計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 習(xí)題及答案

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)習(xí)題解答第1章習(xí)題答案計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。I/OI/O（1）可以實(shí)現(xiàn)模擬儀表的功能，便于監(jiān)視和操作。并且通過分時(shí)工作可以同時(shí)控制多個(gè)回路，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制、監(jiān)督控制、順序控制等多種控制功能。（2）可以實(shí)現(xiàn)模擬控制難以完成的各種先進(jìn)復(fù)雜的控制算法，還可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜被控對(duì)象的有效控制。（3）系統(tǒng)調(diào)試、參數(shù)整定靈活方便。（4）實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)的管理、控制一體化，大大提高企業(yè)的綜合自動(dòng)化水平。（5）利用控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可將所有的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制器用一根電纜連接在一起，構(gòu)成徹底分散的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、控制、遠(yuǎn)程傳輸?shù)裙δ堋＃?）實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的智能監(jiān)控在發(fā)生異常情況下，及時(shí)做出判斷，采取適當(dāng)措施，并分析出故障原因，給出準(zhǔn)確指導(dǎo)，縮短系統(tǒng)維修和排除故障時(shí)間，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和工作效率。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)按功能及結(jié)構(gòu)劃分可以分為哪幾類？每類計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)如何？（1）直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC系統(tǒng)）DDC（2）計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC系統(tǒng)）SCC（3）集散控制系統(tǒng)（DCS系統(tǒng)）DCSDCSDCSDCSDCSDCS（4）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS系統(tǒng)）FCS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是由于現(xiàn)場(chǎng)總線是用于現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室系統(tǒng)之間的一種開放、全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)，因此現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)具有良好的開放性、互操作性與互用性。FCS系統(tǒng)的缺點(diǎn)是由于目前現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品的多樣性，無(wú)法發(fā)揮FCS的互操作性的優(yōu)勢(shì)。（5）工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)平臺(tái)無(wú)關(guān)性：可以選擇不同廠家、不同類型的設(shè)備和服務(wù)。提供多種信息服務(wù)：提供E-mail、WWW、FTP等多種信息服務(wù)。圖形用戶界面：統(tǒng)一、友好、規(guī)范化的圖形界面，操作簡(jiǎn)單,易學(xué)易用。信息傳遞：快速、準(zhǔn)確。監(jiān)控、操作界面的統(tǒng)一。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中用的計(jì)算機(jī)在結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能要求方面和一般辦公用計(jì)算機(jī)有何不同？（1）穩(wěn)定性和可靠性：（2）實(shí)時(shí)性能：（3）工作溫度范圍：（4）特定接口支持：控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)可能需要特定的接口，用于連接傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和其他控制設(shè)備。這可能需要額外的硬件支持，以滿足特定的數(shù)據(jù)交換和控制要求。（5）軟件支持：（（（1）開放性：采用公開的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。（2）平臺(tái)無(wú)關(guān)性：可以選擇不同廠家、不同類型的設(shè)備和服務(wù)。（3）提供多種信息服務(wù)：提供E-mail、WWW、FTP等多種信息服務(wù)。（4）圖形用戶界面：統(tǒng)一、友好、規(guī)范化的圖形界面，操作簡(jiǎn)單,易學(xué)易用。（5）信息傳遞：快速、準(zhǔn)確。（6）易于實(shí)現(xiàn)多現(xiàn)場(chǎng)總線的集成：相互包容，多種現(xiàn)場(chǎng)總線集成起來(lái)協(xié)同完成測(cè)控任務(wù)。（7）易于實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)集成：主要體現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)通信協(xié)議的相容、不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交換以及組態(tài)、監(jiān)控、操作界面的統(tǒng)一。（NetworkedControl可能存在的問題：穩(wěn)定性：受網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)挠绊懀糠志W(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)可能受到網(wǎng)絡(luò)延遲和不穩(wěn)定性的影響，尤其是對(duì)實(shí)時(shí)要求較高的控制系統(tǒng)。（1）網(wǎng)絡(luò)化控制（2）智能型控制（3）綜合型控制第2章習(xí)題答案（1）A/D轉(zhuǎn)I/VA/D（2）多路開關(guān)：用來(lái)切換模擬電壓信號(hào)的關(guān)鍵元件；（3）前置放大器：將模擬小信號(hào)放大到A/D轉(zhuǎn)換器的量程范圍內(nèi)；（4）A/D轉(zhuǎn)換器：把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。A/DA/D轉(zhuǎn)換器是用于將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的裝置，簡(jiǎn)稱ADC，是模擬系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間的接口部件。A/D轉(zhuǎn)換器主要分為三類：（1）計(jì)數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器，速度慢、價(jià)格低，適用于慢速系統(tǒng)；（2）雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率高、抗干擾性好、轉(zhuǎn)換速度慢，適用于中速系統(tǒng)；（3）逐位反饋型A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換精度高、速度快、抗干擾性差。D/AD/AD/Ax(t)maxx(t)頻率sx(tx*tx*tx(t)PID⑤計(jì)算機(jī)及A/D、D/A轉(zhuǎn)換器性能的影響；⑥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度的影響；⑦控制回路多少的影響。2.5求出下列時(shí)間函數(shù)離散后的拉普拉斯變換F(s)：(1)f(t)2t(2)f(t)e2t(3)f(t)e(t3T)1(tT)(4)f(t)e(tT/2)[1(t)T/2)]解：(1) F*sLf*tfTeTs2TeTsTeTsk0

k0

k0T0eTse2TseTs TeTseTseTs k1

k2

k3 eTs e2Ts e3 2T1eTs1eTs1eTs

2TeTs1eTs1eTs

1eTs2(2)

