控制工程基础 系统框图及简化
ZY-电气控制系统图.doc
电气控制系统图一般有三种：电气原理图、电器布置图和电气安装接线图。 这里重点介绍电气原理图。 电气原理图目的是便于阅读和分析控制线路，应根据结构简单、层次分明清晰的原则，采用电器元件展开形式绘制。它包括所有电器元件的导电部件和接线端子，但并不按照电器元件的实际布置位置来绘制，也不反映电器元件的实际大小。 电气原理图一般分主电路和辅助电路（控制电路）两部分。 A主电路是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件；一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成。 B辅助电路是控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小和辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。其中控制电路是由按钮、接触器和继电器的线圈及辅助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。 电气原理图中所有电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。 电气原理图中电器元件的布局 电气原理图中电器元件的布局，应根据便于阅读原则安排。主电路安排在图面左侧或上方，辅助电路安排在图面右侧或下方。无论主电路还是辅助电路，均按功能布置，尽可能按动作顺序从上到下，从左到右排列。 电气原理图中，当同一电器元件的不同部件（如线圈、触点）分散在不同位置时，为了表示是同一元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。对于同类器件，要在其文字符号后加数字序号来区别。如两个接触器，可用KMI、KMZ 文字符号区别。 电气原理图中，所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。 对于继电器、接触器的触点，按其线圈不通电时的状态画出，控制器按手柄处于零位时的状态画出；对于按钮、行程开关等触点按未受外力作用时的状态画出。电气原理图中，应尽量减少线条和避免线条交叉。各导线之间有电联系时，在导线交点处画实心圆点。根据图面布置需要，可以将图形符号旋转绘制，一般逆时针方向旋转90o，但文字符号不可倒置。 图面区域的划分 图纸上方的1、2、3…等数字是图区的编号，它是为了便于检索电气线路，方便阅读分析从而避免遗漏设置的。图区编号也可设置在图的下方。 图区编号下方的的文字表明它对应的下方元件或电路的功能，使读者能清楚地知道某个元件或某部分电路的功能，以利于理解全部电路的工作原理。 符号位置的索引 q 符号位置的索引用图号、负次和图区编号的组合索引法，索引代号的组成如下： q 图号是指当某设备的电气原理图按功能多册装订时，每册的编号，一般用数字表示。 q 当某一元件相关的各符号元素出现在不同图号的图纸上，而当每个图号仅有
自动控制系统案例分析
北京联合大学 实验报告 课程（项目）名称：过程控制 学院：自动化学院专业：自动化 班级：0910030201 学号：2009100302119 姓名：张松成绩：
2012年11月14日 实验一交通灯控制 一、实验目的 熟练使用基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，掌握交通灯控制的多种编程方法，掌握顺序控制设计技巧。 二、实验说明 信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，按以下规律显示：按先南北红灯亮，东西绿灯亮的顺序。南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒；到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。东西红灯亮维持25秒，南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮……如此循环，周而复始。如图1、图2所示。 图 1
图 2 三、实验步骤 1．输入输出接线 输入SD 输出R Y G 输出R Y G I0.4 东西Q0.1 Q0.3 Q0.2 南北Q0.0 Q0.5 Q0.4 2.编制程序，打开主机电源编辑程序并将程序下载到主机中。 3.启动并运行程序观察实验现象。 四、参考程序 方法1：顺序功能图法 设计思路：采用中间继电器的方法设计程序。这个设计是典型的起保停电路。
方法2：移位寄存器指令实现顺序控制 移位寄存器位（SHRB）指令将DATA数值移入移位寄存器。S_BIT指定移位寄存器的最低位。N指定移位寄存器的长度和移位方向（移位加=N，移位减=-N）。SHRB指令移出的每个位被放置在溢出内存位（SM1.1）中。该指令由最低位（S_BIT）和由长度（N）指定的位数定义。
自动控制理论系统框图.docx
