计控复习材料

1、计算机控制技术复习整理( Edited by Benson Kong )Caution:Anyone who takes advantage of this set of materials must not cheat in the exam,or heshe will suffer a unexpected accident in someday Death Note (To delete this word ,you will face the evil). 第一章绪论计算机控制系统概述 自动控制系统 自动控制： 就是在没有人参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预 定的规律运行。

2、 计算机控制系统 计算机控制系统： 就是利用计算机 (工业控制机 )来实现生产过程 自动控制的系统。工作原理：分为 实时数据采集、实时控制决策和实时控制输出 三个步骤。 计算机控制系统的组成 计算机控制系统由 计算机和生产过程两大部 分组成。常用的计算机控制系统主机 计算机控制系统的典型形式 操作指导控制系 统，属于开环控制结构。 直接数字控制系统 DDC ，属于闭环 控制系统， 是计 算机在工业生产过程中 最普遍的一种应用方式。 监督控制系统 SCC ，作用是改 变给定值，所以又称为设定值控制 SPC 。分为： SCC+ 模拟调节器的控制系统 以 及SCC+DC的C分级控制系统 两种模式。

3、集散控制系统 DCS，也叫分布式控 制系统。结构模式为：“操作站控制站现 场仪表 3 层结构，系统本钱高。 现场总线控制系统FCS，是新一代分布式控制系统。结构模式为：“操作站一现场 总线智能仪表 两层结构。综合自动化系统 计算机控制系统的开展概况和趋势 计 算机控制系统的开展概况：硬件、软件、理论。计算机控制系统的开展趋势 计算机控制系统原理图：第二章数字控制技术数字控制根底数字控制定义：生产机械根据数字 计算机输出的数字信号，按规定的工作顺序、 运动轨迹、运动距离 和运动速度等规律自动地完成工作的控制方式。数控技术开展概况 数字控制原理 数字控制方式点位控制： 只要求控制道具行程重点的坐标

4、值，移动过程中不做任何加工直线控制：控制行程的终点坐标值，刀具相对于工件平行某一执教坐标轴直线运动，运动过程中有切削加工。轮廓控制：控制刀具沿工件轮廓曲线不断地运动，并在运动过程中将工件加工成某一形状。数字控制系统分为开环和闭环两类。数控系统的分类传统数控系统、开放式数控系统PC IN NC结构式数控系统和 NC IN PC结构式 数 控系统.逐点比拟插补法。直线插补计算过程和圆弧插补计算过程步骤。A.逐点比拟法插补运算，就是在某个坐标方向上每走一步 即输出一个进给脉 冲， 就作一次计算，将实际进给位置的坐标与给定的轨迹进行比拟，判断其偏差情况，根据偏差，再决定下一步的走向沿X轴进给，还是沿

5、Y轴进给。逐 点比拟法插 补的实质是以阶梯折线来逼近给定直线或圆弧曲线，最大逼近误差不超过数控系统的一个脉冲当量每走一步的距离，即步长。直线插补计算过程的 步 骤如下：1偏差判别：即判别上一次进给后的偏差值Fm是最大于等于零，还是小于零；2坐标进给：即根据偏差判断的结果断定进给方向，并在该方向上进给一步；(3) 偏差计算：即计算进给后的新偏差值Fm+1，作为下一步偏差判别的依据；(4) 终点判别：即假设已到达终点，那么停止插补；假设未到达终点，那么重复上述步骤。圆弧插补步骤：偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算以及终点判别。例题1:假设加工第一象限直线OA，起点0(0，0)，终点A( 11，

6、7)。要求：(1) 按逐点比拟法插补进行列表计算；(2) 作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。解：由题意可知 xe=11,ye=7 ， F0=0，我们设置一个总的计数器Nxy,其初值应为Nxy=|7-0|+|11-0|=18 ，那么插补计算过程如表3 1所示。根据插补计算过程表所作出的直线插补走步轨迹图如下图所示。表3 1步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判别步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判别起点F0=0Nxy=181F0=0+XF1=F0-ye=-7Nxy=172F1<0+YF2=F1+xe=4Nxy=163F2>0+XF3=F2-ye=-3Nxy=154F3<0+YF4

