計算機控制系統(tǒng)試卷四答案

1、真理惟一可靠的標準就是永遠自相符合。土地是以它的肥沃和收獲而被估價的；才能也是土地，不過它生產(chǎn)的不是糧食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的話，即使再大的才能也只是砂地或鹽池，那上面連小草也長不出來的。計算機控制系統(tǒng)試卷四答案班級：姓名：學號：成績：一、簡答題（每小題 3 分，共 30 分）使用光電隔離器件時，如何做到器件兩側(cè)的電氣被徹底隔離？答：光電隔離器件兩側(cè)的供電電源必須完全隔離。給出多通道復(fù)用一個 D/A 轉(zhuǎn)換器的原理示意圖。答：什么是信號重構(gòu)？答：把離散信號變?yōu)檫B續(xù)信號的過程，稱為信號重構(gòu)，它是采樣的逆過程。寫出零階保持器的傳遞函數(shù)，引入零階保持器對系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的極點有何影響？答

2、：零階保持器的傳遞函數(shù)為1eTsH 0 ( s)s。零階保持器的引入并不影響開環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)的極點。階躍響應(yīng)不變法的基本思想是什么？答：階躍響應(yīng)不變法的基本思想是： 離散近似后的數(shù)字控制器的階躍響應(yīng)序列與模擬控制器的階躍響應(yīng)的采樣值一致。如何消除積分飽和現(xiàn)象？答：減小積分飽和的關(guān)鍵在于不能使積分項累積過大。 因此當偏差大于某個規(guī)定的門限值時，刪除積分作用， PID 控制器相當于一個人生的磨難是很多的，所以我們不可對于每一件輕微的傷害都過于敏感。在生活磨難面前，精神上的堅強和無動于衷是我們抵抗罪惡和人生意外的最好武器。真理惟一可靠的標準就是永遠自相符合。土地是以它的肥沃和收獲而被估價的；才能

3、也是土地，不過它生產(chǎn)的不是糧食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的話，即使再大的才能也只是砂地或鹽池，那上面連小草也長不出來的。PD 調(diào)節(jié)器，既可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)又可以消除積分飽和現(xiàn)象，不致使系統(tǒng)產(chǎn)生過大的超調(diào)和振蕩。只有當誤差 e 在門限 之內(nèi)時，加入積分控制，相當于 PID 控制器，則可消除靜差，提高控制精度。給出常規(guī)的直接設(shè)計法或離散化設(shè)計法的具體設(shè)計步驟。答：直接設(shè)計法或稱離散化設(shè)計法的具體設(shè)計步驟如下：(1)根據(jù)已知的被控對象，針對控制系統(tǒng)的性能指標要求及其它約束條件，確定理想的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù) (z) 。(2)確定數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù) D(z)；根據(jù) D(z)編制控制算法程序。

4、采用狀態(tài)反饋任意配置閉環(huán)系統(tǒng)極點的充分必要條件是什么？答：采用狀態(tài)反饋任意配置閉環(huán)系統(tǒng)極點的充分必要條件是系統(tǒng)狀態(tài)完全能控。說出實施信號隔離的主要方法。答：信號隔離方法主要有變壓器隔離和光電隔離， 變壓器隔離適用于模擬信號隔離，光電隔離則特別適合數(shù)字信號的隔離。10.故障診斷中的狀態(tài)估計方法的基本思想是什么？答：故障診斷中的狀態(tài)估計方法的基本思想是： 首先重構(gòu)被控過程的狀態(tài)，通過與可測變量比較構(gòu)成殘差序列， 再構(gòu)造適當?shù)哪Ｐ筒⒂媒y(tǒng)計檢驗法，從殘差序列中把故障診斷出來。因此，這就要求系統(tǒng)可觀測或部分可觀測，通常用各種狀態(tài)觀測器或濾波器進行狀態(tài)估計。二、已知系統(tǒng)框圖如下所示：T=1s(15 分)r

5、( t)Te Ts1y(t)1-ss(s1)試求閉環(huán)離散系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)，并判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：廣義對象脈沖傳遞函數(shù)為人生的磨難是很多的，所以我們不可對于每一件輕微的傷害都過于敏感。在生活磨難面前，精神上的堅強和無動于衷是我們抵抗罪惡和人生意外的最好武器。真理惟一可靠的標準就是永遠自相符合。土地是以它的肥沃和收獲而被估價的；才能也是土地，不過它生產(chǎn)的不是糧食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的話，即使再大的才能也只是砂地或鹽池，那上面連小草也長不出來的。G( z) ZG ( s)1 e Ts1Zs(s 1)s(1 z 1 )Z1(1 z 1 )z 111s2 ( s 1)(1 z 1

6、)21 z 11 e 1z 10.368 z 1(10.718z 1 )(1z 1)(10.368 z 1)系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為 z)G( z)0.368z 10.632z 2(G ( z)1 z 10.632 z 21則閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為W (z)z2z0.6320由 z 域直接判據(jù) W(0)=0.6320 W(- 1)=1+1+0.6320知閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。三、已知某被控對象的傳遞函數(shù)為(15 分)1Gp (s)s(s1)要求設(shè)計成單位反饋計算機控制系統(tǒng)， 結(jié)構(gòu)如下圖所示。 采樣周期為T1s。要求閉環(huán)特征根為 0.4 和 0.6。試求數(shù)字控制器。解：廣義對象脈沖傳遞函數(shù)為人生的磨難是很多