1、图 1 是一个液位控制系统原理图。自动控制器通过比较实际液位与希望液位来调整气动 阀门的开度，对误差进行修正，从而达到保持液位不变的目的。 （1）画出系统的控制方框图（方框内可用文字说明），并指出什么是输入量，什么是输出量。 （2）试画出相应的人工操纵液位控制系统方块图。 气动阀门 注入 H 控制器 （比较、放大） 浮子 Q2 流出图1 解： （1）系统控制方框图如图 1 所示。 控制器注入 希望液位实际液位 放大元件气动阀门水箱 浮子 图1 如图所示，输入量：希望液位；输出量：实际液位。 （2）相应的人工操纵液位控制系统方块图如图 2 所示。
希望液位脑实际液位 肌肉、手阀门水箱 眼睛 图2 2、图 2是恒温箱的温度自动控制系统。 要求：（ 1）指出系统的被控对象、被控量以及各部件的作用，画出系统的方框图； （2）当恒温箱的温度变化时，试述系统的调节过程； （3）指出系统属于哪种类型？ 减速器 电机 调压器 图 2温度控制系统 解：（ 1）被控对象：恒温箱；被控量：温度； 电阻丝：加热；热电偶：测温；电位器：比较； 电压放大、功率放大：误差信号放大； 电机、减速器、调压器：执行部件。
（2）设给定温度T0, 当 T>T0时， e<0, 电机反转，调压器给出电压下降，恒温箱温度T下降 ;反之，当 T
(整理)几个开环与闭环自动控制系统的例子
2-1 试求出图P2-1中各电路的传递函数。 图P2-1 2-2 试求出图P2-2中各有源网络的传递函数。 图P2-2 2-3 求图P2-3所示各机械运动系统的传递函数。 （1）求图（a ）的 ()()?=s X s X r c （2）求图（b ）的() () ?=s X s X r c （3）求图（c ）的 ()()?12=s X s X （4）求图（d ）的 ()() ?1=s F s X 图P2-3 2-4 图P2-4所示为一齿轮传动机构。设此机构无间隙、无变形，求折算到传动轴上的等效转动惯量、等效粘性摩擦系数和()()() s M s s W 2θ= 。
图P2-4 图P2-5 2-5 图P2-5所示为一磁场控制的直流电动机。设工作时电枢电流不变，控制电压加在励磁绕组上，输出为电机角位移，求传递函数()() () s u s s W r θ=。 2-6 图P2-6所示为一用作放大器的直流发电机，原电机以恒定转速运行。试确定传递函数() () ()s W s U s U r c =，设不计发电机的电枢电感和电阻。 图P2-6 2-7 已知一系统由如下方程组组成，试绘制系统方框图，并求出闭环传递函数。 ()()()()()()[]()s X s W s W s W s W s X s X c r 87111--= ()()()()()[]s X s W s X s W s X 36122-= ()()()()[]()s W s W s X s X s X c 3523-= ()()()s X s W s X c 34= 2-8 试分别化简图P2-7和图P2-8所示的结构图，并求出相应的传递函数。 图P2-7 图P2-8
自动控制理论系统框图
1、图1是一个液位控制系统原理图。自动控制器通过比较实际液位与希望液位来调整气动阀门的开度，对误差进行修正，从而达到保持液位不变的目的。 （1）画出系统的控制方框图（方框内可用文字说明），并指出什么是输入量，什么是输出量。 （2）试画出相应的人工操纵液位控制系统方块图。 解： （1）系统控制方框图如图1所示。 如图所示，输入量：希望液位；输出量：实际液位。 （2）相应的人工操纵液位控制系统方块图如图2所示。
希望液位实际液位 肌肉、手阀门水箱 眼睛 图2 脑 2、图2是恒温箱的温度自动控制系统。 要求：（1）指出系统的被控对象、被控量以及各部件的作用，画出系统的方框图； （2）当恒温箱的温度变化时，试述系统的调节过程； （3）指出系统属于哪种类型 图2 温度控制系统解：（1）被控对象：恒温箱；被控量：温度； 电阻丝：加热；热电偶：测温；电位器：比较；电压放大、功率放大：误差信号放大； 电机、减速器、调压器：执行部件。电机 减速器 调压器
（2）设给定温度T0,当T>T0时，e<0,电机反转，调压器给出电压下降，恒温箱温度T 下降;反之，当T
自动控制理论
阶段一 一、判断题（共10道小题，共50.0分） 1.时间常数是表征系统惯性的一个重要参数。 A.正确 B.错误 知识点: 阶段作业一 学生答案: [A;] 标准答 案: A; 得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示: 2.惯性环节的传递函数恰与理想微分环节相反，互为倒数。 A.正确 B.错误 知识点: 阶段作业一 学生答案: [B;] 标准答 案: B; 得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示: 3.(错误)凡是输出量对输入量有储存和积累特点的元件一般都含有积分环节。 A.正确 B.错误 知识点: 阶段作业一 学生答案: [A;] 标准答 案: B; 得分: [0] 试题分 值: 5.0 提示: 4.(错误)传递函数是在傅立叶变换基础上引入的描述线性定常系统或元件输入、输出
关系的函数。 A.正确 B.错误 知识点: 阶段作业一 学生答案: [A;] 标准答 案: B; 得分: [0] 试题分 值: 5.0 提示: 5.系统的稳定性取决于系统本身固有的特性，而与扰动信号无关。 A.正确 B.错误 知识点: 阶段作业一 学生答案: [A;] 标准答 案: A; 得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示: 6.求取自动控制系统闭环传递函数时，若系统为线性系统，可以应用叠加原理。 A.正确 B.错误 知识点: 阶段作业一 学生答案: [A;] 标准答 案: A; 得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示: 7.(错误)框图又称结构图，它是微分方程的一种图形描述方式。 A.正确 B.错误 知识点: 阶段作业一 学生答[A;] 标准答B;