7、=F3+xe=8Nxy=145F4>0+XF5=F4-ye=1Nxy=136F5>0+XF6=F5-ye=-6Nxy=127F6<0+YF7=F6+xe=5Nxy=118F7>0+XF8=F7-ye=-2Nxy=109F8<0+YF9=F8+xe=9Nxy=910F9>0+XF10=F9-ye=2Nxy=811F10>0+XF11= F10-ye=-5Nxy=712F11<0+YF12=F11+xe=6Nxy=613F12>0+XF13=F12-ye=-1Nxy=514F13<0+YF14=F13+xe=10Nxy=415F14>

8、;0+XF15=F14-ye=3Nxy=316F15>0+XF16=F15-ye=-4Nxy=217F16<0+YF17=F16+xe=7 J Nxy=118F17>0+XF18=F16-ye=0Nxy=0例题2 :设加工第一象限的圆弧AB，起点A(6, 0)，终点B(0, 6)。要求：(1) 按逐点比拟法插补进行列表计算；(2) 作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。解：插补计算过程如表 3 2所示。终点判别仍采用第二种方法，设一个总的计数器Nxy，每走一步便减 1操作，当Nxy=O时，加工到终点，插补运算结束。以下图为插补过程中的走步轨迹。表32步数偏差判别坐标进给偏差计

9、算坐标计算终点判别起点 F0=0x0=6,y0=0Nxy=121F0=0 -XF仁 0-12+1=-11x1=5,y1=0Nxy=112F1<0 +YF2=-11+0+1=-10 x2=5,y2=1Nxy=103F2<0 +YF3=-10+2+1=-7x3=5,y3=2Nxy=94F3<0 +YF4=-7+4+1=-2x4=5,y4=3Nxy=85F4<0 +YF5=-2+6+1=5x5=5,y5=4Nxy=76F5>0 -XF6=5-10+1=-4x6=4,y6=4Nxy=67F6<0 +YF7=-4+8+1=5x7=4,y7=5Nxy=58F7>0

10、 -XF8=5-8+1=-2 x8=3,y8=5Nxy=49F8<0 +YF9=-2+10+1=9x9=3,y9=6Nxy=310 F9>0 X F10=9-6+1=4 x10=2,y10=6 Nxy=211 F10>0 X F11=4-4+1=1 x11 = 1,y11=6 Nxy=112 F11>0 - X F12=1-2+1=0 x12=0,y12=6 Nxy=0123456多轴步进驱动控制技术 步进电动机的工作原理 对于一个步进电动机，如果它的转 子的齿数为Z，它的齿距角为： 而步进电动机运行 N拍可使转子转动一个齿距位置。实际上，步进电动机每一拍就执行一次步进

11、，所以步进电动机的步距角改式中，N是步进电动机的工作拍数；z是转子的齿数。步进电动机的工作方式 单相三拍、双相三拍以及三相六拍试用高级或汇编语言编写以下各插补计算程序:(1) 第一象限直线插补程序。(2) 第一象限逆圆弧插补程序。答：1第一象限直线插补程序设内存中三个单元 XE、YE、FM分别存放直线终点横坐标、终点纵坐标、力口 工点。data segme ntXE DB xeYE DB yzFM DB 0ZF DB 0data endsMOV AL，XEADD AL，YEMOV CL，AL ； CL 存 NXYLAB1 : MOV AL， FMCMP AL，OOHJGE LAB2MOV ZF

