被控对象的传递函数
计控深刻复习(空白)
1．计算机控制系统由和两大部分构成。
2．数字量输入通道主要由、、等组成。
3．假设ADC0809的基准电压V REF（+）=5.12V，V REF（-）=0V，则此时它的量化单位q= mV；若输入电压V IN=3V，则输出的转换结果D=1. 12位的A/D转换器对幅度为5V的电压信号进行转换，它能分辨的最小电压变化是___mV。
4．完成一次A/D转换所需的时间称为时间。
5．写出数字控制器连续化设计的五个步骤：6．设计对速度输入的最少拍无纹波控制器时，被控对象应至少含个积分环节。
7．若被控对象的G(z)分母比分子高N阶，那么最少拍控制器的物理可实现的条件是。
8．最少拍控制器有两个主要特点：和。
9．大林算法控制的响应特点是，其响应的调节时间长短可通过改变。
10．设计串级控制系统时应把主要扰动包含在回路中。
11．三相步进电机按三相六拍方式工作，各相通电次序为。
12．集散控制系统在功能上实现了集中和分散，以适应不同类型的控制要求。
13．经常采用的软件抗干扰技术是、、和开关量软件抗干扰技术等。
2. 与采样同样时间点和时间间隔, 并由计算机输出的______ ____量被零阶保持器变换成连续____ ____信号输送到被___ ____对象。
5. 完成一次A/D转换所需的时间称为____ __时间。
6. 数字PID控制器有_____式和_____式两种控制算法。
7. 数字PID控制器参数的整定有_ __法和__ __法两种。
9. 计算机控制系统的抗干扰措施主要有_ __抗干扰、__ _抗干扰和_ _自诊断技术。
10. 集散控制系统在功能上实现了_ _集中和_ _分散, 以适应不同类型的控制要求。
11. 离散系统稳定的充要条件是系统的特征根必须全部位于Z 平面的_ _，只要有一个根在__ __，系统就不稳定，对实际系统来说，处于稳定边界也称为_ _系统。
12. 模拟化设计的关键步骤是__ __。
2. 为提高输入模拟信号的频率范围，应在A/D 转换器前加 _电路。
计算机控制系统课后习题答案1
第一章课后参考答案1-1简述计算机控制系统的控制过程。
计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下三个步骤：1)实时数据采集：对被控量进行采样测量，形成反馈信号；2)实时控制计算：根据反馈信号和给定信号，按一定的控制规律，计算出控制量；3）实时控制输出，向执行机构发出控制信号，实现控制作用。
1-2什么是实时性？有哪些因素影响系统的实时性？硬件：1）控制器计算速度2）传感器采集速度3）执行器反应时间4）A/D、D/A转换速度软件：1）操作系统调度2）中断响应处理方式（包括定时器）3）延时函数的设置实时性：即信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内即时完成的，超出这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
1-3计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分作用是什么？计算机的硬件主要包括主机、输入输出通道和外部设备。
主机：主机是计算系统的核心，通过接口向系统的各个部分发出各种指令，对被控对象进行检测和控制。
输入输出通道：输入输出通道是计算机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成计算机可以接收的数字信号，过程输出通道把计算机输出的控制命令和数据，转化成可以对生产对象进行控制的的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
外部设备：外部设备是实现计算机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备（操作台）、输入输出设备（磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等）和外存贮器，其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容，还应有按键或开关，完成系统的启、停等功；操作台还要保证操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。
1-4计算机控制系统的软件由哪几部分组成？各部分作用是什么？计算机控制系统软件分为系统软件、应用软件及数据库。
系统软件是有计算机生产厂家提供的专门用来使用和管理计算机的程序。
对用户来说，系统软件只是用来开发应用软件的工具，不需要自己设计。
计算机控制技术课后习题答案
1。
1计算机控制系统的控制过程是怎样的？计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤:(1）实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2）实时决策:对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律,决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号,完成控制任务。
1.2实时、在线方式和离线方式的含义是什么?(1)实时：所谓“实时”,是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
（2）“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制,就叫做“联机"方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机"方式或“离线”方式。
1。