案: 案: 得分: [0] 试题分 值: 5.0 提示: 8.微分方程和传递函数不存在一一对应的数学关系。 A.正确 B.错误 知识点: 阶段作业一 学生答案: [B;] 标准答 案: B; 得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示: 9.随动系统中输入量的变化完全是随机的。 A.正确 B.错误 知识点: 阶段作业一 学生答案: [B;] 标准答 案: B; 得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示: 10.控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制，相应的控 制系统称为开环控制系统。 A.正确 B.错误 知识点: 阶段作业一 学生答案: [A;] 标准答 案: A; 得分: [5] 试题分 值: 5.0 提示:
自动控制系统案例分析资料
学合大北京联 告报实验 制控：目）名称过程课程（项 化：专业院：学自动化学院自动 学：级班20091003021190910030201号： ：张名：姓绩松成 日14 11 年2012 月 制灯控实验一交通 验目的一、实编程方法和程序调试方法，掌握交通灯控制的多PLC 的熟练使用基本指令，根据控制要求，掌握 种编程方法，掌握顺序控制设计技巧。二、实验说明南按以下规律显示：按先关控制，当启动开关接通时，信号灯系统信号灯受一个启动开开始工作， 20 秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持北红灯亮，东西绿灯亮的顺序。南北红灯亮维持 25 到秒。，东西黄灯亮，并维持 2 秒；到 20 秒时，东西绿灯闪亮，闪亮 3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时北绿秒，南，
绿灯亮。东西红灯亮维持 25 2 秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭东西绿秒后熄灭，这时南北红灯亮，23 秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持灯亮维持 20秒，然后闪亮 。所示……如此循环，周而复始。如图1、图2灯亮 1图 2图三、实验步骤 1． ．输入输出接线1 G输出R Y G RSD输入输出YQ0.4I0.4东西Q0.1Q0.0Q0.3Q0.5Q0.2南北 2.编制程序，打开主机电源编辑程序并将程序下载到主机中。 3.启动并运行程序观察实验现象。 四、参考程序 方法 1：顺序功能图法 设计思路：采用中间继电器的方法设计程序。这个设计是典型的起保停电路。
2．
：移位寄存器指令实现顺序控制方法 2指指定移位寄存器的最低位。N 数值移入移位寄存器。）指令将移位寄存器位（SHRB DATA S_BIT 在溢出内存，移位减N=-N）。SHRB指令移出的每个位被放置=定移位寄存器的长度和移位方向（移位加）指定的位数定义。）和由长度（）中。该指令由最低位（位（SM1.1S_BITN 3．
经典的闭环控制系统方框图12例
经典的闭环控制系统方框图12例 闭环电子控制系统：由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统，又称反馈控制系统。 基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。 闭环电子控制系统必须符合两个条件： （一）它的核心是电子技术； （二）有反馈。反方把人划入控制系统，这个控制系统的核心就不单单是电子技术，故不能称为闭环电子控制系统。但因为存在反馈，可称为闭环控制系统。 同开环控制系统相比，闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性，而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度，在扰动变量可以测量时，也常同时采用按扰动的控制（即前馈控制）作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。 闭环控制系统框图 给定量
一、家用压力锅工作原理 二、投篮 三、供水水箱的水位自动控制系统 给定量 被控量 给定量
四、加热炉的温度自动控制系统 五、抽水马桶的自动控制系统 六、花房温度控制系统 被控量 给定量 被控量 给定量 被控量 给定量
七、夏天房间温度控制系统 八、家用电饭锅保温控制系统 九、家用电冰箱温度控制系统 给定量 被控量 房内实给定量 被控量 控制量 给定量 被控量 控制量
十、宾馆使用多台热水器串联电辅助加热自动控制系统 十一、粮库温、湿度自动控制系统 十二、自动保温电热水壶控制系统 被控量 给定量 被控量 冰箱实 给定量 被控量 粮库内 给定量（设定控制量
水箱自动控制系统设计原理图及程序.
