《自动控制系统》（2）

奥鹏作业答案

自动控制系统
一、判断下面结论或言论是否正确，如果正确在该结论或言论的后面的括号内标上(√)；反之标上(╳)。
1、反馈定理告诉我们：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引入这个物理量的负反馈与给定相比较，形成闭环系统。(   )
2、逻辑代数等式的左端是运动控制线路的线圈符号，逻辑代数等式的右端是运动控制线路的触点符号。(   )
3、在一个连通图内，如果物体的运动轨迹的结点有N（>2）个奇数结点，那么被控物体需要使用N/2次才能不重复的走完每一条轨迹。(   )
4、带电流正反馈的电压负反馈调速系统能完全取代转速负反馈调速系统。(   )
5、控制系统计算机仿真的目的是：缩短控制系统的设计周期。(   )
6、在Simulink仿真模型中，使用M文件S函数会增加实际用时的时间。(   )
7、封装技术可以使子系统参数在修改时变的快速、隐蔽。(   )
8、在双闭环调速系统中，如果在突加给定起动时电动机的电枢电流超过最大允许值，应增大电流反馈系数
，可以降低电动机的电枢电流。(   )
9、在双闭环调速系统中，当系统的固有参数一定时，电流调节器的输出Uct主要取决于转速给定Un*和负载IdL的大小。(   )
10、可逆PWM变换器的电压输出波形在每个周期内一定有两种极性。(   )
11、晶闸管—电动机系统需要快速回馈制动时，最佳方案是采用反并联可逆线路。(   )
12、在PWM调速控制系统中，失控时间TS的大小与电网频率的高低有关。(   )
13、在PWM直流调速控制系统中，大功率开关的频率越高，电枢电流也就越容易连续。 (   )
14、在PWM直流调速控制系统中，双极式控制方法下的电枢电流不会产生电流断续现象。(   )
15、在带电流截止环节的转速负反馈调速系统中，如果截止比较电压发生变化，对该系统运行段的静特性没有影响。 (   )
16、在双闭环可逆调速系统中，任何实现无转速超调的方法，都会出现速度调节器ASR超调的现象。(   )
17、在主电路中，只要没有抑制环流的电抗器，就是逻辑无环流可逆调速系统。(   )
18、人能读懂，机器也能认识的这个界面称为“人机界面”。(   )
19、在HMI设计中控制件与其相应的显示应尽可能的靠近，控制件在显示的下方或者右方。 (   )
20、对于有控制规律的被控对象一般不使用模糊控制技术进行控制。(   )
21、PROFIBUS-DP是一种经过优化过的高速通讯连接，适用于对时间要求苛刻的执行器级和传感器的高速数据传输，主要应用于过程自动化。(   )二、填空题
在括号内或待画图内填写适当的词语或绘制曲线使下面的结论或波形正确。


图2-2
1、当一组的平均整流电压不大于另一组的平均逆变电压时，所产生的环流称为(                 )环流。
2、某可逆调速系统的转速、电流起动与制动波形如图2-3所示，如果Idm=2Ie；Idl=Ie（反抗性恒转矩负载）；tf=2s,   那么tr≈ (     ) s。
3、如果直流调速器通电后无任何显示，此类故障一般是直流调速器(              )的开关电源不工作，影响开关电源工作状态的可能原因是：开关电源的(        )条件损失；在开关电源内起开关作用的(                      )损坏。
4、没有链接到PLC或网络上的文本块和图形称为(       )显示元素。它们的特点是运行时这些元素与外界(     )关系。
三、选择题
(每一小题由四种结论或实验结果组成，至少有一种结论或实验结果是正确的，但是不可能四种结论或实验结果都是正确的。请选择你认为是正确的结论或实验结果并在括号内用“√”注明))
1、某PROFIBUS-DP网络如图3-1所示，此网络共有四个触摸屏，如果每次开机运行时总有一个触摸屏与网络无法通讯，可能的原因是：


图3-1
A) 四个触摸屏的网络连线都接触不良。(   )
B) 四个触摸屏的地址设置有误。(   )
C) 同一个触摸屏程序分别下载到了两个触摸屏内。(   )
  D) 在主站中设置选择触摸屏数量参数不正确。(   )
2、在HMI、PLC和调速器之间使用PROFIBUS-DP 网络进行通信，有如下特点:
A) 能取代24V及4～20mA并行信号线，但不能降低PLC的I/O点数。 (   )
B) 能取代PLC和调速器之间的并行信号线，但不能降低PLC的I/O点数。 (  )
C) 能取代PLC和调速器之间的并行信号线，还能降低PLC的I/O点数。 (   )
D) HMI和PLC之间使用PROFIBUS-DP网络才能实现高速传输的通信任务。 (   )
3、某PWM调速控制系统的主电路如图3-3所示，如果电流①的流经路径是：US+→VT1→电机M→VT4→US-，那么电流②的流经路径是：


图3-3
A) US+→VT3→电机M→VT2→US-。            (    )
B) US- →VD2→电机M→VD3→US+。            (    )
C) US- →VD2→电机M→VT3→US+。            (    )
D) US- →VT2→电机M→VD3→US+。            (    )
PROFIBUS由三种互相兼容的模块构成，其特点如下：
A) PROFIBUS-FMS是用以完成高速传输速度的通信任务。            (   )
B) PROFIBUS-DP 是一种优化过的模块，适用于对时间要求苛刻的场合。 (   )
C) PROFIBUS-PA 用于对安全性要求不高的过程自动化场合。         (   )
D) PROFIBUS用以取代价格昂贵的动力电源线。                    (   )
5、图3-5是两种全状态反馈调速系统的主电路原理框图。对此有如下结论：