F*sLf*t

fTeTse2sT 1(3)

k0

k0

1e2sTF*sLf*tfTeTsk0 ekT3TT)ekTsk0 e3TeksTT)k0e3T eksTk0esTe3T

1esT(4)

e2sT1esTF*sLf*tfTeTsk0 e(kTT/)T/2)]ekTsk0 eT/2eksT)T/2)]k0 T/2eksT(T)eksT(TT/2 k0

k0 esTeT/21esT

0

1esTeT/2

對(duì)于信號(hào)函數(shù)f(t)，其中包含有用信號(hào)fs(t)及噪聲n(t)，其信號(hào)頻譜為FjjNj2-14fs(t。NjNjj Nj21h h12圖2-14信號(hào)頻譜圖在頻域里設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器X(j)把噪聲N(j)濾掉，如下圖所示，濾波器頻率為s(hs1)，即可去除噪聲對(duì)控制系統(tǒng)影響。NjNjs21hj Njsh12X(),s0, s對(duì)X(j)進(jìn)傅葉變：x(t)1 sejtdsinstsSa(t)s

t s。1e零階保持其器的傳遞函為：s ，其具體推導(dǎo)過程詳見式(2-21)-式(2-29)。s第3章習(xí)題答案Z（1）

x(n)1n

（2）x(n)1n()u(()u(

n1)解：（1）

X(z)1znnnndX(z) 1

n1

n1 1 (n)zndzn1ndz

(zn1

)zz2

，|z|1X(z)lnzz)

z1z（2）X(z)

n

1n()u(2n

n

z

n

1n

1nn()z2()z2nznn1

2z12z 111z12Z（3）

（1）

F(s)

1s(s1)

（2）F(s)

as(sa)F(z)Z[F(s)]Z[11]查表得

s s1ze zz z eze z1F(z) 1z

2

ee)ze（4）

F(z)

zz1

zzeaF(z)解

10z(z1)(z2)

的Z反變換。10z 10z 1F(z)13z12z210z

30z2

70z3

所以可以得到各采樣時(shí)刻的值f(0)=0，f(1)=10，f(2)=30...F(z)

5z(z10)(z5)

的Z反變換。解 F(z) 1 1z z10 z5查表可得

F(z)

z z10

zz5f(k)10k5kF(z)

2z(z6)(z4)

的Z反變換。解??1=，??2=4f(k)6k4k1 5z2

2 z1（）X(z)(z1)(z2)

（）X(z)z1)2解 （1）

x(0)limX(z)lim

5z25z

z(z1)(z2)

5z2x()lim(zX(z)lim(z5z1

z1

(z1)(z2)z1（2）

x(0)limX(z)lim

120z

z(1z)

z1x()lim(zX(z)lim(z

12z1

z1

(1z)3.7y(k2)3y(k2y(k)0y(0)01z變換法求解該差分方程。解對(duì)差分方程兩端進(jìn)行z變換，由超前移位定理，可以得到z2Y(z)z2y(0)zy(1)3zY(z)3zy(0)2Y(z)0代入初始條件后可得

Y(z)

z z23z2

zz1

zz2經(jīng)過查表，可以得到

y(k)(1)k(2)ky(k5y(k6y(k2)u(kk0列r(k),k0，初始條件為k0解:ZY(z5z1Y(z6z2Y(z)

zz1z2Y(z) z25z6

zz11 z4 z 9 z2z1 z2 2z3Z反變換y(k)14(2)k9(3)k1(13k2)2k22 2 2Z傳遞函數(shù)。（1）y(k)2y(k2)3y(k4)u(k)u(k（2）y(k)y(ku(k)2u(k2)Y(z) 1z1

Y(z) 12z2解:（1）G(z) U(z) 12z2

3z4

（2）G(z) U(z) 1z3??(????相應(yīng)的Z傳遞函數(shù)。（1）G(s)解:（1）

1s(0.1s1)

（2）G(s)

1saG(z)Z[G(s)]Z[1 1 ] zz1

zze10T

s s10（2）

G(z)Z[G(s)]Z[

1]sa 11eaTz1

已知G(s)

eTs) K

，求G(z)。s s解G(s)K(1eTs)[1s2

s 1]s根據(jù)線性定理和滯后定理查表可得G(z)Kz1)[

Tz1

](1z1)2

1z1

T1ez13-7圖3-7解:該系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為Y(z)Y(z)U(z)H(z)G(z)G(z)H(z)X(z) U(z)X(z)Y(z)G(z)H(z)Z[1]Z[1] 1 1X(z)

sa sb

1eaTz11ebTz13-8解該系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為

圖3-8Y(z)Z[G(s)H(s)]Z[X(z)

1 1]sasbZ[1(1 1)]basa sb 1(

1 )因此，可得

ba

1eaTz1

1ebTz1Y(z)

1 (eaTebT)z1X(z)

GH(z)b

a[(1eaTz1

)(1ebTz1)]3-9PID（PID。假設(shè)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為Gp

(s)

1s(s

，且采樣周期T為1s，數(shù)字控制器是PID控制器，且其參數(shù)為KP1,KI0.2,KD0.2,求該系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)。解被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為Gp

(s)

1s(s1)

圖3-9零階保持器的傳遞函數(shù)為Gh(s)

1ess1es1 0.3679z10.2642z2G(z)Z[數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)為

s s(s1)]0.3679z1)(1z1)G(z)K

KIK

z1

)0.2

1.41.4z10.2z2D P于是，閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為

1z1 D

1z1G(z)

G(z)G(z)

0.515z10.1452z20.2963z30.0528z4D 1 2 3 4R(z) 1GD(z)G(z) 11.8528z1.5906z 0.6642z 0.0528z第4章習(xí)題答案(1)y(k2)0.8y(k0.07y(k)2u(k0.2u(k),(2)y(k2)0.8y(k0.07y(k)2u(k0.2u(k),

k0,1,2,...k0,1,2,...(3)y(k2)0.1y(k0.9y(k)3.0u(k),解：(1)

k0,1,2,...y(k2)0.8y(k1)0.07y(k)2u(k1)0.2u(k),k0,1,2,...G(z)

