自动装置课后答案

第一章绪论习题答案

一、名词解释

1．电力系统自动装置答：直接为电力系统安全、经济和保证电能质量服务的基础自动化设备。

2．电力系统自动化答：应用远动通信技术和计算机技术，对电力系统进行自动监视、控制和调度，更好地保证安全、经济运行和电能质量。

二、问答题

1．电力系统包括哪些主要自动装置，如何配置，各自有什么作用？

答：1）自动并列装置，配置在待并发电机的同期断路器和解列为两部分系统的同期断路器上。保证并列操作的正确性和安全性。

2）自动调节励磁装置，配置在发电机的励磁系统，保证电压水平，提高电力系统的运行稳定性；实现并联运行的发电机间无功功率的合理分配。

3）自动调频装置，配置在发电机的调频系统，保证系统频率水平且使系统负荷在同步发电机之间实现最优经济分配。

4）自动重合闸装置，配置在1KV及以上的架空线路和电缆与架空混合线路的上。提高输电线路供电的可靠性。

5）备用电源和备用设备自动投入装置，配置在发电厂厂用电、变电站站用电及重要用电单位。提高用户供电的可靠性。

6）自动按频率减负荷装置，配置在变电站中。防止电力系统因事故发生有功功率缺额时频率的过度降低，保证了电力系统的稳定运行和重要负荷的正常工作。

2．电力系统自动化的主要任务？

答：（1）保证电能质量：频率、电压、波形。（2）提高系统运行安全性。（3）提高事故处理能力。（4）提高系统运行经济性。

3．电力系统自动化技术包括的内容？

答：电力系统自动装置，电力系统调度自动化。

4．电力系统自动装置包括的内容？

答：自动并列装置，自动调节励磁AER ，自动调频，自动重合闸ARD；备用电源和备用设备自动投入ATS；自动按频率减负荷AFL及自动解列、电气制动、水轮发电机自动起动及自动切负荷、火电厂事故减出力、水电厂事故切机等，

第二章同步发电机自动并列装置习题答案

2-1并列的方法有哪两种？如何定义？各有何特点？

答：1）准同步并列：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。

准同步并列的优点是并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；不足是并列操作过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。

2）自同步并列：将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动机转矩、同步力矩的作用下将发电机拉入同步，完成并列操作。

自同步并列的优点是并列过程中不存在调整发电机电压、频率的问题，并列时间短且操作简单，在系统电压和频率降低的情况下，仍有可能将发电机并入系统，容易实现自动化；不足是并列发电机未经励磁，并列时会从系统中吸收无功而造成系统电压下降，同时产生很大的冲击电流。

2-2准同步并列的实际条件有哪些？如果不满足这些条件，会有什么后果？

答：1）待并发电机与系统电压幅值接近相等，电压差不应超过额定电压的5%~10%。

2）在断路器合闸瞬间，待并发电机电压与系统电压的相位差应接近零，误差不应大于5°。3）待并发电机电压与系统电压的频率应接近相等，频率差不应超过额定频率的0.2%~0.5%。如果不满足并列条件，将产生冲击电流，引起发电机产生振荡，严重时冲击电流产生的电动力会损坏发电机，振荡导致发电机失步，造成并列不成功。

2-3为什么要在δ=00之前提前发合闸脉冲？

答：发电机准同步并列要求并列断路器主触头闭合时，应使δ等于0°。由于断路器的合闸过程有一定的时间，因此必须在δ=0°导前一个时间tad发出合闸脉冲。

2-4自动准同步装置的任务是什么？

答：应能自动检定待并发电机和系统母线间的压差、频差大小，当满足要求时，导前（δ=0°）tad时间自动发出合闸脉冲命令，使断路器主触头闭合时δ=0°。如果压差或频差不满足要求，则检出压差和频差方向，对待并发电机进行电压或频率的调整，以加快自动并列的过程。2-5何谓整步电压？

答：包含同步条件信息量的电压。

2-6说明全波线性整步电压的特点。

答：1）uzb最大值EΔ对应δ=0°或360°，最小值对应δ=180°。所以线性整步电压包含了相角差信息量。

2）uzb波形和顶值电压与uG、usys 的幅值无关，不包含压差信息量。

3）uzb的斜率与fs成正比，包含了频差信息量。

2-7试分析线性整步电压最低值不为零时，对导前时间有何影响？

答：如图线性整步电压最低值不为零Uzb’相当于比例电路形成的电压上叠加一个直流分量，导致tad两增大。

2-8 说明自动准同步装置中导前时间脉冲和导前相角脉冲的根本区别。

答：导前时间脉冲脉冲终止于δ=0°，对应的tad=nRC，tad仅与电路参数R、C值及n值有关，不受频差、压差大小变化的影响。

恒定导前相角脉冲对称于δ=0°，对应的不受频差、压差大小变化的影响。2-9 自动准同步装置由哪几个部分构成？各部分的作用是什么？

答：ZZQ－5型自动准同步装置由合闸部分、调频部分、调压部分和电源部分组成。

1）合闸部分作用：检查并列条件，当并列点处两侧的压差、频差均满足要求时，导前（δ=0°）tad时间自动发出合闸脉冲命令，使断路器主触头闭合时δ=0°；当压差或频差不满足要求时，闭锁合闸命令。

2）调频部分作用：鉴别频差方向，当发电机频率高于系统频率时，应发减速脉冲；当发电机频率低于系统频率时，应发增速脉冲。

3）调压部分的作用：鉴别压差方向,当发电机电压高于系统电压时发降压脉冲，当发电机电压低于系统电压时发升压脉冲，使发电机电压趋近系统电压；当压差满足并列条件时解除压差闭锁。

4）电源部分作用：为准同步装置提供直流电源。

2-10说明频差大小检查的方法及原理。

答：1）方法：比较导前时间脉冲和导前相角脉冲出现的先后次序

2）频差大小的检查原理

设恒定导前时间所对应的相角为δt ，恒定导前相角所对应的时间为，则在某一滑差ωs下有

整定

式中为的整定滑差。整理可得如下关系

当 |ωs.set|；频差不满足要求；当> tad ，即比先出现时，有|ωS| < |ωs.set|，频差满足要求；

= tad，和同时出现时，有|ωS| = |ωs.set|。频差刚好满足要求。

所以，通过比较与出现的先后次序，可以检查频差大小。

2-11画出合闸方框图，说明其流程，并分析当满足准同步条件时才发合闸脉冲。

答：流程：uG，uSyS经整形电路获得方波，经混频、低通滤波获得UZb，UZb经比例—微分电路和电平检测电路获得，uzb经电平检测电路得到恒定导前相角脉冲；电源闭锁电路装置判断投入电源时间，由调压部分给出压差检查结果U△U，最后由合闸逻辑电路决定是否发出合闸命令。

合闸逻辑检查并列条件，当并列点处两侧的压差满足要求时，输出U△U低电位，投入电源1~2s时为低电位；比先出现时，频差满足要求，则导前（δ=0°）tad 时间自动发出合闸脉冲命令，使断路器主触头闭合时δ=0°；当压差或频差不满足要求时，闭锁合闸命令。

2-12自动准同步装置主要输入信号和输出信号？

答：输入信号：uG，uSyS状态量输入；tad ，ωs.set ，等并列点数字量，工作状态及复位按钮。

输出信号：A.合闸脉冲及信号；B．增速脉冲及信号；C．减速脉脉冲及信号；D．升压脉冲及信号；E.降压脉冲及信号；F.同步信号

2-13说明频差方向鉴别的方法。

答：利用[uG]和[usys]后沿与[usys]和[uG]高低电位相对关系

（1）fG

（2）fG>fsys：在0o<δ<180o， [uG]后沿位置落在[usys]高电位区间。

2-14对调频部分有哪些基本要求？定性画出调频部分的构成框图。

答：基本要求：1）正确鉴别频差方向。2）按频差比例调节。3）调频脉冲宽度可调。4）当频差过小（小于0.05Hz）时自动发加速命令。

2-15说明压差大小和方向鉴别原理。

答：用直接比较法鉴别压差大小和方向

设|△U|=| - | 当

当>Uact时，电平检测电路动作，表示压差不满足要求，闭锁合闸脉冲，不允许合闸。

当Uan= - >0，且Uan-Uset>Uact ，电平检测1动作，发降压命令；

当Ubn= - >0，且 Ubn-Uset>Uact ，电平检测2动作, 发升压命令。

2-16某发电机并列断路器的合闸时间为0.28s，当要求频差控制在0.2Hz时，若采用自动准同步装置来使系统并列，试求导前相角脉冲的导前角度为多少度？ ZZQ－5型装置需整定的参数有哪些？是调整哪些元件？

