計算機(jī)控制技術(shù)期末復(fù)習(xí)題詳解

1、4.9 已知被控對象的傳遞函數(shù)為采樣周期T=0.1s，采用零階保持器。要求（1）針對單位速度輸入信號設(shè)計最少拍無紋波系統(tǒng)的，并計算輸出響應(yīng)、控制信號和誤差序列，畫出它們對時間變化的波形。（2）針對單位階躍輸入信號設(shè)計最少拍有紋波系統(tǒng)的，并計算輸出響應(yīng)、控制信號和誤差序列，畫出它們對時間變化的波形。解：廣義脈沖傳遞函數(shù)為最少拍無紋波設(shè)計步驟：1）根據(jù)廣義對象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)N（分母多項式的冪次）M （分子多項式的冪次）d=N-M延時w在所有零點(diǎn)的總數(shù)（不包括無窮遠(yuǎn)的零點(diǎn)）v在z平面的單位圓上或圓外極點(diǎn)的個數(shù)j在z平面的單位圓上極點(diǎn)的個數(shù)q(輸入類型)已知N=2，M=2所以d=0w=1(即分子多

2、項式中的)v=1，j=1；q=2(單位速度輸入)2）確定F1(z)和F2(z)的冪次m和n所以：3）確定e(z)4）確定(z)5）根據(jù)關(guān)系使等式兩邊同冪次的系數(shù)相等，解出F1和F2中的系數(shù)。解得：所以：6）求控制器D(z)最少拍無紋波設(shè)計步驟：1）根據(jù)廣義對象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)N（分母多項式的冪次）M （分子多項式的冪次）d=N-M延時w在所有零點(diǎn)的總數(shù)（不包括無窮遠(yuǎn)的零點(diǎn)）v在z平面的單位圓上或圓外極點(diǎn)的個數(shù)j在z平面的單位圓上極點(diǎn)的個數(shù)q(輸入類型)已知N=2，M=2所以d=0w=1(即分子多項式中的)v=1，j=1；q=1(單位階躍輸入)2）確定F1(z)和F2(z)的冪次m和n所以：3

3、）確定e(z)4）確定(z)5）根據(jù)關(guān)系使等式兩邊同冪次的系數(shù)相等，解出F1和F2中的系數(shù)。解得：所以：6）求控制器D(z)最少拍有紋波設(shè)計步驟：1）根據(jù)廣義對象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)N（分母多項式的冪次）M （分子多項式的冪次）d=N-M延時u在z平面的單位圓上或圓外零點(diǎn)的個數(shù)v在z平面的單位圓上或圓外極點(diǎn)的個數(shù)j在z平面的單位圓上極點(diǎn)的個數(shù)q(輸入類型)已知N=2，M=2所以d=0u=0(即分子多項式中的)v=1，j=1；q=1(單位速度輸入)2）確定F1(z)和F2(z)的冪次m和n所以：3）確定e(z)4）確定(z)5）根據(jù)關(guān)系使等式兩邊同冪次的系數(shù)相等，解出F1和F2中的系數(shù)。解得：所以

4、：6）求控制器D(z)4.10 被控對象的傳遞函數(shù)為 采樣周期T=1s，采用零階保持器，針對單位速度輸入函數(shù)，按以下要求設(shè)計： (1)最少拍無紋波系統(tǒng)的設(shè)計方法，設(shè)計和； (2)求出數(shù)字控制器輸出序列的遞推形式。解：廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)將T=1S代入，有最少拍無紋波設(shè)計步驟：1）根據(jù)廣義對象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)N（分母多項式的冪次）M （分子多項式的冪次）d=N-M延時w在所有零點(diǎn)的總數(shù)（不包括無窮遠(yuǎn)的零點(diǎn)）v在z平面的單位圓上或圓外極點(diǎn)的個數(shù)j在z平面的單位圓上極點(diǎn)的個數(shù)q(輸入類型)已知N=2，M=2所以d=0w=1v=2，j=2；q=2(單位階躍輸入)2）確定F1(z)和F2(z)的冪次

5、m和n所以：3）確定e(z)4）確定(z)5）根據(jù)關(guān)系使等式兩邊同冪次的系數(shù)相等，解出F1和F2中的系數(shù)。解得：所以：6）求控制器D(z)11.被控對象的傳遞函數(shù)為采樣周期T=1s，要求：(1)采用Smith補(bǔ)償控制，求取控制器的輸出；(2)采用大林算法設(shè)計數(shù)字控制器，并求取的遞推形式。(1)采用Smith補(bǔ)償控制廣義對象的傳遞函數(shù)為其中則(2)采用大林算法設(shè)計數(shù)字控制器取T=1S,K=1,T1=1,L=1,設(shè)期望閉環(huán)傳遞函數(shù)的慣性時間常數(shù)T0=0.5S則期望的閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為廣義被控對象的脈沖傳遞函數(shù)為則又則上式反變換到時域，則可得到12.何為振鈴現(xiàn)象？如何消除振鈴現(xiàn)象？所謂振鈴現(xiàn)象

6、是指數(shù)字控制器的輸出u(k)以接近二分之一的采樣頻率大幅度上下擺動。它對系統(tǒng)的輸出幾乎是沒有影響的，但會使執(zhí)行機(jī)構(gòu)因磨損而造成損壞。消除振鈴現(xiàn)象的方法：（1）參數(shù)選擇法對于一階滯后對象，如果合理選擇期望閉環(huán)傳遞函數(shù)的慣性時間常數(shù)T0和采樣周期T，使RA0，就沒有振鈴現(xiàn)象。即使不能使RA0，也可以把RA減到最小，最大程度地抑制振鈴。（2）消除振鈴因子法找出數(shù)字控制器D(z)中引起振鈴現(xiàn)象的因子(即z=-1附近的極點(diǎn))，然后人為地令其中的z=1，就消除了這個極點(diǎn)。根據(jù)終值定理，這樣做不影響輸出的穩(wěn)態(tài)值，但卻改變了數(shù)字控制器的動態(tài)特性，從而將影響閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)。13.前饋控制完全補(bǔ)償?shù)臈l件是什么

7、？前饋和反饋相結(jié)合有什么好處？前饋控制完全補(bǔ)償?shù)臈l件是。如果能將擾動因素測量出來，預(yù)先將其變化量送到系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)整，這樣在被調(diào)量改變之前就能克服這些擾動的影響。這種擾動的預(yù)先調(diào)整作用就稱為前饋。若參數(shù)選擇得合適，前饋控制可取得良好的控制效果。但實(shí)際上，前饋控制環(huán)節(jié)的參數(shù)不易選得那么準(zhǔn)確，而且一個實(shí)際系統(tǒng)的擾動也不只一個，因此反饋控制還是不可少的。主要擾動引起的誤差，由前饋控制進(jìn)行補(bǔ)償；次要擾動引起的誤差，由反饋控制予以抑制，這樣在不提高開環(huán)增益的情況下，各種擾動引起的誤差均可得到補(bǔ)償，從而有利于同時兼顧提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的要求。14.與PID控制和直接數(shù)字控制相比，模糊控制具有哪些優(yōu)點(diǎn)？與PID控制和直接數(shù)字控制相比，模糊控制的優(yōu)點(diǎn)：（1）模糊控制可以應(yīng)用于具有非線性動力學(xué)特征的復(fù)雜系統(tǒng)。（2）模糊控制不用建立對象精確的數(shù)學(xué)模型。（