2011计算机控制技术期末复习题详解

.4.9 已知被控对象的传递函数为采样周期T=0.1s，采用零阶保持器。要求（1）针对单位速度输入信号设计最少拍无纹波系统的，并计算输出响应、控制信号和误差序列，画出它们对时间变化的波形。（2）针对单位阶跃输入信号设计最少拍有纹波系统的，并计算输出响应、控制信号和误差序列，画出它们对时间变化的波形。解：广义脉冲传递函数为最少拍无纹波设计步骤：1）根据广义对象的传递函数确定参数N（分母多项式的幂次）M （分子多项式的幂次）d=N-M延时w在所有零点的总数（不包括无穷远的零点）v在z平面的单位圆上或圆外极点的个数j在z平面的单位圆上极点的个数q(输入类型)已知N=2，M=2所以d=0w=1(即分子多项式中的)v=1，j=1；q=2(单位速度输入)2）确定F1(z)和F2(z)的幂次m和n所以：3）确定e(z)4）确定(z)5）根据关系使等式两边同幂次的系数相等，解出F1和F2中的系数。解得：所以：6）求控制器D(z)最少拍无纹波设计步骤：1）根据广义对象的传递函数确定参数N（分母多项式的幂次）M （分子多项式的幂次）d=N-M延时w在所有零点的总数（不包括无穷远的零点）v在z平面的单位圆上或圆外极点的个数j在z平面的单位圆上极点的个数q(输入类型)已知N=2，M=2所以d=0w=1(即分子多项式中的)v=1，j=1；q=1(单位阶跃输入)2）确定F1(z)和F2(z)的幂次m和n所以：3）确定e(z)4）确定(z)5）根据关系使等式两边同幂次的系数相等，解出F1和F2中的系数。解得：所以：6）求控制器D(z)最少拍有纹波设计步骤：1）根据广义对象的传递函数确定参数N（分母多项式的幂次）M （分子多项式的幂次）d=N-M延时u在z平面的单位圆上或圆外零点的个数v在z平面的单位圆上或圆外极点的个数j在z平面的单位圆上极点的个数q(输入类型)已知N=2，M=2所以d=0u=0(即分子多项式中的)v=1，j=1；q=1(单位速度输入)2）确定F1(z)和F2(z)的幂次m和n所以：3）确定e(z)4）确定(z)5）根据关系使等式两边同幂次的系数相等，解出F1和F2中的系数。解得：所以：6）求控制器D(z)4.10 被控对象的传递函数为 采样周期T=1s，采用零阶保持器，针对单位速度输入函数，按以下要求设计： (1)最少拍无纹波系统的设计方法，设计和； (2)求出数字控制器输出序列的递推形式。解：广义对象的脉冲传递函数将T=1S代入，有最少拍无纹波设计步骤：1）根据广义对象的传递函数确定参数N（分母多项式的幂次）M （分子多项式的幂次）d=N-M延时w在所有零点的总数（不包括无穷远的零点）v在z平面的单位圆上或圆外极点的个数j在z平面的单位圆上极点的个数q(输入类型)已知N=2，M=2所以d=0w=1v=2，j=2；q=2(单位阶跃输入)2）确定F1(z)和F2(z)的幂次m和n所以：3）确定e(z)4）确定(z)5）根据关系使等式两边同幂次的系数相等，解出F1和F2中的系数。解得：所以：6）求控制器D(z)11.被控对象的传递函数为采样周期T=1s，要求：(1)采用Smith补偿控制，求取控制器的输出；(2)采用大林算法设计数字控制器，并求取的递推形式。(1)采用Smith补偿控制广义对象的传递函数为其中则(2)采用大林算法设计数字控制器取T=1S,K=1,T1=1,L=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广义被控对象的脉冲传递函数为则又则上式反变换到时域，则可得到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RA0，就没有振铃现象。即使不能使RA0，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。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