当前位置：文档之家 › 计算机控制 第四章 2

计算机控制 第四章 2

  • 格式：ppt
  • 大小：4.56 MB
  • 文档页数：76

下载文档原格式

  / 76

合集下载

计算机控制技术课后习题答案

计算机控制技术课后习题答案

|3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成各部分的作用是什么由四部分组成。

图微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。

主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。

(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。

过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。

过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。

过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。

(3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。

其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。

—(4)检测与执行机构a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成mV信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号(0～5V或4～20mA)后，再送入微机。

b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。

例如，在温度控制系统中，微机根据温度的误差计算出相应的控制量，输出给执行机构(调节阀)来控制进入加热炉的煤气(或油)量以实现预期的温度值。

计算机控制系统复习资料(精简版 列出重点知识点)

计算机控制系统复习资料(精简版 列出重点知识点)

第一章概论，讲述计算机控制系统的发展过程；计算机控制系统在日常生活和科学研究中的意义；计算机控制系统的组成及工作原理；计算机控制的特点、优点和问题；与模拟控制系统的不同之处；计算机控制系统的设计与实现问题以及计算机控制系统的性能指标。

1.计算机控制系统与连续模拟系统类似，主要的差别是用计算机系统取代了模拟控制器。

2.计算机系统主要包括：．A／D转换器，将连续模拟信号转换为断续的数字二进制信号，送入计算机；．D／A转换器，将计算机产生的数字指令信号转换为连续模拟信号(直流电压)并送给直流电机的放大部件；．数字计算机(包括硬件及相应软件)，实现信号的转换处理以及工作状态的逻辑管理，按给定的算法程序产生相应的控制指令。

3.计算机控制系统的控制过程可以归结为：．实时数据采集，即A/D变换器对反馈信号及指令信号的瞬时值进行检测和输入；．实时决策，即计算机按给定算法，依采集的信息进行控制行为的决策，生成控制指令；．实时控制，即D/A变换器根据决策结果，适时地向被控对象输出控制信号。

4.计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。

5.自动控制，是在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。

6.计算机控制系统的特性系统规模有大有小系统类型多种多样系统造价有高有低计算机控制系统不断推陈出新7.按功能分类1)数据处理系统2)直接数字控制（DDC）3)监督控制（SCC）4)分散型控制5)现场总线控制系统按控制规律分类1)程序和顺序控制2)比例积分微分控制（PID）3)有限拍控制4)复杂控制5)智能控制按控制方式分类1)开环控制2)闭环控制9.计算机控制系统的结构和组成控制算法软件网络硬件11.硬件平台运算处理与存储部分：CPU，存储器（RAM，ROM，EPROM，FLASH-ROM，EEPROM以及磁盘等），时钟，中断，译码，总线驱动等。

输入输出接口部分：各种信号（模拟量，开关量，脉冲量等）的锁存、转换、滤波，调理和接线，以及串行通讯等。

微型计算机控制技术课程答案

微型计算机控制技术课程答案

《微型计算机控制技术》复习题纲1.1 计算机控制系统的结构。

1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些? 各有什么优缺点? （P5）1.3 实时、在线方式和离线方式的含义是什么?2.1 采用74LS244和74LS273，设计与PC总线等工业控制机的数字量(开关量) 输入输出接口，要求:画出接口电路原理图，并采用8086汇编语言编写数字量输入输出程序。

2.2 用8位A／D转换器ADC0809与PC总线等工业控制机接口，设计模拟输入通道以及数据采集程序流程图。

2.3 采样信号有何特点? 采样保持器的作用是什么?是否所有的模拟量输入通道中都需采样保持器? 为什么?2.4 什么是串模干扰和共模干扰? 如何抑制?2.5 计算机控制系统中地线有哪几种?2.6 什么是波反射? 如何消除波反射?3.1 插补计算程序流程：(1) 直线插补程序；(2) 圆弧插补程序。

3.2 给出一段直线或圆弧。

要求：(1) 按逐点比较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。

3.3 三相步进电机的工作方式。

3.4 利用8255A设计x轴步进电机和y轴步进电机的控制电路，要求：(1) 画出接口电路原理图；(2) 分别列出x轴和y轴步进电机在三相单三拍、三相双三拍或三相六拍工作方式下的输出字表。