5计算机控制系统的特点是什么?微机控制系统与常规的自动控制系统相比,具有如下特点：a.控制规律灵活多样,改动方便b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制c。
能够实现数据统计和工况显示，控制效率高d。
控制与管理一体化，进一步提高自动化程度1.6计算机控制系统的发展趋势是什么？大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比,从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。
为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。
a。
普及应用可编程序控制器b。
采用集散控制系统c.研究和发展智能控制系统2.4数字量过程通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道.数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成.数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。
(完整版)计算机控制系统试题库1
1、某压力测量仪表的量程为400～1200Pa，采用8位A/D转换器，设某采样周期计算机中经采样及数字滤波后的数字量为171D，求此时的压力值。
解：设：A0为工程量量程的下限，Am为工程量量程的上限N0为测量仪表下限所对应的数字量，Nm为测量仪表上限所对应的数字量，Nx为测量值所对应的数字量，则相应的标度变换公式为：Ax = A0 +（Am-A0）*(Nx-N0)/(Nm-N0)根据题义，A0=400，Am=1200，Nm=28=255，N0=0，Nx=171，则Ax =400 +（1200-400）*（171-0）/（255-0）=936（pa）题义所示的数字量171对应的压力值为936pa。
2、12位A/D转换器的输入电压为0～5V，求当输入模拟量为下列值时输出的数字量：（1）1.25V (2)4V解：（1）1.25/5×212＝1024（2）4/5×212＝3276.83、已知G1（S ）＝S 3，G2（S ）＝32+S ，试分别求出他们中间没有采样开关隔开时，和中间有采样开关隔开时的脉冲传递函数。
解：（1）没有采样开关时：G （Z ）＝Z[G1(S)G2(S)]=Z[3/S ＊2/(S+3)]=2Z[1/S －1/(S+3)]＝)1(23TeZ zZ Z ---- （3分）(2)中间有采样开关时：()()TT e Z Z Z e Z Z Z Z S G Z S G Z Z G Z G Z G 323212116213)]([)]([)()()(----=-*-=*==4.用双线性变换法、后向差分法离散下列连续函数121)(2++=S S S D设T=2S ，写出其脉冲传递函数及差分方程。
解：(1)双线性变换法令11112--+-=Z Z T S 代入式中得)()(5.01)21(25.0121)(1212Z E Z U ZZ Z S S Z D =-++=++=--- 等效差分方程为U(k)=0.5u(k-1)+0.25e(k)+0.5e(k-1)+0.25e(k-2) (2)后向差分法令T Z S 11--=)()(694121)(212Z E Z U ZZ S S Z D =+-=++=-- 等效差分方程为 u(k)=4e(k)/9+2u(k-1)/3-u(k-2)/95、设计算机控制系统中广义对象的脉冲传递函数)268.01()1()2.01)(78.21(000392.0)(121111-------++=Z Z Z Z Z Z G 设系统采样周期T=0.05S ，典型输入信号为斜坡信号，试设计最少拍有纹波控制系统。
微型计算机控制系统习题1
=
U ( z) D( z) = = D ( s ) s = 2 z −1 E ( z) T z +1
⇒ D (z) =
1 + T1s 1 + T2s
s =
2 z −1 T z +1
U (z) (T + 2 T1 ) z + T − 2 T1 = E ( z ) (T + 2 T 2 ) z + T − 2 T 2
1 (1 − z −1 ) = 1 = E ( z ) = R ( z )Φ e ( z ) 1 − z − 1
z −1 Y ( z ) = R( z )Φ( z ) = 1 − z −1
= z −1 + z −2 + z −3 + ...
9 z −1 (1 + 0.111z −1 ) G( z ) = (1 − z −1 )(1 − 0.0000454 z −1 )
U ( s ) 1 + 0.17 s = 2、已知模拟调节器的传递函数为 D( s ) = 、 E ( s ) 1 + 0.085s
试写出相应数字控制器的位置型和增量型的控制算式，设采 试写出相应数字控制器的位置型和增量型的控制算式， 样周期T＝ 样周期 ＝0.2s。 。 解：双线性变换公式为： s = 双线性变换公式为：
y2 ( t )
其中 a0 , a1 , a2 , b0 , b1 是使 D1 ( z ) 和 算机串级控制算法。 算机串级控制算法。
r1 ( k )
+
e1 ( k )
D1 ( z )
−
自动控制原理被控对象的描述方式
自动控制原理被控对象的描述方式下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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自动控制理论习题计算
R( s)
1 − e − sT s
Y (s) K s ( s + 1)
21. 如下图的非线性系统， M = 1 ， K = 0.5 ，解决如下问题： (1)非线性环节理想继电特性用谐波线性化后的可以用什么代替？写出过程。 (2)写出自振条件，计算系统自振角频率和输出信号 y (t ) 的振幅，并在图中标注自振频率点与振荡幅度。
1.
