計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)試題(2)一、 填空題(每空2分，共20分)?閉環(huán)控制系統(tǒng)是使被控量有較高的 精度 。?控制系統(tǒng)常常按其開環(huán)傳送函數(shù)中所含 積分 環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)來分類，分為“0”型，“I”型系統(tǒng)等。?在一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)里，不同輸入與輸出之間的傳遞函數(shù)分母 相同、按照微機(jī)的應(yīng)用方式，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可分為： 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制系統(tǒng)，監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，分級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 。系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與_系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，而且與輸入序列和幅值有關(guān)，此外還與采樣周期的選取有關(guān)_。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中存在有五種信號(hào)形式變換，其中 _采樣，量化，零階保持器等三種信號(hào)變換最重要。二、 簡答題(每題6分，共30分)已知閉環(huán)系統(tǒng)如圖1所示，試問：1)若R(s)為單位斜坡函數(shù)時(shí)，其穩(wěn)態(tài)誤差為多少?)若N(s)為單位階躍函數(shù)時(shí)，其穩(wěn)態(tài)誤差為多少？)R(s)、N(s)同時(shí)作用時(shí)，總誤差為多少？(不必進(jìn)行具體計(jì)算)答案0.1;0;0.1已知A點(diǎn)信號(hào)如圖2所示，試畫出B點(diǎn)、C點(diǎn)的信號(hào)圖形，設(shè)采樣周期T=/21111)tt4.已知如下兩種串聯(lián)環(huán)節(jié)，試寫出其輸出與輸入之間的傳遞函數(shù) G(z)(已知Z[1/s]=Z[1/s ]=Tz/(z-1)2)(已知Z[1/s]=Z[1/s ]=Tz/(z-1)2)c(t)i答案G(z)Z-i答案G(z)Z-2sTz(z1)21(2)G(z)Z1(2)G(z)Z-sz1sz(Tl)2

z2，(z1)25.已知x(t)=(0.5+5sin3t)答案x*(t)0.5(tkT)k0采樣周期T=2/3，試求采樣信號(hào)答案x*(t)0.5(tkT)k0x(k)(tkT)[0.55sin(3—k)](tkT)k0 k0 3五、(13分)若已知計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6五、(13分)若已知計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示―?c(t)*c(t)試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的K的范圍;2)若將該系統(tǒng)改為連續(xù)系統(tǒng)(即取消采樣開關(guān)及2)若將該系統(tǒng)改為連續(xù)系統(tǒng)(即取消采樣開關(guān)及ZOH，試問使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍3)所得結(jié)果說明了什么問題？[注：已知Z[a/s(s+a)]=z(1-e -aT)/(z-1)(z-e -aT)]分)答案1)G(z)K(1z1分)答案1)G(z)K(1z1)Z1s(s1)0.632K(z0.368)(z) 1G(z)z0.368 0.632K要求：|z||0.368 0.632K|1(0.3680.632K) 1， K2.16(0.3680.632K) 1， K1取K0(由于系統(tǒng)均為負(fù)反饋)，所以取K0(由于系統(tǒng)均為負(fù)反饋)，所以0K2.16(5分)該系統(tǒng)為一階系統(tǒng)，K0均穩(wěn)定；表明系統(tǒng)變?yōu)椴蓸酉到y(tǒng)后系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。