重點總結

1、自動控制系統由哪些環節組成？

給定環節、比較環節、放大環節、控制環節、執行環節、被控物件、反饋環節

圖片如下：

2、自動控制系統例子分析說明5個

2.1 速度給定控制系統 P6

分析說明：

穩定執行時

此時由於穩定時運算放大器反饋支路的電容C已經充好電，它建立了兩個條件：

• 電流的隔離作用使 $ I_2 = I_1 $ ,即 $ U_n=-{U_n}^* $ , $ I_3 = 0 $ ；
• 建立了正值電壓 $ U_{ct} $

負載增大時

\[負載轉矩↑ \Longrightarrow 轉速n↓ \Longrightarrow U_n ↓ \Longrightarrow I_2 = \frac{U_n}{R} ↓ \Longrightarrow I_2 < I_1,I_3 ≠ 0 ,C充電使U_{ct}↑ \Longrightarrow 輸出轉矩↑ \Longrightarrow 達到新的平衡 \]

Tips：由於電容C經歷了再充電的過程，$ U_{ct} $ 的值比原來的數值更大了。

負載減小時

\[負載轉矩↓ \Longrightarrow 轉速n↑ \Longrightarrow U_n ↑ \Longrightarrow I_2 = \frac{U_n}{R} ↑ \Longrightarrow I_2 > I_1,I_3 ≠ 0 ,C放電使U_{ct}和U_d ↓ \Longrightarrow 輸出轉矩↓ \Longrightarrow 達到新的平衡 \]

Tips：由於電容C經歷了放電的過程，$ U_{ct} $ 的值比原來的數值更小了。

2.2 導彈發射架方位隨動控制系統 P7

分析說明：

• 輸入訊號 $ U_{t} $ 經模/數轉換器轉換成數字量輸入到微控制器；
• 光電編碼盤將導彈發射架的旋轉角度編成數碼作為反饋量輸入給微控制器。微控制器經控制程式計算或查表後輸出一個數字量
• 該數字量經數/模轉換器轉換成離散的模擬量，再由保持器將離散訊號連續化後作用於放大器，控制電動機端電壓 $ u_{d} $ 拖動發射架沿水平面轉動。

2.3 玻璃窯爐的溫度控制系統

分析說明：

• 該系統是一個串級控制（多閉環控制）方案，主迴路由控制器TC1、檢測池底溫度的溫度變送器TT1、位於內環的副控制迴路組成。副控制迴路由控制器TC2、熔爐的碹頂溫度檢測變送器TT2、燃料油流量調節閥及被控物件組成。
• 池底溫度表徵玻璃液溫度。碹頂溫度變化會造成玻璃液溫度波動。當擾動使碹頂溫度變化但玻璃液溫度未變時，副迴路中的控制器及時動作，調節調節閥開度，改變燃料油流量，克服擾動量影響。主迴路檢測的是碹底溫度，當影響到碹底溫度時，由TT1檢測出來，並由主迴路控制器TC1動作，及時修正碹頂溫度設定值，加強對擾動量的抑制控制，使玻璃液溫度穩定。

2.4 自整角機位置隨動PWM控制系統

• 如圖為自整角機控制的，由PWM可逆功放提供可控電壓的位置隨動控制系統
• 自整角機BS的發射機BST轉子接正弦交流勵磁電壓 $ u_f $ ,當轉子按給定角位移 $ {θ_m}^* $ 變化時，在接收機BSR的轉子輸出端產生與 $ u_f $ 同頻率的交變電壓 $ u_{bs} $ 。
• 由於 $ u_{bs} $ 是時間的交變數，幅值又是失調角的正弦函式，用於位置隨動控制系統的控制時需要進行相敏整流，使整流後的訊號具有直流電的特性，並且能夠鑑別極性，以滿足正反轉控制的要求。

2.5 採用粗精測自整角機的位置隨動控制系統

• 如圖所示，高精度的位置隨動控制系統有時採用雙通道位置檢測裝置來提高控制精度。一個通道為粗測裝置，另一個為精測裝置，二者由變比為i(i>1)的變速器連線。
• 粗測自整角機轉子旋轉 $ θ_m $ 弧度角時，精測自整角機轉子旋轉 $ iθ_m $ 弧度角
• 兩路電壓由訊號選擇電路切換，當失調角很小、處於粗測自整角機固有誤差範圍內時， $ u_{bs1} = 0 $ ；但精測自整角機的失調角 $ iδ $ 在誤差範圍之外，切換至精測自整角機會使系統的輸出向進一步減小失調角的方向運動。

3、檢測電流的方法有哪些？應用的元件是什麼？

• 方法：交流電流檢測法、直流電流檢測法
• 元件：交流電流互感器、直流電流互感器、霍爾電流感測器

4、測速元件有哪些？

直流測速發電機、光電編碼器

5、溫度檢測元件有哪些？

熱電偶、熱電阻、溫度計

6、檢測氣體中含氧量的元件？工作原理？

• 元件：氧量計
• 原理：氧濃度差電池
• 意義：檢測鍋爐中煙氣的含氧量，可以控制風量達到最佳燃燒狀態。

7、可逆PWM變換器有幾種，工作原理？

①雙極式可逆 PWM 變換器

原理：變換器的同一組中的兩個電力電晶體的基極驅動電壓波形相同，兩組
控制訊號之間電壓波形相反。電樞電壓在正負電源電壓兩個極性之間交替變化，
通過調節佔空比可以調節電動機的轉速以及控制電動機正反轉。

②單極式可逆 PWM 變換器

原理：單極式可逆 PWM 變換器讓每一組的一個電力電子器件的基極接收脈衝
訊號，工作在開關狀態；另一個接受常值訊號工作在飽和導通和可靠截止狀態。

③受限單極式可逆 PWM 變換器

原理：受限單極式可逆 PWM 變換器
受限單極式可逆 PWM 變換器在電機正轉時只讓 V1 工作在 PWM 狀態，讓反組
的 V2 一直接受負極性的基極驅動而工作於可靠截止狀態；反轉時反之。

8、試述比例、積分、微分控制對系統性能的影響？

• 比例環節：隨著控制器放大係數的增大，系統的穩定性降低。隨著控制器放
  大系數的增大，餘差將減小，但不能完全消除，因此，比例控制為有差控制。
• 積分環節：積分控制作用可以消除系統餘差，但降低了系統穩定性。特別是
  積分時間常數較小的時候，穩定性下降較為嚴重。
• 微分環節：微分作用不可消除餘差，但可以提高控制品質。在純比例作用的
  基礎上增加微分作用提高了系統的穩定性，減小了最大偏差。微分作用對於克服
  物件容量滯後的影響有明顯作用，但對純滯後環節的影響無能為力。

9、單閉環直流調速系統穩態引數設計