自动控制原理第五版课后答案完整版2.pdf

第 一 章 1-1 图 1-2 是液位自动控制系统原理示意图。在任意情况下，希望液面高度 c 维持不变， 试说明系统工作原理并画出系统方块图。 图 1-2 液位自动控制系统 u 解：被控对象：水箱；被控量：水箱的实际水位；给定量电位器设定水位 r （表征液 c 位的希望值 r ）；比较元件：电位器；执行元件：电动机；控制任务：保持水箱液位高度 不变。 u 工作原理：当电位电刷位于中点（对应 r ）时，电动机静止不动，控制阀门有一定的 c 开度，流入水量与流出水量相等，从而使液面保持给定高度 r ，一旦流入水量或流出水量 发生变化时，液面高度就会偏离给定高度 cr 。 当液面升高时， 浮子也相应升高，通过杠杆作用， 使电位器电刷由中点位置下移， 从而 给电动机提供一定的控制电压， 驱动电动机， 通过减速器带动进水阀门向减小开度的方向转 动，从而减少流入的水量，使液面逐渐降低， 浮子位置也相应下降，直到电位器电刷回到中 c 点位置，电动机的控制电压为零，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度 r 。 反之，若液面降低，则通过自动控制作用，增大进水阀门开度，加大流入水量，使液面 c 升高到给定高度 r 。 系统方块图如图所示： 1-10 下列各式是描述系统的微分方程，其中 c(t) 为输出量， r (t) 为输入量，试判断哪些 是线性定常或时变系统，哪些是非线性系统 ? 2 2 d r (t ) c(t ) 5 r (t ) t 2 （１） dt ； —— 3 2 d c(t ) d c(t ) dc(t ) 3 3 2 6 8c(t ) r (t ) （２） dt dt dt ； dc(t ) dr (t ) t c(t ) r (t ) 3 （３） dt dt ； （４） c(t ) r (t ) cos t 5 ； dr (t ) t c(t ) 3r (t ) 6 5 r ( )d （５） dt ； （６） c(t ) r 2 (t ) ； 0, t 6 c(t ) r (t ), t 6.