《控制工程基础》习题解答及系统解析

"这是一份由长江大学仪器10602班贺芸整理的《控制工程基础》课后习题答案，与王积伟、吴振顺主编的教材配套，详细解答了书中的一些关键问题，包括仓库大门自动控制系统和液位自动控制系统的原理与系统框图绘制。" 在《控制工程基础》中，有两个主要的控制系统被讨论：一是仓库大门自动控制系统，二是液位自动控制系统。这两个系统的分析和理解对于深入学习控制理论至关重要。 1. 仓库大门自动控制系统： 这个系统利用了一个反馈机制来控制门的开启和关闭。工作原理如下：当开门开关被合上时，输入信号u1大于u2，产生偏差电压，这个电压经过放大器放大后驱动电机工作。电机通过绞盘使门上升，同时与门相连的电位器滑动触头随着门的位置上移。当门完全打开，电位器使得桥路达到平衡，即u1等于u2，电机停止转动。如果合上关门开关，电机则反向转动，门随之关闭。系统框图包括开关、电位器、放大器、电动机和绞盘等组成部分。 2. 液位自动控制系统： 这部分涉及到两种不同的设计方法，都基于浮球的位移来调整液位。 a) 第一种液位控制系统中，浮球与杠杆相连，用于调节进水阀门。当液位达到预设高度时，流入和流出的水量相等。如果液位上升或下降，浮球位置会变化，通过杠杆作用调整阀门开度，使得流入水量与流出水量达到新的平衡，从而保持液位稳定。 b) 第二种液位控制系统利用电源开关和电磁阀来控制进水。在液位达到期望高度时，电源开关断开，电磁阀关闭，阻止水进入。当液位下降，浮球位置下降，电源开关接通，电磁阀打开，水流入水箱，直到液位回升至设定高度。 这两个系统的共同点在于都采用了负反馈机制，通过检测实际状态与设定值之间的差异，调整控制变量以达到期望的系统性能。这些基本概念是控制工程中的核心，对理解和设计各种自动化系统具有基础性作用。