4.1 数字控制器的连续化设计步骤。

（P103）4.2 PID控制器的三个参数对系统性能的影响。

4.3 数字控制器的离散化设计步骤是什么?4.4 最少拍无纹波控制器的设计。

4.5 模糊推理的计算。

6.1 测量数据预处理技术包括哪些？(185~190)7.1 什么是现场总线?有哪几种典型的现场总线?7.2 分布式控制系统的设计原则是什么？DCS系统分为哪几层？各层实现哪些功能？错误！未找到引用源。

第一章（绪论）作业1.1 什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？答：计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程控制的系统。

、计算机控制系统由工业控制机和生产过程两个大部分组成。

计算机控制系统常用的控制规律

计算机控制系统常用的控制规律
第四章 计算机控制系统常用的控制规律
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 PID控制 串级控制 前馈控制 史密斯（Smith）预估控制 比值控制 模糊控制
PID控制

4.1 PID调节器的控制作用 4.2 PID控制器的离散化 4.3 数字PID调节中的几个实际问题 4.4 数字PID控制算法的改进 4.5 数字PID控制器参数的整定
4.1 PID调节器的控制作用
1. PID调节器的优点： 为什么要用数字模拟PID


技术成熟 易被人们熟悉和掌握 不需要建立数学模型 控制效果好
4.1.1 比例（P）调节器 1. 比例（P）调节规律 比例（P）调节器的微分方程： y(t) = Kpe(t)
பைடு நூலகம்
(8-1)
其中： y——调节器输出 Kp——比例系数 e(t)——调节器输入，为偏差值，e(t)=r(t)-m(t)。其中，r(t)为给定值， m(t)为被测参数测量值。 2. 比例（P）调节的作用 调节器的输出与输入偏差成正比。因此，只要偏差出现，就能及时地产生 与之成比例的调节作用，具有调节及时的特点。
第一节 PID控制
PID控制方式：采用比例、积分、微分的控制方式。 P I D 1. 模拟PID控制算法：用于模拟控制系统 模拟系统过程控制：被测参数（模拟量：温度、压力、流量）由传感器 变换成统一的标准信号后输入调节器。在调节器中与给定值进行比较， 再把比较后的差值经PID运算后送到执行机构，改变进给量，以达到自动 调节的目的。 2. 数字PID控制算法：用于数字控制系统 数字系统过程控制：先把过程参数进行采样，并通过模拟量输入通道将 模拟量变成数字量，这些数字量通过计算机按一定控制算法进行运算处 理，运算结果经D/A转换成模拟量后，由模拟量输出通道输出，并通过 执行机构去控制生产，以达到给定值。

计算机控制技术课后题答案整理版（1到5章基本都有了）

计算机控制技术课后题答案整理版（1到5章基本都有了）

第一章1、计算机控制系统是由哪几部分组成的？画出方框图并说明各部分的作用。

答:计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成；框图P3。

1）工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、DCS操作员站等方面。

2）PIO设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道，在两者之间起到纽带和桥梁的作用。

3）生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。

2、计算机控制系统中的实时性、在线方式与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？（1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。

（2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。

3.计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？（1）操作指导控制系统（OIS）优点：结构简单、控制灵活和安全。

缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。

（2）直接数字控制系统(DDC) （属于计算机闭环控制系统）优点：实时性好、可靠性高和适应性强。

（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最有工况。

（4）集散控制系统优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。

（5）现场总线控制系统优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。

（6）PLC+上位系统优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。

附加：计算机控制系统的发展趋势是什么？大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。

为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。

计算机控制系统第二版李元春主编第四答案

计算机控制系统第二版李元春主编第四答案

4.17 解： G(z) Z [1 esT K ] Z [1 es 1 ]
s s(s a)
s s(s 1)
(1
z 1 )Z
1 [ s2
1 s
1] s 1
(1
z
1
)(
(1
z 1 z1
)2
1 1 z1
1 1 e1z1 )
0.368z 0.264 z2 1.368z 0.368
闭环脉冲传递函数 (z) 0.368z 0.264
可知 bn1 b0 故不稳定。 ⑶可得朱利判据表为
1 3.5 3.5 1 1 3.5 3.5 1 00 0 可知 (1)w(z) 0 故系统不稳定。
z 1
第四章习题答案
⑷可得朱利判据表为
0.002 1 1
0.8028 0.3555
0.8 1.4 1.4016 0.3992 1.722
0.4 0.4 0.3992 1.4016 1.5244
z2 z 0.632
Y (z)
(z)
R(z)
0.368z 0.264 z2 z 0.632
z
z 1
1
2
0.368z1 0.264z2 z1 1.632z2 0.632
z
3
应用长除法
y(k) 0.368 (t T ) (t 2T ) 1.4 (t 3T )
第四章习题答案
4.18解：Y (z)
G(z)R(z)
z2
z z 0.5
z
z 1
z2
z3 2z2 1.5z 0.5
z1 2z2 2.5z3
y(k) (t T ) 2 (t 2T ) 2.5 (t 3T )
(图略）