已知系统的结构图如下，且知 G1 ( s)G2 ( s)G3 ( s ) = G1 ( s )G2 ( s ) + G2 ( s )G3 ( s) = 问题：
K ( s 2 + 6s − 7) ，求解以下 s + 5s 2 + 12s + 8
3
(1)求系统的传递函数； (2)若系统是稳定的，求 K 的取值范围； (3)绘制系统的常规根轨迹。 1 2. 下图中，已知 P( s ) = ，解决以下问题： ( s + 1)3
r (t ) +
−
C ( s)
P(s)
y (t )
13. 已知单位负反馈系统的开环传递函数为 P( s ) =
1 ，其中 T > 0 ，其输入为单位斜坡信号。解决 Ts (Ts + 1) 2
以下问题： (1)求该系统未校正前的相角裕度和稳态误差； (2)试设计使稳态误差为 0， 相角裕度为 ≥ 50° 的串联校正环节， 并绘出较正环节和系统校正前后的开环 对数幅频特性图。 10 ，串联校正装置的传递函数为 C ( s ) 。输入为单位斜 14. 下图中，设被控对象的传递函数为 P ( s ) = s ( s + 1) 坡 r (t ) = t 。 (1)求未校正系统（ C ( s ) = 1 ）的相角裕度和闭环稳态误差。
第二章之1被控对象的特性
这种应用对象输入输出的实测数据来决定其模型的方法，通常称为系统辨识。其主要特 点是把被研究的对象视为一个黑箱子，不管其内部机理如何，完全从外部特性上来测试和描 述对象的动态特性。有时，为进一步分析对象特性，可对这些数据或曲线进行处理，使其转 化为描述对象特性的解析表达式。
混合建模——将机理建模与实验建模结合起来，称为混合建模。
h ( t ) / h2 ( t )
单容
响应曲线比较
· 纯滞后一阶对象 在工业过程中常有一些输送物料的中 间过程，如图所示，qi为操纵变量， 但需要经过导流槽才送入水箱。如果 把水箱入口的进料量记为qf，并设： 导流槽长度l，流体平均速度v，流体 流经导流槽所需的时间τ，所以当qi 发生改变以后，经过时间以后qf才 有变化：
d h2 dt
h2 K q i
( T1 A1 R1 T 2 A 2 R 2 K R 2 )
典型的传递函数
H 2 (s) Qi ( s )
K T1T 2 s (T1 T 2 ) s 1
2
K (T1 s 1)(T 2 s 1)
t T2
典型的阶跃响应函数 h 2 ( t ) K a [1
q f (t ) q i (t )
qi
qf
l/v
A, h
q0
对于qf与h来说，根据前面的推导，可知 ： d h (t )
T dt h (t ) K qi (t )
s
T
d h (t ) dt
h (t ) K q f (t )
传递函数为： T sH ( s ) H ( s ) K e
典型的微分方程 典型的传递函数 典型的阶跃响应函数
2011-12 运动控制考试题答案完整版
1、直流电动机有三种调速方法：降压调速、弱磁调速、能耗调速。
2、异步电动机调速方法常见有6种分别是：降电压调速转、差离合器调速 、 转子串电阻调速 、 绕线转子电动机串级调速和双馈电动机调速 、 变级对数调速 、 变压变频调速。
其中转差率不变型有：变级对数调速 、 变压变频调速，只有_变压变频调速_应用最广，可以构成高动态性能的交流调速系统。
3、对于SPWM 型逆变器，SPWM 的含义为正弦波脉宽调制，以正弦波作为逆变器输出的期望波形，SPWM 波调制时，调制波为频率和期望波相同的正弦波，载波为频率比期望波高得多的等腰三角波，SPWM 型逆变器控制方式有同步调制、异步调制、混合调制。
4、在转速、电流双闭环调速系统中，出现电网波动时，电流ACR 调节器起主要作用；出现负载扰动时，转速ASR 调节器起主要作用。
5、对于异步电动机变压变频调速，在基频以下，希望维持气隙磁通不变，需按比例同时控制定子电压和定子频率，低频时还应当抬高电压以补偿阻抗压降，基频以下调速属于恒转矩调速；而基频以上，由于电压无法升高，只好仅提高定子频率而迫使磁通减弱，相当直流电动机弱磁升速情况，基频以上调速属于恒功率调速。
6、直流调速系统的理论依据Φ-=∑e d d C R I U n ；交流调速系统的理论依据()s -1pf 60n =。
7、交—直—交电压型变频器的主要电路基本组成为整流器、直流平滑电路、逆变器。
8、在交—直—交逆变器中，直流侧所用滤波元件为大电容，因而_直流电压波形比较平直，在理想情况下世一个内阻为零的_恒压_源，称为 电压源__型逆变器，其输出交流电压波形为__矩形波或__阶梯波_。
而直流侧所用滤波元件为大电感，因而滤波比较平直，相当于_恒流_，称为__恒流源_型逆变器，输出交流电流波形是_矩形波或_阶梯波。
9、SPWM 型逆变器控制方式有三种： 同步、异步_、 分段 。
11、直流电动机调压调速系统从供电的可控直流电源上可分为G —M 系统和（V —M ）系统、（PWM —M ）系统。
《计算机控制系统》复习题
《计算机控制系统》复习题一、简答题1. 画出典型计算机控制系统的基本框图。
2. 根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？3. 简述比例调节作用。
4、简述积分调节的作用5、简述微分调节的作用6. 采样保持器LF398工作原理图如下图，试分析其工作原理。
7. 线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？8. 为什么会出现比例和微分饱和现象？9. 什么是振铃现象？如何消除振铃现象？10. 什么是嵌入式系统？11. 简述网络控制系统的特点。
12. 简述故障诊断技术所包含的内容。
13. 连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？14. 简述计算机控制系统的一般控制过程。
15. 简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。
16. 线性定常离散系统的稳态误差是否只与系统本身的结构和参数有关？17. 增量型PID控制算式具有哪些优点？18. 如何利用试凑法调整PID算法的参数？19. 与应用了传统的通用计算机的数字产品相比，嵌入式系统有哪些特点？20. 尖峰干扰是一种频繁出现的叠加于电网正弦波上的高能随机脉冲，如何防治尖峰脉冲干扰？21. 什么是硬件故障冗余系统？22. 简述开关量光电耦合输入电路中，光电耦合器的作用。