六、(15分)數(shù)字慣性濾波器是RC模擬濾波器數(shù)字化,Gf(s)器1/(Tfs1)，Tf=RC試用一階向后差分法將其離散化，求 G(z)；將該G(z)用直接程序?qū)崿F(xiàn)法編排實(shí)現(xiàn)，寫出 u(k)表達(dá)式，畫出實(shí)現(xiàn)框圖;3)將該算法分成算法I及算法3)將該算法分成算法I及算法IIGf(z)Tfs1Tf(1z1)T(TfT)TfZ1T/(TfT)1T/(TfT)111 z(TfT)u(k)z1(3分)TfTf T2)u(k)Tu(k1) (1T)e(k),(2分)3)I:2)u(k)Tu(k1) (1T)e(k),(2分)3)I:u(k)(1T)e(k)uiII:u1Tu(k1)(3分)采樣e(k)算法1D/A輸岀u(k)u(k1)算法II(2分)3、什么是帶有不靈敏區(qū)的PID控制，有何工程意義？(5分)返回答：帶有不靈敏區(qū)的PID控制，即人為設(shè)置控制不靈敏區(qū)e0，當(dāng)偏差丨e(k)|<1e0|時(shí)，△u(k)取0,控制器輸出保持不變。當(dāng)偏差|e(k)|>|e0|時(shí),△u(k)以PID規(guī)律參與控制。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，某些系統(tǒng)為了避免控制動(dòng)作過于頻繁，消除由于頻繁動(dòng)作所引起的系統(tǒng)振蕩和設(shè)備磨損。在一些精度要求不太高的場合，可以采用帶有不靈敏區(qū)的PID控制。(定義正確3分，工程意義正確2分)根據(jù)香農(nóng)定律(采樣定律)，采樣頻率應(yīng)滿足T<n/3max式中3max為系統(tǒng)信號(hào)最高角頻率)。(V)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一定是穩(wěn)定系統(tǒng)。(X)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制規(guī)律由軟件實(shí)現(xiàn)的。 (V)數(shù)字PID控制算法當(dāng)微分系數(shù)為零時(shí)，系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)無靜差控制 (X)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)試卷一答案、簡答題(每小題5分，共50分)1.畫出典型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本框圖。答：典型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本框圖如下:簡述比例調(diào)節(jié)、積分調(diào)節(jié)和微分調(diào)節(jié)的作用。答：(1)比例調(diào)節(jié)器：比例調(diào)節(jié)器對偏差是即時(shí)反應(yīng)的，偏差一旦出現(xiàn)，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用，使輸出量朝著減小偏差的方向變化，控制作用的強(qiáng)弱取決于比例系數(shù)Kp。比例調(diào)節(jié)器雖然簡單快速，但對于系統(tǒng)響應(yīng)為有限值的控制對象存在靜差。加大比例系數(shù)Kp可以減小靜差，但是Kp過大時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)質(zhì)量變壞，引起輸出量振蕩，甚至導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。積分調(diào)節(jié)器：為了消除在比例調(diào)節(jié)中的殘余靜差，可在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上加入積分調(diào)節(jié)。積分調(diào)節(jié)具有累積成分，只要偏差e不為零，它將通過累積作用影響控制量u,從而減小偏差，直到偏差為零。積分時(shí)間常數(shù)T大，則積分作用弱，反之強(qiáng)。增大T將減慢消除靜差的過程，但可減小超調(diào)，提高穩(wěn)定性。引入積分調(diào)節(jié)的代價(jià)是降低系統(tǒng)的快速性。微分調(diào)節(jié)器：為加快控制過程，有必要在偏差出現(xiàn)或變化的瞬間，按偏差變化的趨向進(jìn)行控制，使偏差消滅在萌芽狀態(tài)，這就是微分調(diào)節(jié)的原理。