子系统）的结构图 和信息流向，可建立系统的结构图。在确定输入量
加，就可得到系统的总输出量。
系统对扰动N(s)的响应CN(s)为：
G2 ( s) CN ( s ) N ( s) 1 G1 ( s)G2 ( s) H ( s)
系统对参考输入量R(s)的响应CR(s)为：
G1 ( s )G2 ( s ) CR ( s ) R( s) 1 G1 ( s )G2 ( s ) H ( s )
X 3 ( s)
X 0 (s)
G1 ( s )G2 ( s )G3 ( s)
(b)
X 3 ( s)
图2－10 串联环节的简化
n个环节（每个环节的传递函数为Gi(s) ，i=1,2,3,…） 串联的等效传递函数等于各传递函数相乘。
G( s) G1 (s)G2 (s) Gn (s)
2.并联环节的简化
上式就是系统输出量C(s)和输入量R(s)之间的传递函 数，称为闭环传递函数。
闭环传递函数将闭环系统的动态特性与前向通道环 节和反馈通道环节的动态特性联系在一起。
G( s) C (s) R( s ) 1 G( s) H ( s)
可见，闭环系统的输出量取决于闭环传递函数和输 入量的性质。
《自动控制技术》章节测试题(全)
第一章单闭环直流调速系统1-1 自动控制技术概述1、根据不同的信号源来分析，自动控制包含（ABC）几种基本控制方式。
A开环控制 B闭环控制 C 复合控制 D人为控制2、在自动控制系统中，若想稳定某个物理量，就该引入该物理量的（B ）A.正反馈B.负反馈C. 微分负反馈D. 微分正反馈3、控制系统输出量（被控量）只能受控于输入量，输出量不反送到输入端参与控制的系统称为（A）。
A、开环控制系统B、闭环控制系统C、复合控制系统D、反馈控制系统4、闭环控制系统是建立在（B）基础上，按偏差进行控制的。
A、正反馈B、负反馈C、反馈D、正负反馈5、闭环控制系统中比较元件把（A）进行比较，求出它们之间的偏差。
A、反馈量与给定量B、扰动量与给定量C、控制量与给定量D、输入量与给定量6、比较元件是将检测反馈元件检测的被控量的反馈量与（B）进行比较。
A、扰动量B、给定量C、控制量D、输出量7、偏差量是由（B）和反馈量比较，由比较元件产生的。
A、扰动量B、给定量C、控制量D、输出量8、在生产过程中，如温度、压力控制，当（D）要求维持在某一值时，就要采用定值控制系统。
A、给定量B、输入量C、扰动量D、被控量9、开环控制系统可分为（A C）。
A、按给定量控制的开环控制系统B、按输出量控制的开环控制系统C、前馈控制系统D、按输出量控制的反馈控制系统E、按输入量控制的反馈控制系统10、自动控制系统的信号有（A B C D）等。
A、扰动量B、给定量C、控制量D、输出量11、开环控制系统和闭环控制系统最大的差别在于闭环控制系统存在一条从被控量到输出端的反馈信号。
（√）12、偏差量是由控制量和反馈量比较，由比较元件产生的。
（×）1-2 调速系统性能指标1、调速控制系统的性能指标主要指：( CD )A最高转速 B最低转速 C调速范围 D静差率2、静差率和机械特性的硬度有关，当理想空载转速一定时，特性越硬，则静差率（A）A．越小 B．越大 C．不变 D．不确定3、控制系统能够正常运行的首要条件是（B）A．抗扰性B．稳定性C．快速性 D．准确性4、调速范围是指电动机在额定负载情况下，电动机的（B）之比。
PLC考试试题
6 、三相笼型异步电动机的制动方法一般采用机械制动和电气制动，其中电气制动方法有：、能耗制动、再生制动等。
7、电气控制系统中常用的保护环节有保护、过电流保护、过载保护、失电压保护、欠电压保护、过电压保护及弱磁保护等。
8、PLC的基本结构由、存储器、输入输出接口、电源、扩展接口、通信接口、编程工具、智能I/O接口、智能单元等组成。
三、判断题。（每题2分，共20分）
1、√ 2、√ 3、X 4、√ 5、√ 6、X 7、X 8、X 9、√ 10、√
四、问答题。（每题10分，共40分）
1、接通电源，按下正转启动按钮SB2，正转接触器KM1的线圈得电工作，其常开辅助触点闭合实现自锁，电机开始正转，其常闭辅助触点断开，使反转接触器KM2的线圈不能得电而不能工作（即实现互锁）；松开SB2，正转接触器KM1也能继续工作。在KM1工作过程中如果按下反转启动按钮SB3，其常闭触点使正转接触器KM1的线圈断电而停止工作，即电机停止正转；同时反转接触器KM2的线圈得电开始工作，其常开辅助触点闭合实现自锁，常闭辅助触点断开使KM1无法得电工作（即实现互锁），电机开始反转；松开SB3，反转接触器KM2也能继续工作。在电机正转或反转过程中如果按下停止按钮SB1，相应接触器线圈失电停止工作，电机停止运转。（如果该电路出现短路，则熔断器FU1迅速熔断而切断电路电源；如果电机过载，则热继电器的常闭触点断开而切断相应接触器线圈的电源，达到电机过载保护的目的。）
17．在控制系统中,若通过某种装置将反映输出量的信号引回来去影响控制信号，这种作用称为__反馈__。
18．对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面：_稳定性__、_准确性_和_快速性__。
19、触头的结构形式有桥式触头、指形触头。
建筑电气控制技术(第三版)_第2章
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普通高等教育智能建筑规划教材 建筑电气控制技术 （第3 版）
第2章电气控制的基本环节与规律
SB1 KM2
KM1 KM1=1 KT t KTt=1
M 串电阻R起动
KM2=1
KM2 0
M 全压运行 KM1 KM1=0
切除R
KT KTt=0
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普通高等教育智能建筑规划教材 建筑电气控制技术 （第3 版）