7、的，所以我們不可對于每一件輕微的傷害都過于敏感。在生活磨難面前，精神上的堅強和無動于衷是我們抵抗罪惡和人生意外的最好武器。真理惟一可靠的標準就是永遠自相符合。土地是以它的肥沃和收獲而被估價的；才能也是土地，不過它生產(chǎn)的不是糧食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的話，即使再大的才能也只是砂地或鹽池，那上面連小草也長不出來的。G( z) ZG ( s)1 e Ts1Zs(s 1)s(1 z 1 )Z1(1 z 1 )z 111s2 ( s 1)(1 z 1 )21 z 11 e 1z 10.368 z 1(10.718z 1 )(1z 1)(10.368 z 1)根據(jù)要求設(shè)定閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為 z

8、)1z 20.4)( z0.6)(1 0.4z 1 )(10.6 z 1)( z z2.718z1(1z1)(10.368z1)D ( z)( ) zG z)(1z 10.76z2)(10.718z1)(1( )(四、已知控制系統(tǒng)的被控對象的傳遞函數(shù)為G ( s)e s，(2 s1)( s 1)采樣周期 T=1s，若選閉環(huán)系統(tǒng)的時間常數(shù) T0.5s，試用大林算法設(shè)計數(shù)字控制器D (z) 。若出現(xiàn)振鈴現(xiàn)象，修正數(shù)字控制器，消除振鈴現(xiàn)象。（20 分）解：采樣周期 T=1s，期望閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為( s)e s2e s0.5s1s2進而 zZ1e s2e s0.865z 2( )ss21 0.368

9、z 1被控裝置廣義脈沖傳遞函數(shù)G ( z)Z1e Ts(2 se s0.154 z 2 (10.610 z 1)s1)( s1)(10.368 z 1 )(1 0.607 z 1)則D ( z)1(z)5.617(10.368z 1)(1 0.607 z 1)G( z) 1( z)(10.610z 1 )(10.368 z 10.865 z 2 )5.617(10.368z 1 )(1 0.607 z 1)(10.610 z 1)(10.763z 1)(11.131z 1 )由振鈴現(xiàn)象產(chǎn)生的原理知， 用常規(guī)大林算法設(shè)計的被控對象為二階的人生的磨難是很多的，所以我們不可對于每一件輕微的傷害都過于

10、敏感。在生活磨難面前，精神上的堅強和無動于衷是我們抵抗罪惡和人生意外的最好武器。真理惟一可靠的標準就是永遠自相符合。土地是以它的肥沃和收獲而被估價的；才能也是土地，不過它生產(chǎn)的不是糧食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的話，即使再大的才能也只是砂地或鹽池，那上面連小草也長不出來的。系統(tǒng)必產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象。在D(z)中的靠近 z- 1的兩個因子中令z1來消除振鈴現(xiàn)象，即1 zz1)(10.607z 1)D( z)( z)(1 0.610)(1 0.763)(11.131z 1 )G( z) 11.979(10.368z 1 )(10.607z 1 )11.131z 1五、求出雙積分系統(tǒng)控制對象的離散

11、狀態(tài)方程，假設(shè)系統(tǒng)所有的狀態(tài)皆不可直接測量， 設(shè)計全維狀態(tài)觀測器實現(xiàn)狀態(tài)反饋，并把閉環(huán)兩個極點都配置在 0.1，觀測器特征方程的兩個根配置在原點。（T=1s）（20分）解：系統(tǒng)的廣義對象脈沖傳遞函數(shù)為G (z) (1 z1)1T 2z 10.50.5 z2 (z 1)2z22z 1s3可寫其能控標準型實現(xiàn)為x1 ( k 1)0 1 x1 (k )0 x2 ( k 1)1 2x2 (k )u(k )1y( k)0.5x1 (k )0.5x2 (k )對應(yīng)的能觀性矩陣為Q0C0.50.5 滿秩，故系統(tǒng)能觀，可設(shè)計觀測器。CA0.51.5先求狀態(tài)觀測器增益矩陣Hh1h2狀態(tài)觀測器特征多項式為人生的磨

12、難是很多的，所以我們不可對于每一件輕微的傷害都過于敏感。在生活磨難面前，精神上的堅強和無動于衷是我們抵抗罪惡和人生意外的最好武器。真理惟一可靠的標準就是永遠自相符合。土地是以它的肥沃和收獲而被估價的；才能也是土地，不過它生產(chǎn)的不是糧食，而是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的話，即使再大的才能也只是砂地或鹽池，那上面連小草也長不出來的。zI ( Az0.5h10.5h11HC )0.5h2z0.5h2 21z2(0.5h0.5h2) z( 1.5h0.5h1)1212觀測器期望特征多項式為( z 0)( z0)z2比較上面兩式 z 各次冪項系數(shù)得 H h1h2 T1.52.5T再求狀態(tài)反饋增益矩陣 Kk1k2期