微分作用的加入將有助于減小超調(diào)，克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。線性離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是什么？答：線性離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是： 閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的所有根的模|Zi|<1，即閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的極點(diǎn)均位于 z平面的單位圓內(nèi)為什么會(huì)出現(xiàn)比例和微分飽和現(xiàn)象？答：當(dāng)給定值發(fā)生很大躍變時(shí)，在PID增量控制算法中的比例部分和微分部分計(jì)算出的控制增量可能比較大(由于積分項(xiàng)的系數(shù)一般小得多，所以積分部分的增量相對比較小)。如果該計(jì)算值超過了執(zhí)行元件所允許的最大限度，那么，控制作用必然不如應(yīng)有的計(jì)算值理想，其中計(jì)算值的多余信息沒有執(zhí)行就遺失了，從而影響控制效果。什么是振鈴現(xiàn)象？如何消除振鈴現(xiàn)象？答：所謂振鈴(Ringing)現(xiàn)象，是指數(shù)字控制器的輸出以二分之一采樣頻率大幅度衰減的振蕩。有兩種方法可用來消除振鈴現(xiàn)象。第一種方法是先找出D(z)中引起振鈴現(xiàn)象的因子(z=-1附近的極點(diǎn))，然后令其中的z=1，根據(jù)終值定理，這樣處理不影響輸出量的穩(wěn)態(tài)值。第二種方法是從保證閉環(huán)系統(tǒng)的特性出發(fā)，選擇合適的采樣周期T及系統(tǒng)閉環(huán)時(shí)間常數(shù)Tc，使得數(shù)字控制器的輸出避免產(chǎn)生強(qiáng)烈的振鈴現(xiàn)象。二、已知系統(tǒng)的差分方程為(10分)y(k)y(k1)r(k2)輸入信號(hào)是r(k)初始條件為y(0)1，試寫出輸出脈沖序列y(k)解：y(0)1y(1)r(1)y(0)1y(2)r(0)y(1)2y(3)r(1)y(2)1y(4)r(2)y(3)2y(5)r(3)y(4)18201820182018201三、設(shè)被控對象傳遞函數(shù)為Gp(s)三、設(shè)被控對象傳遞函數(shù)為Gp(s)右，在對象前接有零階保持器，試求廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)。(10分)解：廣義對象傳遞函數(shù)G(s)1eG(s)1eTsKs(s1)對應(yīng)的脈沖傳遞函數(shù)為TsG(z)ZG(s)ZKTsG(z)ZG(s)ZKss(s1)1r K(1s(s1)t1r K(1s(s1)t 1TeeK(eT1)z 1 —eT(1z1)(1eTz1)1K(1z)Zz1)Tz1 1 1(1z1)2 1z1 1eTz1四、已知被控對象傳遞函數(shù)為G(s)20(8s1)(0.1s1)試用“二階工程最佳”設(shè)計(jì)法確定模擬控制器 GC(s)，并用后向差分法給出等效的數(shù)字控制器形式。(四、已知被控對象傳遞函數(shù)為G(s)20(8s1)(0.1s1)試用“二階工程最佳”設(shè)計(jì)法確定模擬控制器 GC(s)，并用后向差分法給出等效的數(shù)字控制器形式。(10分)解：經(jīng)動(dòng)態(tài)校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為20①0⑸ Gc(s)G(s) Gc(s)(8s1)(0.1s1)應(yīng)選擇GC(s)為PI控制器，其基本形式為Gc(s)s1Tis為使PI控制器能抵消被控對象中較大的時(shí)間常數(shù)，可選擇則有8s1響8s1響Gc(s)G(s) T,s(8s1)(0.1s1)ics(0-1s1)Gc(s)8sGc(s)8s14s11KP（1不）2（1記T； 2T2201,——0.12'02解之得Ti 4于是得到模擬控制器的傳遞函數(shù)為對以上的模擬PI控制器，根據(jù)后向差分近似的等效變換方法，得等效的數(shù)字控制器：D(z)Gc(s)s二T五、已知廣義被控對象：G（s）五、已知廣義被控對象：G（s）Tse1ss(s1)給定T=1s(20分)針對單位斜坡輸入設(shè)計(jì)最小拍有紋波控制系統(tǒng)，并畫出系統(tǒng)的輸出波形圖解：由已知條件，被控對象含有一個(gè)積分環(huán)節(jié)，有能力產(chǎn)生單位斜坡響應(yīng)。