2z0.2z20.8z0.07

2(z0.1)z0.7z0.1兩個(gè)極點(diǎn)均處于單位圓內(nèi)，系統(tǒng)穩(wěn)定。(2)y(k2)0.8y(k1)0.07y(k)2u(k1)0.2u(k),k0,1,2,...G(z)

2z0.2z20.8z0.07

2(z0.1)z0.7z0.1兩個(gè)極點(diǎn)均處于單位圓內(nèi)，系統(tǒng)穩(wěn)定。(3)y(k2)0.1y(k1)0.9y(k)3.0u(k),k0,1,2,...G(z)

3z20.1z0.9

3z0.0520.90.052復(fù)極點(diǎn)幅值小于1，處于單位圓內(nèi)，系統(tǒng)穩(wěn)定。已知離散控制系統(tǒng)4-22所示）KT=1s，試使用勞斯K=1時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。KK―解：受控對(duì)象的傳遞函數(shù)模型為

4-224.2G(s)

1esT 1其脈沖傳遞函數(shù)模型為

s s(sG(z)Z[G(s)](1z1)Z[111]

Tz1

s2s s11 1(1z

)Z[(1z1)21z11eTz1](eTT1)z(1eTTeT)z2(1eT)zeT通過計(jì)算系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)T(z)

KG(z)

G(z)可知其特征方程為

1KG(z) 1G(z)z2(T2)z(1TeT)0由于T=1s，因此閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為2z2z0.632102采用w變換化簡(jiǎn)為

10.5w( )10.5w

10.5w0.6321010.5w可以得到勞斯陣列

0.658w20.3679w0.63210w20.658 0.6321w10.3679w00.6321考察陣列第1列，系數(shù)全部大于零，因此特征方程的根全部位于w平面的左半平面，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。(1)(2)

G(z)G(z)

5(z2)(z0.1)(z0.8)10(z0.1)(z0.7)(z0.9)解：二階系統(tǒng)的特征方程為

2 1 0F(z)az2aza02 1 0對(duì)于二階系統(tǒng)，勞斯判據(jù)要求系統(tǒng)穩(wěn)定條件為i)a2a1a00ii)a2a00iii)因此

a2a1a00G(z)

5(z2)z0.1z0.8

5(z2)z20.9z0.08i)1(0.9)0.080ii)?0.080iii)1(0.9)0.080系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

10z0.1 10z0.1b)G(z)z0.7z0.9z21.6z0.63系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

i)1(1.6)0.630ii)10.630iii)1(1.6)0.6304.3題解：朱力判據(jù)得到的穩(wěn)定性條件為因此

F10F10a2a0G(z)

5(z2)z0.1z0.8

5(z2)z20.9z0.08i)1(0.9)0.080ii)1(0.9)0.080iii)10.08系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

10z0.1 10z0.1b)G(z)z0.7z0.9z21.6z0.63系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

i)1(1.6)0.630ii)1(1.6)0.630iii)10.63(1)(2)

G(z)G(z)

K(z1)(z0.1)(z0.8)K(z0.1)(z0.7)(z0.9)解：(1)

試確定滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的????值。閉環(huán)特征方程為(z0.1)(z0.8)K(z1)z2(K0.9)z0.08K0這是一個(gè)二階多項(xiàng)式。根據(jù)勞斯判據(jù)給出的穩(wěn)定性條件i)a2a1a00ii)a2a00因此系統(tǒng)穩(wěn)定需要滿足

iii)

a2a1a00i)1(K0.9)(0.08K)0K0.99ii)1(0.08K)0K0.92iii)1(K0.9)(0.08K)00.180可知使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值為：-0.92K0.99(2)閉環(huán)特征方程為(z0.7)(z0.9)K(z0.1)z2(K1.6)z0.630.1K0這是一個(gè)二階多項(xiàng)式。根據(jù)勞斯判據(jù)給出的穩(wěn)定性條件i)a2a1a00ii)a2a00因此系統(tǒng)穩(wěn)定需要滿足

iii)

a2a1a001(K1.6)0.630.1K0 1(0.630.1K)01(K1.6)0.630.1K0可知使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值為：-0.03K3.594.6已知離散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖423所示，采樣周期????=????.??????，輸入信號(hào)為??(????)=????+????????????+????????解：開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)：

4-234.6Gzz1Z100.5s1 s3 z1 Tz 1

T2zz1 z5z12102

z131.2z0.8z2

????????=????????????????(????)=∞????→1速度差數(shù) 1 ( )()????????=?????????????????1????????=∞????????→1????加速度誤差系數(shù)????

????

=1????????????(?????12????(????)=10×(12?08)=40????2????→1????(∞)=3×1

+10×1+2×1

=0.051+????????

????????

????????4-24w°，增益裕量至少1（0.。設(shè)采樣周s。4-244.7解：首先，求解被控對(duì)象的脈沖傳遞函數(shù)G(z)，注意被控對(duì)象前有零階保持器[1e0.2s[G(z)Z

K]z1

)Z[ K]s s(ss2(s0.01873

K(z0.9356)z1z0.81871然后將被控對(duì)象的脈沖傳遞函數(shù)變換為G(w)1Tswz2 11Ts2因而

10.10.01873K10.9356

K1110.1

300.6

10G()

1110.8187

110.1

1

0.997 設(shè)數(shù)字控制器的傳遞函數(shù)D(w)在低頻段增益為1，并有下列形式1D()a1b則系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為

1

K11 300.6 10D()G()

a1

1b 0.997 要求態(tài)度差，所

1

K11 300.6

10limD()G()lim

a K20

0

1

1 b 0.997 K=2。

45????=??，試?yán)L制增益K4-254.8解：首先求系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù) K

Kz1e

0.632Kz KzG(z)Z 0 ss zze zz0.368 zz0.368G(z)有兩個(gè)極點(diǎn)：p1=1,p2=0.368；以及一個(gè)零點(diǎn)：z1=0，所以根軌跡有兩個(gè)分支，分別從p1和p2出發(fā)，一個(gè)趨向于零點(diǎn)z1；另一個(gè)趨向無(wú)窮遠(yuǎn)。實(shí)軸上分離點(diǎn)的坐標(biāo)為1 d1解得

