计算机控制技术课后习题答案(4)

由广义对象的脉冲传递函数可得闭环脉冲传递函数，可求得控制器的脉冲传递函数D(z)。 数字控制器的直接设计步骤如下：

(1)根据控制系统的性质指标要求和其它约束条件，确定所需的闭环脉冲传递函数Φ(z)。 (2)求广义对象的脉冲传递函数G(z)。 (3)求取数字控制器的脉冲传递函数D(z)。 (4)根据D(z)求取控制算法的递推计算公式。

10.被控对象的传递函数为

Gc?s??1s2

采样周期T=1s，采用零阶保持器，针对单位速度输入函数，设计： (1)最少拍控制器D(1)最少拍控制器

可以写出系统的广义对象的脉冲传递函数

?z?；

(2)画出采样瞬间数字控制器的输出和系统的输出曲线。

?1?e-Ts1?T2z-11?z?1??Ts1? Gc?z??Ζ?1?e?3??s?s2???Z??12s??21?z????????将T=1S代入，有

Gc?z??z-11?z?121?z?1???2?

由于输入r(t)=t，则

Ge?z??1?z-1

1?Ge?z?z?11?z?1D?z???

Ge?z?G?z?2(2)系统闭环脉冲传递函数

??2??Φ?z??2z?1?z-2

则当输入为单位速度信号时，系统输出序列Z变换为

Y?z??R?z?Φ?z??2z??1?z?2??1?z?Tz?1?12?2Tz?2?3Tz?3?4Tz?4????

y(0)=0,y(1)=0,y(2)=2T,y(3)=3T,?

543210T2T3T4T5T6T

11.被控对象的传递函数为

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Gc?s??1e?s

s?1采样周期T=1s，要求：

?k?；

(2)采用大林算法设计数字控制器D?z?，并求取u?k?的递推形式。

(1)采用Smith补偿控制，求取控制器的输出u(1)采用Smith补偿控制 广义对象的传递函数为

1?e?Tse?s1?e?sHGC?s??H0?s?GC?s?????e?s?HGP?s??e?s

ss?1s?s?1??1?e?sb1z?1??s??L D??z??Z?D??s???Z??1?e??1?z?1??ss?11?az??1??????其中a1?e?TT1?e?1,b1?1?e?1,L??t?1,T?1S

U?z?0.6321z?1?z?2?则D??z?? E?z?1?0.3679z?1??U?z??0.3697z?1U?z??0.6321z?1?z?2E?z?

u?k??0.6321e?k?1??0.6321e?k?2??0.3679u?k?1?

(2)采用大林算法设计数字控制器 取T=1S,????1,K=1,T=1,L=?/T1

=1,设期望闭环传递函数的惯性时间常数T0=0.5S

则期望的闭环系统的脉冲传递函数为

?1?e?Tse?LTs?z?21?e?2 GB?z??Z?????1?2sTs?10??1?ze广义被控对象的脉冲传递函数为

???1?e?sTK1?z-21?e?1?LTs??1-1?1HGC?z??Z??e??1?zzZ????1?z?1e?1 s1?Tss1?s??1??????则

?1?ze??1?e???1?e??1?ze??1?e?z??1?0.3679z??1?0.1353???1?0.3679??1?0.1353z??1?0.1353?z??1?1?2?1?1?2?2?2?1?1?2GB?z?z?21?e?2z?21?e?2D?z?????2HGC?z??1?GB?z??HGC?z?1?z?1e?2?z?21?e?2z1?e?1?1?2?2?21?ze?z1?e1?z?1e?1????????????????又

1.3680?0.5033z?1?1?0.1353z?1?0.8647z?2D?z??U?z? E?z??1?2?1则U?z??0.1353zU?z??0.8647zU?z??1.3680E?z??0.5033zE?z? 上式反变换到时域，则可得到

u?k??1.3680e?k??0.5033e?k?1??0.1353u?k?1??0.8647u?k?2?