求廣義對象脈沖傳遞函數(shù)為TsG(z)ZG(s)1e1ZG(z)ZG(s)ss(s1)(1z1)Z1s2(1z1)Z1s2(s1)(1z1)1\2(1z)11e1z111①(z)z(CoGZ)①⑴CoCi1①'⑴c2Go解得 Co 2,c1 1o閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為①(z)z1(2z1)2z1z212①e(Z) 1 ①(Z) (1z)D(z)①(z) 5.435(10.5z1)(10.368Z1)D(z) 1 1Q(z)G(z)(1z)(10.718z)Y(z)R⑵①Y(z)R⑵①(z)1總嚴(yán)*)"3八4*L計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)試卷三答案一、簡答題（每小題4分，共40分）簡述開關(guān)量光電耦合輸入電路中，光電耦合器的作用。答：開關(guān)量光電耦合輸入電路，它們除了實(shí)現(xiàn)電氣隔離之外，還具有電平轉(zhuǎn)換功能。什么是采樣或采樣過程？答：采樣或采樣過程，就是抽取連續(xù)信號(hào)在離散時(shí)間瞬時(shí)值的序列過程， 有時(shí)也稱為離散化過程。線性離散系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)的定義是什么？答：線性離散系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)定義為零初始條件下， 系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的輸出采樣函數(shù)z變換和輸入采樣函數(shù)z變換之比。何為積分飽和現(xiàn)象？答：在標(biāo)準(zhǔn)PID位置算法中，控制系統(tǒng)在啟動(dòng)、停止或者大幅度提降給定值等情況下，系統(tǒng)輸出會(huì)出現(xiàn)較大的偏差，這種較大偏差，不可能在短時(shí)間內(nèi)消除，

經(jīng)過積分項(xiàng)累積后，可能會(huì)使控制量 U(k)很大，甚至超過執(zhí)行機(jī)構(gòu)的極限 Umax。另外，當(dāng)負(fù)誤差的絕對值較大時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)U<Umin的另一種極端情況。顯然，當(dāng)控制量超過執(zhí)行機(jī)構(gòu)極限時(shí)，控制作用必然不如應(yīng)有的計(jì)算值理想，從而影響控制效果。這類現(xiàn)象在給定值突變時(shí)容易發(fā)生，而且在起動(dòng)時(shí)特別明顯，故也稱“起動(dòng)效應(yīng)”。等效離散化設(shè)計(jì)方法存在哪些缺陷？答：等效離散化設(shè)計(jì)方法存在以下缺陷：必須以采樣周期足夠小為前提。在許多實(shí)際系統(tǒng)中難以滿足這一要求。沒有反映采樣點(diǎn)之間的性能。特別是當(dāng)采樣周期過大，除有可能造成控制系統(tǒng)不穩(wěn)定外，還使系統(tǒng)長時(shí)間處于“開環(huán)”、失控狀態(tài)。因此，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)變壞。等效離散化設(shè)計(jì)所構(gòu)造的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其性能指標(biāo)只能接近于原連續(xù)系統(tǒng)(只有當(dāng)采樣周期T=0時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)才能完全等同于連續(xù)系統(tǒng))，而不可能超過它。因此，這種方法也被稱為近似設(shè)計(jì)。7?何為最少拍設(shè)計(jì)？答：最少拍設(shè)計(jì)，是指系統(tǒng)在典型輸入信號(hào)(如階躍信號(hào)，速度信號(hào)，加速度信號(hào)等)作用下，經(jīng)過最少拍(有限拍)，使系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)誤差為零。8?給出單輸入一單輸出線性定常離散系統(tǒng)的能控性和能觀性與其脈沖傳遞函數(shù)之間的關(guān)系。答：單輸入一單輸出線性定常離散系統(tǒng)完全能控和完全能觀的充分必要條件是脈沖傳遞函數(shù)不存在零、極點(diǎn)相消。如果存在著零、極點(diǎn)相消，系統(tǒng)或者是不完全能控，或者是不完全能觀，或者既不完全能控又不完全能觀。