哈工大机电系统控制基础答案

第3章系统的时域分析

3-1 题图3-1所示的阻容网络中，ui(t)?[1(t)?1(t?30)](V)。当t=4s时，输出uo(t)少？当t为30s时，输出uo(t)又约为多少？

值为多

Uo(s)111????6?6解：U(s)1RCs?11?10?4?10?14s?1 iR?sC

1sCuo(4)?0.632(V)，uo(30)?1(V)

3-2 某系统传递函数为?(s)?s?1，试求其单位脉冲响应函数。

s2?5s?6Xo(s)s?1?12??? 解：

Xi(s)s2?5s?6s?2s?3其单位脉冲响应函数为

x?(t)?(?e?2t?2e?3t)?1(t)

3-3 某网络如图3-3所示，当t≤0-时，开关与触点1接触；当t≥0+时，开关与触点2接触。

试求输出响应表达式，并画出输出响应曲线。

1MΩ4 μF4?F 1M? 1100 kΩ100k?21Vuou(o t()t)100k?100 kΩuu((tt)ii uo t)ut)o((1V1V1V10?F10 μF

题图3-1 题图3-3

解：

Uo(s)RCss?1???

1Ui(s)R?(R?)2RCs?12s?1sCR?

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1 系统控制管理参数

我们可以将无线参数按照许多方法分类，为了便于叙述，可以按照传送的系统消息的内容进行分类，对于在同一个系统消息里发送的参数一起描述 1.1 网络号码、地址、识别参数

GSM网络中，移动台没有固定的位置，移动用户只要在服务区域内，无论移动到何处都应该可以顺利的识别网络以及它的小区配置情况以便实现位置更新、越区切换和自动漫游等性能。在GSM系统中，对每个移动用户都分配了一个唯一的国际移动用户识别码IMSI，IMSI由MCC（移动国家码）、MNC（移动网号）、MSIN（移动用户识别码）组成。同样，对于在全球范围内的每一个小区，GSM也都规定了唯一的一个编号与之相对应，以达到以下目的：

? 移动台可以正确识别网络，使之在任何环境下可以选择接入合适的网络 ? 使网络实时了解移动台的位置，开展业务

? 使移动台可以向网络正确报告邻小区状况，进行切换

网络的识别参数主要有位置区识别（LAI）小区全球识别（CGI）和基站识 别码（BSCI）几项。 位置区识别（LAI）

8 7 6 5 4 3 2 1 Loc

物料传送系统控制

一、 要求:如下所示为两组带机组成的原料运输自动化系统,该自动化系统启动顺序为:盛料斗D中无料,先启动带机M2,5秒后,再启动带机M1,经过7秒后再打开电磁阀YV,该自动化系统停机的顺序恰好与启动顺序相反.

请根据上面的要求设计电气系统,操作面板,并编写PLC程序. 二、 控制系统设计

1. 分析工艺流程和控制要求

实际上,该自动化系统无操控元件,即无需人进行干预.盛料斗D中上下各安装一个光电检测开关,这样可以实现完全自动化控制.当盛世料斗D中无料时,下限光电开关常开触点闭合,系统按预定流程工作;当原料上达到上限光电开关位置时,上限光电流开关常开触点断开,系统按预定的停机顺序停机.当然,为了实现人为的启停,该系统增加一个启动按钮SB1和一个停止按钮SB2,这样我们可以梳理出下面的控制要求:

1) 按下启动按钮SB1,系统运行;按下停止按钮SB2,系统停止,且断开所

有负载.

2) 盛料斗D中无料时,下限光电开关常开触礁点闭合,这时先启动M2,5秒后,再启动带机M1,经过7秒再打开电磁阀YV.

