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自动控制原理作业

1、

解 ：当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，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。系统方框图如下图所示。

2、

解：加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压uc的平方成正比，uc增高，炉温就上升，uc的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压

uf。uf作为系统的反馈电压与给定电压ur进行比较，得出偏差电压ue，经电压

放大器、功率放大器放大成ua后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T°C，热电偶的输出电压uf正好等于给定电压ur。此时，ue?ur?uf?0，故u1?ua?0，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使uc保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。

当炉膛温度T°C由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程：

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控制的结果是使炉膛温度回升，直至T°C的实际值等于期望值为止。

?T?C??uf??ue??u1??ua?????uc??T?C? 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压ur（表征炉温的希望值）。系统方框图为：

3、

解 在本系统中，蒸汽机是被控对象，蒸汽机的转速?是被控量，给定量是设定的蒸汽机希望转速。离心调速器感受转速大小并转换成套筒的位移量，经杠杆传调节供汽阀门，控制蒸汽机的转速，从而构成闭环控制系统。

系统方框图如图所示。

4、

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解：系统在运行过程中，不论负载如何变化，要求发电机能够提供由给定电位器设定的规定电压值。在负载恒定，发电机输出规定电压的情况下，偏差电压

?u?ur?u?0，放大器输出为零，电动机不动，励磁电位器的滑臂保持在原来

的位置上，发电机的励磁电流不变，发电机在原动机带动下维持恒定的输出电压。当负载增加使发电机输出电压低于规定电压时，输出电压在反馈口与给定电压经比较后所得的偏差电压?u?ur?u?0，放大器输出电压u1便驱动电动机带动励磁电位器的滑臂顺时针旋转，使励磁电流增加，发电机输出电压u上升。直到u达到规定电压ur时，电动机停止转动，发电机在新的平衡状态下运行，输出满足要求的电压。

系统中，发电机是被控对象，发电机的输出电压是被控量，给定量是给定电位器设定的电压ur。系统方框图如下图所示。

5、下图为函数记录仪

解：函数记录仪由衰减器、测量元件、放大元件、伺服电动机-测速机组、齿轮系及绳轮等组成，其工作原理如上图所示。系统的输入（给定量）是待记录电压，被控对象是记录笔，笔的位移是被控量。系统的任务是控制记录笔位移，在纸上

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描绘出待记录的电压曲线。

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