计算机控制系统练习题A

计算机控制系统练习题A一、回答题1、简述积分调节的作用2、为什么会出现比例和微分饱和现象？3、线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么？4、何为最少拍设计？5、如何消除积分饱和现象？6.简述积分调节的作用？二、设被控对象传递函数为p()(1)KGsss，在对象前接有零阶保持器，试求广义对象的脉冲传递函数。三、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。（15分）2()(1)(2)Dsss四、采样周期T＝1s，试对单位阶跃输入设计最少拍无纹波数字控制器五、已知闭环离散系统的特征方程式为试用修正劳斯－霍尔维茨判据判断该系统是否稳定。五、设对象的传递函数1e1()1TsGsss采样周期T＝1s，试对单位阶跃输入设计最少拍无纹波数字控制器。计算机控制系统练习题A答案一、回答题1、简述积分调节的作用32()1.030.430.00540Wzzzz答：为了消除在比例调节中的残余静差，可在比例调节的基础上加入积分调节。积分调节具有累积成分，只要偏差e不为零，它将通过累积作用影响控制量u，从而减小偏差，直到偏差为零。积分时间常数TI大，则积分作用弱，反之强。增大TI将减慢消除静差的过程，但可减小超调，提高稳定性。引入积分调节的代价是降低系统的快速性。2、为什么会出现比例和微分饱和现象？答：当给定值发生很大跃变时，在PID增量控制算法中的比例部分和微分部分计算出的控制增量可能比较大(由于积分项的系数一般小得多，所以积分部分的增量相对比较小)。如果该计算值超过了执行元件所允许的最大限度，其中计算值的多余信息没有执行就遗失了，从而影响控制效果。3、线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么？答：线性离散系统的脉冲传递函数定义为零初始条件下，系统或环节的输出采样函数z变换和输入采样函数z变换之比。4、何为最少拍设计？答：最少拍设计，是指系统在典型输入信号(如阶跃信号，速度信号，加速度信号等)作用下，经过最少拍(有限拍)，使系统输出的稳态误差为零。5、如何消除积分饱和现象？答：减小积分饱和的关键在于不能使积分项累积过大。因此当偏差大于某个规定的门限值时，删除积分作用，PID控制器相当于一个PD调节器，既可以加快系统的响应又可以消除积分饱和现象，不致使系统产生过大的超调和振荡。只有当误差e在门限之内时，加入积分控制，相当于PID控制器，则可消除静差，提高控制精度。6、简述积分调节的作用答：为了消除在比例调节中的残余静差，可在比例调节的基础上加入积分调节。积分调节具有累积成分，只要偏差e不为零，它将通过累积作用影响控制量u，从而减小偏差，直到偏差为零。积分时间常数TI大，则积分作用弱，反之强。增大TI将减慢消除静差的过程，但可减小超调，提高稳定性。引入积分调节的代价是降低系统的快速性。二、已知系统的差分方程为()(1)(2)ykykrk输入信号是10()00krkk初始条件为(0)1y，试写出输出脉冲序列()yk的表达形式。解：(0)1y(1)(1)(0)1yry(2)(0)(1)2yry(3)(1)(2)1yry(4)(2)(3)2yry(5)(3)(4)1yry三、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。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511()(1)(2)()663ukukukek四、已知闭环离散系统的特征方程式为试用修正劳斯－霍尔维茨判据判断该系统是否稳定。解：利用双线性变换将11wzw代入所给特征方程得322.473.61.540.40列劳斯表3w2.471.542w3.60.41w1.2700w0.4得列劳斯表第一列严格为正，所以所有根均在单位圆内，因此所给稳定。五、对所给对象求z变换，可得11113.68(10.717)()(1)(10.368)zzGzzz11001112()0.717(()(10.717),0.58()1()1()()0.158(1)(10.368)10.580.416GzuvmpΦzzzccΦzDzΦzGzzzzz可见零点为单位圆内),极点为1(单位圆上),0.368(单位圆内)。故=0,=0(单位圆上极点不包括),=1,=1。设求得32()1.030.430.00540Wzzzz