答：并列装置中整定tad=tYC，则=2*1800*0.2*0.28=20.160

ZZQ－5型装置需整定的参数有1)tad调整元件是：R111 、C103 C104 C106其中作粗C

调，R111作细调，一般tad≈tYC另外通过调整R120整定电平检测动作电压也可改变tad 值。

2）δad调整元件是：通过调整R142整定电平检测动作电压，

3）加速脉冲宽度：调整R241；减速脉冲宽度：调整R240。

4）调压脉冲间隔时间：调整R333；调压脉冲时间：调整R335。

2-17 自动准同步装置中，导前相角因故增大1倍或缩小1倍，试问发电机并列时有何现象？

答：比较导前时间脉冲和导前相角脉冲出现的先后次序检查频差大小,为正确检查频差，整

定tad=tYC，，若将导前相角δad增大1倍，则在相当于2倍的Wset 下合闸，将使发电机产生振动，严重时导致发电机失步，造成并列不成功。

若将导前相角δad缩小1倍,ZZQ－5将按照Wset/2作为滑差定值进行频差

检查,即频差条件减少1倍,使发电机调整过程加长。

2-18 自动准同步装置，若接入uG时极性反接或将uG和usys两者接错，试分析装置的行为，有何现象和结果？

答：1）若接入uG时极性反接，产生的线性整步电压Uzb移相1800，即Uzb.max对应δ=180o。

对合闸部分的影响：造成和在δ=180o前出现，如果此时合闸，将产生很大的冲击电流。

对调频部分的影响：[uG]和[usys]后沿与[usys]和[uG]高低电位相对关系也移相180o，调频方向不受影响，但区间鉴别电路将在δ=（180o+500）左右输出低电位脉冲，允许调频。对调压部分无影响。

2）若将uG和usys两者输入互换，则电压，频率向相反方向调整，即压差、频差值变大，无法实现并列。

2-19模拟式并列装置存在的主要问题是什么？

答：模拟式并列装置是认为ωs是匀速的，但实际上是多变的，如系统频率不很稳定或发电机转速是变化的，都会有不同程度的加速度。特别是对合闸时间较长的断路器，合闸瞬间相角差会很大，引起很大的冲击电流。或为了获得稳定的ωs，把并列过程拉得很长。另外，由于装置元件老化或因温度变化引起的参数变化，也将使导前时间产生误差。

2-20数字式并列装置的定义及主要特点是什么？

定义：借助于微处理器的高速处理信息能力，利用编制的程序，在硬件配合下实现发电机并列操作。

主要特点：由于利用微处理器具有高速运算功能和逻辑判断能力，使对机组的调节更加快速，更加精确，在频差满足要求后，随时确定理想导前相角，使合闸瞬间冲击电流更小，同期过程缩短。

第三章同步发电机自动调节励磁装置习题答案

1、同步发电机励磁自动调节的作用是什么？

（1）电力系统正常运行时，维持发电机或系统某点电压水平。

（2）在并列运行发电机之间，合理分配机组间的无功负荷。

（3）提高发电机静稳定极限。

（4）提高系统的动态稳定，加快系统电压的恢复，改善电动机的自起动条件。

（5）限制发电机突然卸载时电压上升。

（6）发电机故障或发电机—变压器组单元接线的变压器故障时，对发电机实行快速灭磁，以降低故障的损坏程度。

2、同步发电机的励磁方式有哪几种？各有何特点？

直流励磁机供电；交流励磁机经半导体整流供电；静止电源供电。

直流励磁机特点：结构简单，但靠机械整流子换向，有炭刷和整流子等转动接触部件，维护量大，造价高，励磁系统的容量受限制。

交流励磁机经半导体整流（无刷）特点

1)励磁系统的容量不受限制。

2)不受电网干扰，所以可靠性高。

3）取消了滑环和炭刷，维护量小。由于不存在火花问题，不易引起火灾。

4）因为没有炭粉和铜末引起电机线圈污染，故绝缘的寿命较长。

5）无法对励磁回路进行直接测量，如转子电流、电压，转子绝缘等。

6）无法对整流元件等的工作情况进行直接监测。

7）对整流元件等的可靠性要求高，

静止电源供电（自并励）特点：

1) 结构简单、可靠性高、造价低、维护量小。

2) 没有励磁机，缩短了机组长度，可减少电厂土建造价

3) 直接用可控硅控制转子电压，可获很快的励磁电压响应速度。

4）保护配合较复杂

3、同步发电机有哪几种励磁调节方式？有何根本区别？

1）按电压偏差的比例调节：是一个负反馈调节，将被调量与给定值比较得到的偏差电压放大后，作用于调节对象，力求使偏差值趋于零，所以是一种“无差“调节方式。

2）补偿型励磁调节，输入量并非是被调量，它只补偿定子电流和功率因数引起端电压的变化，仅起到补偿作用，调节的结果是有差的。

4、何谓复式励磁和相位复式励磁？有何区别？

1）复式励磁调节：若将发电机定子电流整流后供给发电机励磁，以补偿定子电流对端电压的影响。——仅补偿定子电流对端电压的影响

2）相位复式励磁调节：将发电机端电压和定子电流的相量和整流后供给发电机励磁，则可以补偿定子电流和功率因数（无功电流）对端电压的影响。——即补偿定子电流又补偿功率因数对端电压的影响。

相位复式励磁的补偿效果好于复式励磁

5、励磁系统中可控整流电路的作用是什么？

控制角α<90°，将交流变换为可控制的直流供给励磁绕组；控制角α>90°，将带感性负载的直流逆变为交流，进行灭磁。

6、画出三相全控桥式整流电路的输出电压平均值和控制角α的关系曲线。

输出电压平均值与的表达：

7．何谓三相全控整流桥的逆变？实现逆变的条件是什么？

逆变：限制在90°～180°内，而输出平均电压则为负值，电路将直流电能变换为交流电能，并反馈回到交流电网中去，实现快速灭磁。

实现逆变的条件是：

(1) 负载必须是电感性负载，且原来储存能量，即三相全控桥原来工作在整流工作状态。

(2) 控制角α应大于90°小于180°，三相全控桥的输出电压平均为负值。

(3) 逆变时，交流侧电源不能消失，这是由于逆变是将直流侧电感储存的能量向交流电源反送的过程。

8．何谓逆变角？逆变角过小时有何现象发生？

1）逆变角在逆变工作状态下， =180°- α。

最小逆变角取30°。否则会造成逆变失败。

9、半导体励磁调节器有哪些主要单元？各单元有何作用？

调差单元正调差特性发电机可维持无功电流的稳定分配，能稳定电力系统运行，并保持并联点母线电压在整定水平；负调差特性发电机的经变压器后，能够补偿变压器阻抗上的压降。测量比较单元：测量发电机电压并变换为直流电压，再与给定的基准电压相比较，得出发电机电压差信号。

综合放大单元：将电压偏差信号ΔUG和其他辅助信号（励磁系统稳定器）及提高电力系统稳定的稳定信号（电力系统稳定器）等进行综合放大，提高调节装置的灵敏度，以满足励磁调节的需求。

移相触发单元；将控制信号UC按照励磁调节的要求转换成移相触发脉冲，使控制角α随UC 的大小而变，并触发晶闸管元件，从而达到调节励磁电流的目的。

可控整流：控制角α<90°，将交流变换为可控的直流供给励磁绕组；控制角α>90°，将带感性负载的直流逆变为交流，进行灭磁。

10、画出半导体励磁调节器各单元的工作特性，并合成出励磁调节器的静态工作特性。

11、分析图3-30对称比较及整定电路的工作原理。

KUG

VS1、VS2均未击穿，RP、R1、R2中没有电流流过，故n与A点等电位，m与B点等电位，则：ΔUG=UAB=KUG

当KUG>UVS，VS1、VS2被击穿，

KUG－IRP=UVS－ΔUG+UVS

即ΔUG=2UVS－（KUG－IRP）

ΔUG

可看出：输出电压ΔUG与输入电压UG呈线性关系。

12、对励磁调节器静特性调整的基本要求是什么？

1）保证发电机在投入和退出电网运行时能平稳的转移无功负荷，不要引起对电网的冲击；2）保证并联运行的发电机组间无功功率的合理分配。

13、何谓自然调差系数？有何特点？

当调差单元退出工作时，发电机外特性的调差系数，用Kadjo表示。其值一般小于1，且不可调，近似无差，因此不能满足发电机的运行要求。

14、在励磁调节器中为要设置调差单元？

实现发电机外特性调差系数的调整，满足并联运行对发电机外特性的要求。

15、平移发电机的外特性有何作用？

保证发电机在投入或退出系统运行时，平稳地转移无功负荷，引起对电网的冲击

16、励磁调节器引入调差单元后，是不是其维持机端电压水平的能力差了？为什么？

不是。若无调差单元，其自然调差系数值一般小于1，且不可调，不利于并联运行的发电机组间无功功率的合理分配，也不利于维持机端电压，引入调差单元后，可以人为的改变调差系数，稳定并联机组间无功功率的合理分配，维持机端电压水平的能力。

17、为何负调差特性的发电机在机端不能直接并联运行而经变压器后允许并联呢？

负调差特性的发电机在机端直接并联运行时，I1G.Q↑→调节器感受电压U'1G↓（因负调差关系）→调节器的输出↑→发电机励磁↑→I1G.Q↑↑，所以具有负调差特性的发电机不能参与机端直接并联运行。负调差特性的发电机经升压变后对并联点的高压母线Usys，Usys=U1G －I1G.QXT1能够补偿变压器阻抗上的压降，在并联点仍具有正调差特性，能够稳定运行，提高并联点的电压水平。