1 1d0.368 d這樣繪制根軌跡圖為

d0.607在z平面上，穩(wěn)定的分界線為單位圓。在圖中，根軌跡與單位圓相交于(-1,j0)點(diǎn)，該點(diǎn)即為系統(tǒng)的臨界穩(wěn)定點(diǎn)。求得該點(diǎn)的根軌跡增益為K|zp1||zp2||11||10.368|2.7360根據(jù)開環(huán)傳遞函數(shù)

|z

| |10|0.632KK0所以系統(tǒng)的臨界放大倍數(shù)為

KK02.7364.330.632 0.632第5章習(xí)題答案DsDsDs。Ds（）Dz。Dz（1）反向差分變換法反向差分變換方法的主要特點(diǎn)如下：①變換計(jì)算簡(jiǎn)單；szDsDz③不能保持Ds的脈沖與頻率響應(yīng)。（2）正向差分變換法；在前向差分變換法中，s平面左半平面的極點(diǎn)可能映射到z平面單位圓外，即穩(wěn)定的Ds不能夠保證變換成穩(wěn)定的Dz。（3）雙線性變換法；雙線性變換的主要特點(diǎn)是：①如果Ds穩(wěn)定，則相應(yīng)的Dz也穩(wěn)定；Ds不穩(wěn)定，則相應(yīng)的Dz也不穩(wěn)定。DzDsDs的（4Z；Z變換法的特點(diǎn)是：①Dz和Ds有相同的單位脈沖響應(yīng)；②若Ds穩(wěn)定，則Dz也穩(wěn)定；③Dz存在著頻率失真；④該法特別適用于頻率特性為銳截止型的連續(xù)濾波器的離散化。（5；①若Ds穩(wěn)定，則相應(yīng)的Dz也穩(wěn)定；②Dz和Ds的階躍響應(yīng)序列相同；（6）零、極點(diǎn)匹配Z變換法；①若D(s)穩(wěn)定，D(z)必穩(wěn)定；②若D(s)具有位于S平面主頻帶之外的零點(diǎn)，則使用零、極點(diǎn)匹配設(shè)計(jì)法得到的D(z)其頻率特性將產(chǎn)生嚴(yán)重混疊。T。（1）G(s)解：

50100s150s2s2s

（2）G(s)

s1s2反向差分法（1）G(z)G(s)

1s1z

15050100s50100s150s2s2s

6z28z32z23z1（2）G(z)G(s)

T Ts1s2 s1s21z1s

1z1s

3z1正向差分法（1）G(z)G(s)

T T150s2100150s2100s50s2s

z50

3z24z22sT（2）G(z)G(s) zs

zs1s1s2

sTzz1

zzT TZG(s)沖傳遞函數(shù)，設(shè)采樣周期為T。解：雙線性變換法

sas(sb)

的等效離散脈G(z)G(s)

sasas(sb)

(aT22T)z22aT2zaT22Ts21zT1z1零極點(diǎn)匹配Z變換

s21zT1z1

(42bT)z28z42bT將G(s)所有極點(diǎn)和有限值零點(diǎn)按照zesT變換：zeaTG(z)(z1)(zebT)試用脈沖響應(yīng)不變方法求下列傳遞函數(shù)的等效離散脈沖傳遞函數(shù)。采樣周期T。（1）G(s)0.2s1s1

（2）G(s)0.8s1s(s1)解：（1）G(z)Z[G(s)]Z[0.2

0.8]0.2s1

0.8zze0.1

z0.18z0.9（2）G(z)Z[G(s)]Z[1

0.2]

z0.2z

0.8z0.7s s1

z1

ze0.1

z2-1.9z0.9PID（）①對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能影響：KP加大，將使系統(tǒng)響應(yīng)速度加快，KP偏大時(shí)，系統(tǒng)振蕩次數(shù)增多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)；KP太小又會(huì)使系統(tǒng)的響應(yīng)速度緩慢。②對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能影響：若控制器無(wú)積分環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，加大KP可以減少穩(wěn)態(tài)誤差，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。（2）積分時(shí)間常數(shù)KI太大，系統(tǒng)可能不穩(wěn)KIKI②對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能影響：積分控制有助于消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制精度，但若KI太小，積分作用太弱，則不能減少余差。（3）微分時(shí)間常數(shù)KDPID控制中，選擇采樣周期T解：根據(jù)香農(nóng)采樣定理，采樣頻率應(yīng)至少高于信號(hào)最高頻率max的2倍，即采樣周期應(yīng)滿足：s2