图3-5
A) 图3-5(A)所示控制系统主电路的结构合理。 (   )
B) 图3-5(B)所示控制系统主电路的结构合理。 (   )
C) 图3-5所示两种控制系统的控制主电路结构都合理。 (   )
D) 图3-5所示两种控制系统的控制主电路结构都不合理。 (   )
6、某生产工艺要求对机器人小车的运动轨迹如图3-6所示。假设按动启动按钮1Q时小车的运行轨迹如图3-6 (A)所示；按动启动按钮2Q时小车的运行轨迹如图3-6 (B)所示；按动启动按钮3Q时小车的运行轨迹如图3-6(C)所示。对于此控制系统的程序步可以分为：


图3-6
A) 6步。(   )   B) 11步。(   )   C)16步。(   )   D)27步。 (   )
7、控制柜外壳的基本设计原则之一是：
A) 发热量最大并且最重的器件放在控制柜的下部。 (   )
B) 发热量较小并且最重的器件放在控制柜的下部。 (   )
C) 易损部件的上方不能放置控制器件。 (   )
D) 多个发热量较大的器件不能并排放置。 (   )


图3-8
8、某可逆调速系统的逻辑切换装置的原理图如图3-8所示，对于VD2、C2和VD1、C1的作用有如下结论：
A) VD2、C2的作用是延迟开放非工作组立即封锁工作组。 (   )
B) VD2、C2的作用是延迟封锁工作组延迟开放非工作组。 (   )
C) VD1、C1的作用是延迟开放非工作组延迟封锁工作组。 (   )
D) VD1、C1的作用是立即开放非工作组立即封锁工作组。 (   )9、某速度调速器的给定通过MT500触摸屏进行设定如图3-9所示，当手触摸速度给定表的右半部时给定增大同时指针顺时针旋转；当手触摸速度给定表的左半部时给定减少同时指针反时针旋转。能实现此功能的关键元件是：


图3-9
A) 1个表针元件和2个多状态设定元件。(    )
B) 1个表针元件和2个数值输入元件。(    )
C) 1个表针元件、2个多状态设定元件和1个数值显示元件。(    )
D) 1个表针元件、2个数值输入元件和1个数值显示元件。(    )

图3-10
10、图3-10是控制系统的两种接地方法，根据此接地，选出你认为可能是正确的结论。
A) 图3-10(A)所示控制系统的接地方法是正确的。 (   )
B) 图3-10(B)所示控制系统的接地方法是正确的。 (   )
C) 图3-10中，两种接地方法都是正确的。 (   )
D) 图3-10中，两种接地方法都是错误的。 (   )
五、设计题


图5-1氧化-染色自动化流水线工艺流程
某氧化-染色自动化流水线有一套挂具，当挂具装上料之后，按起动按钮S1或S2 时，该挂具自动上升进入流水线，运行轨迹如图5-1 A)或图5-1 B)所示上；当下料时，该挂具压动行程开关ST5而停止下降。当按急停按钮“S4”时，挂具就地停止。
已知条件：1） 该挂具的三个运动方向用一个电动机M1驱动， 接触器线圈KM1得电，电动机M1正转，挂具上升、左行和向后运动；线圈KM2得电，电动机M1反转，挂具下降、右行和向前运动。其运动方向由换向器控制，控制换向器分向的三个接触器是：KC1得电，挂具作垂直运动；KC2得电，挂具作水平运动；KC3得电，挂具作前后运动。
2） ST1、ST2、ST3、ST4为挂具到达各槽口的行程开关，ST5、ST6、ST7 、ST8为挂具到达各槽底时的行程开关，ST9、ST10为挂具在各槽内作涮水运动时的上限位行程开关，ST11、ST12为挂具水平左行的起点与终点的行程开关，挂具在氧化槽内的氧化时间为t（t≠0）。
    1、试设计满足此生产工艺要求的控制线路的输出方程组和控制方程组。2、在上述已知条件基础上，假设电动机Ｍ1是交流异步电动机并且由带能耗制动单元的变频调速器驱动，如图5-2所示，生产工艺要求垂直运动速度可调，水平运动速度固定为30Hz，前后运动速度固定为40Hz。该调速器的部分控制端子的功能说明参见表5-1，图5-2已经完成了部分原理图的绘制，试补充绘制完成变频调速器的控制原理图的设计。 (10分)
表5-1 富士系列变频器部分控制端子功能
端子号
功  能

FWD
正转控制端。当FWD与COM接通时，电动机正转；当FWD悬空时，电动机停止正向运行。

REV
反转控制端。当REV 与COM接通时，电动机反转；当REV悬空时，电动机停止反向运行。

X1
固定频率控制端，默认频率为30Hz。当X1与COM接通时，电动机以给定30Hz的频率转动，旋转方向取决于FWD和REV，其它给定频率失效。

X2
固定频率控制端。默认频率为40Hz。当X2与COM接通时，电动机以给定40Hz的频率转动，旋转方向取决于FWD和REV，其它给定频率失效。




图5-2 变频器的控制电路接线原理图
参考答案：
解：1、1)定义程序步及转步信号：
根据程序步的定义可知此运行轨迹的可分为如下18步如图5-1所示。
2）写出逻辑代数方程组：
根据运动轨迹可以直接写出该控制系统的输出方程组：



那么满足图5-1所示运行轨迹的控制方程组为：


图5-1



其中，KMU1、KMU2是辅助继电器。
2、如图5-2所示

图5-2www.ap5u.com