1如圖所示的工業爐溫自動控制系統，試分析系統的工作原理，并指出系統的被控對象、被控量和給定量，畫出系統方框圖。解：加熱爐采用電加熱方式運行，加熱器所產生的熱量與調壓器電壓《.的平方成正比，吃增高，爐溫就上升，吃的高低由調壓器滑動觸點的位置所控制，該觸點由可逆轉的直流電動機驅動。爐子的實際溫度用熱電偶測量，輸出電壓"廣Uf作為系統的反饋電壓與給定電壓"，進行比較，得出偏差電壓噸，經電壓放大器、功率放大器放大成吃后，作為控制電動機的電樞電壓。在正常情況下，爐溫等于某個期望值7°C,熱電偶的輸出電壓",正好等于給定電壓。此時，ue=ur-uf=0,故時］=時0=0,可逆電動機不轉動,調壓器的滑動觸點停留在某個合適的位置上，使“°保持一定的數值。這時，爐子散失的熱量正好等于從加熱器吸取的熱量，形成穩定的熱平衡狀態，溫度保持恒定。當爐膛溫度T°C由于某種原因突然下降（例如爐門打開造成的熱量流失），則出現以下的控制過程：控制的結果是使爐膛溫度回升，直至7°C的實際值等于期望值為止。ATT。CITI->吃個T氣TTT0TT個T―。C>|系統中，加熱爐是被控對象，爐溫是被控量，給定量是由給定電位器設定的電壓"，（表征爐溫的希望值）。系統方框圖為：言矗放大器-霸-減速器電爐廠 1熱電偶卜

圖解1-3爐溫控制系統方框圖2如圖所示的水溫控制系統，冷水在熱交換器中由通入的蒸汽加熱，從而得到一

定溫度的熱水，冷水流量變化用流量計測量。試繪制系統方塊圖，并說明為了保持熱水溫度為期望值，系統是如何工作的？系統的被控對象和被控量各是什么？解工作原理：溫度傳感器不斷測量交換器出口處的實際水溫，并在溫度控制器中與給定溫度相比較，若低于給定溫度，其偏差值使蒸汽閥門開大，進入熱交換器的蒸汽量加大，熱水溫度升高，直至偏差為零。如果由于某種原因，冷水流量加大，則流量值由流量計測得，通過溫度控制器，開大閥門，使蒸汽量增加，提前進行控制，實現按冷水流量進行順饋補償，保證熱交換器出口的水溫不發生大的波動。其中，熱交換器是被控對象，實際熱水溫度為被控量。冷水流量流量計I冷水流量絲既卜國食控制器H絲既卜國食控制器H閥門H熱交換器熱水溫度I溫度傳感器|?3試用結構圖變換的方法化簡圖示結構圖，并求系統的傳遞函數知。3試用結構圖變換的方法化簡圖示結構圖，并求系統的傳遞函數知。R(s)4試用結構圖變換變換的方法化簡圖示結構圖，并求系統的傳遞函數°墮。R(s)5已知某控制系統方框圖如下圖所示，若該系統的單位階躍響應c⑺具有超調量8p=16.3%和峰值時間七=1秒，1試確定前置放大器的增益K和內反饋系數r的值。2若保持前置放大器的增益K不變，去掉系統結構中的內部速度反饋TS,試問系統的動態性能(含系統的阻尼比、超調量、峰值時間和調節時間)將解：1由已知％和畢計算出二階系統參數^及切〃由X100%=16.3%^=0.5參數^及切〃由X100%=16.3%^=0.5口n=3.63rad/s求閉環傳遞函數，并化成標準形式C(s) 10K=R(s)s+(l+l(k)s+10K與標準形式比較2C(s) 弒R(s)S+2^(0nS+(Dn22宛口=1+10丁%=10K解得K=1.32丁=0.263

2去掉系統結構中的內部速度反饋浴，系統的阻尼比將減少，動態響應的超調量將增大，峰值時間將減少，調節時間將增大。6如圖所示的隨動系統，為使系統的阻尼比&=0.5,試求:1t的值。2系統的動態性能指標＜7%和七。解：1.系統的開環傳遞函數為：GJ）= s（0.5s+l）= 8 = 81|雷 s（0.5s+l）+雷0.5$2+（1+#）ss（0.5s+l）系統的閉環傳遞函數為：8TOC\o"1-5"\h\z從）—0.5廣+（1+小_ 8松）—1| 8 -0.5尸+（1+小+80.5s2+（1+t）s與二階系統的標準型式對比有：co1=8,1+了= =0.5t-0.82.系統的動態性能指標可求出為:咨 0.5ibp%=e京xl00%=exl00%=16.3%30.5?30.5?2很-2.157設某最小相位系統的開環漸近對數幅頻特性如圖所示，試求系統的開環傳遞函數。解：低頻段曲線的斜率為-40dB/dec,則開環系統應該有二個積分環節，所以低頻段曲線的傳遞函數為：G】(s)=^,在頻率①=0.5處曲線發生了一次轉折，斜S率變化為+20dB/dec,所以在該處引入了一一階微分環節，在頻率①=2處曲線發生了一次轉折，斜率變化為-20dB/dec,所以在該處引入了一慣性環節，所以開環系統的傳遞函數的形式為：G?)=1肚?V其中?；=—=2,T2=—=0.5s\T2s+1) a)1 co2又Z'(l)=0,在頻率3=1處慣性環節的對數幅值為零，所以此時對應的傳遞函數以1)=201g|G㈤==201g畫=0,&=號所以開環系統的傳遞函數為G?)=5盤;;3)。8系統開環傳遞函數為z10(^+2) 試繪制該開環系統的對數頻率's(s+0.5Xs+10)特性曲線。解：繪制對數開環幅頻特性曲線：1把開環傳函化成標準形式：G（$）= 1。（，+2） = 10』0.5s+l）八's（s+0.5）（s+10）0.5?10s（2s+l）（0.1s+l）4（0.55+1）—s（2s+l）（0.1s+l）2求出開環系統所有環節的轉折頻率，并在對數坐標系標出這些頻率。C9]=0.5,（j9?=2,co3=103繪制低頻段曲線，低頻段曲線是由G（s）=K/sv來確定的。低頻段曲線是一條直線，它過點（1,201g幻（或其延長線），斜率為-20vdB/dec。4繪制中、高頻段曲線，從低頻段曲線開始繪制中、高頻段曲線，每經過一個轉折頻率點，對數幅頻特性曲線就