计控考试参考答案

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1.1 计算机控制系统是怎样分类的?按功能和控制规律可分为几类?

答:可以按照系统的功能、控制规律、控制方式进行分类。

按功能可分为:a.数据处理系统b.直接数字控制(DDC)c.监督控制(SCC)

d.分级控制

e.集散型控制(DCS)

f.计算机控制网络

按照控制规律可分为:a.程序和顺序控制b.PID控制c.有限拍控制

d.复杂规律的控制

e.智能控制

1.2 计算机控制系统由哪些部分组成?并画出方框图。

答:由数字控制器、D/A转换器、保持器、执行器、被控对象、测量元件、变送单元、A/D转换器组成。

数字控制器D/A保持器执行器被控对象

A/D变送单元测量元件

+

-

给定值被控参数

1.12 设有模拟信号(0-5)V和(

2.5-5)V,分别用8位、10位和12位A/D

转换器,使计算并列出各自的量化单位和量化误差。

1.19 计算机控制系统由哪些主要的性能指标?如何衡量?

答:计算机控制系统的性能跟连续系统类似,可以用稳定性、能控性、能观测性、稳定特性、动态特性来表征,相应地用稳定裕量(相角裕量和幅值裕量)、稳态指标(稳态误差)、动态指标(超调量、调节时间、峰值时间、振荡次数)和综合指标(积分型指标、末值型指标、复合型指标)来衡量一个系统的好坏或优劣。

1.26 计算机控制将向哪些方向发展?

答:a.最优控制b.自适应控制c.系统辨识d.分级控制e.集散型控制

2.8 已知拉氏变换式,试求离散化后的Z变换式:

1.1/s

解:1/s的拉氏反变换是1,故Z变换式是z/z-1。

2.9 试求下列函数的Z反变换;

2.12 已知系统的方框图,G(s)=K/s(s+a),试求系统(见习题2.17)的闭环Z 传递函数Gc(z)。

(1-e-Ts)/s

R(s)

T T

Y(z)

G(s)

T=1s

_

+

所有牵扯到求闭环传递函数的题目,将a,T代入上式即可。

2.13 T=1s,G(s)=1/s(s+0.3),试分析系统在典型输入作用下的输出响应和稳态误差。

1.单位阶跃响应

2.单位速度输入

3.单位加速度输入解:带入a=0.3 T=1s K=1得闭环传递函数(单位阶跃响应)

2.20 已知系统反方框图如2.12中,G(s)=K/s(s+1),试求系统的临界放大倍数。解:将已知给定的T带入Gc(z)中,见2.12Gc(z),其中a=1,求得Gc(z)。其他见下例。

这里取T=1s求得Gc(z)

建立劳斯列表有

欲使系统稳定,必须使劳斯列表你第一列个元素为正。

故有

解得0

例2.34 设线性离散系统如2.12图,a=1/s,K=1,T=1s,输入序列位单位节约序列。试分析系统的过渡过程。

解:将已知参数带入得闭环传递函数Gc(z)

由Z变换的定义,离散系统输出时间序列为

y(0)=0 y(T)=0.368 y(2T)=1 y(3T)=1.4 y(4T)=1.4 y(5T)=1.147

y(6T)=0.895

y(7T)=0.802 y(8T)=0.868 y(9T)=0.993 y(10T)=1.077 y(11T)=1.081

y(12T)=1.032 y(13T)=0.981 y(14T)=0.961 y(15T)=0.973

y(16T)=0997……

线性离散系统在单位阶跃响应下,调节时间约12s,超调量约为40%,峰值时间为3s,振荡次数为1.5次,衰减比约为2:1,稳态误差ess=0。

3.1 已知线性系统的差分方程,试导出离散状态空间表达式:

解:1.由差分方程知;n=2,m=0,p=1(输出向量维数)

a

0=1,a

1

=0.2,a

2

=0.5,b

=1

离散状态空间表达式:

2.线性离散系统的阶数n=2

a

0=1,a

1

=0.5,a

2

=0.2,a

3

=1,b

=0,b

1

=0,b

2

=1,b

3

=1.2

h

0=b

=0;h

1

=b

1

-a

1

h

=0;h

2

=b

2

-a

1

h

1

-a

2

h

=1;h

3

=b

3

-a

1

h

2

-a

2

h

1

-a

3

h

=0.7

3.3 已知线性离散系统的离散状态方程;

1.使用迭代法,求解x(kT);

2.试用Z变换法求解x(kT);

解:1.令k=0,1,2,...,及初始条件代入离散状态空间表达式,可以得到

2.

好复杂,自己求吧,然后再求Z反变换即可。

4.5 设有限拍系统如图,试设计单位阶跃输入时的有限拍D(z)。

R(s)

+

_T T T Y(z)

T=0.1s

D(z)

Z-1(1+0.8z-1)/

(1-1.5z-1+0.5z-2

)

1.有限拍有纹波调节器

2.有限拍无纹波调节器

解;1.广义对象的Z传递函数

HG

(z)的分子含有z-1因子,因此闭环传递函数Gc(z)应包含z-1,可选择2.闭环传递函数Gc(z)应选择包含z-1和HG(z)的全部零点,所以