23. 回答下述电路中克服共模干扰的工作原理。
24. 什么是采样或采样过程？25. 线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么？26. 何为积分饱和现象？27. 等效离散化设计方法存在哪些缺陷？28. 何为最少拍设计？29. 嵌入式处理器可分为哪几种类型？30. 针对实际系统可能发生的故障，通常从哪几个方面对故障进行分类？31. 使用光电隔离器件时，如何做到器件两侧的电气被彻底隔离？32. 给出多通道复用一个D/A转换器的原理示意图。
33. 什么是信号重构？34. 写出零阶保持器的传递函数，引入零阶保持器对系统开环传递函数的极点有何影响？35. 阶跃响应不变法的基本思想是什么？36. 如何消除积分饱和现象？37. 给出常规的直接设计法或离散化设计法的具体设计步骤。
计算机控制系统作业参考答案
《计算机控制系统》作业参考答案作业一第一章1.1什么是计算机控制系统？画出典型计算机控制系统的方框图。
答：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制. 控制系统中的计算机是由硬件和软件两部分组成的.硬件部分: 计算机控制系统的硬件主要是由主机、外部设备、过程输入输出设备组成; 软件部分: 软件是各种程序的统称，通常分为系统软件和应用软件。
图1.3-2 典型的数字控制系统1.2.计算机控制系统有哪几种典型的类型？各有什么特点。
答：计算机控制系统系统一般可分为四种类型：①数据处理、操作指导控制系统；计算机对被控对象不起直接控制作用,计算机对传感器产生的参数巡回检测、处理、分析、记录和越限报警，由此可以预报控制对象的运行趋势。
②直接数字控制系统；一台计算机可以代替多台模拟调节器的功能，除了能实现PID调节规律外, 还能实现多回路串级控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解藕控制，以及自适应、自学习,最优控制等复杂的控制。
③监督计算机控制系统；它是由两级计算机控制系统：第一级DDC计算机, 完成直接数字控制功能；第二级SCC计算机根据生产过程提供的数据和数学模型进行必要的运算，给DDC计算机提供最佳给定值和最优控制量等。
④分布式计算机控制系统。
以微处理机为核心的基本控制单元，经高速数据通道与上一级监督计算机和CRT操作站相连。
1.3.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么？计算机控制系统有哪些优点？答：计算机控制系统与连续控制系统主要区别：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用计算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制。
与采用模拟调节器组成的控制系统相比较，计算机控制系统具有以下的优点：(1)控制规律灵活，可以在线修改。
(2)可以实现复杂的控制规律，提高系统的性能指标.(3)抗干扰能力强，稳定性好。
计算机控制技术习题—广州工业大学
1.1 什么是计算机控制系统？它由哪几个部分组成？1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？1.3 实时、在线方式和离线方式的含义是什么？1.4 工业控制机的哪几个部分组成？各部分的主要作用是什么？工业控制机的特点有哪些？1.5 什么是总线、内部总线和外部总线？1.6 PC总线和STD 总线各引线的排列和含义是怎样的？1.7 RS-232C 和 IEEE-488 总线各引线的排列和含义是怎样的？2.1 什么是接口、接口技术和过程通道？2.2 采用74LS244和74LS273与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量(开关量)输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字输入和数字输出程序。
2.3 采用8位 A/D 转换器 ADC0809 通过 8255A 与PC总线工业控制机接口，实现8路模拟量采集。
请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。
2.4 用12位 A/D 转换器 AD574 通过 8255A 与PC总线工业控制机接口，实现模拟量采集。
请画出接口原理图，并设计出A/D转换程序。
2.5 请分别画出一路有源I/V变换电路和一路无源I/V变换电路图,并分别说明各元器件的作用？2.6 什么是采样过程、量化、孔径时间？2.7 采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟器输入通道中都需要采样保持器？为什么？2.8 一个8位 A/D 转换器，孔径时间为100μs, 如果要求转换误差在A/D 转换器的转换精度 (0.4 %) 内，求允许转换的正选波模拟信号的最大频率是多少？2.9 试用 8255A 、AD574、LF398、CD4051 和PC总线工业控制机接口，设计出8路模拟量采集系统。
请画出接口电路原理图，并编写相应的8路模拟量的数据采集程序。
2.10 采用DAC0832和PC总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转换程序。
2.11 采用 DAC1210 和PC总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转化程序。
自控原理9(第九章487-510)
全维状态观测器动态方程为：
ˆ Ax ˆ Bu HC( y ˆ y) ( A BK HC) x ˆ HCx Bv x
故复合系统动态方程为：
(9-321)
A x x ˆ HC
BK x B v B A BK HC x
(3) 状态反馈对传递函数零点的影响 状态反馈在改变系统极点的同时， 是否对系统的零点产生 影响？下面来分析回答这一问题。已知完全可控的单输入-单输 出线性定常系统经适当地非奇异线性变换可化为可控标准型：
A x b u, y c x x
受控系统的传递函数为：
(9-308)
非奇异线性变换不改 变系统的传递函数