、已知系統(tǒng)框圖如下所示： T=1s(15分)y*(t)r(t)1eTs111s1 ?qs1)■■T試寫出離散系統(tǒng)的狀態(tài)方程。解：所給系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為G(“韶G(s)Z(1z1)Z10.368z(1G(“韶G(s)Z(1z1)Z10.368z(11s2(s1)10.718z)(1z1)(10.368z1)彳Ts1ess(s1)(1z1) —(1 z) 1z1 20.368z0.264z11.368z1 0.368z220.368zX(z)U(z)則Y(z)(0.368z10.264z2)X(z)取X20.368zX(z)U(z)則Y(z)(0.368z10.264z2)X(z)取X1⑵X2（z）z2X(z)z1X(z)于是得如下狀態(tài)方程zX1⑵xdkX2(ky(k)X2(k)0.368x1(k) 1.368x2(k)0.264x1(k) 0.368x2(k)1)1)u(k)11.368；⑺0.368z2進(jìn)而X(z)「沁“)寫成矩陣形式為%(kX2(k1)1)y(k)0.2640.3680.3681.368xdk)X2(k)01U(k)X1(k)X2(k)三、已知廣義被控對象為(15分)G(s)Tsei2ses(s1)其中，T=1s。期望的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)中的時(shí)間常數(shù)取為Tc=0.5s,應(yīng)用大林算法確定數(shù)字控制器。解：廣義對象脈沖傳遞函數(shù)為G(z)ZG(s)

Ts1e14Ts-e1(1z1)z4Z1s(s1)0.632z510.368z1閉環(huán)系統(tǒng)理想脈沖傳遞函數(shù)為0.865z50.865z510.135z①(z)Z1①(z)Zs 0.5s1得大林控制器如下1(z) 10.368zD(z) 1.369 i 5[1 ①(z)]G(z) 10.135z 0.865z五、已知某系統(tǒng)連續(xù)控制器的傳遞函數(shù) (15分)D(s)2D(s)2(s1)(s2)試分別用階躍響應(yīng)和脈沖響應(yīng)不變法求 D(s)的等效數(shù)字控制器，并寫出相應(yīng)的差分方程表達(dá)式。其中采樣周期T1so試分別用階躍響應(yīng)和脈沖響應(yīng)不變法求 D(s)的等效數(shù)字控制器，并寫出相應(yīng)的差分方程表達(dá)式。其中采樣周期T1so解：1.階躍響應(yīng)不變法1eTs 1 1D(z)Z[ D(s)] (1z1)Z-z“補(bǔ)s s(s1)(s2)12= 0.399z 0.148z= 1 2 311.503z 0.553z 0.05z_2_ _e1z1 1由D⑺Ez)可推得數(shù)字控制器的差分方程形式如下u(k)1.503u(k1)0.553u(k 2)0.05u(k 3)0.399e(ku(k)1.503u(k1)0.553u(k 2)0.05u(k 3)0.399e(k1)0.148e(k2)脈沖響應(yīng)不變法D(z)Tz[D(s)]Z(s1)(s2)1

0.233z =10.503z1脈沖響應(yīng)不變法D(z)Tz[D(s)]Z(s1)(s2)1

0.233z =10.503z1 0.05z211e1z111e2z1由D(z) 可推得數(shù)字控制器的差分方程形式如下E(z)u(k)0.503u(k 1)0.05u(k 2) 0.233e(k 1)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)試卷四答案簡答題(每小題3分，共30分)寫出零階保持器的傳遞函數(shù)，引入零階保持器對系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)有何影響?Ts答：零階保持器的傳遞函數(shù)為H°遞函數(shù)的極點(diǎn)有何影響?Ts答：零階保持器的傳遞函數(shù)為H°(S)零階保持器的引入并不影響開環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)的極點(diǎn)。階躍響應(yīng)不變法的基本思想是什么？答：階躍響應(yīng)不變法的基本思想是：離散近似后的數(shù)字控制器的階躍響應(yīng)序列與模擬控制器的階躍響應(yīng)的采樣值一致。如何消除積分飽和現(xiàn)象？答：減小積分飽和的關(guān)鍵在于不能使積分項(xiàng)累積過大。因此當(dāng)偏差大于某個(gè)規(guī)定的門限值時(shí)，刪除積分作用，PID控制器相當(dāng)于一個(gè)PD調(diào)節(jié)器，既可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)又可以消除積分飽和現(xiàn)象，不致使系統(tǒng)產(chǎn)生過大的超調(diào)和振蕩。