12、，03HMOV AX，FMADD AX，XEMOVFM，AXJMP CONTROLLAB2 : MOV ZF，01HMOV AX， FMSUB AX，YEMOVFM，AXCONTRO : LDEC CLJNZ LAB1RET第一象限逆时针圆弧插补愉入3 YHHML XI=K Yl= Z_Nz、YZ&3 |F11132YM* 1 I FM=I1M-2XM+1|1i_一一_ Ji.s亠|YM+l I1 XM-XM-11L r第四章常规及复杂控制技术数字控制器的连续化设计技术计算机控制系统的结构框图:空 e(t) / e(k).D(z)HG)u(t) J数字控制器的连续化设计步骤1. 设计假

13、想的连续控制器D(s)2. 选择采样周期T3. 将D(s)离散化为D(z)sTe2eSTsTe21 S2T 1 S2T1 S2T 1 S2T(1)双线性变换法Z=esT=1+sT+，D(z)D(s) 2 z 1 sT z 1?1+sTs由上式可得T(3)后向分差法s z 1, D(z)sTZ esT1 sT TzsTD(s)s z 1 s Tze利用级数展开还可将 Z=esT写成以下形式4. 设计由计算机实现的控制算法5. 校验数字PID控制器的设计1. PID控制器定义 答：根据偏差的比例、积分、微分进行控制的控制算法。2. 脉冲传递函数定义 在初始条件为零 的情况下，系统输出脉冲序列的Z变

14、换 与输入脉冲序列的Z变换之比。3.模拟PID控制规律 为u(t) K p e(t) t1o e(t )dt T d ded(tt)对应的模拟PID调节器的传递函数为D(s) Us)E(s)1Kp(1TisTds)kp为比例增益,kp与比例带3成倒数关系即 KP=1/ 3TI为积分时间，TD为微分时间u(t)为控制量，e(t)为偏差4. 数字PID控制器T k e(k) e(k 1) u(k) Kp e(k) e(i) T dTi i oT 55数字PID位置型和增量型控制算法的表达式增量型6. 数字PID增量型控制算法流程离线汀订 Le(*-|)a=eU-2)= 02:按式(433) im控

15、制墳駅u(A)11将猜岀给D/A1v(Jt-2)-eU -1)e(k - |)椅A/D结舉赋给卩| D/A |-数字PID控制器的改良1. 积分项的改良(1 )积分别离(2) 抗积分饱和(3 )梯形积分(4)消除积分不灵敏区2微分项的改良(1) 不完全微分PID控制算法 数字PID参数的整定1.采样周期的选择(实验考试重点看)根据香农采样定理，采样周期上限应满足：T< /max ,其中3 max为被采样信号的上限角频率。采样周期的下限为计算机执行控制程序和输入输出所消耗的时间，系统的采样周期只能在 Tmin与Tmax之间选择在允许范围内，选择较小的T。2其次要考虑以下各方面的因素 给定值

16、的变化频率：变化频率越高，采样频率就应越高； 被控对象的特性：被控对象是快速变化的还是慢变的； 执行机构的类型：执行机构的惯性大，采样周期应大 ； 控制算法的类型：采用太小的T会使得PID算法的微分积分作用很不明显；控制算法也需要计算时间。 控制的回路数。2. 按简易工程法整定 PID参数1扩充临界比例度法选择一个足够短的采样周期，观察只含有比例调节器的闭合回路，减小比例带直到系统发散，增大比例直到出现持续等幅振荡，记下此时临界比例度和临界振荡周期，选择适宜控制度，得到 PID参数表。2 扩充响应曲线法 测量被控对象在突加给定后的过渡过程曲线，用标准对象传 递函数进行拟合，确定对象参数，利用经

17、验公式求出对应PID控制器的参数。3凑试法 增大比例系数一般将加快系统的响应，在有静差的情况下有利于减小静差。但 过大的比例系数会使系统有较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。 增大积分时间有利于减小超调，减小振荡，使系统更加稳定，但系统静差的消除 将随之减慢。增大微分时间也有利于加快系统响应，使超调量减小，稳定性增加，但系统对扰动的抑制能力减弱，对扰动有较敏感的响应。数字控制器的离散化设计技术数字控制器的离散化设计步骤1. 典型计算机控制系统离散框图2. 数字控制器的离散化设计步骤1) 根据控制系统的性能指标要求和其它约束条件，确定所需的闭环脉冲传递函数2) 求广义对象的脉冲传递函数 G(z