max

22maxmax（Integralwindup/integralsaturation）PID引起的原因：（1）當(dāng)偏差產(chǎn)生躍變時(shí)，位置型PID算式的輸出將急劇增大或減小，有可能超過執(zhí)行機(jī)構(gòu)的上（下）限，而此時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)只能工作在上限。（2）系統(tǒng)輸出需要很長(zhǎng)時(shí)間才達(dá)到給定值，在這段時(shí)間內(nèi)算式的積分項(xiàng)將產(chǎn)生一個(gè)很大的積累值。（3）當(dāng)系統(tǒng)輸出超過給定值后，偏差反向，但由于大的積分積累值，控制量需要相當(dāng)一段時(shí)間脫離飽和區(qū)。因此引起系統(tǒng)產(chǎn)生大幅度超調(diào)，系統(tǒng)不穩(wěn)定。改進(jìn)方法：（12PD（（4（）PID（1）試湊法PIDKPKp（0.8倍PIPID加并同時(shí)進(jìn)行前面①、②兩步的調(diào)整。如此逐步湊試，以獲得滿意的調(diào)節(jié)效果和控制參數(shù)。（2）擴(kuò)充臨界比例度法①選定一個(gè)足夠短的采樣周期，一般采樣周期T小于被控對(duì)象純滯后時(shí)間的1/10以下。②用該比例控制器構(gòu)成閉環(huán)，并使數(shù)字閉環(huán)系統(tǒng)工作。逐漸加大比例系數(shù)Kp，直到系統(tǒng)發(fā)生持續(xù)等幅振蕩，即系統(tǒng)輸出或誤差信號(hào)發(fā)生等幅振蕩。對(duì)應(yīng)此時(shí)的比例系數(shù)為Kr，臨界振蕩周期為Tr。③按經(jīng)驗(yàn)公式得到不同類型控制器參數(shù)設(shè)采樣時(shí)間T0.05s，系統(tǒng)的模型為：G(s)4s35s23s請(qǐng)將其離散化，并設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)穩(wěn)定的數(shù)字PID控制器。解：（1）確定數(shù)字PID控制器的形式為位置式PID；（2）將G(s)離散化；pidtoolPID的KP1KI1KD1.5。%%習(xí)題5.10程序ts=0.05;sys=tf(4,[1,5,3,0]);dsys=c2d(sys,ts);pidtool(dsys)[num,den]=tfdata(dsys,'v');u_1=0;u_2=0;y_1=0;y_2=0;y_3=0;error_1=0;ei=0;fork=1:1:300%%習(xí)題5.10程序ts=0.05;sys=tf(4,[1,5,3,0]);dsys=c2d(sys,ts);pidtool(dsys)[num,den]=tfdata(dsys,'v');u_1=0;u_2=0;y_1=0;y_2=0;y_3=0;error_1=0;ei=0;fork=1:1:300time(k)=k*ts;time(k)=k*ts;y(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2-den(4)*y_3+num(2)*u_1+num(3)*u_2;yd(k)=1;error(k)=yd(k)-y(k);ei=ei+error(k)*ts;u(k)=1*error(k)+1*ei+1.5*(error(k)-error_1)/ts;u_2=u_1;u_1=u(k);y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=y(k);error_1=error(k);endfigureplot(time,yd,'k',time,y,'k-.','linewidth',2);xlabel('t(s)');ylabel('y');legend('yd','y');5.10PID（1）PID=0.05e(k)否則使用PID控制。（2）將G(s)離散化；

，使用PD控制，pidtoolPID的KP1KI1KD1.5。%%習(xí)題5.11程序clearallts=0.05;sys=tf(4,[1,5,3,0]);dsys=c2d(sys,ts);[num,den]=tfdata(dsys,'v');u_1=0;u_2=0;y_1=0;y_2=0;y_3=0;error_1=0;ei=0;%%習(xí)題5.11程序clearallts=0.05;sys=tf(4,[1,5,3,0]);dsys=c2d(sys,ts);[num,den]=tfdata(dsys,'v');u_1=0;u_2=0;y_1=0;y_2=0;y_3=0;error_1=0;ei=0;fork=1:1:1000time(k)=k*ts;y(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2-den(4)*y_3+num(2)*u_1+num(3)*u_2;yd(k)=1;error(k)=yd(k)-y(k);ei=ei+error(k)*ts;ifabs(error(k))>=0.05beta=0.0;elsebeta=1.0;endu(k)=1*error(k)+beta*1*ei+1.5*(error(k)-error_1)/ts;u_2=u_1;u_1=u(k);y_3=y_2;u_2=u_1;u_1=u(k);y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=y(k); error_1=error(k);endfigureplot(time,yd,'k',time,y,'k-.','linewidth',2);xlabel('t(s)');ylabel('y');legend('yd','y');第6章習(xí)題答案什么是最小拍系統(tǒng)?給定對(duì)象G(z)波數(shù)字控制器。

0.265z1(12.78z1)(10.2z1)(1z1)2(10.286z1)

，試對(duì)單位階躍輸入設(shè)計(jì)最小拍有紋G.78（、0.21、0.28=v=＝1p=1。為滿足準(zhǔn)確性條件，另有(z)(1z1)F(z1)，可設(shè)e 10(z)z1(12.78z1)0(1)3.7801解得00.2646則系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為(z)0.2646z112.78z1)數(shù)字控制器脈沖傳遞函數(shù)為(z) z1)(10.286z1) D(z) 1(z)G(z)

(10.7355z1)(10.2z1)已知被控對(duì)象的傳遞函數(shù)Gp

1(s)s2R(s) R(s) E(s)+ _C(t)C(s)D(z)Gp(s)Ho(s)圖6-15題6.3控制系統(tǒng)框圖Ho(s)為零階保持器，采樣周期為1s。試針對(duì)單位階躍輸入設(shè)計(jì)最小拍有紋波系統(tǒng)的數(shù)字控制器D(z)，計(jì)算數(shù)字控制器和系統(tǒng)的輸出響應(yīng)并繪制圖形。設(shè)采樣時(shí)間T1s,被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為U(z) 1eTs1

0.5z1(1+z1)G(z)E(z)Z

s s2

(1-z1)2 G(z)（選取(z)(1z1)F(z1)e 10(z)z1(1+z1)0由于(1)1e(1)1，可知00.5，進(jìn)而得到(z)0.5z10.5z2最終得到控制器的傳遞函數(shù)

e(z)

10.5z10.5z2(z) (1-z1)2D(z)

1e(z)G(z) 10.5z

0.5z2數(shù)字控制器和系統(tǒng)的輸出響應(yīng)如圖6-16所示。u(kT) (b)y(kT)6-16設(shè)對(duì)象的傳遞函數(shù)Gp(s)

100.05s)

，采用零階保持器，采樣周期T0.01s，試針對(duì)單位速度函數(shù)設(shè)計(jì)最小拍無(wú)紋波數(shù)字控制器。解：設(shè)采樣時(shí)間T0.01s,被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為U(z) 1eTs

10

3.0946104z1(1+3.465z1)(1+0.2484z1)G(z)E(z)Z s

0.05s)