18、某发电机单独运行，其额定无功电流为IGQN=495，励磁调节器的调差系数Kadj=5%，平时在额定电压下运行U=UN=10.5kV，带无功电流IQ=300A,若由于负荷增大，无功电流IQ上升至400A，问此时发电机的电压将改变至何值？

△UG*=-Kadj△IGQ*=-5%×(400-300)/300=-0.0167

△UG=△UG* UN=-0.175kv

UG1= UN+△UG=10.5-0.175=10.325kv

19、某电厂有两台发电机在公共母线上并联运行。#1机组的额定无功功率为30.1Mvar，#2机组的额定无功功率为62Mvar，励磁调节器的调差系数为5%。若系统无功负荷波动，使得电厂的无功增量是总无功容量的20%，试问母线上的电压波动是多少？各机组承担的无功负荷增量是多少？

因为两台机的调差系数均为0.05，所以公共母线上等值机的调差系数也为0.05。因此母线电压波动为

各机组无功负荷波动量

（M var）

(M var)

一号机组无功负荷增加6.02M var, 二号机组的无功负增加12.4M var。因为调差系数相等，无功负荷的波动量与它们的容量成正比。

20、何谓强励？说明比例型励磁调节器和补偿型励磁调节器如何实现强励作用？各自的强励效果如何？

电力系统短路，母线电压降低时，迅速将发电机励磁增加到最大值。

比例型励磁调节器实现强励的方法：机端短路使电压降低，输入到比例型励磁调节器，增大输出调节励磁电流，实现强励；

补偿型励磁调节器实现强励的方法：：机端短路使电流剧增，输入到补偿型励磁调节器，经整流后励磁电流也增大，实现强励。

比例型励磁调节器强励效果好于补偿型励磁调节器。

21、强励的基本作用是什么？衡量强励性能的指标是什么？

有利于电力系统的稳定运行；有助于继电保护的正确动作；有助于缩短电力系统短路故障切除后母线电压的恢复时间；并有助于用户电动机的自起动过程。

强励倍数KHSE；励磁电压响应比

22、继电强行励磁装置在实施接线时应注意哪些原则？

1）为防止TV二次恻熔断器熔断时造成的误强励，KM1、KM2分别由KVU1和KVU2启动且触点相串联再起动KM；

2）为保证G在起动时或事故跳闸后灭磁过程中，强励装置不发生误动，串入发电机主开关QF的辅助触点和自动灭磁开关SD的辅助触点及逆变灭磁继电器K动断触点闭锁。

23、何谓灭磁？常见的三种灭磁方法是什么，并加以比较。

使发电机励磁绕组的磁场尽快地减弱到最低程度

励磁绕组对常数电阻放电灭磁；励磁绕组对非线性电阻（灭弧栅）放电灭磁；全控整流桥逆变灭磁

采用常数电阻灭磁时，储能转变为热能，消耗在该电阻上；采用非线性电阻（灭弧栅）灭磁时，储能转变为电弧消耗在灭弧栅中；采用整流桥逆变灭磁时，储能馈送给励磁电源。24、微机型励磁调节器主要由哪几部分构成？各部分有何作用？

1、硬件电路

（1）主机

根据输入通道采集来的发电机运行状态变量的数值进行调节计算和逻辑判断，按照预定的程序进行信息处理求得控制量，通过数字移相脉冲接口电路发出与控制角α对应的脉冲信号，以实现对励磁电流的控制。

（2）模拟量输入通道：

发电机的运行电压UG、无功功率Q、有功功率P和励磁电流IE

（3）开关量输入、输出通道：采集发电机运行状态信息，如断路器、灭磁开关等的状态信息，输出励磁系统运行中异常情况的告警或保护等动作信号。

（4）脉冲输出通道：输出的控制脉冲信号经中间放大、末级放大后，触发大功率晶闸管。（5）接口电路：完成传递信息的任务

（6）运行操作设备：供运行人员，用于增、减励磁和监视调节器的运行。另外还有供程序员使用的操作键盘，用于调试程序、设定参数等。

2、软件

1）主程序控制机型励磁调节器的主要工作流程，完成数据处理、控制规律的计算、控制命令的发出及限制、保护等功能；

2）中断服务程序：用于实现交流信号的采样及数据处理、触发脉冲的软件分相和机端电压的频率测量等功能。

25、试对微机型（数字型）励磁调节器和模拟型励磁调节器的性能特点作以简单比较。

微机型励磁调节器的主要性能特点

1）硬件简单，可靠性高

2）具有强大的计算功能，便于实现复杂的控制方式

3）硬件易实现标准化，便于产品更新换代

4）显示直观

5）通信方便

半导体励磁调节器主要性能特点：功能齐全，性能稳定，具有调节质量高、动作迅速、调整方便、造价低、噪音小、故障率相对较低，维护方便等特点。

第四章电力系统频率和有功功率的自动调节习题答案

1、频率和有功功率调节的主要任务是什么?

及时地调整发电机的出力,使系统的有功功率保持平衡,维持系统频率在允许的范围内,并使系统负荷在同步发电机之间实现最优经济分配。

2、在电力系统中,有了调速器对频率的一次调节,为什么还要引入调频器,进行二次调节? 频率的一次调整通过汽轮发电机组调速系统反应机组转速变化，调节原动机阀门开度调节转速，其表现在某一条调节特性上运行点的变化，当负荷变化较大时，则调整结束时频率与额定值偏差较大——调节结果是有差；

频率的二次调整通过调频器反应系统频率变化，调节原动机阀门开度调节转速，表现为一条调节特性上、下平移，可以保证调整结束时频率与额定值偏差很小或趋于零——调节结果是无差的；

3、调速器的失灵区对频率调整有何影响?

将导致并联运行的发电机组之间有功功率分配产生误差或频率误差.有功功率分配的最大误差与失灵度成正比,而与调差系数成反比.

4、试对电力系统调频的三基本方法的工作特点进行比较.

（1）．主导发电机法（虚有差法）：

1）调节过程中有差（△f≠0 ）、调节结束时无差（△f＝0）

2）当负荷变动引起频率变化,主导机组的功率首先改变，各协助调频的其它机组作相应的功率调整,只有在系统频率恢复到额定值,主导机组和协助调频的其它机组间功率符合比例时为止。

（2）．同步时间法（频率积差调节法）：

1）频率差对时间的积分值-积差，控制调频器对机组功率来进行调节。

2）各调频机组承担计划外负荷的比例由功率分配系数决定，在调节过程结束时, △f＝0 。3）由于调频机组的功率改变滞后于频率偏差，造成调频过程缓慢。

（3）．联合自动调频：调度中心的自动调频装置,其负荷分配器可根据测得的发电机实际功率和频率偏差信号,按一定的准则将系统负荷分配给各机组。

5、对联合电力系统进行分散调频有何优点?

实现按△f和△PAB的调节方式.当A系统内机组增加的出力等于负荷的增量时,系统频率恢复到额定值,联络线上输送的功率也恢复到原值,这时△f=0,△PAB=0。即维持额定频率和联络线交换功率不变.

6、何谓等微增率准则,为何它能使电力系统运行最经济?

运行的发电机组按微增率相等的原则来分配负荷.

当系统微增率λ增加时,各电厂的微增率bi也相应增加,各电厂发出的功率也将相应增大,直至系统功率平衡,频率回升到额定值为止.

最经济的分配方案：系统中调频电厂按

运行,

----系统微增率;

-----各电厂电厂微增率.

——各电厂的线损微增率,即 ;

第五章输电线路的自动重合闸习题答案

1、输电线路装设自动重合闸的作用，对自动重合闸装置有哪些基本要求？

作用：（1）提高输电线路供电可靠性，减少因瞬时性故障停电造成的损失。

（2）对于双端供电的高压输电线路，可提高系统并列运行的稳定性，从而提高线路的输送容量。

（3）可以纠正由于断路器本身机构不良，或继电保护误动作而引起的误跳闸。

基本要求

（1）ARD宜采用控制开关SA位置与断路器QF位置不对应的起动方式。

（2）ARD动作应迅速。

（3）ARD的动作次数应符合预先的规定。

（4）ARD应能在重合闸动作后或动作前，加速保护的动作。

（5）ARD动作后，应自动复归，准备好再次动作。

（6）手动跳闸时不应重合。

（7）手动合闸于故障线路时，保护动作使断路器跳闸后，不应重合。

（8）ARD可自动闭锁。当断路器处于不正常状态（如气压或液压低）不能实现自动重合闸时，或自动按频率减负荷装置（AFL）和母差保护（BB）动作不允许自动重合闸时，应将ARD闭锁。

2、试说明图5-1所示重合闸装置接线，当线路发生永久性故障时，只重合一次。

ARD第一次使QF重合后，保护将再次动作使QF第二次跳闸，ARD再次起动，KT励磁，经tKT 后，由于C充电时间（tP2+tYT +tKT）短，小于15～25s，C来不及充电到UKM，KM不动作，因此QF不能再次重合。

