计算机控制系统试题五答案

计算机控制系统试卷五答案班级：姓名：学号：成绩：一、简答题（每小题4分，共40分）1.简述采样定理的基本内容。答：采样定理:如果连续信号)(tf具有有限频谱，其最高频率为max,)(tf进行周期采样且采样角频率smax2时，连续信号)(tf可以由采样信号)(*tf唯一确定，亦即可以从)(*tf无失真地恢复)(tf。2.线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？答：线性离散控制系统稳定的充要条件是：闭环系统特征方程的所有根的模｜zi｜1，即闭环脉冲传递函数的极点均位于z平面的单位圆内。3.脉冲响应不变法的基本思想是什么？答：脉冲响应不变法的基本思想是：离散近似后的数字控制器的脉冲响应gD(kT)是模拟控制器的脉冲响应采样值g(kT)的T倍。4.写出增量型PID的差分控制算式。答：增量型PID控制算式可以写为D1P112I[(2)]iiiiiiiiTTuuKeeeeeeTT5.如何消除比例和微分饱和现象？答：“积分补偿法”。其中心思想是将那些因饱和而未能执行的增量信息积累起来，一旦有可能再补充执行。这样，动态过程也得到了加速。即，一旦u超限，则多余的未执行的控制增量将存储在累加器中；当控制量脱离了饱和区，则累加器中的量将全部或部分地加到计算出的控制增量上，以补充由于限制而未能执行的控制。6.给出线性定常离散系统的能控性定义。答：对于n阶线性定常离散系统(1)()()xkAxkBuk；0(0)xx，若存在有限个输入向量序列(0),(1),,(1)uuulnl能将某个初始状态0(0)xx在第l步控制到零状态，即()0xl，则称此状态是能控的。若系统的所有状态都是能控的，则称此系统),(BA是状态完全能控的，或简称系统是能控的。7.给出线性定常离散系统的能观性定义。答：若系统(1)()()()()D()xkAxkBukykCxkuk若已知输入序列(0),(1),,(1)uuun和有限个采样瞬间测量到的输出序列()yk，即(0),(1),,(1)yyyn，可以唯一地确定出系统的任意初始状态0(0)xx，则称系统是状态能观测的，或简称能观测。8.简述计算机网络的功能及特点。答：(1)数据信息的快速传输和处理，以实现实时管理和实时监控。(2)可共享计算机系统资源。(3)提高了计算机的可靠性。(4)能均衡负载、互相协作。(5)能进行分布处理。在计算机网络中，可根据具体要求选择网内最合适的资源来处理。(6)计算机网络的智能化，提高了网络的性能和综合的多功能服务，并能更加合理地进行应用，以提高综合信息服务的水平。9.基于Internet网络的控制在控制领域的应用中有着怎样的优势？答：基于Internet网络的控制在控制领域的应用中有着如下优势：(1)能够远程遥监测、控制被控对象的特性和行为、(2)能使世界各地的专家足不出户、协同作业对被控对象进行控制。(3)从商业角度来说，由于员工的地理可分散性，大大提高了企业或公司的经营效率，从而降低了企业或公司的经营成本。10.为提高计算机控制系统的可靠性，通常采取的措施有哪些？答：为提高计算机控制系统的可靠性，通常采取以下几种措施：(1)提高元器件和设备的可靠性。(2)采取抗干扰措施，提高系统对环境的适应能力。(3)采用可靠性设计技术。(4)采用故障诊断技术。二、已知)5(1)(sssF，求)(zF。（10分）解：1515-11511111()()(5)511e0.2(1-e)=(1)(1e)TTTFzFssszzzzzZZ三、已知系统框图如下所示：T=1s(10分)判别系统稳定性。解：系统开环传递函数为1111111121()()(1)111(1)11e0.6320.632(1)(10.368)11.3680.368GzGssssszzzzzzzzZZZ系统闭环特征方程21()0.7360.3680Gzzz采用双线性变换11wzw得w平面特征方程为22.1041.2640.6320ww建立劳斯表w22.1040.632w11.264w00.632由劳斯判据可知系统稳定。四、用后向差分法求下列模拟滤波器D(s)的等效数字滤波器，并给出差分递推算式，设T=1s,(10分)2()(1)(2)Dsss解：使用后项差分离散化方法，令11zsT，则1211()2()()()56szUzDzDsEzzz可得其差分递推算式为)1(1ssr(t)y(t)-—T511()(1)(2)()663ukukukek五、已知广义被控对象:1e1()1TsGsss,给定T=1s(20分)针对单位阶跃输入设计最小拍无纹波控制系统,并画出系统的输出波形图。解：广义对象脉冲传递函数为1111e1()()110.632(1)(1)10.368TsGzGssszzsszZZZ可以看出，G(z)的零点为-0.718(单位圆内)、极点为1(单位圆上)、0.368(单位圆内)，故w=0,v=0(单位圆上除外),m=1。针对阶跃输入进行设计，故p=1。于是可设10()Φzzc0(1)1Φc解得01c。闭环脉冲传递函数为11e()()1()1ΦzzΦzΦzz则11e()10.368()()()0.632(1)ΦzzDzΦzGzz11231()()()1zYzRzΦzzzzz（图略）