控制信号，状态误差总会衰减到零，这正是所希望的， 是状 态观测器所具有的重要性质。
对式 (9-322) 引入非奇异线性变换：
I n x x ˆ I n
则有：
0 x x x ˆ I n
(9-324)
A BK x x ˆ 0 x
按以上原理构成的状态观测器及其实现状态反馈的结构图 如图9-33所示。状态观测器有两个输入，即 u 和 y，输出为 x ˆ。 观测器含 n 个积分器并对全部状态变量作出估计。H 为观
测器输出反馈阵，它把 ( y ˆ y) 负反馈至 x ˆ 处, 是为配置观测器 极点，提高其动态性能，即尽快使 ( x ˆ x ) 逼近于零而引入的，
它是前面所介绍过的一种输出反馈。
(2) 全维状态观测器分析设计 由图9-33可列出全维状态观测器的动态方程为：
ˆ Ax ˆ Bu H ( y ˆ y), y ˆ Cx ˆ x
过程控制作业答案
作 业第二章：2-6某水槽如题图2-1所示。
其中A 1为槽的截面积，R 1、R 2均为线性水阻，Q i 为流入量，Q 1和Q 2为流出量要求：(1)写出以水位h 1为输出量，Q i 为输入量的对象动态方程；(2)写出对象的传递函数G(s)并指出其增益K 和时间常数T 的数值。
图2-1解：1）平衡状态： 02010Q Q Q i +=2）当非平衡时： i i i Q Q Q ∆+=0；1011Q Q Q ∆+=；2022Q Q Q ∆+= 质量守恒：211Q Q Q dthd A i ∆-∆-∆=∆ 对应每个阀门，线性水阻：11R h Q ∆=∆；22R h Q ∆=∆ 动态方程：i Q R hR h dt h d A ∆=∆+∆+∆2113) 传递函数：)()()11(211s Q s H R R S A i =++1)11(1)()()(211+=++==Ts KR R S A s Q s H s G i这里：21121212111111R R A T R R R R R R K +=+=+=；2Q112-7建立三容体系统h 3与控制量u 之间的动态方程和传递数,见题图2-2。
解：如图为三个单链单容对像模型。
被控参考△h 3的动态方程： 3233Q Q dth d c ∆-∆=∆；22R h Q ∆=∆；33R hQ ∆=∆； 2122Q Q dth d c ∆-∆=∆；11R h Q ∆=∆ 111Q Q dth d c i ∆-∆=∆ u K Q i ∆=∆ 得多容体动态方程：uKR h dth d c R c R c R dt h d c c R R c c R R c c R R dt h d c c c R R R ∆=∆+∆+++∆+++∆333332211232313132322121333321321)()(传递函数：322133)()()(a s a s a s Ks U s H s G +++==； 这里：32132133213213321321332211232132131313232212111;c c c R R R kR K c c c R R R a c c c R R R c R c R c R a c c c R R R c c R R c c R R c c R R a ==++=++=2-8已知题图2-3中气罐的容积为V ，入口处气体压力，P 1和气罐 内气体温度T 均为常数。
计算机控制系统复习题及答案
计算机控制系统复习题及答案《计算机控制系统》课程复习资料一、简答题：1.什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？各有什么作用。
2.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么？计算机控制系统有哪些优点？3.计算机控制系统中的保持器有何作用，简述保持器的特点?4.简述PID 调节器的作用，有哪几种改进型数字PID 算法？5.计算机控制系统有哪四种形式的信号？各有什么特点?6.简要说明什么是计算机控制系统？模拟调节器与数字调节器有何区别?二、分析和计算题：1.已知一系统的闭环脉冲传递函数为-1-1-20.1zY(z)Gc(z)==1-0.4z+0.8zR(z),其中输入为单位阶跃信号,求输出y(KT)。
2.已知一系统的闭环脉冲传递函数为-1-10.53+0.1z Gc(z)=1-0.37z当输入为单位阶跃信号时,求输出y(KT)及y(∞)。
3.用长除法或Z 反变换法或迭代法求闭环系统2z +0.5Gc(z)=8(z +0.1z -0.12)的单位阶跃响应。
4.已知低通数字滤波器0.5266z D(z)=z -0.4734,求D （z ）的带宽ωm;并求当输入E(z)为阶跃信号时数字滤波器的控制算法。
取采样周期T=2ms 。
5.设系统如图所示，试求:①系统的闭环脉冲传递函数。
②判定系统的稳定性。
③分别求系统对单位阶跃输入和单位斜坡输入时的稳态误差。
_6.设函数的La 氏变换为25F(s)=s (s +4)，试求它的Z 变换F(z)。
7.数字控制系统如图所示,求当K=10,T=1s,a=1时，分别求当输入为单位阶跃、单位斜单位抛物线函数时的稳态误差。
8.已知单位负反馈系统的开环脉冲传递函数为 Gk(z)=K(0.1z+0.08)/[(z-1)(z-0.7)],问当K 为何值时系统稳定。
9.已知系统单位负反馈的开环传递函数为:z +0.8Gk(z)=z(z -1)(z -0.7)问:K 为何值时系统稳定?10.已知单位反馈系统的广义对象的Z 传递函数为:-1-1-1-1-10.26z (1+2.78z )(1+0.2z )W1(z)=(1-z )(1-0.286z ),试按最少拍无波纹设计原则设计单位阶跃输入时,计算机的调节模型D(z),并求其控制算法。
2012计算机控制技术复习题解析
计算机控制技术复习题、填空题1、通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为 ______ 。
2、弱电控制与强电控制之间常用的隔离方式有变压器隔离、继电器隔离和_等。
3、常用的传输介质有双绞线、同轴电缆、 ________ o4、在计算机控制系统中，被测信号有和两种输入方5、信号接地方式应采用方式，而不米用方式。
6、主要的电源干扰包括、、和7、数字程序控制方式有、、。
