《-計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)-》期末考試卷

1、班名的成績計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)期末試卷注意事項(xiàng)：1)用手機(jī)發(fā)郵件等，看作作弊2 )計(jì)算問題光靠結(jié)果是不行的，需要流程主題：一、填補(bǔ)(30分鐘)1.(4分鐘)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要是在時(shí)間和幅度上離散連續(xù)系統(tǒng)，是影響系統(tǒng)的主要系統(tǒng)主要原因是采樣周期和計(jì)算機(jī)語長。2.(2分鐘)離散系的頻率特性的主要特征是采樣頻率ws的周期函數(shù)。3.(6分鐘)在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，A/D、D/A、乘法、右移、常數(shù)存儲可能量化，量化單位是1/2(b-1 )，而b是計(jì)算機(jī)語長。4.(3分鐘)零階保持器對系統(tǒng)的頻率特性產(chǎn)生了什么樣的影響，引起了-wT/2的相位延遲采樣周期大，系統(tǒng)帶寬高的情況下不能忽視。5.(2分)離散系統(tǒng)由量化產(chǎn)生

2、的極限環(huán)振動與系統(tǒng)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)相關(guān)發(fā)生的死區(qū)與系統(tǒng)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)有關(guān)。6.(4分鐘)量化的非線性效應(yīng)由操作的量化誤差引起，而形成的本質(zhì)由階梯非線性特性引起。7.(2點(diǎn))被控制對象的離散化采用z變換，為了實(shí)現(xiàn)在離散域連續(xù)的控制律，一般必須采用Tustin或其他差分、零極匹配變換。8.(3點(diǎn))在選擇計(jì)算機(jī)控制的動態(tài)范圍的情況下，考慮被控制對象的動態(tài)最大最小值和計(jì)算機(jī)數(shù)最大最小值，應(yīng)滿足計(jì)算機(jī)動態(tài)范圍大于物理系統(tǒng)的最大范圍的條件。9.(2點(diǎn))連續(xù)系統(tǒng)可以相當(dāng)控制，但采樣系統(tǒng)還可以相當(dāng)控制的條件如下對于不同的特征根si和sj，si-sjj2kp/T，t滿足采樣周期。10.(2點(diǎn))在用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的情況

3、下，哪個(gè)系數(shù)變化，根偏移量變得最大大an，特征性的根太近的話，什么樣的問題離散化，根的偏移量會變大呢？二、畫圖問題(10分鐘)2.1(5分鐘)描繪圖1Z平面上的兩組電極的每一者對應(yīng)的沖激響應(yīng)序列的大致形狀。圖1的圖22.1解：p 1，2:(2分鐘)時(shí)，圖表如下(1分)P3: (1點(diǎn))時(shí)，圖表如下所示或者(1分)如圖2所示，試制了該采樣信號的振幅頻譜|F*(jw)|，(不考慮相位)。 圖中，w1=6 rad/s、w2=8 rad/s、采樣頻率ws=10 rad/s .:周期性2分鐘、2分鐘、重疊的正確模式1分鐘三、計(jì)算問題(30分鐘)3.1(15分鐘)考慮圖3中所示的系統(tǒng)，采樣周期T=0.5秒。

4、圖3(1)求出系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)W(z)=C(z)/R(z )。(2)K為什么值穩(wěn)定？(3)當(dāng)3)K=2時(shí)系統(tǒng)的位置誤差和速度誤差解：(1)，(5分)(2)是時(shí)間系統(tǒng)穩(wěn)定(5分鐘)(3)位置誤差：速度誤差：系統(tǒng)零型系統(tǒng)(無積分環(huán)節(jié))，其速度誤差(5分鐘)3.2(15分鐘)已知離散系統(tǒng)的狀態(tài)方程式如下求： (1)系統(tǒng)能控制嗎？ 真了不起？(2)取狀態(tài)反饋u(k)=-Kx(k) r(k )，求出常數(shù)值反饋矩陣k，以使閉環(huán)電極為Z1，2=0。(3)假設(shè)x (0)=0，r(k)=1，k 0，x(k)=？(4)閉環(huán)系統(tǒng)能控制r(k )嗎？ 為什么？(5)在本例中應(yīng)該如何將觀測器的極作為閉環(huán)要求？: (1)

5、、系統(tǒng)控制(2點(diǎn))系統(tǒng)相當(dāng)大(兩點(diǎn))(設(shè)：因此，能夠得到k矩陣(4點(diǎn))(3)獲得的遞歸估計(jì)：k=2，3，4， (3分)(4)閉環(huán)系統(tǒng)對輸入r(k )的控制性不變。 因?yàn)闋顟B(tài)反饋不會改變系統(tǒng)的控制性。 (2分)(5)觀測器的極必須位于z平面的原點(diǎn)。 觀測器的收斂比系統(tǒng)的收斂速度的4-10倍快，其極應(yīng)該比系統(tǒng)的閉環(huán)極靠近原點(diǎn)，系統(tǒng)的閉環(huán)極已經(jīng)位于z平面的原點(diǎn)，所以觀測器的極必須位于原點(diǎn)。 (2分)四、實(shí)現(xiàn)綜合問題(30分鐘)4.1(15分鐘)已知：求： (采用Tustin法離散，零極直接實(shí)現(xiàn)。(2)使用截止量化方法，來分析采樣周期與量化誤差的關(guān)系(僅考慮乘法量化)。(3)考慮與a/d相乘的量化，在T=0.5秒處獲得整個(gè)輸出側(cè)的量化誤差。(4)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)取至少幾位的字長，總量化誤差會變成1%？解： (1)零極直接編組如圖所示實(shí)現(xiàn)： (4分鐘)(2)截止方式：在t的時(shí)候u(e )是(4分)(3)A/D量化的影響：乘法量化： T=0.5(4分)(4)由b可以取12位以上的字長。 (3分)4.2(15分鐘)已知：求： (1)描繪零極實(shí)現(xiàn)框圖(延遲最小)(2)設(shè)置比例因子并選擇適當(dāng)?shù)那衅岛鸵绯霰Ｗo(hù)點(diǎn)。(3)描繪減少輸入輸出之間的計(jì)算延遲的實(shí)時(shí)控制框圖。解： (1)延遲環(huán)節(jié)最少的零極實(shí)現(xiàn)框