3、图5-1所示的重合闸装置中，1）为什么KM要带自保持，2）是如何防止断路器“跳跃”的？为什么？

1）由于C对KM电压线圈放电只是短时起动，不能保证合闸过程KM一直处在动作状态，于是通过自保持电流线圈使KM在合闸过程中一直处于动作状态，从而使断路器可靠合闸；2）当保护第二次动作，KCF动作，KCF1闭合，如果KM触点粘住而不能返回，则KCF电压线圈得到自保持， KCF2一直断开，切断了KMC的合闸回路，当QF第二次跳闸时，防止了QF 第二次合闸。

4、对于图5-1所示重合闸装置接线，1）电容C绝缘电阻下降严重，已经降至数值以下，运行中有什么现象发生？为什么？2）有人更换电阻时，误将3.4M换成3.4K，运行中有什么现象发生？为什么？

1）运行中将发生C不能正常充电,不能实现重合闸。因为Ｃ的充电回路主要是Ｃ和Ｒ４串联，C绝缘电阻已经降至数值以下时，最终Ｃ分到的电压不到电源电压的一半，当重合闸启动时，Ｃ两端的电压不能使ＫＭ动作，显然不能实现重合闸。

2）更换电阻时，误将3.4M 换成3.4K ，运行中将发生重合闸复归时间变短，永久性故障时出现连续重合。因为充电回路中，C值不变，Ｒ４决定充电时间常数，若将3.4M

换成3.4K，充电时间常数将减少到原来的千分之一，只要大于15~25ms,C可获得电源电压，当永久性故障时，保护切除故障的时间大于15~25ms, 因此出现连续重合。

5、对双侧电源线路自动重合闸装置要考虑哪些特殊问题？

故障点有足够的断电时间；同期问题。

6、什么叫非同期ARD，快速ARD？采用时应分别具备哪些条件？

1）三相非同期ARD：当线路发生故障时，两侧QF跳闸后，不管两侧电源是否同步就进行自

动重合。

条件（1）在两侧电源电动势间夹角180°重合时，流过发电机、同步调相机或变压器的冲击电流未超过规定的允许值；

（2）非同期重合闸所产生的振荡过程中，对重要负荷的影响应较小。

（3）重合后，电力系统可以迅速恢复同步运行。

2）三相快速ARD：当线路上发生故障时，保护很快使线路两侧QF跳开，并随即进行重合。采用三相快速ARD必须具备以下条件：

（1）线路两侧都装有能瞬时切除全线故障的保护装置，如高频保护等。

（2）线路两侧必须具有快速动作的QF，如空气QF等。

7、对于检定无压和检定同期的重合闸，试说明为什么两侧都要装设同样的设备？为什么无压侧还要投入检定同期继电器？如果两侧的无压连接片都投入或都不投入，运行中有什么问题？

1）为方便定期切换两侧工作方式，因此两侧都要装设同样的设备。无压侧的QF在重合至永久性故障时,将连续两次切断短路电流,其工作条件显然比同步侧恶劣,为使两侧QF工作条件相同,利用无压连接片定期切换两侧工作方式.。

2）由于保护误动作、误碰使无压侧QF误跳时，可通过无压侧KY检定同期条件使QF重合；3）两侧的无压连接片都投入，当线路上发生故障时，两侧保护先后动作将QF跳开后，线路失压，两侧KV检线路无压重合，而不管两侧电源是否同步

造成非同期合闸。两侧的无压连接片都不投入，当线路上发生故障时，两侧保护先后动作将QF跳开后，线路失压，两侧的KY无法检定同期使QF重合。

8、试画出检定无压和检定同期重合闸的起动回路？试说明如何使用？

无压侧：无压连接片XB接通；同步侧：无压连接片XB断开。

9、简要说明同步继电器的工作原理。

同步继电器KY接入同步点两侧电压（反向），两侧电压差为，当小于一定数值时，KY动断的合。或δ较大时，KY动断的开。

又因δ=ωst ，δ一定，ωs越小，KY动断触点闭合的tKY越长，从而检定了频差的大小。

10、什么叫重合闸前加速？它有何优缺点？

定义：当线路上（包括相邻线路及以后的线路）发生故障时，靠近电源侧的保护首先无选择性地瞬时动作跳闸，而后借助ARD来纠正这种非选择性动作。

优点：能快速切除瞬时故障，而且设备少，只需一套ARD装置，接线简单，易于实现。

缺点：切除永久性故障时间长；装有ARD的QF1动作次数较多，且一旦QF1或ARD装置拒动，则使停电范围扩大。

11、什么叫重合闸后加速？它有何优缺点？

定义：发生故障时，先由故障线路的选择性保护动作将故障切除，后由故障线路的ARD进行重合。瞬时故障，则重合成功，线路恢复正常供电；永久性故障，则加速保护不带延时的将故障再次切除。

优点：第一次保护动作跳闸是有选择性的，不会扩大停电范围；再次断开永久性故障的时间加快，有利于系统并联运行的稳定性。

缺点：第一次切除故障带延时，因而影响了重合闸的动作效果；每段线路均需装设一套重合闸，设备投资大。

12、综合自动重合闸可以实现的重合方式是什么，各自的定义是什么？

综合重合闸利用切换开关的切换，可实现四种重合方式：

（1）综合重合闸方式：线路上发生单相接地故障时，故障相跳开，实行单相自动重合，当重合到永久性单相故障时，若不允许长期非全相运行，则应断开三相，并不再进行自动重合；若允许长期非全相运行，保护第二次动作跳单相，实行非全相运行。当线路上发生相间短路故障时，三相QF跳开，实行三相ARD，当重合到永久性相间故障时，则断开三相并不再进行自动重合。

（2）三相重合闸方式：线路上发生任何形式的故障时，均实行三相自动重合闸。当重合到永久性故障时，断开三相并不再进行自动重合。

（3）单相重合闸方式：线路上发生单相故障时，实行单相自动重合，当重合到永久性单相故障时，保护动作跳开三相并不再进行重合。当线路发生相间故障时，保护动作跳开三相

自动控制原理课后习题答案

1.2根据题1.2图所示的电动机速度控制系统工作原理 （1）将a,b 与c,d 用线连接成负反馈系统； （ 2）画出系统 框图。 c d + - 发电机 解： （1） a 接d,b 接c. （2） 系 统 框 图 如下 1.3题1.3图所示为液位自动控制系统原理示意图。在任何情况下，希望页面高度c 维持不变，说明系统工作原理并画出系统框图。

解： 工作原理：当打开用水开关时，液面下降，浮子下降，从而通过电位器分压，使得电动机两端出现正向电压，电动机正转带动减速器旋转，开大控制阀，使得进水量增加，液面上升。同理，当液面上升时，浮子上升，通过电位器，使得电动机两端出现负向电压，从而带动减速器反向转动控制阀，减小进水量，从而达到稳定液面的目的。 系统框图如下： 2.1试求下列函数的拉式变换，设t<0时，x(t)=0: (1) x(t)=2+3t+4t 2 解： X(S)= s 2 +23s +38 s

(2) x(t)=5sin2t-2cos2t 解：X(S)=5 422+S -242+S S =4 2102+-S S (3) x(t)=1-e t T 1- 解：X(S)=S 1- T S 11+ = S 1-1 +ST T = ) 1(1 +ST S (4) x(t)=e t 4.0-cos12t 解：X(S)=2 212 )4.0(4 .0+++S S 2.2试求下列象函数X(S)的拉式反变换x(t)： (1) X(S)= ) 2)(1(++s s s 解：= )(S X )2)(1(++s s s =1 122+-+S S t t e e t x ---=∴22)( (2) X(S)=) 1(1 522 2++-s s s s 解：=)(S X ) 1(1522 2++-s s s s =15 12+-+S S S

自动控制原理答案

第一章 习题答案 习 题 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。 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 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 1-4 题1-4图是控制导弹发射架方位的电位器式随动系统原理图。图中电位器1P 、2 P

并联后跨接到同一电源0 E 的两端，其滑臂分别与输入轴和输出轴相联结，组成方位角的给定元件和测量反馈元件。输入轴由手轮操纵；输出轴则由直流电动机经减速后带动，电动机采用电枢控制的方式工作。 试分析系统的工作原理，指出系统的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。 题1-4图导弹发射架方位角控制系统原理图 1-5 采用离心调速器的蒸汽 机转速控制系统如题1-5图所示。 其工作原理是：当蒸汽机带动负载 转动的同时，通过圆锥齿轮带动一 对飞锤作水平旋转。飞锤通过铰链 可带动套筒上下滑动，套筒装有平 衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠 杆，杠杆另一端通过连杆调节供汽 阀门的开度。在蒸汽机正常运行 时，飞锤旋转所产生的离心力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。如果由于负载增大使蒸汽机转速 ω下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动，并通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。同理，如果由于负载减小使蒸汽机的转速 ω增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速 ω保持在某个期望值附近。 指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。 1-6 摄像机角位置自动跟踪系统如题1-6图所示。当光点显示器对准某个方向时，摄像机会自动跟踪并对准这个方向。试分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及给定量，画出系统方框图。 题1-5图蒸汽机转速自动控制系统