8、插补计算过程由、、、四个步骤组成9、将D(S)离散化为D(Z)常用方法有__________ 、__________ 、__________ o10、三相步进机的转子为60个齿，定子为3对磁极，工作在三相六拍方式时，则步距角是 ________ 和齿距角是__________ o11、三相步进电机通常有_______ 、 _________ 和_________ 工作方式12、PID控制中对积分项可采取 ______ 、________ 、__________ 和 ________ 四种改进措施。
13、对微分项进行改进主要有_______________ 和____________________ 两种方法。
14、按简易工程法整定PID参数的方法有 ________ 、_______ 和___________ o15、最少拍控制算法有___________ 、____________ 和____________ 三种典型输入信号。
二、选择题1、已知偏差e (k),积分分离阈值B，以下正确的是( )A. 当e(k) > B时，采用PI控制B. 当e(k) > B时，采用PD控制C.当e(k)之时，采用PD控制D.当e(k)叼时，采用PI控制2、设加工第一象限直线OA起点为0( 0,0 )，终点为A (6,3 )，进行插补计算所需的坐标进给的总步数My为( )A.7B.8C.9D.103、已知离散系统脉冲传递函数为：G( Z) = (Z+0.5) /(Z-0.5+j0.5F2, 可知该系统是( )。
计算机控制系统 第2章 (第4次课 大林算法)
Ke s G( s) 1 T1s
Ke s G( s) (1 T1s)(1 T2 s)
二阶惯性环节+纯滞后：
要求整个闭环系统的纯滞后时间等于被控对象的纯滞 后时间，而从消除纯滞后环节对系统稳定性的影响。
设计目标： 设计一个数字控制器D(z)组成的计算机控制系 统，使该系统的闭环传递函数为：
K (b0 b1 z 1 ) z ( N 1) 1 eTs Ke NTs HG( z) Z[ ] s (1 T1s)(1 T2 s) (1 eT T1 z 1 )(1 eT T2 z 1 )
其中：
1 b0 1 (T1eT T1 T2eT T2 ) T2 T1 1 (T T1 T T2 ) b1 e (T1eT T1 T2eT T2 ) T2 T1
U ( z) K , Dn ( z ) U n 1 ( z ) z pn
则有： D( z) D ( z) D ( z) D ( z) 1 2 n
代入式（2-7）和（2-8）得到D(z)
(1 e )(1 e z )(1 e z ) D( z) T TH 1 T TH 1 ( N 1) K (b0 b1 z )[1 e z (1 e )z ]
T TH
T T1
1
T T2
1
例2-16
已知
e2 s G( s) s( s 1)
可见D(z)含有 z1 1, z2 -0.4967 j0.864, z3 0.4967 j0.864 三个极点， z1 处不会引起振铃现象，只有在 z2 , z3 处引起振铃现象。
z2 z3 =0.9966 1
2控制对象的动态特性及其传递函数的求取(两点法、切线法)
t t
(2)两点法
选定两个时刻t1和t2 ，其中t2 ＞t1≥τ，从测 试结果中读出y*( t1)和y*( t2 )并写出联立方程：
t 1 * y ( t1 ) 1 e Tc t 2 y * ( t ) 1 e Tc 2
解出参数Tc及τ值如下： t 2 t1 Tc ln 1 y * ( t1 ) ln 1 y * ( t 2 )
特征参数
2．时间常数T
当对象受到阶跃输入后，输出(被 调量)达到新的稳态值的63.2%所需的时 间，就是时间常数T
T越小，表示对象惯性越小，输出对 输入的反应越快。
特征参数
对 h(t)=K· μ 0（1－e－t/T）微分 Δ
t K 0 T dh e dt T
dh dt
t 0
1 Ta s(Ts 1) n Ta ta 0 0h
dy( t ) dt
t
0 Ta
3
n
1 2 4 5 6
0．368 0．271 0．224 0．195 0．175 0．161
（3）
T＝ta /n
二、无自平衡能力对象
2.当对象的阶数n≥6时一般用有迟延的一阶积分环 节描述 传递函数为： W ( s ) （1） τ＝ ta （2） Ta
二、控制对象的近似传递函数
（一）有自平衡能力的对象
1.无迟延一阶对象 切线法 2.有迟延一阶对象 切线法和两点法 3．二阶对象 4. 高阶对象
(1)切线法
参数的求取
• •
增益K的确定 y( ) y( ) K 0
时间常数T的确定
方法一：过拐点做切线，相交线段在时间轴上的投影
微机控制技术复习题(部分参考答案)
一、 填空题：1、8位D/A 转换器的分辩率是 满刻度值/2^8 。
2、数字调节器与模拟调节器相比更能实现 复杂 控制规律。
3、计算机具有 分时 控制能力，可实现多回路控制。
4、为了实现最少拍有波纹控制，闭环脉冲传递函数)(Z Φ中应包含)(Z G 的 所有单位圆上和单位圆外 零点，为了实现最少拍无波纹控制， 闭环脉冲传递函数)(Z Φ中应包含)(Z G 的 所有 零点。
5、按最少拍原则设计的系统是 时间 最优系统。
6、最少拍无波纹与最少拍有波纹系统相比其闭环脉冲传递函数)(Z Φ中1-Z的阶次要 高一些，调整时间要 长 一些。
7、大林把这种控制量以 1/2 的采样频率振荡的现象称为“ 振铃 ”。
8、分析结果表明：)(Z U 与)(Z R 间的脉冲传递函数表达式中，包含有Z 平面单位圆内 接近-1 的负实数极点，则会产生 振铃现象 。
9、如果按大林提出的简单修正算法来防止振铃现象，则对系统的稳态输出 无 影响，但对系统的动态性能 有 影响。
10、数字控制器的模拟化设计法是在采样周期 必须足够小，除必须满足采样定例外采样周期的变化对系统性能影响不大 的条件下使用的。
11、数字量输出保持一般有两种方案，一种是 输出通路设置一个D/A 转换器的结构形式（数字量保持方案） ，一种是 多个输出通路公用一个D/A 转换器的结构式（模拟量保持方案） ，前者与后者相比D/A 转换器 使用数量多 。
12、常用的A/D 转换器有 计数器式 ， 双积分式 ， 逐次逼近式 。
13、为了消除稳态误差，)(Z e Φ的表达式中须含有因式 (1-z^-1)^q 。
补充填空题：1、常用的I/O 控制方式是 程序控制方式 ， 中断控制方式 ，直接存储器存取方式 。