18、)TsG(z) B(z) Z H (s)G CZ H (s)G C ( s) ( s) Z 6 e GC (s)1 (z)A(z) S3) 求取数字控制器的脉冲传递函 数 D(z) 。D(z)GD(z)1 D(z)G(z) G(z)1 (z)(4) 根据 D(z) 求取控制算法的递推计算公式D(z)U(z)U(z) i 0nE(z) 1 n aiz ibi z i, (n m)i1(5)由数字控制器D(z) U (z) i 0 nE(z) n iD(z) 的一般形式：mbi z i, (n m)1ai zi1那么：数字控制器的输出 U(z) 为mnU (z)biz iE(z)aiz iU (z

19、)i 0 i 1因此，数字控制器 D(z) 的计算机控制算法为mnu(k)bie(k i)aiu(k i)i 0 i 1按照上式，就可编写出控制算法程序 最少拍控制器的设计6 最少拍控制， 就是要求闭环系统对于某种特定的输入在最少个采样周期内达 到 无静差的稳态。e(z)也R(z)R(z) 丫 1(z)R(z) 11)闭环脉冲传递函数确实定E(z) R(z) e(z) B(z)R(z). q' )(1 z 1)q典型输入类 型对应的z变q=1单位阶跃函数R(z)q=2单位速度函数Tz-1R(z)12(1 z 1)2T 2z-1(1 z-1)R(z)2(1 z 1)3B(z)是不包含(1

20、-z -1)因子的关于z-1的多项式。根据z变换的终值定理，系统的稳态误差为11e( ) Izim1(1 z 1)E(z) li zm*1 z Izim1(1 z 1) B(z1) q e(z) z 1 (1 z )1)R(z) e(z)由于B(z)没有(1-z -1 )因子，因此要使稳态误差e(s)为零，必须有e(z)=1-(z)=(1 -z -1) qF(z)(z)=1 - e(z)=1-(1-z -1) qF(z)这里F(z)是关于z-1的待定系数多项式。为了使能够实现，F(z)中的首项应取为 1，即 F(z)=1+fi z-1+f 2z -2 +? +f pz-p可以看出，具有Z-1的

21、最高幕次为N=p+q，这说明系统闭环响应在采样点 的值经 N 拍可到达稳态。特别当 P=0 时，即 F(z)=1 时，系统在采样点的输出可在 (N min=q 拍 ) 内到达稳 最少拍态，即为最少拍控制。因此最少拍控制器设计时选择为(z)=1-(1-z -1) q最少拍控制器 D(z) 为1q D(z) 1 (z) 1 (1 z 11)qq G(z) 1 (z) G(z)(1z 1)q2. 典型输入下的最少拍控制系统分析其 z 变换(1) 单位阶跃输入 (q=1) ，输入函数 r(t)=1(t),R(z) 11 z由最少拍控制器设计时选择的(z)=1-(1-z-到1) q=z-1 可以得到1z

22、1(1 zE(z) R(z)e(z)R(z) 1(z)1) 11?z00?z121 0?z 21zY(z) R(z)(z)进一步求得以上两式说明，只需一拍 ( 一个采样周期 )输出就能跟踪输入，误差为零，过渡过 程结束。3. 最少拍控制器的局限性(1) 最少拍控制器对典型输入的适应性差(2) 最少拍控制器的可实现性问题(3) 最少拍控制的稳定性问题纹对含制器器后的：不含纯滞后时G' c(sd=0； 函当数 ,(s)中含有i纯滞后时，1.考虑广义脉冲传递函数的稳定那么当因A,G' c(s)是不含滞后局部的传°递) d > 1,即d个采样周期的纯滞后。d=/T对上式