(1z1)(10.9048z1)(10.8187z1) G(z-3.465、-0.24841（、0.9048、0.8187，m=1位速度信號(hào)，因此選取0 1進(jìn)而根據(jù)0 1

(z)z1(1+3.465z1)(1+0.2484z1)

z1)5.574101111.0089得到

016.583010最終得到控制器的傳遞函數(shù)

00.5337,10.3543(z) 1724.6(1z1)(10.9048z1)(10.8187z1)(10.6639z1)eD(z)(z)G(z)e

(11.215z1)(1+0.2509z1)(12z1+z2)RA01（1，G(s) Kd

es1Tdsd d已知電阻爐的有關(guān)參數(shù)如下：Kd d

1.16,30,T

680，若采用零階保持器，取采樣周期T＝5s，要求閉環(huán)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T350，用大林算法求取對(duì)電阻爐實(shí)現(xiàn)溫度控制的數(shù)字控制器D(z)。選擇閉環(huán)傳遞函數(shù)為帶有滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，期望閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為采樣周期T5s，得

(s)

e30s350s10.1418z7(z)10.9858z1根據(jù)式(6.30)、(6.31)可得被控裝置廣義脈沖傳遞函數(shù)1eTsK

s

0.0085z7G(z)Z[ de ]進(jìn)而可得

s 1s

10.9927z1D(z)

(1eT/T)(1eT/Tdz1) dKeT/Td)eTz1eT)z(N d0.0142(10.9927z1)0.0085(10.9858z10.0142z7)第7章習(xí)題答案1 1（1）GP(z)(z2)2(z1) （2）GP(z)(z2)(z2z13z2（3）GP(z)13z12z2解：

（4）GP(z)

1020z130z214z13z21 1 0 0（1）A0 2 1，B0，C0 0] 0 0 2 1（2）A2 1,B0，C0]0 3 （3）A1.6670.235

0.942,B1.15，C[0

1.225] 0.8（4）A1.96

0.14 1.86 2.720.98 0.72，B6.74，C[5.4

0.77 0] %%1SG1~4分別對(duì)應(yīng)上述4小題z=zpk('z',0.1,'InputName','Back');G1=1/(((z+2)^2)*(z+1))G2=1/((z+2)*(z+3))G3=simplify(2*z^-1+3*z^-2)/(1+3*z^-1+2*z^-2)G4=(10-20*(z^-1))-30*(z^-2)/(1+4*(z^-1)+3*(z^-2))SG1=ss(G1,'minimal')SG2=ss(G2)SG3=minreal(ss(G3),0.001)SG4=minreal(ss(G4),0.001)0.92 0 2.2%%1SG1~4分別對(duì)應(yīng)上述4小題z=zpk('z',0.1,'InputName','Back');G1=1/(((z+2)^2)*(z+1))G2=1/((z+2)*(z+3))G3=simplify(2*z^-1+3*z^-2)/(1+3*z^-1+2*z^-2)G4=(10-20*(z^-1))-30*(z^-2)/(1+4*(z^-1)+3*(z^-2))SG1=ss(G1,'minimal')SG2=ss(G2)SG3=minreal(ss(G3),0.001)SG4=minreal(ss(G4),0.001)1 1 0 x(k1)0 1 0x(k),x(0) 0 0 1Z迭代法：

10????(1)=??????0)=1?1?1????2)=??????()=?1?1?2????3)=??????()=?1?1Z變換法：1 ????? 0(????)=????????=?????1(???????)?1????]=0 1 0?0 0 11?????????(????)=(????????(0)=?1?%%2迭代%%2迭代G=[1-10;010;001];x(1:3,1)=[1;1;1];fori=1:5x(:,i+1)=A*x(:,i)end%%輸出x=3×6%%z變換z=zpk('z',0.1);Xz=((z*eye(3)-G)^-1)*z*x(1:3,1)Xz=z(z-2)(z-1)1:-------------(z-1)^3z2:-----(z-1)z3:-----(z-1)10-1-2-3-4111111111111（1）x(k1)1 1x(k)3u(k) 0 y(k)2]x(k)（2）當(dāng)輸出方程為y(k)2]x(k)時(shí)，判斷該系統(tǒng)的能觀。解：（1）能控性：2 1???????? ??????=3 1?2 1??????????=1 2?均滿秩，系統(tǒng)能控能觀。（2）

???????? 1 ?2?????????′ 1 ?22

????

????′????

?=? 1 0%%3%%3G=[1-1;00.5]C=[12]rank(obsv(G,C))ans=2x1(k1) a bx1(k) x(k1)c dx(k)u(k)2 2 y(k)0]x1(k) x(k)2確定a、b、c、d在什么條件下，系統(tǒng)狀態(tài)是完全能控和完全能觀的。解：能控性：H GH1

ab 0 cdab能觀性：

C1 0CG 0 b 當(dāng)b0是能觀的，cdab0是能控的給定被控對(duì)象為

x1(k1) 0 1 0x1(k) 0x(k1)0 0 1x(k)0u(k)2 2 3(k) 0 2 33(k) 1試確定狀態(tài)反饋系數(shù)矩陣K，使得由u(k)Kx(k)v(k)與被控對(duì)象構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)的極點(diǎn)為：z12,z21j,z31j。解：????=[??1????2????3]期望的特征方程為：(????+2)????2+2????+2)=0de(???????+??????)=????3+(3+????3????2+(2+????2????+??1=0對(duì)照系數(shù)解得%%5G=[010;001;0-2-3];H=[0;0;1];p=[-2-1+j-1-j];K=place(G,H,p)K=1×34.0000 4.0000 1.0000????=%%5G=[010;001;0-2-3];H=[0;0;1];p=[-2-1+j-1-j];K=place(G,H,p)K=1×34.0000 4.0000 1.0000已知下述被控對(duì)象為