只有當(dāng)誤差e在門限之內(nèi)時(shí)，加入積分控制，相當(dāng)于PID控制器，則可消除靜差，提高控制精度。6?給出常規(guī)的直接設(shè)計(jì)法或離散化設(shè)計(jì)法的具體設(shè)計(jì)步驟。答：直接設(shè)計(jì)法或稱離散化設(shè)計(jì)法的具體設(shè)計(jì)步驟如下：根據(jù)已知的被控對象，針對控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求及其它約束條件，確定理想的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)①(z)。確定數(shù)字控制器脈沖傳遞函數(shù)D(z)；根據(jù)D(z)編制控制算法程序。采用狀態(tài)反饋任意配置閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)的充分必要條件是什么？答：采用狀態(tài)反饋任意配置閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)的充分必要條件是系統(tǒng)狀態(tài)完全能控。、已知系統(tǒng)框圖如下所示:r(t)1eTs、已知系統(tǒng)框圖如下所示:r(t)1eTs1y(t)ss(s1)T=1s(15試求閉環(huán)離散系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)，并判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：廣義對象脈沖傳遞函數(shù)為TsG(z)ZG(s)1e1ZG(z)ZG(s)ss(s1)1(1z)Z1s2(s1)(11(1z)Z1s2(s1)(1z1)z1(1z1)20.368z10.368z1(10.718Z1)11(1z1)(10.368Z1)系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為①(Z)G(z)1G(z)①(Z)G(z)1G(z)0.368z0.632z0.632z則閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為W(z)z2z0.632 0則閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為W(z)z2z0.632 0由z域直接判據(jù)|W。)I=0.632<1V(1)=1-1+0.632>0W-1)=1+1+0.632>0知閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。三、已知某被控對象的傳遞函數(shù)為(15分)GpGp(s)1s(s1)要求設(shè)計(jì)成單位反饋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如下圖所示。采樣周期為 T=1s。要求閉環(huán)特征根為0.4和0.6。試求數(shù)字控制器。解：廣義對象脈沖傳遞函數(shù)為1111G(z)ZG(s)Z11)1(1z)Z0.368z*1(11s2(s1)0.718z1)(1z1)z1 1(1z1)G(z)ZG(s)Z11)1(1z)Z0.368z*1(11s2(s1)0.718z1)(1z1)z1 1(1z1)2V~z11(1z)(10.368z)根據(jù)要求設(shè)定閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為z2①⑺ (z0.4)(z0.6) (10.4z1)(10.6z1)D(z)①(z)1112.718z(1z)(1 0.368z)121(1①(z))G(z) (1z0.76z)(10.718z)四、已知控制系統(tǒng)的被控對象的傳遞函數(shù)為G(s)(2s1)(s1)，采樣周期T=1s，若選閉環(huán)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T0.5s，試用大林算法設(shè)計(jì)數(shù)字控制器D(z)。若出現(xiàn)振鈴現(xiàn)象，修正數(shù)字控制器,消除振鈴現(xiàn)象。(20分)Ts1ess(s解：采樣周期T=1s，期望閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為s°s°(s)dh2es

