计算机控制系统复习题及答案

1、计算机控制系统复习题及答案第 页共 11页第 页共 11页计算机控制系统课程复习资料 计：算机控制系统？它由哪几部分组成？各有 用控。制 控控制制 控控制制1.什 什2.计3.计5. 计算机控制系统有哪四种形式的信号？各有什么特 别计算?机 控制系统？模拟调节器与数点制？系统主要区别是什么？ 保持器有何作用，简述保持器 述法？PID 调节器的作用，有哪几种改进型数字PID点?6.字点简调要? 节说器明有什何么区是、分析和计算题：1. 已知一系统的闭环脉冲传递函数为0.1z -1Gc(z)= -1 -21- 0.4z +0.8zY(z)R(z)其中输入为单位阶跃信号 , 求输出y(KT) 。2.

2、 已知一系统的闭环脉冲传递函数为-10.53 +0.1z Gc(z)= -11- 0.37z -1当输入为单位阶跃信号时 , 求输出 y(KT) 及 y( ) 。用 长 除 法 或 Z 反 变 换 法 或 迭 代 法 求 闭 环 系 统Gc(z)=8(z 2 +z0+.10z.5- 0.12) 的单位阶跃响应。8(z + 0.1z - 0.12)已知低通数字滤波器 D(z)= z0-.502.46763z4 , 求 D(z)的带宽 m;并求当输入 E(z) 为阶跃信号时数字滤波器的控制算 法。取采样周期 T=2ms。设系统如图所示，试求 :判系定统的系统闭环的稳脉定冲性传。递函数。判分别定系求

3、统系统的对稳单定性位。阶跃输入和单位斜坡输入时的稳态误差。2s (s +4)设函数的 La 氏变换为 F(s)= 2 5 ，试求它的 Z 变换F(z) 。数字控制系统如图所示 ,求当 K=10,T=1s,a=1 时，分 别求当输入为单位阶跃、单位斜单位抛物线函数时 的稳态误差。已 知单位 负反馈 系统的开环脉冲传递函 数为 Gk(z)=K(0.1z+0.08)/(z-1)(z-0.7), 问当 K 为何 值时系统稳定。已 知 系 统 单 位 负 反 馈 的 开 环 传 递 函 数为:z + 0.8Gk(z)=z(z -1)(z - 0.7)问:K 为何值时系统稳定 ?已知单位反馈系统的广义对象

4、的 Z传递函数为 :-1 -1 -1W1(z)= (1- z-1)(1- 0.286z -1)0.26z -1(1+ 2.78z -1 )(1+ 0.2z -1) ,试按最少拍无波纹设计原则 设计单位阶跃输入时 , 计算机的调节模型 D(z), 并求其控制算法。已知连续系统的传递函数 G(s)=(s+1)/s(s+2) 试 用冲击不变法求其等效的 Z传递函数 .212.已知离散系统的 Z传递函数：G(z) zz22 52zz 61 YU(zz) ,试求离 z 5z 6 U(z)散系统的状态方程和输出方程。13.已知离散系统的 Z传递函数： G(z) 22z 1 Y(z) , 试求离 z2 6z

5、 8 U(z)散系统的状态方程和输出方程。14. 已知离散系统的差分方程为y(k +2)+ 5y(k +1)+ 3y(k)= u(k +1)+ 2u(k)输出为 y(k) ，试写出它们的状态方程和输出方 程.15. 已 知 离 散 系 统 的 状 态 空 间 表 达 式 ， 1 0.9X(kT+T)= 01.4 0.19 X(kT)+ 2u(kT)初始状态 X(0)=0 y(kT)= 1 0 X(kT)试求系统的 Z传递函数 : G(z) YU(zz) 。U(z)16. 已知 D(s) 1 0.00.82s4s , 写出与它相对应的 PID增量型数字控 0.08s制算法。 (T=1s)已知广义

6、对象的 z 传递函数： HG(z)=(z+0.5)/(z-0.9)(z-0.4) ,取采样周期 T=1s,试设计 PI 调 节器 D(z)=Kp+Ki/(1-z -1), 使速度误差 ess=0.1, 取采 样周期 T=1s。并 求控制 算法 u(kT) ？D(z) =U(z)/E(z) 。已知被控对象的传递函数 ;G(s)=1/ s(s+2) , 采用 零阶保持器 , 取采样周期 T=0.1, 试设计单位阶跃作 用下的最少拍调节器。已知单位负反馈系统被控对象的传递函数： G(s)=2/ (s+2), 采用零阶保持器 , 取采样周期 T=1s,试设计单 位阶跃作用下的最少拍调节器 D(z),