自动控制原理答案

《自动控制原理》习题参考答案 第1章 1.7.2基础部分 1.答：开环控制如：台灯灯光调节系统。 其工作原理为：输入信号为加在台灯灯泡两端的电压，输出信号为灯泡的亮度，被控对象为灯泡。当输入信号增加时，输出信号（灯泡的亮度）增加，反之亦然。 闭环控制如：水塔水位自动控制系统。 其工作原理为：输入信号为电机两端电压，输出信号为水塔水位，被控对象为电机调节装置。当水塔水位下降时，通过检测装置检测到水位下降，将此信号反馈至电机，电机为使水塔水位维持在某一固定位置增大电机两端的电压，通过调节装置调节使水塔水位升高。反之亦然。 2.答：自动控制理论发展大致经历了几个阶段： 第一阶段：本世纪40~60年代，称为“经典控制理论”时期。 第二阶段：本世纪60~70年代，称为“现代控制理论”时期。 第三阶段：本世纪70年代末至今，控制理论向“大系统理论”和“智能控制”方向发展。 3.答：开环控制：控制器与被空对象之间只有正向作用而没有反馈控制作用，即系统的输 出量与对控制量没有影响。 闭环控制：指控制装置与被空对象之间既有正向作用，又有反向联系控制的过程。 开环控制与闭环控制的优缺点比较： 对开环控制系统来说，由于被控制量和控制量之间没有任何联系，所以对干扰造成的误差系统不具备修正的能力。 对闭环控制系统来说，由于采用了负反馈，固而被控制量对于外部和内部的干扰都不甚敏感，因此，有不能采用不太精密和成本低廉的元件构成控制质量较高的系统。 4.答：10 线性定常系统；（2）非线性定常系统； （3）非线性时变系统；（4）非线时变系统； 1.7.3 提高部分 1.答：1）方框图： 2)工作原理：假定水箱在水位为给定值c（该给定值与电位器给定电信ur对应），此时浮子处于平衡位置，电动机无控制作用，水箱处于给定水位高度，水的流入量与流出量保持不变。当c增大时，由于进水量一时没变浮子上升，导致c升高，给电信计作用后，使电信计给电动机两端电压减小，电动机带动减齿轮，使控制阀开度减小，使进水量减小，待浮

自动控制原理_课后习题及答案

第一章绪论 1-1试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点. 解答：1开环系统 (1)优点:结构简单，成本低，工作稳定。用于系统输入信号及扰动作 用能预先知道时，可得到满意的效果。 (2)缺点：不能自动调节被控量的偏差。因此系统元器件参数变化， 外来未知扰动存在时，控制精度差。 2 闭环系统 ⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量 偏离给定值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。 它是一种按偏差调节的控制系统。在实际中应用广泛。 ⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。 1-2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？试举例说明之。 解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。 闭环控制系统常采用负反馈。由1-1中的描述的闭环系统的优点所证 明。例如，一个温度控制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉 子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。 1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非线性，定常，时变）？ （1） （2） （3） （4） （5）

（6） （7） 解答：（1）线性定常（2）非线性定常（3）线性时变 （4）线性时变（5）非线性定常（6）非线性定常 （7）线性定常 1-4如图1-4是水位自动控制系统的示意图，图中Q1，Q2分别为进水流量和出水流量。控制的目的是保持水位为一定的高度。 试说明该系统的工作原理并画出其方框图。 题1-4图水位自动控制系统 解答： (1) 方框图如下： ⑵工作原理：系统的控制是保持水箱水位高度不变。水箱是被控对象，水箱的水位是被控量，出水流量Q2的大小对应的水位高度是给定量。当水箱水位高于给定水位，通过浮子连杆机构使阀门关小，进入流量减小，水位降低，当水箱水位低于给定水位时，通过浮子连杆机构使流入管道中的阀门开大，进入流量增加，水位升高到给定水位。 1-5图1-5是液位系统的控制任务是保持液位高度不变。水箱是被控对象，水箱液位是被控量，电位器设定电压时（表征液位的希望值Cr）是给定量。

自动检测原理课后答案

仪表性能及测量误差分析 1-2典型检测仪表控制系统的结构是怎样的，各单元主要起什么作用？ 典型检测仪表控制系统的结构由七部分组成：（图） 被控对象：是控制系统的核心 检测单元：是控制系统实现控制调节作用的及基础 变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输 显示单元：将检测单元测量获得的参数显示给操作人员 调节单元：完成调节控制规律运算，将结果输出作为控制信号 执行单元：是控制系统实施控制策略的执行机构 1.什么是检测装置的静态特性？其主要技术指标有哪些？ 答：静态特性是指检测系统在被测量处于稳定状态时，输出量与输入量之间的关系特性。静态特性的主要技术指标有线性度、精度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性及可靠性等。 2.什么是检测装置的动态特性？其主要技术指标有哪些？ 动态特性是指动态测量时，输出量与随时间变化的输入量之间的关系。动态特性的主要技术指标有动态误差、响应时间及频率特性等。 3.检测仪表的墓本性能及各种性能指标 什么是仪表的量程、测量范围、重复性和再现性、准确度和精确度、灵敏度和灵敏限? 4、如何利用检定数据判断仪表的精度是否合格 根据误差出现的规律分：系统误差、随机误差和粗大误差； 根据误差产生的原因分：设备装置误差、方法误差、环境误差和人员误差； 根据误差产生的条件分：基本误差和附加误差 根据误差出现的时间性分：静态误差和动态误差 误差的表示方法：绝对误差、相对误差、引用误差 1-4什么是仪表的测量范围，上下限和量程？彼此有什么关系？ 测量范围：该仪表按规定的精度进行测量的被测变量的范围。 上限：测量范围的最大值。 下限：测量范围的最小值。 量程：用来表示仪表测量范围的大小。 关系：量程=测量上限值-测量下限值 1-5如何实现零点的迁移和量程的迁移？ 零点迁移：将线段迁移至零点，量程保持不变 量程迁移：零点不变，改变斜率（测量范围，量程均改变） 1-6什么是仪表的灵敏度和分辨率？两者存在什么关系？ 灵敏度是仪表对被测参数变化的灵敏程度。 分辨率是仪表输出能响应和分辨的最小输入量，又称仪表灵敏限。 关系：分辨率是灵敏度的一种反应，一般说仪器的灵敏度高，则分辨率同样也高。 11测量不确定度和误差有何区别? 测量不确定度和误差都是评价测量结果质量高低的重要指标，都可以作为测量结果的精度评定参数，但它们又有明显的区别。其主要区别如下。 ①误差是以真值和约定真值为中心，而测量不确定度是以被测量的估计值为中心，因此误差是一个理想的概念，一般不能准确知道，难以定量:而测量不确定度是反映人们对测量认识不足的程度，可以定量评定。 ②在分类上，误差按自身特性和性质可分为随机误差、系统误差和粗大误差，但各类误差之间并不存在绝对界限，故在分类计算和判别时不易准确掌握: 测量不确定度不按性质分类，而是按评定方法分类。分为A类评定和B类评定，可按情况加以选择使用。这就无需考虑其影响因素及来源。只考虑影响结果的评定方法，从而简化了分类，便于评定和计算。 温度检测 1三种温标（华氏温标tF，摄氏温标tc，国际实用温标）

自动控制原理课后答案(第五版)

第 一 章 1-1 图1-2是液位自动控制系统原理示意图。在任意情况下，希望液面高度c 维持不变，试说明系统工作原理并画出系统方块图。 图1-2 液位自动控制系统 解：被控对象：水箱；被控量：水箱的实际水位；给定量电位器设定水位r u （表征液 位的希望值r c ）；比较元件：电位器；执行元件：电动机；控制任务：保持水箱液位高度 不变。 工作原理：当电位电刷位于中点（对应 r u ）时，电动机静止不动，控制阀门有一定的 开度，流入水量与流出水量相等，从而使液面保持给定高度r c ，一旦流入水量或流出水量 发生变化时，液面高度就会偏离给定高度 r c 。 当液面升高时，浮子也相应升高，通过杠杆作用，使电位器电刷由中点位置下移，从而给电动机提供一定的控制电压，驱动电动机，通过减速器带动进水阀门向减小开度的方向转动，从而减少流入的水量，使液面逐渐降低，浮子位置也相应下降，直到电位器电刷回到中点位置，电动机的控制电压为零，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度 r c 。 反之，若液面降低，则通过自动控制作用，增大进水阀门开度，加大流入水量，使液面升高到给定高度 r c 。 系统方块图如图所示：

1-10 下列各式是描述系统的微分方程，其中c(t)为输出量，r (t)为输入量，试判断哪些是线性定常或时变系统，哪些是非线性系统 （１） 222 )()(5)(dt t r d t t r t c ++=； （２）)()(8) (6)(3)(2 233t r t c dt t dc dt t c d dt t c d =+++； （３） dt t dr t r t c dt t dc t ) (3)()()(+=+； （４）5cos )()(+=t t r t c ω； （５）?∞-++=t d r dt t dr t r t c τ τ)(5)(6)(3)(； （６）)()(2 t r t c =； （７）???? ?≥<=.6),(6,0)(t t r t t c 解：（1）因为c(t)的表达式中包含变量的二次项2 ()r t ，所以该系统为非线性系统。 （2）因为该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，且各项系数均为常数，所以该系统为线性定常系统。 （3）该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，所以该系统为线性系统，但第一项 () dc t t dt 的系数为t ，是随时间变化的变量，因此该系统为线性时变系统。 （4）因为c(t)的表达式中r(t)的系数为非线性函数cos t ω，所以该系统为非线性系统。 （5）因为该微分方程不含变量及其导数的高次幂或乘积项，且各项系数均为常数，所以该系统为线性定常系统。 （6）因为c(t)的表达式中包含变量的二次项2()r t ，表示二次曲线关系，所以该系统为非