3 0 1x(k1)2 1 0x(k) 0 1 1y(k)[011]x(k)試設(shè)計(jì)一降維觀測(cè)器，使觀測(cè)器的閉環(huán)極點(diǎn)為p1j0.25,解：

p2j0.25%%6%%6G=[30;2-1]C=[01]p=[0.25*j-0.25*j];L=place(G',C',p)L=1×34.0000 4.0000 1.00004.0000 4.0000 1.0000設(shè)存在離散系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)函數(shù)為

x(k1)Gx(k)Hu(k)J1NxT(kx(k)uT(k)u(k)2k0 當(dāng)Q,R均乘以標(biāo)量時(shí)，根據(jù)J求得的最優(yōu)狀態(tài)反饋增益不變，請(qǐng)給出證明思路。解證明思路：權(quán)值矩陣Q滿足李雅普諾夫方程GTPGPQ當(dāng)Q,R均乘以標(biāo)量時(shí)則有GTPGPQP放縮了倍，且由KRHTPH1HTPG可知K設(shè)存在離散系統(tǒng)

x(k1)0.6x(k)0.5u(k)性能評(píng)價(jià)函數(shù)為

J132x2(k)7u2(k)2k0 計(jì)算求得使性能函數(shù)J最小的控制律u(k)。解:觀察評(píng)價(jià)函數(shù)，可以得到Q=2，R=7，且H=0.5，G=0.6????=?[????+??????????????]?1??????????????其中由????=????+?????????????????????????????????[????+????????????????]?1????????????????解得解得K=?0.1149%%8%%8G=0.6;H=0.5;Q=2;R=7;K=-dlqr(G,H,Q,R)%輸出K=-0.1149最優(yōu)控制律u(k)0.1149x(k)設(shè)存在離散系統(tǒng)

x(k1)Gx(k)Hu(k)性能評(píng)價(jià)函數(shù)為

J1Nx2(k)2k0 設(shè)u(k)為x(k)的函數(shù)，確定使性能函數(shù)J最小的控制策略。解可知Q,R0由KRHTPH1HTPGu(k)HTH1HTx(k)設(shè)存在離散系統(tǒng)

????(????+????)=????????? ()

???? ()?????????????????

+?????

?????????????=[????????]????(????)（1）設(shè)計(jì)全維狀態(tài)觀測(cè)器將觀測(cè)器極點(diǎn)配置為0.5j0.25, p20.5j0.25（2）基于（1）中設(shè)計(jì)的全維狀態(tài)觀測(cè)器，將閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)配置為p10.1j0.5,解：（1????=???1?

p20.1j0.5????2?????????????[?????????(?????????????)]=??????????????????1 ?1+??1?0 ?????1+????2????2?????+0315=0

?=????2+(??1?2)????+1?

