北科大計算機控制系統(tǒng)試卷A

PAGEPAGE4北京科技大學成人教育學院2009—2010學年第二學期A卷

y(k)y(kr(k2)輸入信號是r(k)

1 k 00 k 0y(0)1y(k。姓名： 班級： 學號：題號得分一題號得分一二三四五六總分

(s) Kp s(s

，在對象前接有零階保持器，（15）一、簡答題（每小題分8，共32分）1、畫出典型計算機控制系統(tǒng)的基本框圖。2、根據(jù)采樣過程的特點，可以將采樣分為哪幾種類型？3、簡述比例調(diào)節(jié)、積分調(diào)節(jié)和微分調(diào)節(jié)的作用。4、采樣保持器LF398工作原理圖如下圖，試分析其工作原理。

四、已知被控對象傳遞函數(shù)為20G(s)(8sG(s)，并用后向差分法給c出等效的數(shù)字控制器形式。（18分）五、已知廣義被控對:G(s)1eTs 1s s(s

, 給定T=1s (20分)針對單位斜坡輸入設計最小拍有紋波控制系統(tǒng)。二、已知系統(tǒng)的差分方程為（15分）北京科技大學成人教育學院

制作用的強弱取決于比例系數(shù)KP

。比例調(diào)節(jié)器雖然簡單快速，但對于系統(tǒng)響應為有限值的控制對象存在靜差。加大比例系數(shù)KP

可以減小靜差，《計算機控制系統(tǒng)》A

但是KP

過大時，會使系統(tǒng)的動態(tài)質(zhì)量變壞，引起輸出量振蕩，甚至導2009—2010一、簡答題（每小題8分，共32分）1、答：典型計算機控制系統(tǒng)的基本框圖如下：

致閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。積分調(diào)節(jié)器：為了消除在比例調(diào)節(jié)中的殘余靜差，可在比例調(diào)節(jié)的基礎上加入積分調(diào)節(jié)。積分調(diào)節(jié)具有累積成分，只要偏差e不為零，u時間常數(shù)TI

大，則積分作用弱，反之強。增大TI

將減慢消除靜差的過2、答：根據(jù)采樣過程的特點，可以將采樣分為以下幾種類型。(1)周期采樣

程，但可減小超調(diào)，提高穩(wěn)定性。引入積分調(diào)節(jié)的代價是降低系統(tǒng)的快速性。按偏差變化的趨向進行控制，使偏差消滅在萌芽狀態(tài)，這就是微分調(diào)節(jié)的原理。微分作用的加入將有助于減小超調(diào)，克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。24、答：LF398的電路原理：放大器A作為比較器來控制開關(guān)K的通斷，2ININKAA組成跟隨器，并向指相鄰兩次采樣的時間間隔相等，也稱為普通采樣。

+ - 1 3C INK斷開，同步采樣

H + -如果一個系統(tǒng)中有多個采樣開關(guān)，它們的采樣周期相同且同時進行采樣，則稱為同步采樣。非同步采樣閉，則稱為非同步采樣。多速采樣如果一個系統(tǒng)中有多個采樣開關(guān)，每個采樣開關(guān)都是周期采樣的，但它們的采樣周期不相同，則稱多速采樣。隨機采樣若相鄰兩次采樣的時間間隔不相等，則稱為隨機采樣。3、答：(1)比例調(diào)節(jié)器：比例調(diào)節(jié)器對偏差是即時反應的，偏差一旦出現(xiàn)，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用，使輸出量朝著減小偏差的方向變化，控

外接電容保持K斷開時刻的電壓，并經(jīng)A3（15）解：y(0)1y(1)r(1)y(0)1y(2)r(0)y(1)2y(3)r(1)y(2)1y(4)r(2)y(3)2y(5)r(3)y(4)1

組成的跟隨器輸出至Aout。（15分）解：廣義對象傳遞函數(shù)

解之得

T2TI 2T1 2 21 2 20.1G(s)1eTs Ks s(s

T 4I于是得到模擬控制器的傳遞函數(shù)為對應的脈沖傳遞函數(shù)為

G(s)8s1K

1 )1)c 4s

P Ks 8sI G(z)ZG(s)Z1eTs K s s(s 1

Tz1 1

對以上的模擬PI控制器，根據(jù)后向差分近似的等效變換方法，得等效的數(shù)字控制器：Kz)Z

Kz)

T)z1s2(s

(1z)2

1z

1eTz

D(z)G

(s)

2 8 TeT

eT1

c s1z1

z1K(eTT1)z z T eT

T1

五、 (20分)（18分）

zeTz)

解：由已知條件，被控對象含有一個積分環(huán)節(jié)，有能力產(chǎn)生單位斜解：經(jīng)動態(tài)校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為

坡響應。(s)G0 c

(s)G(s)Gc

(s) 20(8s

求廣義對象脈沖傳遞函數(shù)為G(s)為PI控制器，其基本形式為cG(s)s1c Ts

G(z)ZZ1eTs 1 為使

I控制器能抵消被控對象中較大的時間常數(shù)，可選擇8

s s(s 1

z1 1 則有 z)Z

z) 8s1 20 1

s2(s

(1z)2

1z

1e1z(s)G(s)G(s)0 c

Ts (8sTI

s(0.1s

0.368z0.718z)z0.368z)20根據(jù)二階工程最佳設計法則，應有

可以看出，G(z)的零點為-0.718(單位圓內(nèi))、極點為1(單位圓上)、0.368(單位圓內(nèi))，故u=0,v=0(單位圓上除外),m=1。根據(jù)穩(wěn)定性要求，G(z)中z=1

(z)的零點中，由于系統(tǒng)針對等速輸入進行ep=2Φ

(z)=(1-z-1)2F

(z),顯然準確性條件中已滿足了穩(wěn)定性要求，于是可設(z)z1(c0

e 1cz1)1(1)c0

c11解得c0

2, c1

1

(1)c2c01閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為(z)z1(2z1)2z1z2(z)1(z)z)2e