自动控制原理题目参考答案

一、填空题 1 闭环控制系统又称为反馈控制系统。 2 一线性系统,当输入就是单位脉冲函数时,其输出象函数与 传递函数 相同。 3一阶系统当输入为单位斜坡函数时,其响应的稳态误差恒为 时间常数T 。 4 控制系统线性化过程中,线性化的精度与系统变量的 偏移程度 有关。 5 对于最小相位系统一般只要知道系统的 开环幅频特性 就可以判断其稳定性。 6 一般讲系统的位置误差指输入就是 阶跃信号 所引起的输出位置上的误差。 7 超前校正就是由于正相移的作用,使截止频率附近的 相位 明显上升,从而具有较大的 稳定裕度。 8 二阶系统当共轭复数极点位于 +-45度 线上时,对应的阻尼比为0、707。 9 PID 调节中的“P ”指的就是 比例 控制器。 10 若要求系统的快速性好,则闭环极点应距虚轴越_ 远 越好。 11 在水箱水温控制系统中,受控对象为_水箱 ,被控量为_水温 。 12 自动控制系统有两种基本控制方式,当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_ 开环控制方式 ;当控制装置与受控对象之间不但有顺向作用而且还有反向联系时,称为_ 闭环控制方式 ;含有测速发电机的电动机速度控制系统,属于_ 开环控制方式 。 13 稳定就是对控制系统最基本的要求,若一个控制系统的响应曲线为衰减振荡,则该系统_ 稳定 _。判断一个闭环线性控制系统就是否稳定,在时域分析中采用_ 劳斯判据 _;在频域分析中采用_ 奈氏判据 _。 14、传递函数就是指在_ 零 _初始条件下、线性定常控制系统的_ 输入拉式变换 _与_ 输出拉式变换 _之比。 15 设系统的开环传递函数为2(1)(1) K s s Ts τ++,则其开环幅频特性为_ _,相频特性为 _-180-arctan(tw-Tw)/1+tTw _。 16 频域性能指标与时域性能指标有着对应关系,开环频域性能指标中的幅值穿越频率c ω对 应时域性能指标_ 调整时间t _,它们反映了系统动态过程的_快速性 _。 17 复合控制有两种基本形式:即按 输入 的前馈复合控制与按 扰动 的前馈复合控制。 18 信号流图由节点___与___支路_组成。 19 二阶衰减振荡系统的阻尼比ξ的范围为_(0,1)___。 20 两个传递函数分别为G 1(s)与G 2(s)的环节,以并联方式连接,其等效传递函数为()G s ,则G(s)为 G 1(s)+ G 2(s)(用G 1(s)与G 2(s) 表示)。 21 PI 控制器就是一种相位_比例积分___的校正装置。 22 最小相位系统就是指 S 右半平面不存在系统的开环零点与开环极点 。 23对于一个自动控制系统的性能要求可以概括为三个方面:快速性____、_稳定性___与准确性。 24如果根轨迹位于实轴上两个相邻的开环极点之间,则在这两个极点间必定存在_一个分离点 _。

自动控制原理-课后习题答案

态性能。 1-3 试阐述对自动控制系统的基本要求。 解：自动控制系统的基本要求概括来讲，就是要求系统具有稳定性、准确性和快速性。 稳定性是对系统最基本的要求，不稳定的系统是无法正常工作的，不能实现预定控制任务。系统的稳定性，取决于系统的结构和参数，与外界因素无关。所谓稳定性是指：当受到外作用后（系统给定值发生变化或受到干扰因素影响），系统重新恢复平衡的能力以及输出响应动态过程振荡的振幅和频率。简单来讲，若一个系统稳定，则当其在外部作用下偏离原来的平衡状态，一旦外部作用消失，经过一定时间，该系统仍能回到原来的平衡状态。反之，系统不稳定。 准确性是衡量系统控制精度的指标，用稳态误差来表示。当系统达到稳态后，稳态误差可由给定值与被控量稳态值之间的偏差来表示，误差越小，表示系统的输出跟随给定输入信号的精度越高。 快速性反应系统输出响应动态过程时间的长短，表明系统输出信号跟踪输入信号的快慢程度。系统响应越快，说明系统的输出复现输入信号的能力越强，表明性快速性越好。 在同一个系统中，上述三方面的性能要求通常是相互制约的。 1-4 直流发电机电压控制系统如图所示，图1-17（a）为开环控制，图1-17（b）为闭环控制。发电机电动势与原动机转速成正比，同时与励磁电流成正比。当负载变化时，由于发电机电枢内阻上电压降的变化，会引起输出电压的波动。 （1）试说明开环控制的工作原理，并分析原动机转速的波动和负载的变化对发电机输出电压的影响。

（2）试分析闭环控制的控制过程，并与开环控制进行比较，说明负载的作用。 （a）（b） 图1-17 直流发电机电压控制系统 解：（1）这是一个通过调节原动机励磁，控制输出电压的直流发电机系统。 控制作用的实现是输入信号电压控制原动机励磁的电压输出，再有原动机励磁的输出电压控制直流发电机的输出电压，进一步带动负载工作。 由于发电机电动势与原动机转速成正比，同时与励磁电流成正比，所以当原动机转速降低时，发电机输出电压同时降低。当负载增加时，输出电压同样降低。 （2）该闭环控制系统反馈信号从输出电压得到直接送入电源输入端，形成负反馈控制。当发电机输出电压减小时，原动机励磁增加，进而使发电机输出电压回升。 1-5 图1-18所示为水位控制系统，分析系统工作原理，指出系统被控对象、被控量、控制器、检测反馈元件、执行元件、给定输入量、干扰量、输出量，并画出系统原理方框图。

自动检测习题答案

第六章思考题与习题答案 1．单项选择题 1）将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的___C___；蜂鸣器中发出“嘀……嘀……”声的压电片发声原理是利用压电材料的___D___。 A. 应变效应 B. 电涡流效应 C.压电效应 D. 逆压电效应 2）在实验室作检验标准用的压电仪表应采用___D___压电材料；能制成薄膜，粘贴在一个微小探头上、用于测量人的脉搏的压电材料应采用___C___；用在压电加速度传感器中测量振动的压电材料应采用__B____。 A. PTC B. PZT C .PVDF D. SiO2 3）使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量___C___。 A. 人的体重 B. 车刀的压紧力 C. 车刀在切削时感受到的切削力的变化量 D. 自来水管中的水的压力 4）动态力传感器中，两片压电片多采用___B___接法，可增大输出电荷量；在电子打火机和煤气灶点火装置中，多片压电片采用___A___接法，可使输出电压达上万伏，从而产生电火花。 A. 串联 B.并联 C. 既串联又并联 5）测量人的脉搏应采用灵敏度K约为___A___的PVDF压电传感器；在家用电器（已包装）做跌落试验，以检查是否符合国标准时，应采用灵敏度K为___B___的压电传感器。 A. 10V/g B. 100mV/g C. g 2．用压电式加速度计及电荷放大器测量振动加速度，若传感器的灵敏度为70pC/g（g为重力加速度），电荷放大器灵敏度为10mV/pC，试确定输入3g（平均值）加速度时，电荷放大器的输出电压U（平均值，不考虑正负号）；答： B mV。 o 并计算此时该电荷放大器的反馈电容C f 。答： D pF。 A. 441 B. 2100 C. D. 100 3．用图6-10所示的压电式单向脉动力传感器测量一正弦变化的力，压电元件用两片压电陶瓷并联，压电常数为200?10-12C/N，电荷放大器的反馈电容C f=2000pF，测得输出电压u o=5sin?t（V）。求： 1）该压电传感器产生的总电荷Q（峰值）为多少pC？答： A10000 pC。 2）此时作用在其上的正弦脉动力（瞬时值）为多少？答： D50 pC。 A. 10000 B. 400 C. 200 D. 50

自动控制原理_课后习题及答案

第一章绪论 1- 1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点. 解答：1 开环系统 （1）优点:结构简单，成本低，工作稳定。用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时，可得到满意的效果。 （2）缺点：不能自动调节被控量的偏差。因此系统元器件参数变化，外来未知扰动存在时，控制精度差。 2 闭环系统 ⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量偏离给定 值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。它是一种按偏差 调节的控制系统。在实际中应用广泛。 ⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。 1- 2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？试举例说明之。 解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。闭环控制系统常采用负反馈。由1-1 中的描述的闭环系统的优点所证明。例如，一个温度控 制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。 1- 3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非线性，定常，时变）？ （1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） 解答：（1）线性定常（2）非线性定常（3）线性时变（4）线性时变（5）非线性定常（6）非线性定常（7）线性定常 1-4如图1-4是水位自动控制系统的示意图，图中Q1, Q2分别为进水流量和出水流量。控制的目的是保持水位为一定的高度。试说明该系统的工作原理并画出其方框图。 题1-4 图水位自动控制系统 解答： （1）方框图如下：