课程：创新与综合课程设计 电子与电气工程学院实践教学环节说明书 题目名称水箱水位自动控制装置 学院电子与电气工程学院 专业电子信息工程 班级 学号 学生姓名 起止日期13周周一~14周周五
水箱液位控制系统是典型的自动控制系统，在工业应用上可以模拟水塔液位、炉内成分等多种控制对象的自动控制系统。 本次课程设计思路是以单片机为控制中心，对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。通过按键设置水位传感器的位置，在水龙头及阀门的各种开度下，通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本维持不变。 一、设计题及即要求 1、设计并制作一个水箱水位自动控制装置，原理示意图如下： 2、基本要求：设计并制作一个水箱水位自动控制装置。 （1）水箱1 的长×宽×高为50 ×40 ×40 cm；水箱2 的长
×宽×高为40×30 × 40 cm（相同容积亦可）；水箱1 的放在地面，水箱2 放置高度距地0.8-1.2m。 （2）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变， 误差≤1cm。 （3）水箱 2 中要求的水位高度及上下限可以通过键盘任意设置； （4）实时显示水箱2 中水位的实际高度和水泵、阀门的工作状态。 3、发挥部分： （1）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变， 误差≤0.3 cm。 （2）由无线远程控制器实现基本要求，无线通讯距离不小于10 米。远程控 制器上能够同步实现超限报警显示。 （3）其他创新。 二、设计思路： 以单片机为控制中心，对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。通过按键设置水位传感器的位置，在水龙头及阀门的各种开度下，通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本
几个开环与闭环自动控制系统的例子
2- 1 试求出图P2-1中各电路的传递函数。 图P2-1 2- 2 试求出图P2-2中各有源网络的传递函数。 图P2-2 图P2-3 转动惯量、等效粘性摩擦系数和WS Mi。 D (b∣IC) (U) Ib) 忆｝ 2-3 求图P2-3所示各机械运动系统的传递函数。 (1)求图(a)的X c-S X r S (2)求图(b)的XC-S X r S (3)求图(C)的X^-S X1 S (4)求图(d)的H S F S *∣td 2-4 图P2-4所示为一齿轮传动机构。设此机构无间 隙、 无变形，求折算到传动轴上的等效
2-5 图P2-5所示为一磁场控制的直流电动机。 绕组上，输出为电机角位移，求传递函数WS 设工作时电枢电流不变，控制电压加在励磁 S ---- O U r S 2-6 图P2-6所示为一用作放大器的直流发电机, 原电机以恒定转速运行。试确定传递函数 图P2-6 2- 7 已知一系统由如下方程组组成，试绘制系统方框图，并求出闭环传递函数。 X1 S X r SW I S W1 S W7 S W8 S X C S X 2 S S X i S S X 3 S X 3 S X 2 S X C S ^V5 S ^V3 S X C S W4 S X3 S 2- 8 试分别化简图P2-7和图P2-8所示的结构图，并求出相应的传递函数。 图P2-4 图P2-5 U C S U r S W S，设不计发电机的电枢电感和电阻。 &■ I,r D- ?------------ C=J 图P2- 8
2-14 画出图P2-14所示系统的信号流图，并分别求出两个系统的传递函数 2- 9 求如图P2-9所示系统的传递函数 W S 乞？ , W 2 S X C S X r S X N S 图 P2-9 2- 10 求如图P2-10所示系统的传递函数。 图 P2-10 2- 11 求图P2-11所示系统的闭环传递函数。 图 P2-12 2-13 画出图P2-13所示结构图的信号流图，用梅逊公式求传递函数: W 1 S X C S X r S W 2 S X C S N S Xd S X c2 S X r1 S X r2 S 图 P2-11 图 P2-13
自动控制理论系统框图
自动控制理论系统框图 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
1、图1是一个液位控制系统原理图。自动控制器通过比较实际液位与希望液位来调整气动阀门的开度，对误差进行修正，从而达到保持液位不变的目的。 （1）画出系统的控制方框图（方框内可用文字说明），并指出什么是输入量，什么是输出量。 （2）试画出相应的人工操纵液位控制系统方块图。 解： （1）系统控制方框图如图1所示。 如图所示，输入量：希望液位；输出量：实际液位。 （2）相应的人工操纵液位控制系统方块图如图2所示。 2、图2是恒温箱的温度自动控制系统。 要求：（1）指出系统的被控对象、被控量以及各部件的作用，画出系统的方框图； （2）当恒温箱的温度变化时，试述系统的调节过程； （3）指出系统属于哪种类型 减速器 电机 调压器
