中国矿业大学常俊林《自动控制原理》课后习题详解：液位与恒温控制系统

中国矿业大学常俊林版《自动控制原理》是一本经典的教材，针对该书的1-6章课后习题，我们主要探讨了两个控制系统的设计与工作原理。 在第一章中，首先讨论的是液位自动控制系统。该系统的目的是保持水箱液位恒定。系统包括水箱、电位器、电动机、阀门、浮子等组件。电位器用来设定期望液位，通过浮子的杠杆作用，电位器电刷随液位变化而移动。当液面偏离设定值时，电刷位置的变化会驱动电动机调整阀门开度，通过控制进出水流量来恢复液位平衡。系统方框图清晰地展示了各部分之间的交互作用。 接着，恒温箱的温度自动控制系统也是一个关键知识点。恒温箱通过电加热元件和调压器实现温度控制。电阻丝产生的热量与调压器电压的平方成正比。滑动触点位置由伺服电动机驱动，热电偶检测实际温度并与设定温度（给定电压）进行比较。当温度偏离期望值时，偏差信号经放大器处理后驱动电动机调整电压，使得加热炉温度逐渐接近设定值。无论是温度下降还是上升，控制系统都能通过调节电压来实现温度的稳定控制。 这两个例子突出了自动控制系统的核心概念，包括被控对象（如水箱液位或恒温箱的温度）、被控变量（液面高度和温度）、反馈机制（浮子和热电偶的信号）、控制器（电动机和调压器）以及调节策略（根据偏差调整阀门开度或电压）。理解这些基本原理对于学习自动控制原理至关重要，它们展示了如何运用控制理论来设计和分析实际的工业过程控制系统。