23、进行z变换Ts eB(z)G(z)A(z)并设G(z)有u 个零点 /、b?、?、 buv 个极点ai、a?、?、av ；在z平面的单位圆上或圆外。G(z)u z d (1 bi z 1)i 1 v(1 aiz 1)G'(z)是G(z)中不含单位圆上或圆外的零极点部分式D(z) 1G(z) 1 可以看出，为了防止使 G(z)在单位圆 外或圆上的零点、极点与D(z)的零点、极点对消，同时又能实现对系统的补偿，选择系统的闭环脉冲传递函数时必须满足一定的约束条件！e(Z)的零点中，必须包含G(z)在z平面单位圆外或圆上的所有极点，即有1 (z)D(z)G(z)1 2.e(z)的零点的选择e(

24、z),的分母相同，化简后，只剩下各自的零点局部,的零极点位置对e(z) 1 (1 a iz1) (1 z1)qFi(z)i1上式中，F1(z)是关于z-1的多项式，且不含 G(z)中的不稳定极点ai。为了使 e(z) 能够实现，F1(z)应具有以下形式F 1(z) =1+f 11 z-1 +f 12z-2 +? +f 1mz假设G(z)有j个极点在单位圆上，即z=1处，那么由终值定理可知，e(z)的选择 方法应对上式进行修改。可按以下方法确定e(z)：假设j < q，那么e(z)1(z)vji1(1 aiz 1)(1z 1)q F1(z)假设j > q，那么e(z)1(z)vj(1

25、i1ai z 1)(1z 1) jF1(z)3.(z)的零点由式的选择1(z)D(z) G(z)1(z)知，的零点中，必须包含G(z)在z平面单位圆外或圆上的所有零点，以及纯滞后局部，即有u(z) z d (1 b iz 1) F2(z)i1F2(z)是关于z-1的多项式，且不含G(z)中的不稳定零点b。为了使 能够实现，F2(z)应具有以下形式：F 2(Z)=f 21Z-1 +f 22Z-2 +? +f 2nZ-n4. F 1(z)和F2(z)阶数的选取方法可按以下进行(1)假设G(z)中有j个极点在单位圆上，当j < q时，有mud nvjqmud根据以上给出了确定nv(z)时必须满

26、足的约束条件，可求得最少拍控制器为F2(z)D(z) 1 (z)G'(z)(1 z 1)q jF1(z) , j 'F2(z) , j q G '(z)F 1(z)G(z) 1 (z)根据上述约束条件设计的最少拍控制系统， 只 保证了在最少的几个采样周期后 系统的响应在采样点时是稳态误差为零，而不能保证任意两个采样点之间的稳 态 误差为零。这种控制系统输出信号 y(t) 有纹波存在，故称为最少拍有纹波控制系统，上式的控制器为最少拍有纹波控制器。最少拍无纹波控制器的设计 原因：控制量 u(t) 波动不稳定 后果：输出有波动，造成机械机构的摩擦(z)必须包含G(z)的分子多

27、项式B(z)，即必须包含G(z)的所有零点。 这 样，原来最少拍无纹波系统设计时确定(z)的公式应修改为(z) z dB(z)F 2(z) z d (1 b iz 1) F2(z)i13为G(z)的所有零点数；bi、b2、? b为G(z)的所有零点。确定(z)必须满足以下要求：(1) 被控对象 Gc(s) 中含有足够的积分环节，以满足无纹波系统设计的必要条 件。 并求出G( z)，写成因子形式。选择 (z)。包含G( z)所有的零点。 选择 e(z)。包含G(z )在单位圆外、圆上的极点。选择Fi(z)和F2(z)阶数m和n,形式。 假设G(z)中有j个极点在单位圆上，当j < q时，有