给定水位 实际水温 浮子 杠杆 阀门 水箱 ⑵工作原理：系统的控制是保持水箱水位高度不变。水箱是被控对象，水箱 的水位是被控量，出水流量Q2的大小对应的水位高度是给定量。当水箱水位 高于给定水位，通过浮子连杆机构使阀门关小，进入流量减小，水位降低， 当水箱水位低于给定水位时，通过浮子连杆机构使流入管道中的阀门开大， 进入流量增加，水位升高到给定水位。 1- 5图1-5是液位系统的控制任务是保持液位高度不变。水箱是 被 控对象，水箱液位是被控量，电位器设定电压时（表征液 位的希望值Cr ）是给定量。 题1-5图 液位自动控制系统 解答： （1） 液位自动控制系统方框图: （2）当电位器电刷位于中点位置（对应Ur ）时，电动机不动，控制阀门有一 定的开度，使水箱中流入水量与流出水量相等。 从而液面保持在希望高度上 一旦流入水量或流出水量发生变化，例如当液面升高时，浮子位置也相应升 高，通过杠杆作用使电位器电刷从中点位置下移，从而给电动机提供一事实 上的控制电压，驱动电动机通过减速器减小阀门开度，使进入水箱的液位流 量减少。此时，水箱液面下降，浮子位置相应下降，直到电位器电刷回到中 点位置，系统重新处于平衡状态，液面恢复给定高度。反之，若水箱液位下 降，则系统会自动增大阀门开度，加大流入量，使液位升到给定的高度。 1-6题图1-6是仓库大门自动控制系统的示意图，试说明该系统的工作原 理，并画出其方 框图 题1-6图仓库大门自动控制系统示意图 解答： （1）仓库大门自动控制系统方框图:

自动检测课后习题答案解析

第一章检测技术的基本知识思考题答案 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器： C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量

自动控制原理课后习题答案

. 第一章引论 1-1 试描述自动控制系统基本组成，并比较开环控制系统和闭环控制系统的特点。答： 自动控制系统一般都是反馈控制系统，主要由控制装置、被控部分、测量元件组成。控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的，按其职能分，主要有给定元件、比较元件、校正元件和放大元件。如下图所示为自动控制系统的基本组成。 开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程。此时，系统构成没有传感器对输出信号的检测部分。开环控制的特点是：输出不影响输入，结构简单，通常容易实现；系统的精度与组成的元器件精度密切相关；系统的稳定性不是主要问题；系统的控制精度取决于系统事先的调整精度，对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。 闭环控制的特点是：输出影响输入，即通过传感器检测输出信号，然后将此信号与输入信号比较，再将其偏差送入控制器，所以能削弱或抑制干扰；可由低精度元件组成高精度系统。 闭环系统与开环系统比较的关键，是在于其结构有无反馈环节。 < 1-2 请说明自动控制系统的基本性能要求。 答： 自动控制系统的基本要求概括来讲，就是要求系统具有稳定性、快速性和准确性。 稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。稳定性通常由系统的结构决定与外界因素无关。对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值（例如恒温控制系统）。对随动系统，被控制量始终跟踪参量的变化（例如炮轰飞机装置）。 快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求，因此快速性一般也称为动态特性。在系统稳定的前提下，希望过渡过程进行得越快越好，但如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差过大，合理的设计应该兼顾这两方面的要求。 准确性用稳态误差来衡量。在给定输入信号作用下，当系统达到稳态后，其实际输出与所期望的输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的精度

《自动控制原理》习题解答.

《自动控制原理》习题解答西安建筑科技大学自动化教研室

第一章习题及答案 1-3图1-3 (a)，(b)所示均为调速系统。 (1) 分别画出图1-24(a)、图(b)所示系统的方框图。给出图1-24(a) 所示系统正确的反馈连线方式。 (2) 指出在恒值输入条件下，图1-24(a)，(b) 所示系统中哪个是有差系统，哪个是无差系统，说明其道理。 图1-3 调速系统工作原理图 解图1-3 (a)正确的反馈连接方式如图1-3 (a)中虚线所示。 (1) 系统方框图如图解1-10所示。 (2) 图1-3 (a) 所示的系统是有差系统，图1-3 (b) 所示的系统是无差系统。 图1-3 (a)中，当给定恒值电压信号，系统运行达到稳态时，电动机转速的恒定是以发电机提供恒定电压为条件，对应发电机激磁绕组中电流一定是恒定值。这意味着放大器前端电压是非零的常值。因此，常值偏差电压存在是系统稳定工作的前提，故系统有差。 图1-3 (b)中，给定恒定电压，电动机达到稳定转速时，对应发电机激磁绕组中的励磁电流恒定，这意味着执行电动机处于停转状态，放大器前端电压必然为0，故系统无差。 1-4图1-4 (a)，(b)所示的系统均为电压调节系统。假设空载时两系统发电机端电压均为

110V，试问带上负载后，图1-4(a)，(b)中哪个能保持110V不变，哪个电压会低于110V？为什么? 图1-4 电压调节系统工作原理图 解带上负载后，开始由于负载的影响，图1-4(a)与(b)系统的端电压都要下降，但图(a)中所示系统能恢复到110V，而图(b) 所示系统却不能。理由如下： 图(a)系统，当u低于给定电压时，其偏差电压经放大器K放大后，驱动电机D转动，经 I增大，发电机的输出电压会升高，从而使偏差电减速器带动电刷，使发电机F的激磁电流 j 压减小，直至偏差电压为零时，电机才停止转动。因此，图(a)系统能保持110V不变。 图(b)系统，当u低于给定电压时，其偏差电压经放大器K后，直接使发电机激磁电流增大，提高发电机的端电压，使发电机G 的端电压回升，偏差电压减小，但不可能等于零，因 i=0，发电机就不能工作。即图(b)所示系统的稳态电压会低于110V。为当偏差电压为0时， f 1-5图1-5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1-5 仓库大门自动开闭控制系统

自动控制原理课后习题答案

第一章引论 1-1 试描述自动控制系统基本组成，并比较开环控制系统和闭环控制系统的特点。答： 自动控制系统一般都是反馈控制系统，主要由控制装置、被控部分、测量元件组成。控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的，按其职能分，主要有给定元件、比较元件、校正元件和放大元件。如下图所示为自动控制系统的基本组成。 开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向作用，而没有反向联系的控制过程。此时，系统构成没有传感器对输出信号的检测部分。开环控制的特点是：输出不影响输入，结构简单，通常容易实现；系统的精度与组成的元器件精度密切相关；系统的稳定性不是主要问题；系统的控制精度取决于系统事先的调整精度，对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。 闭环控制的特点是：输出影响输入，即通过传感器检测输出信号，然后将此信号与输入信号比较，再将其偏差送入控制器，所以能削弱或抑制干扰；可由低精度元件组成高精度系统。 闭环系统与开环系统比较的关键，是在于其结构有无反馈环节。 1-2 请说明自动控制系统的基本性能要求。 答： 自动控制系统的基本要求概括来讲，就是要求系统具有稳定性、快速性和准确性。 稳定性是对系统的基本要求，不稳定的系统不能实现预定任务。稳定性通常由系统的结构决定与外界因素无关。对恒值系统，要求当系统受到扰动后，经过一定时间的调整能够回到原来的期望值（例如恒温控制系统）。对随动系统，被控制量始终跟踪参量的变化（例如炮轰飞机装置）。 快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求，因此快速性一般也称为动态特性。在系统稳定的前提下，希望过渡过程进行得越快越好，但如果要求过渡过程时间很短，可能使动态误差过大，合理的设计应该兼顾这两方面的要求。 准确性用稳态误差来衡量。在给定输入信号作用下，当系统达到稳态后，其实际输出与所期望的输出之差叫做给定稳态误差。显然，这种误差越小，表示系统的精度越高，准确性越好。当准确性与快速性有矛盾时，应兼顾这两方面的要求。 1-3 请给出图1-4炉温控制系统的方框图。 答：

自动检测技术_马西秦_第三版_习题答案

思考题与习题解马西秦 第一章、思考题与习题 1、检测系统由哪几部分组成?说明各部分的作用。 答：1、检测系统由：传感器、测量电路、显示记录装置三部分组成。 2、传感器部分的作用：是把被测量变换成另一种与之有确定的对 应关系，并且便于测量 的量的装置。 测量电路部分的作用：是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。 显示记录装置部分的作用：是使人们了解检测数值的大小或变化的过程。 2、非电量的电测法有哪些优点? 答：P3 3、测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法?如何进行? 答：1）、采用微差式测量； 2）、微差式测量是综合零位式测量和偏差式测量的优点而提出的一种测量方法。 基本思路是：将被测量x的大部分作用先与已知标准量N的作用相抵消，剩余部分即两者差值 Δ=x-N。这个差值再用偏差法测量。 微差式测量中：总是设法使差值Δ很小，因此可选用高灵敏度的偏差式仪表测量之。即使差值的测量精度不高，但最终结果仍可达到较高的精度。