图2 温度控制系统 解：（1）被控对象：恒温箱；被控量：温度； 电阻丝：加热；热电偶：测温；电位器：比较； 电压放大、功率放大：误差信号放大； 电机、减速器、调压器：执行部件。 （2）设给定温度T0,当T>T0时，e<0,电机反转，调压器给出电压下降，恒温箱温度T下降;反之，当T
自动控制原理作业答案
红色为重点（2016年考题） 第一章 1-2?仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 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，电动机反转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。 1-4 题1-4图为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方块图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的系统的被控对象和控制装置各是什么? 解?工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。? 其中，热交换器是被控对象，实际热水温度为被控量，给定量（希望温度）在控制器中设定；冷水流量是干扰量。????系统方块图如下图所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。 1-5图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及各部件的作用，画出系统方框图。 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au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,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。
自动控制原理习题1(含答案)
《自动控制原理》习题解答
第一章习题及答案 1-1 根据题1-1图所示的电动机速度控制系统工作原理图 (1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态； (2) 画出系统方框图。 解 （1）负反馈连接方式为：d a ?，c b ?； （2）系统方框图如图解1-1 所示。 1-2 题1-2图是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 题1-2图 仓库大门自动开闭控制系统 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。系统方框图如图解1-2所示。 1-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 题1-3图 炉温自动控制系统原理图 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c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 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f u 。f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 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f u 正好等于给定电压r u 。此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，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c u 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： 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。
自动控制原理大作业
恒温箱自动控制系统的分析与实现 （北京通大学机械与电子控制工程学院，北京100044） 摘要：本文的主要内容是对恒温箱自动控制系统结构图进行分析，画出结构框图，算出传递函数。在对恒温箱自动控制系统仿真 的基础上，在控制器选择，执行机构选型，对象的建模与时域和频域分析等方面进行全面、综合的分析，并对其进行频域校正， 针对系统存在的问题找到合适的解决办法，构建校正网络电路，从而使得系统能够满足要求的性能指标。 