28、md nvjq 假设G(z)中有j个极点在单位圆上，当j >q时，有mdnv纯滞后控制技术达林算法达林算法的设计目标是使整个闭环系统所期望的传递函数(S)相当于一个延迟环节和一个惯性环节相串联，即1s(S) e sT s 1整个闭环系统的纯滞后时间和被控对象Gc(s)的纯滞后时间甘目同。闭环系统的时间常数为 T,纯滞后时间t与采样周期T有整数倍关系，t=NT。用脉冲传递函数近似法求得与(s)对应的闭环脉冲传递函数(z)Gc(s)KeTis(z) Y(z) z 1 eTs? e s(1 e Tttt)z iN 1Gc(s)是带有纯滞后的一阶惯性环 针对不同的被控对象，即 节或二阶惯性纯滞后

29、环节Gc(s)K(1s)(1 T2s)R(z) s Ts 1(z) 1 eTT z1(1 e TT )(1 eTT1z1)T T 1ezD(z)T T1、K(1 e T T1) 1(1T T N 1 e )z我们可以容易的得到相应的数字控制器D(z)的形式D(z)(1 eTT )(1 eT T1z 1)(1 eTT2z1) K(C1 C2Z1) 1 eTTz1(1 eTT)z N 12.振铃现象及其消除 所谓振铃，是指数字控制器的输出以二分之一采样频率大 幅度衰减的振荡。带纯滞后的一阶惯性环节被控对象为带纯滞后的一阶惯性环节时求得极点u(z)(z)(1 eTT )(1G(z)K(1 e T T

30、1 )(1T T1 1e 1 z )T T 1e z )TT显然 z 永远是大于零的。故得出结论：在带纯滞后的一阶惯性环节组成的系 统 中，数字控制器输出对输入的脉冲传递函数不存在负实轴上的极点，这种 系统 不存在振铃现象。带纯滞后的二阶惯性环u (z) G(z)有两个极点， 第一个极点在 第二个极点在在T f 0时，有(1 e TT)(1 e TT1z 1)(1 e TT2z1) eTT z1)(1KC1(1TTC1lTim0C1说明可能出现左半平面与CC2z1) 不会引起振铃现 C1 象z=-1 相近的极点，这一极点将引起振铃现象。振铃现象的消除 : 有两种方法可用来消除振铃现象第一种方法

31、是先找出 D(z) 中引起振铃现象的因子 (z=-1 附近的极点 ) ，然后令其 中的 z=1 ，根处据理终方值法定。理，这样处理不影响输出量的稳态值。下面具体说明这 种D(z) 1 K(C1 C2z 1) 1C2其极点 z 振 C2C2铃极点。(1 eTT T)T(1 e TT 1z1)(1 e TT2z1)eTTz1 (1 eTT)zN 1z-1) 中的 z=1 ，就可消除这个(C1+C2将引起振铃现象，令极点因子C1 C2 (1 e T T1)(1 eT T2)消除振铃极点z=-C2/C1 后，有D(z)(1 e T T )(1 e T T1z 1)(1 e TT2z 1)K (1 e

32、T T1)(1 e T T2) 1 e T T z 1 (1 e TT )z N 1这种消除振铃现象的方法虽然不影响输出稳态值，但却改变了数字控制器的动 态 特性，将影响闭环系统的瞬态性能。第二种方法是从保证闭环系统的特性出发，选择适宜的采样周期 T 及系统闭环时 间常数T t使得数字控制器的输出防止产生强烈的振铃现象。从RA C2 e T T e T T1 e T T2C1中可以看出，带纯滞后的二阶惯性环节组成的系统中，振铃幅度与被控对象的参数T1、T2有关，与闭环系统期望的时间常数 T t以及采样周期 T有关。通过 适 中选择T和T t可以把振铃幅度抑制在最低限度以内。有的情况下，系统闭环

33、时间常数Tt作为控制系统的性能指标被首先确定了，但仍可通过选择采样周期T 来抑制振铃现象。达林算法步骤：(1)根据系统的性能， 确定闭环系统的参数 Tt,给出振铃幅度 RA的指标； 由所确定的振铃幅度 RA 与采样周期 T 的关系，解出给定振铃幅度下对应 采样 周期，如果 T 有多解，那么选择较大的采样周期(3) 确定纯滞后时间 t与采样周期T之比(订)的最大整数 N;(4) 求广义对象的脉冲传递函数G(z)及闭环系统的脉冲传递函数 ；(5) 求数字控制器的脉冲传递函数 D(z) 。作业解答：= 10(l-z-1)Z 1 0.1I jrf jfc) S (Jc1)+ 2)+OP '*r