例如：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，输出电压U。 可表示为U0=U+ ΔU， 其中ΔU是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测 量，仪表必须有较大量程以满足U。的要求，因此对ΔU这个小量造成的U0的变化就很难测准。 当然，可以改用零位式测量，但最好的方法是采用如图1-3所示的微差式测量。 微差式测量： ⑴、微差式测量电路图中； ①、使用了高灵敏度电压表：毫伏表和电位差计； ②、Rr和E分别表示稳压电源的内阻和电动势； ③、RL表示稳压电源的负载； ④、E1、R1和Rw表示电位差计的参数。 ⑵、微差式测量过程 ①、在测量前调整R1，使电位差计工作电流I1为标准值。 ②、然后使稳压电压负载电阻RL为额定值，调整RP的活动触点， 使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电 压U。 ③、正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻RL的值，负载变动 所引起的稳压电压输出电压U0的微小波动值ΔU即可由毫伏表 指示出来。

(完整版)自动控制原理课后习题及答案

第一章 绪论 1-1 试比较开环控制系统和闭环控制系统的优缺点. 解答：1开环系统 (1) 优点:结构简单，成本低，工作稳定。用于系统输入信号及扰动作用能预先知道时，可得到满意的效果。 (2) 缺点：不能自动调节被控量的偏差。因此系统元器件参数变化，外来未知扰动存在时，控制精度差。 2 闭环系统 ⑴优点：不管由于干扰或由于系统本身结构参数变化所引起的被控量 偏离给定值，都会产生控制作用去清除此偏差，所以控制精度较高。它是一种按偏差调节的控制系统。在实际中应用广泛。 ⑵缺点：主要缺点是被控量可能出现波动，严重时系统无法工作。 1-2 什么叫反馈？为什么闭环控制系统常采用负反馈？试举例说 明之。 解答：将系统输出信号引回输入端并对系统产生控制作用的控制方式叫反馈。 闭环控制系统常采用负反馈。由1-1中的描述的闭环系统的优点所证明。例如，一个温度控制系统通过热电阻（或热电偶）检测出当前炉子的温度，再与温度值相比较，去控制加热系统，以达到设定值。 1-3 试判断下列微分方程所描述的系统属于何种类型（线性，非 线性，定常，时变）？ （1）22 ()()() 234()56()d y t dy t du t y t u t dt dt dt ++=+ （2）()2()y t u t =+ （3）()()2()4()dy t du t t y t u t dt dt +=+ （4）() 2()()sin dy t y t u t t dt ω+= （5）22 ()() ()2()3()d y t dy t y t y t u t dt dt ++= （6）2() ()2() dy t y t u t dt +=

《自动控制原理》张爱民课后习题答案

1.1解: (1)机器人踢足球:开环系统输入量:足球位置输出量:机器人的位置 (2)人的体温控制系统:闭环系统输入量:正常的体温输出量:经调节后的体温 (3)微波炉做饭:开环系统:输入量:设定的加热时间输出量:实际加热的时间 (4)空调制冷:闭环系统输入量:设定的温度输出量:实际的温度 1.2解: 开环系统: 优点:结构简单,成本低廉;增益较大;对输入信号的变化响应灵敏;只要被控对象稳定,系统就能稳定工作。 缺点:控制精度低,抗扰动能力弱 闭环控制优点:控制精度高,有效抑制了被反馈包围的前向通道的扰动对系统输出量的影响;利用负反馈减小系统误差,减小被控对象参数对输出量的影响。 缺点:结构复杂,降低了开环系统的增益,且需考虑稳定性问题。 1、3 解:自动控制系统分两种类型:开环控制系统与闭环控制系统。 开环控制系统的特点就是:控制器与被控对象之间只有顺向作用而无反向联系,系统的被控变量对控制作用没有任何影响。系统的控制精度完全取决于所用元器件的精度与特性调整的准确度。只要被控对象稳定,系统就能稳定地工作。 闭环控制系统的特点: （1）闭环控制系统就是利用负反馈的作用来减小系统误差的 （2）闭环控制系统能够有效地抑制被反馈通道保卫的前向通道中各种扰动对系统输出量的影响。 （3）闭环控制系统可以减小被控对象的参数变化对输出量的影响。 1.4解 输入量:给定毫伏信号 被控量:炉温 被控对象:加热器(电炉) 控制器:电压放大器与功率放大器 系统原理方块图如下所示: 工作原理:在正常情况下,炉温等于期望值时,热电偶的输出电压等于给定电压,此时偏差信

号为零,电动机不动,调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上。此时,炉子散失的热量正好等于从加热器获取的热量,形成稳定的热平衡状态,温度保持恒定。 当炉温由于某种原因突然下降时,热电偶的输出电压下降,与给定电压比较后形成正偏差信号,该偏差信号经过电压放大器、功率放大器放大后,作为电动机的控制电压加到电动机上,电动机带动滑线变阻器的触头使输出电压升高,则炉温回升,直至达到期望值。当炉温高于期望值时,调节过程相反。 1.5 解 不正确。引入反馈后,形成闭环控制系统,输出信号被反馈到系统输入端,与参考输入比较后形成偏差信号,控制器再按照偏差信号的大小对被控对象进行控制。在这个过程中,由于控制系统的惯性,可能引起超调,造成系统的等幅振荡或增幅振荡,使系统变得不稳定。所以引入反馈之后回带来系统稳定性的问题。 1、6 解: 对自动控制系统的基本要求就是:稳定性、快速性与准确性。 增大系统增益使得闭环控制系统的调整时间减小,提高系统的快速性。 2、1 解 对质量m 的受力分析如下图所示: 由牛顿第二定律得: ()22 ()() dz t d y t kz t f m dt dt --= 同时()()()z t y t x t =- 综合上述两式得其微分方程为 2222 ()()() ()d z t dz t d x t m f kz t m dt dt dt ++=- 设输入量输出量及其各阶导数的初始值均为零,对上式进行拉氏变换得式 2 2 ()()()()ms Z s fsZ s kZ s ms X s ++=- 故其传递函数为2 2()()()Z s ms G s X s ms fs k ==-++ 2、2解 受力分析得: 对于M 有: Mgsin θ=ML 22dt d θ F=Mgcos θ 对于m 有:

自动控制原理试题及答案

自动控制原理试题及答案 Prepared on 24 November 2020

《自动控制原理》试题及答案 1、若某串联校正装置的传递函数为(10s+1)/(100s+1)，则该校正装置属于(B )。3分 2、在对控制系统稳态精度无明确要求时，为提高系统的稳定性，最方便的是（A）3分 3、在系统中串联PD调节器，以下那一种说法是错误的（D） 3分 A 是一种相位超前校正装置 B 能影响系统开环幅频特性的高频段 C 使系统的稳定性能得到改善 D使系统的稳态精度得到改善 4、用超前校正装置改善系统时，主要是利用超前校正装置的（A ）3分 5、I型系统开环对数幅频特性的低频段斜率为（B ）9分 6、设微分环节的频率特性为G(jω)，当频率ω从0变化至∞时，其极坐标平面上的奈氏曲线是（）9分 7、关于线性系统稳定性的判定，下列观点正确的是 ( )。9分 8、若两个系统的根轨迹相同，则有相同的( ) 9分 9、关于系统零极点位置对系统性能的影响，下列观点中正确的是( ) 7分 10、高阶系统的主导闭环极点越靠近虚轴，则系统的( ) 2分 11、若某最小相位系统的相角裕度γ>0，则下列说法正确的是 ( )。2分 12、某环节的传递函数是G(s)=5s+3+2/s，则该环节可看成由（D ）环节组成。2分

13、主导极点的特点是（A ）2分 14、设积分环节的传递函数为G(s)=K/s，则其频率特性幅值A(ω)=（）2分 15、某环节的传递函数为K/(Ts+1)，它的对数幅频率特性随K值增加而（）2分 16、某系统的传递函数是G(s)=1/(2s+1)，则该可看成由（C ）环节串联而成2分 17、若系统的开环传递函数在s右半平面上没有零点和极点，则该系统称作（B）2分 18、某校正环节传递函数G(s)=(100s+1)/(10s+1)，则其频率特性的奈氏图终点坐标为（ D）2分 19、一般为使系统有较好的稳定性,希望相位裕量为（ C）2分 20、最小相位系统的开环增益越大，其（）2分 21、一阶微分环节G(s)=1+Ts，当频率ω=1/T时，则相频特性∠G(jω)为（）2分 22、ω从0变化到+∞时，延迟环节频率特性极坐标图为（）2分 23、开环传递函数为G(s)H(s)=(s+3)/(s+2)(s+5)，则实轴上的根轨迹为（B）2分 24、开环传递函数为G(s)H(s)=K/(s*s*s(s+4))，则实轴上的根轨迹为（）2分 25、某单位反馈系统的开环传递函数为：G(s)=K/(s(s+1)(s+5))，当k=（C ）时，闭环系统临界稳定。2分 26、若系统增加合适的开环零点，则下列说法不正确的是 (B ) 2分 27、当二阶系统的根分布在根平面的虚轴上时，系统的阻尼比为（B）3分