计算机控制技术作业3

1、计算机控制技术作业 1连续控制系统分析(第1-3章)一、填空题1闭环负反馈控制的基本方法是 。2自动控制系统通常是由被控对象和 两大部分构成的。而后者是由指令生成、综合比较、 等六个部件构成的。3连续系统传递函数定义为在零初始条件下,输出量与输入量的 。传递函数只取决于 ，与输入信号特性无关。4系统传递函数 的分布状况决定了系统的动态响应特性。5积分环节的输出量c(t)与输入量r(t)的 成正比。微分环节的输出量c(t)与输入量r(t)的 成正比。6在一个闭环控制系统中，不同输入与输出量的传递函数 相同，而 是不同的。7连续系统稳定的充分必要条件是它的特征根应全部位于S平面的 。8稳态误差定义

2、为系统误差响应的 ，即ess= 。9一个线性系统，若其输入信号为一定幅值及频率的正弦信号，则它的稳态输出是 的正弦信号。10对数幅频特性L(w)定义为L(w)= 。11截止频率wc定义为L(wc)= 时的频率。12通常，系统的相稳定裕度M的大小反映了系统的 ，而截止频率wc反映了系统的 。二、单项选择题1图21所示的有源RC网络是一种 环节。 A 积分；B 微分；C 惯性。2若以电机轴的转速为输入量，电机轴的转角为输出量，则它的传递函数为 环节 。 A 积分；B 微分；C 惯性。3图22是二阶系统的单位阶跃响应曲线，从该曲线的形状可知它的阻尼比 。 A 1 0； B 1； C = 0 。4图2

3、3是一阶惯性环节的单位阶跃响应曲线，从一阶惯性环节特性可知，曲线中H等于 。 A 0.6；B 0.632；C 0.707。 5某系统的零极点分布如图24所示，从中可知该系统是 的。 A 稳定；B 临界稳定；C 不稳定。6某系统的传递函数为G(s) = 0.5(s-0.5) / (0.5s+1) ，可知该系统是 。 A 稳定的；B 临界稳定的；C 不稳定的。7在单位闭环负反馈控制系统里，通常若增大系统的开环放大系数，则系统的稳定程度 。 A 减弱；B 不变；C 增强。8单位闭环负反馈控制系统常常按其开环传递函数中所含 环节个数，分为“0” 型、“I” 型系统。 A 积分；B 微分；C 惯性。9系

4、统的结构图如图25所示，可知它的稳态误差ess为 。 A 0 ；B 1/ K ；C 。10稳定的线性连续控制系统，其相稳定裕度M应 。 A 大于零；B 等于零；C 小于零。11某环节的渐近对数幅频特性曲线如图26所示，由该图可知该环节为 。 A 积分环节；B 惯性环节；C 振荡环节。12某系统的开环渐近对数幅频特性曲线如图27所示，由该图可知系统的开环放大系数 。 A K=1 ；B K=2 ；C K=5 。三、简答题 1试列举2个日常生活中闭环负反馈控制的系统，画出其示意图，说明其工作原理。2图31是高炮自动控制系统，试说明其工作原理，画出信号传递方块图。如将其改造为计算机控制系统，试画出结构

5、示意图。 3控制系统动态指标常用单位阶跃响应曲线上的tp、ts，s%表示，试在图32上标出上述三个指标。4依微分环节的特性，试说明为什么在闭环控制系统的正向通道中不能串联纯微分环节。5已知某系统的单位斜坡响应如图33所示，试确定该系统的类型及开环放大系数。6试求图34所示系统的总误差e(t)=r(t)-c(t) 的稳态值(不必计算) ，并说明原因 。四、计算题1 已知系统微分方程 x1(t)=y(t)-c(t) x2(t)=k1x1(t) x3(t)=x2(t)-x4(t) Tdx4(t) / dt =x3(t) d2c(t) / dt2 +dc(t) / dt=kox4(t) 式中k1,k0