计算机控制系统清华大学出社何克忠李伟习题参考答案

第一章计算机控制系统是怎么样分类的按功能和控制规律可各分几类答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。

按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。

（2）直接数字控制（简记为DDC）。

（3）监督控制（简记为SCC）。

（4）分级控制。

（5）集散控制。

（6）计算机控制网络。

按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。

（2）比例积分微分控制（简称PID控制）。

（3）有限拍控制。

（4）复杂规律控制。

（5）智能控制。

计算机控制系统由哪些部分组成并画出方框图。

答：计算机控制系统由控制对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。

方框图：P115 图输出反馈计算机控制系统简述采样定理及其含义。

答：采样定理：如果采样角频率=2/T大于2，即≥2，则采样的离散信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)。

式中是连续信号y(t)的频谱特性中的最高角频率。

含义：要使采样信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)，必须正确选择采样角频率，使≥多路巡回检测时，采样时间，采样周期T和通道数N之间的关系。

答：采样时间是足够短的时间，y(kT)y(kT+),0<<。

应满足 T≥N。

设有模拟信号(0～5)V和～5)V，分别用8位、10位和12位A/D转换器，试计算并列出各自的量化单位和量化误差。

答：量化单位q=,量化误差根据以上公式可求得(05)V：转换位数81012量化单位q/mV量化误差V：转换位数81012量化单位q/mV量化误差试述数模转换器的作用如何选择转换器的位数答：数模转换器把数字量u(kT)转换成离散的模拟量(t)。

转换的精度取决模-数转换器的位数n，当位数足够多时，转换可以达到足够高的精度。

计算机控制系统有哪些主要的性能指标如何衡量答：计算机控制系统主要有动态指标，稳态指标和综合指标如何衡量系统的稳定性答：用相角裕量和幅值裕量来衡量计算机控制系统的稳定程度。

计算机控制系统_清华大学出社_何克忠_李伟_习题参考答案

第一章计算机控制系统是怎么样分类的？按功能和控制规律可各分几类？答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。

按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。

（2）直接数字控制（简记为DDC）。

（3）监督控制（简记为SCC）。

（4）分级控制。

（5）集散控制。

（6）计算机控制网络。

按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。

（2）比例积分微分控制（简称PID控制）。

（3）有限拍控制。

（4）复杂规律控制。

（5）智能控制。

计算机控制系统由哪些部分组成？并画出方框图。

答：计算机控制系统由控制对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。

方框图：P115 图输出反馈计算机控制系统简述采样定理及其含义。

答：采样定理：如果采样角频率=2/T大于2，即≥2，则采样的离散信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)。

式中是连续信号y(t)的频谱特性中的最高角频率。

含义：要使采样信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)，必须正确选择采样角频率，使≥多路巡回检测时，采样时间，采样周期T和通道数N之间的关系。

答：采样时间是足够短的时间，y(kT)y(kT+),0<<。

应满足 T≥N。

设有模拟信号(0～5)V和～5)V，分别用8位、10位和12位A/D转换器，试计算并列出各自的量化单位和量化误差。

答：量化单位q=,量化误差根据以上公式可求得(05)V：转换位数81012量化单位q/mV量化误差V：转换位数81012量化单位q/mV量化误差试述数模转换器的作用？如何选择转换器的位数？答：数模转换器把数字量u(kT)转换成离散的模拟量(t)。

转换的精度取决模-数转换器的位数n，当位数足够多时，转换可以达到足够高的精度。

计算机控制系统有哪些主要的性能指标？如何衡量？答：计算机控制系统主要有动态指标，稳态指标和综合指标如何衡量系统的稳定性？答：用相角裕量和幅值裕量来衡量计算机控制系统的稳定程度。

