计算机控制系统部分习题参考答案1

第一章
1.1 计算机控制系统是怎么样分类的？按功能和控制规律可各分几类？
答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。

按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。

（2）直接数字控制（简记为DDC）。

（3）监督控制（简记为SCC）。

（4）分级控制。

（5）集散控制。

（6）计算机控制网络。

按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。

（2）比例积分微分控制（简称PID控制）。

（3）有限拍控制。

（4）复杂规律控制。

（5）智能控制。

1.2 计算机控制系统由哪些部分组成？并画出方框图。

答：计算机控制系统由控制对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。

方框图：P115 图1.21 输出反馈计算机控制系统
1.9 简述采样定理及其含义。

答：采样定理：如果采样角频率=2/T大于2，即≥2，则采样的离散信号
(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)。

式中是连续信号y(t)的频谱特性中的最高角频率。

含义：要使采样信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)，必须正确选择采样
角频率，使≥
1.10 多路巡回检测时，采样时间，采样周期T和通道数N之间的关系。

答：采样时间是足够短的时间，y(kT)y(kT+),0<<。

应满足 T≥N。

1.12 设有模拟信号(0～5)V和(
2.5～5)V，分别用8位、10位和12位A/D转换器，试计算
并列出各自的量化单位和量化误差。

答：量化单位q=,量化误差
根据以上公式可求得(05)V：
量化误差
(2.5)V：
量化误差
1.14 试述数模转换器的作用？如何选择转换器的位数？
答：数模转换器把数字量u(kT)转换成离散的模拟量(t)。

转换的精度取决
模-数转换器的位数n，当位数足够多时，转换可以达到足够高的精度。

1.19 计算机控制系统有哪些主要的性能指标？如何衡量？
答：计算机控制系统主要有动态指标，稳态指标和综合指标
1.20 如何衡量系统的稳定性？
答：用相角裕量和幅值裕量来衡量计算机控制系统的稳定程度。

1.21 动态特性可以由哪些指标来衡量？
答：（1）超调量（2）调节时间（3）峰值时间（4）衰减比（5）振荡次数N
第二章
2.3 根据Z变换的定义，由Y(z)求出y(kT):
1.已知Y(z)=0.3+0.6+0.8+0.9+0.95+
解：y(0)=0.3,y(T)=0.6,y(2T)=0.8,y(3T)=0.9,y(4T)=0.95,y(5T)=1
2.已知Y(z)=-+-
解：y(0)=0,y(T)=1, y(2T)=-1, y(3T)=1, y(4T)=-1, y(5T)=1, y(6T)=-1
2.5 已知离散系统的差分方程，试求输出量的Z变换：
1.y(kT)=u(kT)+u(kT-T)-y(kT-T) u(kT)为单位阶跃序列
解：Y(z)=U(z)+U(z)-Y(z)
=(+)U(z)-Y(z)
=
2.6 已知时间序列，试求相应的Z变换：
1.3(kT)
解：Y(z)==3
参考：
5. ,|a|<1
解：Y(z)=+++++…… =
2.9 试求下列函数的Z反变换：
1.0.5z/(z-1)(z-0.5)
解：=+
=(z-1) ,z=1 =1
=(z-0.5) ,z=1 =-1
Y(z)=-
y(kT)=1-
2.10 已知系统的方框图，试求输出量的Z变换Y(z):
7.解：y(t)=[]
=K[(1-)+]
由：=得A=,B=-;
代入上式中得：y(t)=[(1-)(-)]
Y(z)=[]
15.解：Y(z)=NG(z)-
=
=
2.14 S平面与Z平面的映射关系z=
1.S平面的虚轴，映射到Z平面为以原点为中心的单位圆周。

2.19 已知单位反馈系统的开环Z传递函数，试判断闭环系统的稳定性。

1.(z)=
解：系统的特征方程为：1+=0;得-Z+0.632=0
由Z=代入上式 2.632+0.736+0.632=0
劳斯表： 2.632 0.632
0.736 0
0.632
劳斯表第一列元素都为正，系统稳定。

第三章
3.1 已知线性离散系统的差分方程，试导出离散状态空间表达式：
1.y(kT+2T)+0.2y(kT+T)+0.5y(kT)=u(kT)
解：参考P93页例3.1
F=
3.2 已知线性离散系统的方框图，试求出对应于各G(s)的闭环系统的离散状态空间表达式。

1.G(s)=K/(s+a)
解：G(s)=
HG(z)=
3.4 已知系统的方框图，试求线性离散系统的Z传递矩阵：
1.x(kT+T)=[ ]x(kT)+u(kT)
解：
3.5 已知系统的方框图，试导出系统的离散状态空间表达式，并求y(kT)：
1.r(t)=1(t),T=1s,(0)=(0)=0
解：参考P110例3.13 P112例3.14
HG(s)=
HG(z)=+
3.6 已知线性离散系统的状态方程，试判断系统的稳定性：
1.x(kT+T)=[]x(kT)
解：参考P114例3.15。