关键词：增益系统传递函数频域分析频域校正 Constant temperature box automatic control system analysis and Implementation Zhang Xinjie,Jia Chengcheng,Xian Zhuo,Zhou Jing,Shi Zhen (School of Mechanical, Electronic and Control engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044，China) Abstract：The system is mainly to solve the problem of constant temperature box automatic control system structure diagram analysis, draw the structure diagram, calculate the transfer function. In the constant temperature box automatic control system based on the simulation, in the controller, actuator selection, object modeling and analysis of time domain and frequency domain and other aspects of a comprehensive, integrated analysis, and carries on the frequency domain correction system, aiming at the existing problems to find a suitable solution, constructing a calibration network circuit, thereby enabling the system to to meet the requirements of performance index. Key words: gain transfer function of the system frequency domain analysis frequency domain correction 1 工作原理及性能要求
自动控制理论系统框图
（1）画出系统的控制方框图（方框内可用文字说明），并指出什么是输入量，什么是输出量。 （2）试画出相应的人工操纵液位控制系统方块图。 解： （1）系统控制方框图如图1所示。 如图所示，输入量：希望液位；输出量：实际液位。 （2）相应的人工操纵液位控制系统方块图如图2所示。
希望液位 实际液位 肌肉、手 阀 门 水 箱 眼 睛 图2 脑 2、图2是恒温箱的温度自动控制系统。 要求：（1）指出系统的被控对象、被控量以及各部件的作用，画出系统的方框图； （2）当恒温箱的温度变化时，试述系统的调节过程； （3）指出系统属于哪种类型？ 图2 温度控制系统 解：（1）被控对象：恒温箱；被控量：温度； 电阻丝：加热；热电偶：测温；电位器：比较； 电压放大、功率放大：误差信号放大； 电机、减速器、调压器：执行部件。 （2）设给定温度T0,当T>T0时，e<0,电机反转，调压器给出电压下降，恒温箱温度T 下降;反之，当T
3、 图3是仓库大门自动控制系统原理图。 （1） 说明系统自动控制大门开闭的工作原理； （2） 画出系统方框图。 图 3仓库大门自动控制系统原理图 、解：（1）工作原理：当合上开门开关时，电位器桥式测量电路产生一个偏差电压信号。此偏差电压经放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，使大门向上提起。与此同时，与大门连在一起的电位器电刷上移，使桥式测量电路重新达到平衡，电动机停止转动，开门开关自动断开。反之，当合上关门开关时，伺服电动机反向转动，带动绞盘转动使大门关闭，从而实现远距离自动控制大门开启的要求。 （2）仓库大门自动控制系统原理方框图：
自动控制系统工程案例(DOC)
自动控制系统工程 设计论文 论文题目：温室大棚温湿度系统的设计姓名： 班级： 学号： 授课老师： 日期：
温室大棚温湿度控制系统的设计 一、温室控制系统设计的背景 随着经济和社会的快速发展，人们的生活水平也在不断的提高，对农产品的需求量也越来越大。农用大棚为解决我国城乡居民菜篮子问题，促进农民增收和推进农业结构调整发挥了重要作用。温室种植已在农业生产中占有重要地位。而传统的室种植是在大温室棚内悬挂温度计，工人根据读取的温度值调节大棚内的温度；而湿度控制只能根据工人的经验判断是否需要进行灌溉。这种靠人工控制温湿度的方式，既耗费人力又不精确传统的温湿度调节措施表现出极大地局限性 建造先进温室有利于解决靠天吃饭的问题，防止恶劣天气，排除季节因素给生物创造出一个适宜的生长环境，消除对作物生长不利的环境因素来促进生物生长，使其部分或完全克服外界气候的制约，从而缩短作物的生长周期，提高作物的产量，获得一定的经济效益。 我国设施农业目前还存在着诸如土地利用率低、盲目引进温室、设施结构不合理、能源浪费严重、运营管理费用高、管理技术水平低、劳动生产率低及单位面积产量低等诸多问题，但随着社会的进步和科学的发展，我国设施农业的发展将向着地域化、节能化、专业化发展，向着高科技、自动化、机械化、规模化、产业化的工厂农业发展，为社会提供更加丰富的无污染、安全、优质的绿色健康食品。 