3) 盛料斗中满料时,上限光电开关常开触点断开,这时先关闭电磁性材料阀YV,7秒后停止带机M1,又经过5秒停止带机M2. 4) 当

案例3：控制的需要

圣路易斯的标准房舍服务公司是一家有15年历史的公司，它为办公大楼和工厂提供清洁卫生服务。欧诺女士于5年前买进这家公司。购买时公司的年交易额为50万美元，在3年内她将交易额增加了一倍，达到100万美元的当前水平。但是，过去两年来交易额却没再变动。欧诺把交易额没有继续增长的原因归因为未能招来新客户，因为营业已经发展到这样的规模，以至于她的全部精力和时间都被用在解决每天发生的无数问题上。她认识到，她所揽到的新客户仅仅只能弥补每个月正常失去的客户。

清洁卫生服务工作通常是在房客白天离开住所后进行的。因此，标准公司的雇员很少在上午6点以前开始工作。欧诺从经验中发现，为了保留员工，必须使他们每周工作20个小时；另一方面，又似乎极少有人愿意每周工作25个小时以上。结果，约有275个男女劳力都是零工。欧诺也发现，雇用现在这些人，就可以确保具有稳定的、肯干活的雇工。然而，她的雇工都是在别处从事全日工作的，所以当监督员希望这些雇工超过平均工作量时，就会有很大阻力。

最近发现由公司提供服务的121个客户的情况表明：40个客户需要的服务是只用1个人，每周最多工作25个小时；35个客户需要两个人，总计每周35到50个人时；15个客户需要每周平均100个人

研究生自动控制专业实验

地点：A区主楼518房间 姓名： 实验日期： 年 月 日 斑号： 学号： 机组编号： 同组人： 成绩： 教师签字： 磁悬浮小球系统

实验报告

主编：钱玉恒，杨亚非

哈工大航天学院控制科学实验室

磁悬浮小球控制系统实验报告

一、实验内容

1、熟悉磁悬浮球控制系统的结构和原理； 2、了解磁悬浮物理模型建模与控制器设计； 3、掌握根轨迹控制实验设计与仿真； 4、掌握频率响应控制实验与仿真； 5、掌握PID控制器设计实验与仿真； 6、实验PID控制器的实物系统调试； 二、实验设备

1、磁悬浮球控制系统一套

磁悬浮球控制系统包括磁悬浮小球控制器、磁悬浮小球实验装置等组成。在控制器的前部设有操作面板，操作面板上有起动/停止开关，控制器的后部有电源开关。

磁悬浮球控制系统计算机部分

磁悬浮球控制系统计算机部分主要有计算机、1711控制卡等； 三、实验步骤

1、系统实验的线路连接

磁悬浮小球控制器与计算机、磁悬浮小球实验装置全部

哈工大2014年春季学期

现代控制理论基础 试题

一 20 二 20 三 10 四 10 五 10 六 10 班号 姓名 作业分 10 实验分 10 总分 100

题号 满分值 得分值 卷面分 80 一、填空题（本题含有10个小题，每小题2分，满分共20分） 1．若一个单输入单输出线性定常系统?(A,B,C)的传递函数不存在零极点对消现象，则系统?(A,B,C)的状态空间表达式必为______实现。 2．一个线性定常系统在施加某一线性状态反馈的前后，它的状态能观性

_________________。

223．标量函数V(x)?49x12?4x2?21x3?28x1x2（其中x??x1x2x3?）是_____

T定的。 4．一个单输入单输出线性定常系统静态输出反馈可镇定的充分必要条件是该系统的根轨迹______________。 5．在设计带有状态观测器的线性反馈系统时，控制器的动态特性和_________

的动态特性是相互独立的，这个原理称为线性系统的______原理。

6．根据一个系统的传递函数（矩阵）可以写出_______个状态空间表达式。

??(t)?5??(t)?7y?(t)?3y(t)?3u?(t)?u??(t

第十二章 锅炉给水泵汽轮机BFPT控制系统

淮北二厂的锅炉给水泵汽轮机BFPT由西屋公司的BFPT控制系统（又称MEH系统），控制运行。

小汽轮机的汽源有两路，一路为低压汽，来自四级抽汽，正常运行时，它是主要汽源；另一路来自新蒸汽，若由于某种原因，例如负荷较低，四抽蒸汽压力较低时，导致低压汽源不好用或不够用时，可以利用新蒸汽，供小汽轮机。BFPT控制器的任务就是控制小汽轮机的低压进汽调门以及高压进汽调门的开度，继而将小汽轮机的转速控制在希望的值上（目标值）。