+????2=0對(duì)照數(shù)????=? 1 ?0.3125（2????=[1??2]????????????[?????????(???????????]=????2+(??2?2)????+1+1???2=0期望的特征方程為：????2+0????+026=0得????=[1.46 2.2]x(k1)1 x(k)0.125u(k)00.25 y(k)0x(k)其中x1(k)為角度，x2(k)為角速度，性能評(píng)價(jià)函數(shù)為20 1J1NxT(k)1 0x(k)2u2(k)20 1 k0 （1）當(dāng)N1時(shí)計(jì)算最優(yōu)狀態(tài)反饋增益。%%11G=[11;01];H=[0.125;0.25];C=[10];Q=eye(2);R=2;S=1*eye(2);P(2,2,N)=0;P(:,:,N)=S;K(1,1:2)=0;N=1;P(:,:,N+1)=S;fori=N:-1:1P(:,:,i)=Q+G'*P(:,:,i+1)*G-G'*P(:,:,i+1)*H*inv(R+H'*P(:,:,i+1)*H)*H'*P(:,:,i+1)*G;K(i,:)=-inv(R+H'*P(:,:,i+1)*H)*H'*P(:,:,i+1)*Gend%輸出%%11G=[11;01];H=[0.125;0.25];C=[10];Q=eye(2);R=2;S=1*eye(2);P(2,2,N)=0;P(:,:,N)=S;K(1,1:2)=0;N=1;P(:,:,N+1)=S;fori=N:-1:1P(:,:,i)=Q+G'*P(:,:,i+1)*G-G'*P(:,:,i+1)*H*inv(R+H'*P(:,:,i+1)*H)*H'*P(:,:,i+1)*G;K(i,:)=-inv(R+H'*P(:,:,i+1)*H)*H'*P(:,:,i+1)*Gend%輸出K=1×2-0.0602 -0.1805N=10;P(:,:,N+1)=S;fori=N:-1:1P(:,:,i)=Q+G'*P(:,:,i+1)*G-G'*P(:,:,i+1)*H*inv(R+H'*P(:,:,i+1)*H)*H'*P(:,:,i+1)*G;K(i,:)=-inv(R+H'*P(:,:,i+1)*H)*H'*P(:,:,i+1)*Gend%輸出K10×2-0.5131 -2.0881-0.5102 -2.0832-0.5085 -2.0794-0.5103 -2.0726-0.5159 -2.0442-0.5176 -1.9427-0.4888 -1.6760-0.5159 -2.0442-0.5176 -1.9427-0.4888 -1.6760-0.3880 -1.1807-0.2168 -0.5927-0.0602 -0.1805x(k1)1 x(k)0.125u(k)w(k)00.25 y(k)0x(k)v(k)其中??(??)??????,????.??????????，????(??)??(??,????.??????????)，設(shè)計(jì)當(dāng)N時(shí)的線性二次型高斯控制系統(tǒng)。%%12G=[11;01];H=[0.125;0.25];C=[10];%%12G=[11;01];H=[0.125;0.25];C=[10];num=300;Q=10*eye(2);R=1;x(2,num)=0;x(:,1)=[0;0];u(num)=0;xo(2,num)=0;yo(num)=0;F=-dlqr(G,H,Q,R);%LQR控制器Qk=1*eye(2);Rk=10;K(2,1)=0;P(2,2)=0;fori=1:num+1xw(:,i)=normrnd(0,sqrt(0.0001),[2,1]);yw(i)=normrnd(0,sqrt(0.0005),[1,1]);endfori=1:num+1u(i)=F*xo(:,i)+1*1.5;y(i)=C*x(:,i)+yw(i);ifi>1xo(:,i+1)=G*xo(:,i)+H*u(:,i);K=P*C'*inv(C*P*C'+Rk);xo(:,i+1)=xo(:,i+1)+K*(y(:,i)-C*xo(:,i));P=G*(eye(2)-K*C)*P*G'+Qk;yo(i)=C*xo(:,i);endendK=P*C'*inv(C*P*C'+Rk);xo(:,i+1)=xo(:,i+1)+K*(y(:,i)-C*xo(:,i));P=G*(eye(2)-K*C)*P*G'+Qk;yo(i)=C*xo(:,i);endend第8章習(xí)題答案（1TD（2PC工（3CCISTDPCIPCCPCIDDCDDC系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)，測(cè)量單元，功率驅(qū)動(dòng)單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。,,,DDCDDC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則包括安全可靠性，實(shí)時(shí)性，操作性，通用性，靈活性，開放性，經(jīng)濟(jì)性。（1（2（（）（5PC104PC（1）小尺寸結(jié)構(gòu)：標(biāo)準(zhǔn)模塊的機(jī)械尺寸是3.6*3.8英寸，即90*96mm；（2針和孔C104震性；（3）能耗低：由于減少了元件數(shù)量和電源消耗，4mA總線驅(qū)動(dòng)即可使模塊正常工作，每個(gè)模塊1-2W能耗。PLC（1）中央處理單元（2）存儲(chǔ)器ROM用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)程序，RAM用來(lái)存儲(chǔ)用戶程序和程序運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。（3）輸入輸出接口電路輸入／輸出接口又稱I/O接口或I/O模塊，是PLC與外圍設(shè)備之間的連接部件。（4）擴(kuò)展接口擴(kuò)展接口給PLC增加一些專用功能模進(jìn)而提升了PLC的性能、增強(qiáng)PLC控制功能。（5）電源用于給PLC進(jìn)行供電，一般采用穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)的開關(guān)電源供電，。（6）通訊接口PLC可通過通信接口與監(jiān)視器、打印機(jī)、其他PLC、計(jì)算機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信。（7）編程器利用編程器可將用戶程序輸入PLC的存儲(chǔ)器，還可以用編程器檢查程序、修改程序；利用編程器還可以監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。PLC的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)PLCPLCPLC（1）以最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求；（2）保證PLC控制系統(tǒng)的安全可靠；（3）簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便；（4）適應(yīng)發(fā)展的需要。在上述原則下PLC系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)步驟如下：（1）分析被控對(duì)象，規(guī)劃控制系統(tǒng)的控制要求。（2）根據(jù)對(duì)系統(tǒng)控制要求的分析，確定PLC控制系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備。（3）選擇PLC控制器。（4）分配PLC控制器的I/O資源，設(shè)計(jì)I/O連接圖。（5）根據(jù)控制目標(biāo)，設(shè)計(jì)PLC控制程序。DCSDCS系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種新型控制技術(shù)。DCS概括起來(lái)由生產(chǎn)管理、過程管理、現(xiàn)場(chǎng)控制和網(wǎng)絡(luò)通信四部分組成。DCSCS（1（34）（）（）（7）（8EthernetEthernet進(jìn)軍控制領(lǐng)域的可能存在問題有如下幾點(diǎn)：（1）網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性實(shí)時(shí)性就是信號(hào)傳輸足夠快加上確定性。Ethernet采用CSMA/CD沖突檢測(cè)方式，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟淮_定性不能滿足工業(yè)控制的實(shí)時(shí)要求。100MEthernet10MEthernet的5%100MEthernet0.5%Ethernet40%（2）Ethernet如何滿足現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境Ethernet所用的接插件、集線器、交換機(jī)和電纜等是為辦公室應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，不符合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境的要求。為了解決在不間斷的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，在極端條件下網(wǎng)絡(luò)也能穩(wěn)定地工作的問題，美國(guó)SynergeticHirschmanDINDB-9結(jié)構(gòu)。（3）在工業(yè)控制中使用Ethernet如何獲得技術(shù)支持由于采用與商用Ethernet相同的技術(shù)，因此具有最廣大的支持網(wǎng)絡(luò)和資源。為了促進(jìn)Ethernet（IEEE）EthernetObEnt（1）節(jié)省硬件數(shù)量與投資；（2）節(jié)省安裝費(fèi)用；（3）節(jié)省維護(hù)開銷；（4）用戶掌握系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)；（5）提高了系統(tǒng)準(zhǔn)確性與可靠性。第9章習(xí)題答案CAN4（1）數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀將數(shù)據(jù)從發(fā)送器傳輸?shù)浇邮掌?。?）遠(yuǎn)程幀：總線節(jié)點(diǎn)發(fā)出遠(yuǎn)程幀，請(qǐng)求發(fā)送具有同一識(shí)別符的數(shù)據(jù)幀。（3）錯(cuò)誤幀：任何節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到總線錯(cuò)誤就發(fā)出錯(cuò)誤幀。（4）過載幀：過載幀用以在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）之間提供一附加的延時(shí)。數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀可以使用標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀兩種格式。CAN2.0B7StfFAbonFConoDaFCCCCFCKFEndofF0。（1）幀起始（SOF）標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始，僅由一個(gè)“顯性”位組成。（2）IDSRR（18ID（3）6r0DLC（數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼r1r0（4）數(shù)據(jù)場(chǎng)由數(shù)據(jù)幀里的發(fā)送數(shù)據(jù)組成。它可以為0～8個(gè)字節(jié)，每字節(jié)包含了8個(gè)位，首先發(fā)送最高有效位。（5）CRC場(chǎng)包括CRC