6、,T为常数, 且系统初始状态为零。1) 试求各式拉氏变换式;2) 画出系统动态结构图, 3) 求系统闭环传递函数C(s) / Y(s) 2已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s) = K/s(0.1s+1) , 试计算K=10和K=20时, 闭环系统的阻尼比、自然频率n、超调量%、tp及ts, 并讨论K对响应特性的影响。 3 已知系统开环传递函数为 G(s)=wn2/s(s+2zwn)实测求得单位反馈系统的单位阶跃响应的s%=4.3%，ts=1.24秒，试求wn，z为多少。 4已知单位负反馈系统的开环传递函数为 G(s) = K /(s+1)(0.1s+1), 试确定使系统稳定的K值范围。5

7、已知单位负反馈系统的开环传递函数为 G(s) = 50 /(2s+1)(0.1s+1), 试求系统的静态位置、速度误差系数。6已知系统开环渐近对数幅频特性曲线如图41所示。试求静态误差系数、截止频率C和相位稳定裕度M 。五、综合题已知某单位反馈系统的开环对数渐近幅频特性曲线如图51所示。1 试求系统的开环及闭环传递函数；2 试根据所求闭环传递函数判断系统的稳定性；3 试求系统的静态误差系数。计算机控制技术作业 2计算机控制系统分析 (第4-6章)一、 填空题1采样周期T与采样角频率ws的关系是 。2连续信号f(t) 的采样信号f*(t) 可以表示为 。3在计算机控制系统中存在有五种信号形式变换

8、，其中 、 、 等三种变换最重要。4若连续信号的最高频率为wmax，按采样定理要求采样频率ws应大于 。如不满足采样定理，一个高频连续信号采样后将会变成 。5从相频特性上可见，零阶保持器是一个 环节，其相频特性h()= 。 6脉冲传递函数定义为在零初始条件下系统输出与输入量的 之比。7s平面的虚轴，通过z变换将其映射为z平面上的 。8离散系统稳定性的充分必要条件是，系统特征方程所有的特征根均应位于 。9离散系统稳定性与连续系统不同，它不仅与系统结构和参数有关，还与系统的 有关。10在采样系统里，由于 位置不同，所得闭环脉冲传递函数也不同。二、 单项选择题1一个连续系统改造为计算机控制系统后，当

9、系统的控制算法及参数都保持不变时，与原连续系统相比，计算机控制系统的稳定性将 。 A 变好；B 变坏；C 保持不变。 2当系统中含有零阶保持器时，系统的稳态误差与采样周期T 。 A 无关；B 有关；C 的关系不定。 3连续系统传递函数的一个极点P=-5，Z变换后将映射到Z平面的 。 A 单位园外；B 单位园上；C 单位园里。 4双线性变换的一个特性是，连续传递函数经过双线性变换后所得Z传递函数的稳态增益 。 A 增大；B 不变；C 减小。 5控制算法并联实现与直接实现和串联实现相比，有限字长所引起的量化误差 。 A 较大；B 较小；C 相当。三、 简答题 1 如图31所示，已知A点信号x(t)

10、=sin(t),试画出A、B、C点的信号图形，设采样周期T=p/2。 2若图31上A点信号为x(t)=cos(2t) ，采样周期T=p，试画出A、B、C点的波形图，并讨论说明之。 3已知x(t)=(0.5+5sin3t)，采样周期T=2p/3，试求采样信号x*(t)。4已知计算机控制系统的信号变换结构图如图32所示，试说明A、B、C、D、G、H各点信号特征。5试简述零阶保持器的时域响应和频域响应的特点。6已知系统方块图如图33所示。试写出C(z) 的表达式。7已知系统方块图如图34所示，试求它的静态位置误差系数和速度误差系数。若n(t)=1(t) 时，它能引起多大误差(不必计算) 。8已知闭环