12.何为振铃现象？如何消除振铃现象？

所谓振铃现象是指数字控制器的输出u(k)以接近二分之一的采样频率大幅度上下摆动。它对系统的输出几

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乎是没有影响的，但会使执行机构因磨损而造成损坏。 消除振铃现象的方法： （1）参数选择法

对于一阶滞后对象，如果合理选择期望闭环传递函数的惯性时间常数T0和采样周期T，使RA≤0，就没有振铃现象。即使不能使RA≤0，也可以把RA减到最小，最大程度地抑制振铃。 （2）消除振铃因子法

找出数字控制器D(z)中引起振铃现象的因子(即z=-1附近的极点)，然后人为地令其中的z=1，就消除了这个极点。根据终值定理，这样做不影响输出的稳态值，但却改变了数字控制器的动态特性，从而将影响闭环系统的动态响应。

13.前馈控制完全补偿的条件是什么？前馈和反馈相结合有什么好处？ 前馈控制完全补偿的条件是Gn?s??Dn?s?G?S??0。

如果能将扰动因素测量出来，预先将其变化量送到系统中进行调整，这样在被调量改变之前就能克服这些扰动的影响。这种扰动的预先调整作用就称为前馈。若参数选择得合适，前馈控制可取得良好的控制效果。但实际上，前馈控制环节的参数不易选得那么准确，而且一个实际系统的扰动也不只一个，因此反馈控制还是不可少的。主要扰动引起的误差，由前馈控制进行补偿；次要扰动引起的误差，由反馈控制予以抑制，这样在不提高开环增益的情况下，各种扰动引起的误差均可得到补偿，从而有利于同时兼顾提高系统稳定性和减小系统稳态误差的要求。

14.与PID控制和直接数字控制相比，模糊控制具有哪些优点？ 与PID控制和直接数字控制相比，模糊控制的优点：

（1）模糊控制可以应用于具有非线性动力学特征的复杂系统。 （2）模糊控制不用建立对象精确的数学模型。 （3）模糊控制系统的鲁棒性好。

（4）模糊控制是以人的控制经验作为控制的知识模型，以模糊集合、模糊语言变量以及模糊逻辑推理作为控制算法。

15.多变量控制系统解耦条件是什么？

多变量控制系统解耦条件是系统的闭环传递函数矩阵?本章作业

用C语言编写数字PID算法、大林算法、施密斯算法通用子程序。

?s?为对角线矩阵。

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第五章 微型计算机控制系统的应用软件设计

习题及参考答案

1.简述应用软件的设计步骤。

图5—1给出了应用软件设计的流程图，它描述了应用软件设计的基本任务和设计过程。

图5—1 应用软件设计流程图

（1）问题定义 （2）程序设计 （3）手编程序 （4）差错 （5）测试 （6）文件编制 （7）维护和再设计 2.什么是计算延时？

当采样信号送入CPU，按控制算法要求进行数据处理时，由于计算机执行每条指令均需要一定时间，这样，从数据采样到结果输出之间就要产生一定的时间延迟，称为计算延时。 3.如何在应用软件设计中减少计算延时？

在应用软件设计过程中，为减少计算延时，通常将运算分为前台运算和后台运算。 前台运算：为得到当前输出值U(k)，而必须进行的运算。

后台运算：为得到下一时刻输出值U(k +1)以及与当前输出无关的其他计算和管理算法。

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4.标度变换在工程上有什么意义？在什么情况下使用标度变换程序？

微机控制系统在读入被测模拟信号并转换成数字量后，往往还要转换成操作人员所熟悉的工程值。这是因为生产现场的各种工艺参数量纲不同。例如，压力的单位为Pa，流量的单位为m3/h，温度的单位为℃。这些参数A/D转换后得到一系列的数码，这些数码的值并不一定等于原来带有量纲的参数值，它仅代表参数值的大小，故必须把它转换成带有量纲的数值后才能运算、显示或打印输出。这种转换称为工程量转换，也称为标度变换。标度变换有各种不同类型，它取决于被测参数测量传感器的类型，设计时应根据实际情况选择适当的标度变换方法，常用线性参数标度变换。 第六章 微型计算机控制系统的抗干扰技术

习题及参考答案

1.干扰的作用途径是什么？

无论是内部干扰还是外部干扰，都是从以下几个途径作用于系统的。 (1) 传导耦合 (2) 静电耦合 (3) 电磁耦合 (4) 公共阻抗耦合

2.什么是共模干扰和串模干扰？如何抑制？

共模干扰是在电路输入端相对公共接地点同时出现的干扰，也称为共态干扰、对地干扰、纵向干 …… 此处隐藏：2329字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……