《控制工程基础》习题解析及系统原理

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"《控制工程基础》习题解答是由王积伟和吴振顺主编的一本书,配合高等教育出版社2001年出版的《控制工程基础》教材使用。该资料由长江大学测控技术与仪器专业的贺芸同学独家整理提供,包含对书中习题的详细解答。" 本文主要涉及两部分控制系统的分析和系统框图的绘制。 第一部分是仓库大门自动控制系统。该系统基于反馈原理工作。当开门开关被合上时,输入信号u1大于u2,导致电位器桥式测量电路产生偏差电压。这个偏差电压经过放大器放大后驱动电动机运转,电机通过绞盘使得大门向上移动。随着大门的上升,与之相连的电位器滑动触头位置上移,直到桥路平衡,即u1等于u2,电机停止转动,完成开门过程。相反,如果合上关门开关,电机反转,门会下降,实现关门。 第二部分讨论了两种不同的液位自动控制系统。在a)图中,系统采用浮球作为传感器,通过杠杆作用调节进水阀门的开度来保持水箱液位的稳定。当液位升高或降低时,浮球的位置变化会改变阀门开度,从而使流入水量与流出水量达到新的平衡,维持设定的液位。 在b)图中,液位控制系统依赖电源开关和电磁阀。正常情况下,电源开关断开,电磁阀关闭,水箱液位保持在期望高度。当液位下降,浮球位置下降,电源开关接通,电磁阀开启,允许水流入,直到液位恢复到设定值。 这两个例子都体现了控制系统的核心概念——负反馈机制,通过比较设定值(期望状态)和实际值,调整执行机构的动作,以减少两者之间的偏差,从而实现系统的稳定。这在自动化工程中具有广泛的应用,如工业生产过程控制、环境监控以及家用设备的智能化等。