11、系统的特征方程为(z+1)(z-0.5)(z+2)=0，试问该系统稳定吗？9试简单比较控制器三种编排实现方法的优缺点。10PID增量算法与位置算法比较各有何优缺点。四、计算题1 已知采样周期T=0.5秒，试求在c =2rad/s处，零阶保持器产生的相移h(c)=？若使该相移h(c)=-50，试问应取多大的采样周期T。2 已知连续信号x(t)=sin(2t) ，y(t)=sin(8t) ，若采样频率=6rad/s，试分别写出x(kT) 及y(kT) 的最终表达式，并讨论所得结果。3 已知图41所示系统，求系统开环及闭环传递函数，并求误差传递函数E(z)/R(z) 。设T=1秒，K=1。 4已知图

12、41所示系统，试求T=1秒及T=0.5秒时使系统稳定的临界放大系数K值，并说明采样周期对稳定性的影响。 5已知图41所示系统，设T=0.1秒，K=1，输入r(t)=1(t)+t，试用静态误差系数法求稳态误差。6已知连续控制器的传递函数为 Gc(s)= 1/(s+2) 试用一阶向后差分法及双线性变换法离散化，求Gc(z) 。设T=0.1秒。 7已知Gc=(z+1) / (z2-1.5z+0.5) ，将其用串联编排及并联编排实现，画出实现结构图，写出迭代方程。 8已知系统如图42所示，Gh(s) 零阶保持器传递函数，G0(s)=1/s, GC(s)=K。1）试确定使系统稳定的K的范围；2）若将该系

13、统改为连续系统（即取消采样开关及ZOH）； 试问使系统稳定的K值范围。3）比较两个K值，得出结论。五、综合应用题 1数字惯性滤波器是RC模拟滤波器数字化， ，Tf=RC1）试用一阶向后差分法将其离散化，求Gf(z)；2）将该Gf(z)用直接程序实现法编排实现，写出u(k)表达式，画出实现框图。 2已知离散系统结构如图51所示，其中 G(z)=0.75(z+0.72) / z(z-1) GC(z)=KC 1) 求使系统稳定的KC值范围； 2) 若要求速度误差系数KV4，试确定KC值。设T=0.2秒。 计算机控制技术作业 3计算机控制系统分析 (第7-9章)一、填空题1若已知系统的调节时间为ts，

14、经验上采样周期T应取 。2若信号的动态范围为N，计算机字长n 。3常用的数字滤波方法有惯性滤波、限幅滤波、中值滤波和 。4产生共模干扰的主要原因是 之间存在共模电压。5D/A变换器的精度主要由线性误差、偏置误差和 的大小决定的。6平均值滤波是对信号y进行m次采样，滤波器的输出y(k)= 。7为使传感器特性与A/D变换器特性相匹配，通常应在传感器与A/D之间加入 。 8通常把 的干扰信号称为串模干扰。 9采用差分放大器作为信号前置放大是抑制 的方法之一。二、单项选择题1小的采样周期T，在计算机字长有限时，系统的量化误差 。 A 将增大；B 将减小；C 保持不变。 2在确定D/A变换器字长时，应保

15、证它的最小输出信号 后续的执行机构的死区。 A 大于；B 小于；C 等于。 3计算机控制系统与连续系统相比，在系统结构与参数不变的条件下，抑制干扰的能力 。 A 增强； B 减弱； C 不变。 4在计算机控制系统接地设计时，对低频电路应按 接地的原则进行设计。 A 一点； B 多点； C 任意。 三、简答题 1画出计算机控制系统的计算机机系统硬件组成框图，说明各部分的主要作用。 2设计计算机控制系统时应考虑选择哪些部件的字长，应根据什么原则来选择，这些部件的字长有什么关系。C 3试说明A/D变换器精度与分辨率的含义以及两者的关系。4为了使系统输出响应比较光滑，通常应怎样选用采样周期。 5 A/D前采用的某传感器的最大输出为10伏，其精度为0.1%，试选择A/D板的字长位数及精度。 6试简述在计算机系统中加入看门狗电路的作用。四、计算题 1现已知某炉温变化范围为01500，要求测试时，分辨率为3，试确定A/D变换器的字长应选为多少？若A/D字长n不变，通过变送器将测试起点迁