34、、'r它閃=S(k II w(-1) - 0.0 U( k 一 2)+此题 按最少北 闵IdH選 计的结果与此相冏第六章：先进控制技术从X到丫的一个模糊关系R ,表示X內论域上，描述模糊条件语句“假设 A那么B 的模糊关系，其隶属函数为A B(x, y)A(x) B (y) 1A(x)模糊控制器主要包括输入量模糊化接口、知识库、推理机、输出清晰化接口四个-LUi 局部，如以下图所示另外实验考试也是闭卷考，你跟同学门说一下主要复习以下几方面内容。1、达林算法，特别是 D Z 表达式。2、D/A 、 A/D 转换，给出数字量如何计算模拟量，或反过来。3、如何选择采样周期4、几种整定 PID

35、 参数的步骤5、实验中超调量、调节时间、峰值时间、稳态误差等数据的计算= ，试写出相应数字控制器的 位置型和增量型控4. 模拟控制器的传递函数为 制算式，设采样周期 T=。 解：根据 = ，得到 , 即令 m=, 那么：所以:9.被控对象的传递函数为采样周期T=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D(z)，并计算输出相应y(k)、控制信号u(k)和误差e(k)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系统D(z)，并计算输出相应y(k)、控制信号u(k)和误差e(k)序列，画出它们对时间变化的波形。解：广义脉冲传递函数为

36、d=0,u=0,v=1,j=1,q=1m=u+d=0,u=v-j+q=1对于单位速度输入信号选择:所以10(Z)1 - 2 " 1 Z " 11G(z) 1 - 0(z)z"1(9 + z_1)1-z*9 + zE(z)二 0©(z)R(z) - 1 - >ri > _!1 k 二 °e(k) - q k 二 1.2丫(z)=R(z)=所以所以 k=0,1,2d=0,v=1,w=0,q=2,j=1 jvq对于单位阶跃信号丫(z)=R(z)11.被控对象的传递函数为采用达林算法设计数字控制器 D(Z)，并求取u(k)的递推形式 解：取

37、T=1S, =1，K=1，T1=1，L= 1，设期望闭环传递函数的惯性时间常数T0=。那么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:上式反变换到时域，那么可得到：7. 编制一个能完成中位置滤波加上算术平均值滤波的子程序。 设对变量采样测 量 7 次， 7 个采样值排序后取中间的 3 个采样值平均，每个采样值为 12 位二进 制。解：#define N 12 char filter() char count,i,j; char value_bufN; int sum=0; for (count=0;count<N;count+)value_bufcount = get_

38、ad(); delay();for (j=0;j<N-1;j+)for (i=0;i<N-j;i+)if ( value_bufi>value_bufi+1 ) temp = value_bufi; value_bufi = value_bufi+1; value_bufi+1 = temp;for(count=1;count<N-1;count+)sum += valuecount;return (char)(sum/(N-2);C 程 滤波程序返回有/* 数字滤波 / 限副滤波 / /* 效的实际值 */#define A 10 /A值可根据实际情况调整char v

39、alue; /value 为有效值 char filter()char new_value; /new value为当前采样值new value="get"_ad(); if (new_value-value>A) return value;return new_value; / #defineN 11 /N(value-new_value> A)中位值滤波 /值可根据实际情况调整char filter()char value_bufN;char count,i,j,temp;for (count=0;count<N;count+) value_bufcount=get_ad(); /获取采样值delay();for (j=0;j<N-1;j+) / 采样值由小到大排列，排序采用冒泡法 for (i=0;i<N-j;i+)if(value_bufi>value_bufi+1)temp=value_bufi; value_bufi=value_bufi+1