计算机系统结构多媒体教程课件_第四章 控制方式——流水线2


平均间 隔拍数 4.50 3.67
调度策略
平均间 隔拍数
(3, 4, 3, 7) 4.25 (4, 3, 7) 4.67
3.50
5.00
(4, 7)
(7)
5.00
7.00
(3, 4, 7)
2013-8-31
4.67
12
《计算机系统结构》多媒体课件
最小平均等待时间（minimal average latency---MAL) 可见，最佳调度方案为（3，4），MAL=3 .5。对非C0 开始的调度方案由流水线控制器完成控制的过渡。 简单循环：每种状态只出现一次的等待时间循环 简单循环中由一些是迫切循环。 迫切循环：从各自的初始状态输出的边缘都具有最小 等待时间的循环。这样的循环首先是简单循环，并且 他们的平均等待时间必须比其他简单循环的更小。 从迫切循环中确定MAL • MAL应小于或等于状态图中任一迫切循环的平均等待 时间 • 上限是初始冲突向量的1个数再+1
t S 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1
2 3
×
× × × × ×
×
4
5
2013-8-31
×
×
× ×
2
《计算机系统结构》多媒体课件
与时空图区别？ 动态流水线可以由一张以上的预约表来表示。 每张预约表表示的是某一功能求值的数据通过 流水线的时空流 预约表一行可以有多个符号,含义是在不同周期 重复使用同一段；一列中多个符号是指在一个 特定的时钟周期内并行使用多个周期。
2
7
4
7
10111101 2 10111111
2013-8-31
《计算机系统结构》多媒体课件
11
（5）找出最佳调度方案 从各个闭合回路中找出平均间隔最小的一个。 本例中调度方案如下：

计算机控制技术及工程应用复习资料

一、第一章1）计算机控制系统的监控过程步骤a .实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的瞬时值进行采集和输入 ；b .实时数据处理--对采集到的被控量进行分析、比较和处理，按一定的控制规律运算，进行控制决策； c.实时输出控制--根据控制决策，适时地对执行器发出控制信号，完成监控任务；2）按控制方案来分，计算机控系统划分成那几大类？数据采集系统（DAS ） 操作指导控制系统(OGC) 直接数字控制系统（DDC ） 监督计算机控制系统（SCC ） 分散控制系统分散控制系统 （DCS ） 现场总线控制系统（FCS ）3）计算机控制装置种类 可编程控制器；可编程控制器； 可编程调节器；可编程调节器； 总线式工控机；总线式工控机； 单片微型计算机；单片微型计算机； 其他控制装置其他控制装置4）计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么？同：1）计控系统是由常系统演变而来的； 2）两者的结构基本相同异：1）计控系统中处理的信号有两种：模拟信号和数字信号。

而常系统处理的只有模拟信号2）计控系统具有智能化3）计控系统有软件也有硬件，而常系统只有硬件二、第二章1）4 位 D/A 转换器为例说明其工作原理假设D3、D2、D1、D0全为1，则BS3、BS2、BS1、BS0全部与“1”端相连。

根据电流定律，有：由于开关 BS3 ~ BS0 的状态是受要转换的二进制数的状态是受要转换的二进制数 D3、D2、D1、D0 控制的，并不一定全是“1”。

因此，可以得到通式：考虑到放大器反相端为虚地，故：选取 R fb = R ，可以得到：对于 n 位 D/A 转换器，它的输出电压V OUT 与输入二进制数B( Dn-1~ D0) 的关系式可写成：的关系式可写成：结论：可见，输出电压除了与输入的二进制数有关，还与运算放大器的反馈电阻 Rfb 以及基准电压VREF 有关。

2）D/A 转换器性能指标是（1）分辨率 是指 D/A 转换器能分辨的最小输出模拟增量。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

