热工过程自动调节习题集剖析.doc

1-3 为什么在自动调节系统中经常采用负反馈的形式？ 答：自动调节系统采用反馈控制的目的是消除被凋量与给定值的偏差。所以控制作用的正确方向应该是：被调量高于给定值时也就是偏差为负时控制作用应向减小方向，当被调量低于给定值时也就是偏差为正时控制作用应向加大方向，因此：控制作用的方向与被调量的变化相反，也就是反馈作用的方向应该是负反馈。负反馈是反馈控制系统能够完成控制任务的必要条件。 1-4 前馈调节系统和反馈调节系统有哪些本质上的区别？ 答：反馈调节系统是依据于偏差进行调节的，由于反馈回路的存在，形成一个闭合的环路，所以也称为闭环调节系统。其特点是：（1）在调节结束时，可以使被调量等于或接近于给定值；（2）当调节系统受到扰动作用时，必须等到被调量出现偏差后才开始调节，所以调节的速度相对比较缓慢。 而前馈调节系统是依据于扰动进行调节的，前馈调节系统由于无闭合环路存在，亦称为开环调节系统。其特点是：(1)由于扰动影响被调量的同时，调节器的调节作用已产生，所以调节速度相对比较快；(2)由于没有被调量的反馈，所以调节结束时不能保证被调量等于给定值。 1-5 如何用衰减率来判断调节过程的稳态性能？ 答：衰减率ψ作为稳定性指标比较直观形象，在系统的调节过程曲线上能够很方便地得到它的数值。ψ=1是非周期的调节过程，ψ=0是等幅振荡的调节过程，0＜ψ＜1是衰减振荡的调节过程, ψ＜0是渐扩振荡的调节过程。 9、单位反馈调节系统的单位阶跃响应曲线图如下所示，求出该系统的超调量、峰值时间、衰减率、稳态终值、动态偏差、静态偏差、峰值时间。是否满足热工过程的调节要求？ （10分） 解： 超调量Mp＝（1.5-0.9）/0.9=66.7% 衰减率 （1.5-1.2）/1.5=20% 稳态终值：0.9 峰值时间 2秒 动态偏差 0.5 静态偏差 -0.1 不满足。 2-1 求下列函数的拉普拉斯反变换 (1) 解: (1) ∴ 2-2 试求下图所示环节的动态方程、静态方程和传递函数。 （a）水箱：输入量为q1，输出量为h，水箱截面积为F。 (b)阻容电路：输入量为u1，输出量为u2，已知电阻R和电容C1、C2。 (c)阻容电路：输入量为u1，输出量为u2，已知电阻R1、R2和电容C。 解: (a) 动态方程: 或 ,设初始值, 则传递函数： (b)写出基本方程式： 消去中间变量，整理得动态方程： 传递函数： 静态方程： (c) 写出基本方程式： 消去中间变量，整理得动态方程： 传递函数： 2-4 试求下图 所示各环节对输入作用的响应，画出响应曲线。 解: (a) (b) (c) 2-5 试简化下图所示方框图，并求传递函数。 习题2-5图 解:（a） (b) 试简化下图所示方框图，并分别求出传递函数(a)、(b)、(c)、(d)。 解: 令，则方框图简化为 令，则方框图简化为 (a) (b) (c) (d) 2-7 试简化下图所示方框图，并求传递函数及。 答案: 令，则方框图简化为 令，则方框