二、温室控制系统的控制要求 该温室大棚的控制需要满足以下要求：当温室大棚内的温度和湿度发生变化时，该系统能够进行实时的调节，控制电机带动卷帘门和通风口的大小，来调节棚内的温度和湿度，来维持作物的正常生长。本系统利用单片机作为主控机，对温室内的温度和湿度进行实时的监测和调控，以满足温室内植物生长的环境要求。 1、温湿度实时、准确的显示。通过单总线数字式温度传感器DS18B20进行温度采集,采用湿敏电容HS1100对适度参数进行采集，通过单片机AT89C51对采集到的数据进行处理，由LCD显示屏对当前的温度值和湿度值进行显示。 2、键盘输入并显示。操作人员可根据不同作物的不同时期的最适宜生长环境将温度值和湿度值由键盘输入并且由显示器进行显示。便于调节作物在不同生长期所需的最适宜生长环境，以满足不同用户的需求。 3、超限报警功能。报警模块具有两项功能，即为报警灯和声音报警。当采
控制系统的组成及框图
2 控制系统的组成及框图 以上所列举的控制系统都属于简单控制系统，与其他任何的控制系统相同，这些控制系统均由下列基本单元组成。 ○1被控对象（也称被控过程）是指被控制的生产设备或装置。针对以上三例，分别是液罐、蒸汽加热器、气罐系统。 ○2测量变送器用于测量被控变量，并按一定的规律将其转换为标准信号输出。依据电器标准的不同，常用的标准信号包括：0—10mA DC信号（DDZ 二型仪表）、4—20mA DC信号（DDZ 三型仪表）、0.02—0.10MPa气动信号等。 ○3执行器常用的是控制阀。它接受来自控制器的命令信号u，用于自动改变控制阀的开度。如例1中，控制器通过改变出水阀门的开度以调节水量Q。，最终达到克服外部扰动对被控变量h的影响。 ○4控制器（也称调节器）它将被控变量的测量值与设定值进行比较，得出偏差信号e（t），并按一定的规律给出控制信号u（t），对于工业中常用的各类控制器，其输入输出信号大都为标准的电流信号，如DDZ三型仪表的4—20mA DC信号。 通常，用文字叙述的方法来描述控制系统的组成和工作原理较为复杂，而在过程控制实践中常常采用直观的方框图来表示。如图1.1.5为液体储罐液位控制对应的方框图，一般的单回路控制系统的方框图可用如图1.1.6所示的方框图来表示方框图中每一条线代表系统中的一个信号，线上的箭头表示信号传递的方向；每个方块代表系统中的一个环节，它表示了其输入对其输出的影响。方框图可以把一个控制系统变量间的关系完整的表达出来。 3 过程控制的术语 ○1被控变量（Controlled Variable，CV）也称受控变量或过程变量（Process Variable，PV）。他是指被控对象需要维持在其理想值的工艺变量，如上述各例中的夜罐液位、换热器工艺介质出口温度、罐内压力。在过程控制中常用的被控变量包括：温度、压力/差压、液位/料位、流量、成分含量等实际物理量。有时，也可以用过程变量的检测电信号来表示被控变量，该测量信号称为过程变量的测量值（Measurement）。 ○2设定值（Setpoint，SP），也称给定值（Setpoint Value，SV）。它是指被控变量要求大大的期望值。作为控制器的参考输入信号，设定值在实际应用中通常用起对应的电量或相对百分比来表示，以便于与被控变量的测量值进行比较。 ○3操作变量也称操纵变量（Manipulated Variable，MV）。通常是由执行器控制的某一工艺介质流量。操纵变量对被控变量的影响要求直接、灵敏、快速。以图1.1.3所示的蒸汽加热器温度控制系统为例，其操作变量为蒸汽流量，它对被控变量（流体出口温度）的影响方向为“正作用”，即：蒸汽量的增加，在其他条件不变的情况下均使流体出口温度增加；此外，由于蒸汽冷凝所放出的大量潜热，使操作变量对被控变量的作用非常灵敏。值得一提的是，很多文献对“操作变量”与“工作变量”不加区分。在过程控制领域，“控制变量”通常指控制器色输出电信号，即执行器的输入信号；而“操作变量”往往指某一执行器可控制、对被控变量有直接影响的物理量，最常见的是一些工艺介质流量。 ○4扰动变量（Disturbance Variable，DVs）也称干扰变量或简称扰动，是指任何导致被控变量偏离其设定值的输入变量，对于图1.1.3所示的蒸汽加热器温度控制系统，其扰动变量包括：蒸汽的阀前压力、工艺介质的进料流量、进料温度与组成等；同样，对于图1.1.4所示的储罐压力控制系统，其扰动变量包括：控制阀前压力、出口压力、出口阀开度等。对于控制系统而言，扰动主要来源于扰动变量的动态变化。 1.1.3自动控制系统的分类 自动控制系统有多种分类方法，可以按被控变量来分类，如温度、压力、流量、液位等控制系统。也可以按控制器具有的控制规律来分类，如比例、比例积分、比例微分、比例积
自动控制理论系统框图
1、图1就是一个液位控制系统原理图。自动控制器通过比较实际液位与希望液位来调整气动阀门的开度,对误差进行修正,从而达到保持液位不变的目的。 （1）画出系统的控制方框图(方框内可用文字说明),并指出什么就是输入量,什么就是输出量。 （2）试画出相应的人工操纵液位控制系统方块图。 解: (1)系统控制方框图如图1所示。 如图所示,输入量:希望液位;输出量:实际液位。 (2)相应的人工操纵液位控制系统方块图如图2所示。 2、图2就是恒温箱的温度自动控制系统。