（三）、长动与点动联锁
长动与点动联锁是既能正 常起保停控制，又能进行点动 控制。
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普通高等教育智能建筑规划教材 建筑电气控制技术 （第3 版）
第2章电气控制的基本环节与规律
方法一：用复合按钮。
L1 L2 L3 QS
控制 SB2 ：点动 关系 SB1 ：连续运行
FU
SB3
KM SB1
第2章电气控制的基本环节与规律
第四节 三相异步电动机控制电路
1.起动性能 起动时定子起动电流与额定电流之比值大约5~7。 起动电流大对线路有影响，将造成较大的电压降落， 影响其他负载正常工作。
2.起动方法 直接起动----小(轻)负载 降压起动
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第2章电气控制的基本环节与规律
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第2章电气控制的基本环节与规律
第三节 电气控制的基本控制规律
一、联锁控制规律 （一）、互斥联锁
电动机正反转 图2-3
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自动化选择题附答案
第一章：●1. 智能建筑具有某种“拟人智能”特性及功能。
主要表现在：（1）具有感知、处理、传递所需信号或信息的能力（2）对收集的信息具有综合分析、判断和决策的能力（3）具有发出指令并提供动作响应的能力。
●2.智能建筑的核心技术：现代计算机技术（Computer）、现代控制技术(Control) 、现代通信技术(Communication) 、现代图形显示技术(CRT)。
3.智能建筑的功能：（1）舒适功能（2）安全功能（3）便捷功能。
●4.建筑智能化系统主要由：建筑管理系统BMS、信息网络系统INS、通信网络系统CNS。
5.建筑设备自动化系统BAS定义：将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、电梯、给排水以集中监视、控制和管理为目的而构成的综合系统。
6.建筑管理系统BMS包括：建筑设备自动化系统BAS、安全防范系统SAS、火灾自动报警与消防联动系统FAS。
7.综合布线系统GCS是建筑物或建筑群内部之间的传输网络。
它能使建筑物或建筑群内部的（语音、数据通信设备、信息交换设备、建筑物物业管理）及建筑物自动化管理设备等系统之间等彼此相联，也能使建筑物内通信网络设备与外部的通信网络相联。
8.通信网络系统包括通信系统、计算机网络、接入系统三大部分，是以数字程控交换机PABX和网络中央集控器为核心，通过网络布线将相关的设备和介质组成一体化的系统，并连接（无线通信系统、卫星通信系统）、有线广播系统、电视会议系统、Internet系统、多媒体通信等，通信网络系统也经常称为通信自动化系统CAS。
9. 建筑设备自动化系统的功能：（1）设备监控与管理（2）节能控制。
10. BMS的自动监视指对建筑物中的配电设备、空调、卫生、动力设备，火灾及安全防范设备，照明设备，应急广播设备，电梯设备等进行监视、测量、记录等。
其自动监视内容如下：（1）状态监视（2）故障、异常监视（3）火灾监视（4）暖通空调系统的监视。
●11.BAS的自动控制包括（建筑设备的起停控制、设定值控制、设备（或系统）的节能控制）和机械防排烟控制等。
机电一体化技术试题答案2
《机电一体化技术》试卷(二)一、名词解释(每小题2分，共10分)1、线性度2、伺服控制系统3、三相六拍通电方式4、传感器5、系统精度二、填空题（每小题2分，共20分)1、计算机在控制中的应用方式主要有_____________________________。
2. 滚珠丝杆螺母副结构有两类：_____________________________。
3、应用于工业控制的计算机主要有______________________________等类型。
4. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括________________________________。
5、可编程控制器主要由_____________________________等其它辅助模块组成。
6. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用_______________________________________________________。
7、现在常用的总线工控制机有________ 、PC总线工业控制机和CAN总线工业控制机等。
8、隔离放大器中采用的耦合方式主要有两种_____________________________。
9. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是_______________________。
10. 采样/保持器在保持阶段相当于一个“_____________________________”。
三、选择题（每小题2分，共10分）1.一个典型的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：A 机械本体B 动力与驱动部分C 执行机构 D. 控制及信息处理部分2、机电一体化系统（产品）开发的类型A 开发性设计B 适应性设计C 变参数设计D 其它3、机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法A 取代法B 整体设计法C组合法D其它。
4、机电一体化的高性能化一般包含A高速化B高精度C高效率D高可靠性。