7、并求其调节时 间 ts, 控制算法 u(kT) 。参考答案1.2.（AD）和数模转 机。控制系统的优点 提。高系统的性能指器的后控 机示计间种通 或通部分 : 计算3.两112）. 可以实现复杂的控制规律， 456）生可能便产以于同的实时得自到现控动比制控化制多较程、高个度管的回理路控. 制与，通精一度信机。相多结用合，性提能高价工格厂比企高。 7）生：促产保进的持制自器造动的系化原统程理向度是着，自. 根动据化现、在时集刻成或化过、去智时能刻化输发展。智能性函数：性的和输相出频通常 m0和 m1分别称为零阶保 有号如频下率特的性提：高， 信号经过零阶保持器会产生相位第 页共 11页0第 页共

8、 11页4.来消除稳号：号的,幅而值不都是是能量号。:（1，）这连些续模量增5.具流离解。散有： 离连流散。续（ 是阶（ 续的（4脉）冲数信通信常息既流有连续,信而号不也是有能。形阶的梯。模拟信号：时间是连续的，信号的幅值 形采的样。信号：时间是离散的，信号的幅值是连 号6. 答参、分析和计1. 解： y(kT) 0.4y(kT T) 0.8y(kT 2T) 0.1r(kT T)K=0 y(0)=0K=1 y(T)=0.1K=2 y(T)=0.142. 解： Y(kT)=0.37y(kT-T)+0.53r(kT)+0.1R(kT-T)r(kT)=1 k 0y( )=lim(z-1)(0.53z

9、+0.1)/(z-0.37)z/(z-1)=1Z13. 解：Y(z) Gc(z)R(z)z 0.5 z28(z2 0.1z 0.12) z 1y(kT)118kk1.63(0.3) k 0.102( 0.4)k 3.54. 解 ： 令 ：z eTsej TD(z) 频 率 特 性 ：D(ej T) e0j .T52606.e4734ej T 0.4734|D(ej T)| 0.5266ej T |ej T 0.4734 |零频值：|D(ej0T)|M(0) 1由此得：D(m)1 M(0)125u(kT)e(kT)0.4734u(kT T) 0.5266e(kT)1 k 05. 解： HG(z)

10、9.368z3.0485(z 1)(z 0.368) Gc(z)1.874z 0.61(z1)(z0.368)1.874z0.61 AA(zz) z(z1)(z10.368) A(z) |z1.874z0.6110A(z) |1 0 系统稳定。a.Kpess 0b.Kv 2ess 0.056. 解：F(z)4T5 Tz (1 e 4T)z 4(z 1)2 4(z 1)(z e 4T)7.解： HG(z) (z3.16)8(zz 20.63468)单单单 ) 123阶斜0e= s s： e入 ：输z1程 方 征 特 ： 解80.7z12.7z3z1z10. 解：D(z)10.85(1 0.286

11、z 1)U(z)121 0.78z 1 0.122z 2 E(z)u(kT)0.85e(kT) 0.243e(kT T) 0.78u(kT T) 0.122u(kT 2T)11. 解G(s)112s 2(s 2)G(z)zz2T2(z 1) 2(z e 2T )12. 解：G(z)3z 5z2 5z 6123z 1 5z 25z1 6z 2y(k)13. 解：01X(kT T) 06 15 X(kT)5 3 X(kT) u(kT)X(kT T)y(k)010 u(kT)2002 04 X(kT)111 u(kT)32 72 X(kT)1第 页共 11页1第 页共 11页14. 解： h0 0h

12、1 1h2 301X(kT T) 03 15 X(kT)u(kT)y(kT) 1 0 X(kT)15. 解： Gc(z) C(zI F) 1G(zI F)z 1 0.90.4 z 1(z 1)2 0.36Gc(z)2(z 1)2(z 1)2 0.361.82(z 1)2 0.3616. 解：用双线性变换：u(kTD(z)19.25 3.5z 1 U(z)1 z 1 E(z)u(kT)T)u(kT T) 9.25e(kT) 3.52e(kT T)u(kT 2T) 9.25e(kT T) 3.52e(kT 2T)u(kT) u(kT) u(kT T)u(kT T) u(kT 2T) 9.25e(kT) 5.73e(kT T) 3.52e(kT 2T)u(kT) u(kT T) u(kT)17. 解： Kp=3.6 Ki=0.40.4D(z) 3.6 11zu(kT) 4e(kT) 3.6e(kT T) u(kTT)18. 解：HG(z)0.01z(1 z 1)(1 0.8z 1)D(z)100(1 0.8z )1 z 1E(z) 1 ts 2s1 z第 页共 11页第 #页共 11页u(kT) u(kT T) 100e(kT) 80e(kT T)19. 解 ： HG(z)= ZH ( s )-1 -1 -1 G(s)=(1-z -1 )Z2/(s(s+2)=0