要求:(1)指出系统的被控对象、被控量以及各部件的作用,画出系统的方框图; (2)当恒温箱的温度变化时,试述系统的调节过程; (3)指出系统属于哪种类型？ 图2 温度控制系统 解:(1)被控对象:恒温箱;被控量:温度; 电阻丝:加热;热电偶:测温;电位器:比较; 电压放大、功率放大:误差信号放大; 电机、减速器、调压器:执行部件。 (2)设给定温度T0,当T>T0时,e<0,电机反转,调压器给出电压下降,恒温箱温度T下降;反之,当T
（1） 说明系统自动控制大门开闭的工作原理; （2） 画出系统方框图。 图 3仓库大门自动控制系统原理图 、解:(1)工作原理:当合上开门开关时,电位器桥式测量电路产生一个偏差电压信号。此偏差电压经放大后,驱动伺服电动机带动绞盘转动,使大门向上提起。与此同时,与大门连在一起的电位器电刷上移,使桥式测量电路重新达到平衡,电动机停止转动,开门开关自动断开。反之,当合上关门开关时,伺服电动机反向转动,带动绞盘转动使大门关闭,从而实现远距离自动控制大门开启的要求。 (2)仓库大门自动控制系统原理方框图 :
常见开环控制系统方框图
常见开环控制系统方框图 开环控制系统：控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响。 开环控制系统特征：系统的输出量仅受输入量控制，输入，量到输出量之间的信号是单向传递。 开环控制系统的方框图： 输入量——控制系统的给定量； 输出量——控制系统所要控制的量； 控制器——对输入信号进行处理并发出控制命令的装置或元件； 执行器——直接对被控对象进行控制的装置或元件； 被控对象——控制系统所要控制的装置或生产过程。 控制量——执行器的输出信号，一般是影响被控量变化的因素；（输出量≠控制量，输出量＝被控量） 1.自动门的控制系统 自动门工作过程： （1）当有人到达门前某一距离时，传感器感知，并发出“有人”的信号 （2）控制器接到传感器传来的信号后，经变换放大后传给电动机（这里的电动机叫做执行器，也称为驱动器）； （3）电动机根据传来的开门信号转动，门被打开（这里的门叫做被控制对象，也称为控制对象，简称对象） （4）控制器保持开门信号延迟后，自动发出关门信号，电动机反转，门重新关闭。 自动门控制系统的方框图： 输入量 （给定量）控制量
2.水泵抽水控制系统： 3.家用窗帘自动控制系统 4.楼道自动声控灯装置 水流量 控制量（转动）
5.游泳池定时注水控制系统 6.十字路口的红绿灯定时控制系统 输入量 控制量（电流） 控制量（水流量） 控制量（水流量）
7.公园音乐喷泉自动控制系统 8.自动升旗控制系统 输入量 （音乐信号）控制器 （声电转换装置） 执行器 （水泵） 被控对象 （喷头） 输出量 （喷泉水柱） 控制量（转速） 输入量 （定时时间）控制器 （定时装置） 执行器 （电动机） 被控对象 （国旗） 输出量 （升旗速度） 控制量（转动）
自动控制原理课后答案1 西工大版
一、 习 题 及 解 答 第1章习题及解答 1-1 根据图1-15所示的电动机速度控制系统工作原理图，完成： (1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态； (2) 画出系统方框图。 解 （1）负反馈连接方式为：，d a ?c b ?； （2）系统方框图如图解1-1 所示。 1-2 图1-16是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开、闭的工作原理，并画出系统方框图。 图1-16 仓库大门自动开闭控制系统 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。系统方框图如图解1-2所示。 1-3 图1-17为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 图1-17 炉温自动控制系统原理图 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c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置，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f u 。f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出所控制偏差电压，经电压放大器、功率放大器放大成后，作为 况下，炉温等于某个期望值e u a u 控制电动机的电枢电压。 在正常情T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。此时，0=?=f r e u u u 故01，==a u u ，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c u 保持一定的数值。这时，炉子散失量正好等于从加热器吸的热取的热量，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