2、微型计算机控制系统中解决中断优先级的办法是 软件查询方式 ， 雏菊链法 ， 专用硬件方式 。
3、满足实时控制要求的使用条件是 所有外围设备的服务时间的总和必须小于或等于任意外围设备的最短响应时间 。
已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数
已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数题目:已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数kG(s), ks(0.1s，1)1(绘制出闭环系统单位阶跃响应曲线 (1)num=[1];den=[0.1 11];t=0:0.001:50step(num,den,t);xlabel('t,sec');ylabel('output');Step Response1.41.2System: sysSettling Time (sec): 3.591System: sysPeak amplitude: 1System: sysOvershoot (%): 8.37e-0120.8Rise Time (sec): 1.98At time (sec): 50output0.60.40.2550t,sec (sec)(2)系统动态性能指标最大超调量8.37e-012%上升时间1.98s调节时间3.59s当阻尼比>1时,由图可知相应的单位阶跃响应是非周期的趋于稳态输出.2.绘制根轨迹图function prog3num=[1];den=[0.1 1 0];kaihuan=tf(num,den);[n,d]=cloop(num,den);bihuan=tf(n,d);rlocus(n,d);Root Locus43System: sysGain: 2.58Pole: -5 + 3.29iSystem: sysSystem: sys2Damping:0.835Gain: 0.582Gain: 0.38Overshoot (%): 0.847Pole: -8.03Pole: -1.65Frequency (rad/sec): 5.99Damping: 1Damping: 11Overshoot (%):0Overshoot (%): 0Frequency (rad/sec): 8.03Frequency (rad/sec): 1.65 0Imaginary Axis-1System: sysGain: 2.54Pole: -5 - 3.22i-2Damping:0.841Overshoot (%): 0.758Frequency (rad/sec): 5.95-3-4-9-8-7-6-5-4-3-2-10Real Axis并分别取Kc值等于0.38、0.582、2.54、2.58时，绘出此时的单位阶跃响应曲线，分别如下:选择K=0.38时，利用单位阶跃响应观察系统动态性能Kc=0.38,num=[0.38];den=[0.1 1 1 0.38];t=0:0.001:10step(num,den,t);xlabel('t,sec');ylabel('output');Step Response1.41.2System: sysSystem: sysFinal Value: 1Settling Time (sec): 6.151System: sysPeak amplitude: 1.01System: sysOvershoot (%): 1.070.8Rise Time (sec): 3.92At time (sec): 8.57output0.60.40.20012345678910t,sec (sec)选择K=0.582时，利用单位阶跃响应观察系统动态性能Kc=0.582,num=[0.582;den=[0.1 1 0582];t=0:0.001:10step(num,den,t);xlabel('t,sec');ylabel('output');Step Response1System: sysSystem: sysFinal Value: 10.9Settling Time (sec):6.41System: sysRise Time (sec): 3.550.80.70.60.5output0.40.30.20.10012345678910t,sec (sec)选择K=02.54时，利用单位阶跃响应观察系统动态性能Kc=2.54,num=[2.54];den=[0.1 1 2.54];t=0:0.001:10 step(num,den,t);xlabel('t,sec');ylabel('output');Step Response1.41.2System: sysSystem: sysFinal Value: 1Settling Time (sec): 1.141System: sysPeak amplitude: 1System: sysOvershoot (%): 1.63e-0090.8Rise Time (sec): 0.659At time (sec): 4.97output0.60.40.20012345678910t,sec (sec)K变化对根轨迹的影响:在根轨迹图上，随着K值从0的变化，系统是稳定的;由根轨,,cc迹的对称性, 随着K值从0?-?的变化,系统是不稳定的. c3.K=5时对系统进行频域分析,绘制Nyquist图以及Bode图，确定系统的稳定性。
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2
1
0
(t)dt
1
T 0
T
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将上述式子代入式
e* t
e(t) (t kT)
有:
k
e * (t) 1
e(t )e jkst
T k
对上式取拉氏变换，运用拉氏变换的复位移定理，
我们得到 E*(s):
连续控制系统，见图（a）
采样控制系统，见图（b）
数字控制系统，见图（c）
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图（a）
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图（b）