ωni =
76
θi
θi
T(秒)
每个振荡周期采样6~10次 每个振荡周期采样6~10次
19
T
(弧度/ 秒)
主导极点
计算机控制系统闭环极点不论实极点还 是复极点（均在单位圆内）愈靠近Z平面 原点（其模长愈小），其暂态响应衰减 就愈快 反之愈靠近单位圆，其暂态响应愈缓慢
76
20
主导极点
对于有两个以上极点的高阶控制系统， 如果系统有一对极点最靠近单位圆，而 其余极点和零点均靠近原点，那么这样 的系统暂态响应就主要由这对最靠近单 位圆的极点的暂态响应分量所支配，其 它极点的暂态响应分量因衰减相对很快， 可以忽略不计 通常称这对最靠近单位圆的极点为主导 极点
Q(1) n1 KQ( pri ) y(k) = K +∑ ( pri )k & P(1) i=1 ( pri −1)P( ppci ) k +∑ 2 p cos (kθi +φi ) &( p ) ci ( pci −1)P ci i=1 k ≥ n−m pri (i =1,2,L, n1)为实极点 pci = αi ± jβi = rie± jθ (i =1,2,L, n2 )为复极点
29
76
T = 0.5, 1, 2, 3
Kc = 8.165, 4.328, 2.626, 2.21
T = 0.5, K = 2时
0.787z 0.787z Gc (z) = 2 = z − 0.8195z + 0.6065 (z − p1 )(z − p2 )
p1,2 = 0.4098 ± j0.6623 = 0.7788e± j58.25°
M-S-C准则
F(1) = 1−1− e−T + K(1− e−T ) + e−T = K(1− e−T ) > 0 (−1)2 F(−1) =1+1+ e−T − K(1− e−T ) + e−T = 2(1+ e−T ) − K(1− e−T ) > 0
a2 α0 = = e−T < 1 a0
2(1+ e−T ) 0< K < = Kc 临界增益 1− e−T
76 18
闭环复极点的暂态响应分量
cos(kθi + Φi ) = cos(kθi + 360° + Φi ) = cos[θi (k +
360°
复极点的暂态响应分量在其 每个振荡周期内的采样次数
θi
) + Φi ]
ni = 360° θi
复极点的暂态响应分量振荡周期和频率
Tni = niT = 360°
76 21
主导极点
这样的高阶系统就可以近似为二阶系统，它的 暂态响应特性可由它的主导极点在平面的位置 大致估计出来 对于二阶离散系统，若系统的两个极点为平面 单位圆内的一对共轭复极点，r为其模长，θ为 其相角，且采样周期T足够小，那么有
π tp = T θ
76
Mp = r
π θ
4T ts ≅ − ln r
z 0.787z2 Y(z) = Gc (z) = z −1 (z − p1)(z − p2 )(z −1)
0.787 p1 0.787 p2 k y(k) = Gc (1) + ( p1 ) + ( p2 )k ( p1 − p2 )( p1 −1) ( p2 − p1 )( p2 −1)
76 30
K(1− e−T )z Go (z) = G(z)GD (z) = (z −1)(z − e−T ) Go (z) K(1− e−T )z GC (z) = = 2 1+ Go (z) z −[1+ e−T − K(1− e−T )]z + e−T
K
76
T
28
采样周期对相对稳定性的影响
F(z) = 1+ Go (z) = z 2 −[1+ e−T − K(1− e−T )]z + e−T = 0
第一项为常数，是系统暂态响应的稳态输 出序列，其数值大小由系统闭环稳态增益 WC(1)=KQ(1)/P(1)决定 第二项为系统闭环各实极点的暂态响应分 量之和 第三项为系统闭环各对复极点的暂态响应 分量之和
76
11
闭环实极点的暂态响应分量
∑
i=1 n1
KQ( pri )
•
( pri −1) P( pri )
76 17
闭环复极点的暂态响应分量
位于Z左半平面单位圆外、单位圆上和单位圆内 的复极点，其暂态响应分量同上述位于Z右半平 面上的三类复极点的暂态响应分量形式类似， 也分别为发散振荡、等幅振荡和衰减振荡三种 形式 不过位于Z左半平面的复极点，因其相角θi均大 于π /2，都大于Z右半平面复极点的相角，因此 在相同的采样周期下，它们的暂态响应分量的 振荡频率高于Z右半平面复极点的暂态响应分量 的振荡频率
Wc (z) = Y(z) Q(z) =K R(z) P(z)
Q(z) = (z − z1 )(z − z2 )L(z − zm ) = Π(z − zi ) P(z) = (z − p1 )(z − p2 )L(z − pn ) = Π(z − pi )