目标值可以由运行人员在BFPT控制系统的操作画面上来设定，也可以由锅炉给水控制系统来给定（参见CCS部分），如图12－1。

图12－1 遥控目标值形成原理

192

一、 BFPT控制系统的组成

（1）电子控制柜：即DPU。包括功能控制器卡以及用于调门控制的QSD卡。QSD可与伺

服阀（电液转换器）以及LVDT（线性可变差动变压压器）相接口。

功能处理器将执行PID运算以及各种逻辑运算，由它完成转速的自动控制以及保护、方式切换等功能。

（2）执行机构：即电液转换机构及油动机。 （3）操作员接口 A：操作图形界面

通过CRT操作画面，可进行方式选

第3章 逻辑代数及逻辑门

【3-1】 填空

1、与模拟信号相比，数字信号的特点是它的 离散 性。一个数字信号只有两种取值分别表示为0 和1 。

2、布尔代数中有三种最基本运算： 与 、 或 和 非 ，在此基础上又派生出五种基本运算，分别为与非、或非、异或、同或和与或非。 3、与运算的法则可概述为：有“0”出 0 ，全“1”出 1；类似地或运算的法则为 有”1”出”1”，全”0”出”0” 。

4、摩根定理表示为：A?B=A?B ；A?B=A?B。

5、函数表达式Y=AB?C?D，则其对偶式为Y?=(A?B)C?D。 6、根据反演规则，若Y=AB?C?D?C，则Y?(AB?C?D)?C 。

7、指出下列各式中哪些是四变量A B C D的最小项和最大项。在最小项后的（ ）里填入mi，在最大项后的（ ）里填入Mi，其它填×（i为最小项或最大项的序号）。 (1) A+B+D (× ); (2) ABCD (m7 ); (3) ABC ( × ) (4)AB(C+D) (×); (5) A?B?C?D (M9 ) ; (6)

答案4.9

解：用戴维南定理对非线性电阻左侧的线性电路进行等效化简，如图(b)所示。

(b)

列回路电压方程：

10I U 24 0

将非线性电阻的电压电流关系式代入，得：

10 3(e20U e 20U) U 24 0

为求解上述非线性方程，令

f(U) 10 3(e20U e 20U) U 24 0

求导数，得：

f (U) 0.02(e20U e 20U) 1

将式(1)、(2)代入牛顿-拉夫逊公式，得

10 3

U(e20Uk e 20Uk

U) Uk 24

k 1 k 0.02(e20Uk e 20Uk) 1

(1)取初值

U 0.6V，迭代过程列于下表：

即

U 0.5032V

电流

I9I U9 10 4(e20U e 20U) U

1 3 3 7.212A

U 0.5032

(2)取初值U 0.6V，迭代结果列于下表：

(1) (2)

U 0.5054V

电流 9I U9 10 4(e20U e 20U) UI1 33 7.178A

U 0.5054

注释：如果非线性方程存在多解，则对应不同的迭代初值，可能收敛到不同的解答。

一、题目

恒温箱PLC系统控制 二、指导思想和目的要求

1）通过毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行分析和解决实际问题的能力。

2）使学生受到PLC系统开发的综合训练，达到能够进行PLC系统设计和实施的目的。 3）使学生掌握利用PLC对温度进行PID控制方法。 三、主要技术指标

1、选用三菱FX2N系列可编程控制器作为主机 2、主要参数

温度范围：200—1050℃ 控制精度：±1℃

输入电压：AC200—240V 消耗功率：2KW 外形尺寸：40×45×45cm 3、系统构成

通过一个温度传感器检测恒温箱的温度值并把它转换成标准电流（或电压）信号后，送到A/D转换模块，转换成的数字信号输送到PLC主机。PLC主机得到一个控制量，该控制量的大小决定PLC输出控制的继电器的导通时间，从而控制温度值的大小。

4、控制要求

采用PID控制算法，使PLC控制的恒温箱的温度变化能按照给定的曲线运行，如图所示

四、要求

1.设计电气控制原理图。

2、进行PLC的选择及I/O分配。 3、设计PLC硬件系统。

4、对系统所需电气元器件选型，编制电气元件明细表。 5、PLC控制程序设计。 五、