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模型分析与控制一2014年第一学期期中考试一参考答案B 一.(10分)水箱系统及其方块图如下所示，h表示液位，Q1,Q2分别表示进、出流量。试 水箱 Q2 出水口 分析（要求简单地说明理由）：1)系统是否可以称为闭环控制系统？2)出水流量对水箱 液位有何作用？ 参考答案： 1)不可以。 闭环控制的主要特点，一是检测偏差，二是根据偏差调整控制量，从而达到消除或减小 偏差的目的。这需要通过传感器、控制器和执行机构等专门的元器件来实现。本题系统 不具备液位检测装置，液位的变化也不改变控制量。所以通过出水口到达Q2所形成的 回路，并不构成真正意义上的控制闭环。 2)负反馈。 设水箱横截面积为A,那么根据物质守恒规律，单位时间内流进流出水箱的流量差，应 等于水箱内水量的变化，即 pAAh =(Q:-Q2)At =pA4=Q1-Qz dt 另一方面，出水流量Q2取决于实际水位h,并且水位越高，流量越大，而增大出水流 量，则意味着进出流量差的减小，这是不利于水位升高的；反之，若水箱水位降低，则 出水流量减小，而减小出水流量，又有助于水位的上升。因此，出水流量对水箱液位起 到了负反馈的作用。 因为这种反馈是被控对象自身所具有的，所以又称为“自平衡”，以区别于为实现闭环控制而人为引入的反馈。—2014 —B 1 . 10 h Q1, Q2 Q1 Q1 Q2 Q2 h h : 12 1 h Q2 2 A ρAΔh = (Q1 − Q2)Δt =⇒ ρAdh dt = Q1 − Q2 Q2 h 1 1