计算机控制系统作业答案

计算机控制系统作业答案

作业一

第一章

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。

参考答案：

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

.计算机控制系统有哪几种典型的类型各有什么特点。

参考答案：

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.

.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

参考答案：

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。 (4)可以得到比较高的控制精度。

(5)能同时控制多个回路，一机多用，性能价格比高。

(6)便于实现控制、管理与通信相结合，提高工厂企业生产的自动化程度. (7)促进制造系统向着自动化、集成化、智能化发展。

第二章

. 计算机控制系统有哪四种形式的信号各有什么特点 参考答案：

在计算机控制系统中，通常既有连续信号也有离散信号，这些信号一般是信 息流,而不是能量流.可分为四种形式：

⑴ 连续模拟信号：时间和信号的幅值都是连续的。

⑵ 阶梯模拟信号：时间是连续的，信号的幅值是阶梯形的。 ⑶ 采样信号：时间是离散的，信号的幅值是连续的脉冲信号。

⑷ 数字信号：信号的时间以及幅值都是离散的，且幅值经过了量化处理。

. 采样信号的频谱和原连续信号的频谱有何不同 参考答案：

采样信号的频谱和原连续信号的频谱的区别：

①通常，连续信号带宽是有限的，频率的极限值wmax, 它的频谱是孤立的. 采样信号的频谱是以ωs 为周期的无限多个频谱所组成.

②∣y(jw)∣和∣y*(jw) ∣形状相似。幅值只差一个比例因子1/T(又称为采样增 益).

.计算机控制系统中的保持器有何作用，简述零阶保持器的特点。 参考答案：

保持器的原理是根据现在时刻或过去时刻输入的离散值,用常数、线性函数或 抛物函数形成输出的连续值。 零阶保持器有如下特性：

①低通特性：保持器的输出随着信号频率的提高，幅值迅速衰减。

②相位滞后持性：信号经过零阶保持器会产生相位滞后，它对控制系统的稳定性是 不利的

.试求下例函数的Z 变换：(采样周期为T)

⑴f (t)1(t T)=- ⑵9t

t 0f (t)0

t 0

≥⎧=⎨

<⎩

参考答案：

1

()1

F z z =- 2

9()(1)Tz F z z =-

⑶k 1

a k 1,2,3,f (k)0

k 0-⎧=⋅⋅⋅

=⎨

≤⎩ ⑷at e sin 2t t 0

f (t)0

t 0

-⎧≥=⎨

<⎩ 参考答案：

()()z

F z a z a =- 22sin 2()2cos 2aT aT aT

ze T F z z ze T e

---=-+

.设函数的La 氏变换如下，.试求它们的Z 变换:

参考答案： ⑴ s 3F(s)(s 2)(s 1)+=

++ ⑵ 2

1

F(s)(s 5)=+

22()T T

z z

F z z e z e ---=+

-- 552()()T T Tze F z z e --=-

⑶ 3

1

F(s)s =

⑷ 210F(s)s (s 1)=+

23(1)()2(1)T z z F z z +=- 21010(1)()(1)(1)()

T T Tz e z

F z z z z e ---=----

（5） 2

10

F(s)s 16

=+

22.5sin 4()2cos 41

z T

F z z z T =

-+

已知函数的Z 变换如下，.试求它们的y(kT): 参考答案： ⑴ 2

z

Y(z)z 1

=

- ⑵ 2z Y(z)(z 1)(z 2)=--