i=1 i=1 n m
z R(z) = z −1
76
14
闭环复极点的暂态响应分量
∑2
i=1 n2
KQ( pci ) ( pci −1) P( pci )
•
pci cos(kθi + Φi )
k
= ∑Rci pci cos(kθi + Φi ), k ≥ n − m
k i=1
n2
Rci = 2
KQ( pci ) ( pci −1) P( pci )
m K Π(z − z )zk n i i=1 = ∑Res n j=0 iΠ(z − pi ) z=p =0 i
k ≥ n−m
p0 =1 R(z)的极点 为 pi为P(z)的零点，即系统闭环极点 (i =1,2,L, n)
76 9
y(k) = 0
k < n−m
76
4
表征系统暂态响应特性的参数
调整时间ts反映控制系统的快速性 最大超调量Mp和峰值时间tp反映系统阻尼 特性和相对稳定性 计算机控制系统暂态响应的形态特征由本 身结构和参数所决定，与系统闭环极点在 Z平面上分布有关
76 5
76
6
连续系统的极点和 系统暂态响应的关系
76
7
极点分布与暂态响应的关系
22
结
论
计算机控制系统的暂态响应特性由系统 所有闭环极点的暂态响应分量之和决定 为使计算机控制系统具有满意的动态品 质，系统闭环极点不仅必须全部位于Z 平面单位圆内，而且还应尽量不要位于 Z平面单位圆的左部区域，尤其不要靠 近负实轴
76 23
结
论
闭环极点最好是全部位于Z平面单位圆内 的右部区域，而且应尽可能地靠近原点 零点的分布对系统暂态响应特性的影响， 规律性不明显。一般只影响系统暂态响应 特性的强弱
( pri )k = ∑Rri ( pri )k , k ≥ n − m Rri =
i=1
n1
KQ( pri ) ( pri −1) P( pri )
•
76
12
闭环实极点的暂态响应分量
pri>1（位于Z右半平面单位圆外），指数(pri)k将 随k增大而增大，相应的暂态响应分量为指数发 散序列，系统不稳定 pri=1（位于Z右半平面单位圆上），指数(pri)k恒 为1，相应的暂态响应分量为等值序列，系统为 临界稳定 0<pri<1（位于Z右半平面单位圆内），指数(pri)k 将随k增大而减小，相应的暂态响应分量为指数 衰减序列，极点越靠近原点，其暂态响应分量 序列衰减速度越快
3
i
76
βi 2 2 θi = tg ( ) ri = αi + βi αi & φi = ∠Q( pci ) − ∠P( pci ) − ∠( pci −1)
−1
dP(z) & P( pri ) = dz z= pri
dP(z) & P( pci ) = dz z= pci
10
计算机控制系统暂态响应序列
•
76
15
闭环复极点的暂态响应分量
76
16
闭环复极点的暂态响应分量
|pci|>1,θi<π /2（位于Z右半平面单位圆外）， |pci|k 随k增大而增大，相应的暂态响应分量为发散振荡 序列，系统不稳定 |pci|=1,θi<π /2（位于Z右半平面单位圆上）， |pci|k 恒为1，相应的暂态响应分量为等幅振荡序列 |pci|<1,θi<π /2（位于Z右半平面单位圆内）， |pci|k 随k增大而减小，相应的暂态响应分量为衰减振荡 序列；复极点越靠近原点，其模|pci|越小，相应的 暂态响应分量序列衰减得越快
[
]
360° ni = = 6.18次 T取为 秒是合适的 0.5 58.25°
76 31
y(k) = {0, 0.787, 1.432, 1.483, 1.134, 0.817, 0.769, 0.922, 1.076, 1.11, 1.044, 0.969, 0.948, 0.976, 1.012, 1.042, 1.013, 0.996, L }
0.787 ⋅ (0.7788e j58.25° ) = 1+ ( p1 )k j2 ⋅ (0.6623)(−0.5902 + j0.6623) 0.787⋅ (0.7788e j58.25° ) + ( p2 )k − j2⋅ (0.6623)(−0.5902 − j0.6623) 0.787⋅ (0.7788)k+1e j(k58.25°+58.25°) =1+ j2⋅ (0.6623) ⋅ 0.887e j131.7° 0.787⋅ (0.7788)k+1e− j(k58.25°+58.25°) − j2⋅ (0.6623) ⋅ 0.887e− j131.7° k 1 =1+1.0433⋅ (0.7788) e j(k58.25°−73.45°) − e− j(k58.25°−73.45°) 2j =1+1.0433⋅ (0.7788)k sin( k58.25° − 73.45°)