控制工程基础课后习题解答及系统分析

"这是一份由长江大学仪器10602班贺芸整理的《控制工程基础》课后答案，主要针对王积伟和吴振顺编著的教材。资料包含第一章的部分习题解答，涉及仓库大门自动控制系统和两种液位自动控制系统的原理及功能框图绘制。" 在《控制工程基础》这门课程中，控制系统的理解是核心内容。首先，我们来看仓库大门自动控制系统的解析。这个系统基于反馈控制原理设计，如图所示，包括放大器、电动机、门、电位器和开关等组件。当开门开关合上，u1大于u2时，产生偏差电压，这个电压经过放大器放大后驱动电机工作。电机通过绞盘提升大门，同时连接大门的电位器滑动触头随着门的上移而上移，直到桥路平衡，即u1等于u2，电机停止转动，大门开启。相反，如果合上关门开关，电机反向转动，大门关闭。系统框图中，开关、电位器、放大器和电动机构成了基本的反馈控制结构。 接下来，我们分析了两种液位自动控制系统。在第一个系统（a）中，液位的变化通过浮球的位置变化来感知，浮球与杠杆相连，可以调整进水阀门的开度，从而保持液位稳定。当液位上升或下降时，浮球随之移动，通过杠杆负反馈调节阀门开度，使得流入水量与流出水量达到平衡，液位回归设定值。 第二个系统（b）则利用电源开关和电磁阀实现液位控制。正常情况下，电源开关断开，电磁阀关闭，液位保持不变。当液位因放水下降时，浮球下降，电源开关接通，电磁阀打开，水进入水箱，直至液位回升到设定高度。这个系统也是基于液位变化引起的浮球位置变化，通过电磁阀的开闭进行正反馈控制。 这两个例子展示了控制工程中的基本控制策略，即通过反馈机制来维持系统状态的稳定。无论是机械的门控系统还是液体水平的维持，都体现了控制系统的核心理念——偏差检测和校正。这些基础知识对于理解和设计更复杂的自动化系统至关重要。