s2進(jìn)而①(z)Z①(z)Zss1e2e0.865z2TseTseG(z)ZI1s(2s1)(s1)被控裝置廣義脈沖傳遞函數(shù)210.154z(10.610z)1~(10.368z)(10.607z)D(z)1 ①(z)5.617(10.368z1)(1 0.607z1)1112G(z)1①(z) (10.610z)(10.368z 0.865z)115.617(1 0.368z)(10.607z)111(10.610z)(1 0.763z)(11.131z)由振鈴現(xiàn)象產(chǎn)生的原理知，用常規(guī)大林算法設(shè)計(jì)的被控對象為二階的系統(tǒng)必產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象。在D(z)中的靠近z=-1的兩個(gè)因子中令z=1來消除振鈴現(xiàn)象，即D1 ①(z) 5.617(10.368z1)(10.607z1)(Z)G(z)1①⑵ (10.610)(10.763)(11.131Z1)1.979(10.368z1)(10.607z1)111.131z1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)試卷五答案一、簡答題(每小題4分，共40分)簡述采樣定理的基本內(nèi)容。答：米樣定理：如果連續(xù)信號(hào)f(t)具有有限頻譜，其最高頻率為 max,則對f(t)進(jìn)行周期采樣且采樣角頻率 s2max時(shí)，連續(xù)信號(hào)f(t)可以由采樣信號(hào)f*(t)唯一確定，亦即可以從f*(t)無失真地恢復(fù)f(t)。線性離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是什么？答：線性離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是： 閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的所有根的模|Zi|<1，即閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的極點(diǎn)均位于 z平面的單位圓內(nèi)。脈沖響應(yīng)不變法的基本思想是什么？答：脈沖響應(yīng)不變法的基本思想是：離散近似后的數(shù)字控制器的脈沖響應(yīng)gD(kT)是模擬控制器的脈沖響應(yīng)采樣值g(kT)的T倍。寫出增量型PID的差分控制算式。答：增量型PID控制算式可以寫為Ui Ui1心冷 ei1、2— e2)]ti T如何消除比例和微分飽和現(xiàn)象？答：“積分補(bǔ)償法”。其中心思想是將那些因飽和而未能執(zhí)行的增量信息積累起來，一旦有可能再補(bǔ)充執(zhí)行。這樣，動(dòng)態(tài)過程也得到了加速。即，一旦 u超限,則多余的未執(zhí)行的控制增量將存儲(chǔ)在累加器中； 當(dāng)控制量脫離了飽和區(qū)，則累加器中的量將全部或部分地加到計(jì)算出的控制增量上， 以補(bǔ)充由于限制而未能執(zhí)行的控制。給出線性定常離散系統(tǒng)的可控性定義。答：對于n階線性定常離散系統(tǒng)x(k1)Ax(k)Bu(k)；x(0)X0，若存在有限個(gè)輸入向量序列u(0),u(1),L,u(l1)ln能將某個(gè)初始狀態(tài)x(0)X0在第l步控制到零狀態(tài)，即x(l)0,則稱此狀態(tài)是能控的。若系統(tǒng)的所有狀態(tài)都是可

控的，則稱此系統(tǒng)(A,B)是狀態(tài)完全能控的，或簡稱系統(tǒng)是能控的7?給出線性定常離散系統(tǒng)的可測性定義。答：若系統(tǒng)x(k1)Ax(k)Bu(k)若已知輸入序列u(0),u(1)L,u(n1)y(k)Cx(k)Du(k)和有限個(gè)采樣瞬間測量到的輸出序列 y(k)，即y(0),y(1),L,y(n1)，可以唯一地確定出系統(tǒng)的任意初始狀態(tài)x(0)xo，則稱系統(tǒng)是狀態(tài)可觀測的，或簡稱可觀測。10.為提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性，通常采取的措施有哪些?答：為提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性，通常采取以下幾種措施：提高元器件和設(shè)備的可靠性。采取抗干擾措施，提高系統(tǒng)對環(huán)境的適應(yīng)能力采用可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)。采用故障診斷技術(shù)。1、已知1、已知F(s) ，求F(z)(10分)解:1F