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图（c）
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采样系统的特点
在连续系统中的一处或几处设置采样开关， 对被控对象进行断续控制；
通常采样周期远小于被控对象的时间常； 采样开关合上的时间远小于断开的时间； 采样周期通常是相同的。
8.1 采样控制 8.2 采样过程和采样定理 8.3 信号恢复 8.4 Z变换理论及线性差分方程求解 8.5 脉冲传递函数 8.6 采样系统的稳定性分析 8.7 采样系统的稳态误差 8.8 采样系统的暂态特性分析
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自动控制系统按信号形式划分可分为以 下三种类型：
e* t
e(t)
T
0
t
e(t)
1
0
t
T 2T
e(t)
0 T 2T
t
图2-2 采样过程示意图
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二、采样过程的数学表达式
单位脉冲序列
（t）
(t
nT
)
n0
采样信号为 e（* t） e(t)
(t) e(t) (t nT )＝ e(nT ) (t nT )
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因为
(t
是kT周) 期函数，因此，可将其展开成傅里
k 0
叶级数。
(t kT) Ck e jkst
k
k
式中
s
称2为系统的采样频率。
T
Ck
1 T
T
2 T
(t )e
jkst dt
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C. Shannon(1916-2001)，毕业 于麻省理工学院数学系，贝尔实验 室研究员及麻省理工学院电机系教 授。早市曾跟随 V. Bush 参与模拟 计算机的研究并提出续电器路逻辑 自动化理(1938)。二战期间在参加 Bode 领导的火炮控制系统研究过 程中发表了著名《通信的数字理 论》，从而奠定了信息的基础 (1948)，被誉为信息论之父。 1956年回到MIT任职电子工程系 教授。
n0
n0
采样信号的拉氏变换
E* (s)
L[e* (t)]
e(nT )e nTS
n0
三、采样定理
经采样得到的离散信号 x（ * t）有可能无失真地恢复到原
来的连续信号的条件是 s 2 max
其中
s
:
采
样
角
频
率
， s
＝
2
T
采样定理给出了选择 采样周期T的依据。
max : 连续信号x(t)频谱的上限频率。
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例8-1
设e(t)=1(t)，试求e*(t)的拉氏变换。
解：由
E*
s
e(nt )e nTs
k 0
得
E* s 1 eTS e2TS
1 1 eTS
,
eTS
1
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采样系统的特性——采样过程和采样信号保持
采样系统和连续系统的共性——（1）闭环控制；（2）需分析 稳定性、暂态性能和稳态性能；（3）需进行校正。
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8.2 采样过程和采样定理
一、采样过程 二、采样过程的数学表达式
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8.1 采样控制
一个典型的采样控制系统如图：
r
＋
e
e u *
*
脉冲
T
控制器
u
保持器
G(S)
C
图8-1 采样控制系统
e*
e是连续的误差信号，经采样开关后，变成一组脉冲序列 ，
e u 脉冲控制器对 *进行某种运算，产生控制信号脉冲序列 * ，保 u 持器将采样信号 * 变成模拟信号 u ，作用于被控对象 G(S) 。
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理想滤波器的滤波特性为 ：
E * s
1 T
E(s
k
jks )
上式在描述采样过程的复频域特征是极其重要的。 一般连续信号e（t）的频谱是单一的连续频谱，如 图2-3所示。
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E j
max 0
max
图8-3(a) 连续信号e（t）的频谱
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一、采样过程
按一定的时间间隔对连续信号采样，将连续信号转换为脉 冲序列的过程，称为采样过程。采样开关是用来实现采样过程 的装置。
采样开关按周期T闭合，T称为采样周期。每次闭合时间
为 ，由于在实际中总有 T ，且 远小于G(S) 中的 时间常数，可近似认为 0 。
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模拟信号——在时间上连续，且在幅值上连续（导数连续）的 信号。
采样信号——又称离散信号，按一定的时间间隔对模拟信号进 行采样得到的在时间上离散的一系列脉冲。
采样控制系统和连续控制系统的区别：在连续系统中，各处的 信号都是模拟信号；在采样系统中，一处或数处的信号是采样 信号。
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采样过程可用图表示
t 载波信号
et
载波器 e* t
脉冲调制器
采的决样乘定信积采号，样e其时* (中刻t)载，是波它e(信是t) 号周和期为((tt)T)
的单位脉冲序列，采样信号
在nT(n=0,1,2…)时刻的值
由 e(t) 决定。
et
E*( j) 1 T
s
0 s max
max s
s
2
图8-3(b)离散信号
e
*
t
2
的频谱
s
2max
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香农（Shannon）采样定理
为了使信号得到很好的复现，采样频率应大于 等于原始信号最大频率的二倍，即
s 2max