计算机控制系统 第六章习题

采样周期T＝0.5秒，期望的闭环传递函数的一阶惯性环节的 时间常数秒，试按大林算法设计其数字控制器的。
第六章习题
6.12 某电阻炉，其传递函数可近似为带纯滞后的一阶惯性 环节
Kd G (s) = e −τ s 1 + Td s
K d = 1.16, τ = 30 s , Td = 680 s
用飞行曲线法测得电阻炉的有关参数如下：
6.5 对上题，针对单位速度输入设计快速无纹波系统的 数字控制器D(z)，计算采样瞬间数字控制器的系统输出 响应并绘制图形。
第六章习题
6.6 已知广义被控对象为
1 − e −Ts 1 G (s) = s s +1
其中，T=1s。试设计针对输入r(t)=1(t)的有纹波最少拍控 制系统，并画出闭环控制系统的框图。 6.7 对上题，试分别针对输入r(t)=1、r(t)=t、r(t)=t2/2设计 无纹波最少拍控制系统，并画出闭环控制系统的习题
6.15 计算机控制系统如图5.21所示，其中
1 G ( s) = 2 s
试设计数字控制器满足
T=1s
⑴ 系统闭环极点为 p1 = 0.4, p2 = 0.6. ⑵ 系统闭环极点为
p1 = p2 = 0.
第六章习题
6.16 被控对象特性为
K G (s) = 2 s
现采用零阶保持器构成计算机控制系统 ⑴ 针对对象特性选用哪一种数字控制器（超前、滞后、 超前－滞后）比较合理？ ⑵ 选取T＝0.01s，采用超前控制器 z − z1 D( z ) = K c z − p1 为使系统单位阶跃响应的最大超调σ<15%，用根轨迹法确 定闭环极点配置，控制器极点p1，零点z1及增益kc等参数。
σ ≤ 15%
t r ≤ 0.55 s
t s ≤ 1s
若采用零阶保持器，取采样周期T＝6s，要求闭环系 统的时间常数
Tτ = 350 s
用大林算法求取对电阻炉实现温度控制的数字控制器的算 式。
第六章习题
6.13 已知控制系统的被控对象的传递函数为
e−s G (s) = ( 2 s + 1)( s + 1)
采样周期T＝1s，若选闭环系统的时间常数
Tτ = 0.1s
试对单位阶跃输入设计最少拍有纹波数字控制器。
第六章习题
6.4 已知被控对象的传递函数
G (s) = 5 s (1 + 0.1s )(1 + 0.05 s )
设采用零阶保持器，采样周期为0.1s。针对单位速度输 入设计快速有纹波系统的数字控制器D(z)，计算采样瞬 间数字控制器和系统的输出响应，并绘制图形。
采样周期T＝1s，采用零阶保持器，试用W变换设计法设计 相位校正器的传递函数，使该系统的相位裕度为50度。
第六章习题
6.19 系统结构如图5.21所示。其中 10 G (s) = s (0.2 s + 1) 采样周期T＝0.2s。试设计系统的数字控制器D(z)，使系统 在阶跃输入作用下，满足下列性能指标。 （1）超调量 （2）上升时间 （3）调节时间
第六章习题
6.17 计算机控制系统如图5.21所示，采样周期T=0.1s，其中
K G (s) = s (1 + 0.1s )(1 + 0.05 s )
试用根轨迹法设计数字调节器D(z)，使系统的阻尼
ξ = 0.7, kv ≥ 0.5
6.18 设被控对象的传递函数
G (s) =
1 , s ( s + 1)
10 G (s) = s ( s + 1) 采样周期T＝1s，试对单位阶跃输入设计最少拍无纹波数 字控制器。
第六章习题
6.9 大林算法的设计目标是什么？所谓振铃现象是什么？振 铃幅度如何定义？如何消除振铃现象？
6.10 大林算法与PID算法之间有什么关系?
6.11 设被控对象的传递函数
10 G ( s) = e − 2.5 s s ( s + 1)
问是否会出现振铃现象？试用大林算法设计数字控制器 。
第六章习题
6.14 被控对象为
3 G (s) = e − 1 .8 s 2s + 1
即采样周期T＝0.9s，期望闭环传递函数Φ(z)的时间常数取 Tc=0.5s。 ⑴ 给出大林控制器的结构及其控制算法。 ⑵ 画出它的单位阶跃响应曲线y(k)。 ⑶ 判断有无振铃现象？如何修改控制器？
第六章习题
6.1 什么是最少拍系统?最少拍系统有什么不足之处? 6.2 设不稳定对象 2.2 z −1 G( z) = 1 + 1.2 z −1 试对单位阶跃输入设计最少拍有纹波控制器。 6.3 给定对象
0.265 z −1 (1 + 2.78 z −1 )(1 + 0.2 z −1 ) G(z) = (1 − z −1 ) 2 (1 − 0.286 z −1 )