自编自控教材习题解答
第一章
1-2 图
1-17 是液位自动控制系统原理示意图。图中SM为执行电动机。试分析系统的工作原理，指出该系统参考输入、干扰量、被控对象、被控量、控制器，并画出系统的方框图。
图1-17 习题1-2 液位自动控制系统
【解】
系统参考输入：预期液位；被控对象：水箱；被控量： 水箱液位；控制器：电动机减速器和控制阀门；干扰量：用水流量Q2。系统的方块图如下
用水预期液位 电位器 电动机和 减速器 控制阀门 Q1Q2开关 实际液位
水箱 浮子和连杆
注意：控制系统的工作过程是在原物理系统中提炼出的控制流程，与原系统的物理组成不是完全对应的。有部分同学认为控制阀门是被控对象，只有阀门开度变化才有液位的变化。实际上它应该是执行机构，操纵它来改变被控对象的被控制量。
1-3 在过去，控制系统常常以人作为闭环控制系统的一部分，图1-18是人在回路中的水位控制示意图，试画出该控制系统的方框图。
图1-18 习题1-3 阀门控制系统
【解】 略
1-4图1-19是仓库大门自动控制系统原理图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统的方块图。
图1-19 习题1-4 仓库大门自动系统
【解】
系统参考输入：给定门状态；被控对象：门；被控量： 门位置；控制器：放大器、伺服点击绞盘；系统的方块图如下
给定 门状态 电位器放大器 伺服电机 绞盘 门 实际 门状态
1-5 图1-20为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方块图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？指出该系统的参考输入、干扰量、被控对象和控制装置各是什么？
图1-20 习题1-5 水温控制系统示意图
【解】
该系统的参考输入：给定温度；干扰量：冷水流量的变化；被控对象：热交换器；被控量：交换器的水温；控制装置：温度控制器，此时控制器的输出不仅与实际水温有关而且和冷水的流量有关，所以该系统不仅是反馈控制而是反馈+前馈的复合控制方式。它的主要目的是一旦冷水流量增大或减少时，及时调整蒸汽流量，不用等到水温降低或升高
后再调节，所以可提高系统对扰动的能力。
流量测量 冷水 给定温度 温度控制器 蒸汽阀门 蒸汽 热交换器 热水温度 温度传感器
注意：有的同学认为参考输入是冷水和蒸汽；被控对象是蒸汽阀门。参考输入是控制系统希望达到的目的—热交换器中水的温度。蒸汽阀门是执行机构，操纵它来改变被控对象的被控制量。
自动控制原理第一章习题解答
