計算機控制系統(tǒng)試卷四答案

1、計算機控制系統(tǒng)試卷四答案班級： 姓名： 學號： 成績：一、 簡答題 （每小題3分，共30分）1. 使用光電隔離器件時，如何做到器件兩側的電氣被徹底隔離？答：光電隔離器件兩側的供電電源必須完全隔離。2. 給出多通道復用一個D/A轉換器的原理示意圖。答：3. 什么是信號重構？答：把離散信號變?yōu)檫B續(xù)信號的過程，稱為信號重構，它是采樣的逆過程。4. 寫出零階保持器的傳遞函數(shù)，引入零階保持器對系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的極點有何影響？答：零階保持器的傳遞函數(shù)為。零階保持器的引入并不影響開環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)的極點。5. 階躍響應不變法的基本思想是什么？答：階躍響應不變法的基本思想是：離散近似后的數(shù)字控制器的階躍響應

2、序列與模擬控制器的階躍響應的采樣值一致。6. 如何消除積分飽和現(xiàn)象？答：減小積分飽和的關鍵在于不能使積分項累積過大。因此當偏差大于某個規(guī)定的門限值時，刪除積分作用，PID控制器相當于一個PD調節(jié)器，既可以加快系統(tǒng)的響應又可以消除積分飽和現(xiàn)象，不致使系統(tǒng)產(chǎn)生過大的超調和振蕩。只有當誤差e在門限之內時，加入積分控制，相當于PID控制器，則可消除靜差，提高控制精度。7. 給出常規(guī)的直接設計法或離散化設計法的具體設計步驟。答：直接設計法或稱離散化設計法的具體設計步驟如下：(1)根據(jù)已知的被控對象，針對控制系統(tǒng)的性能指標要求及其它約束條件，確定理想的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)。(2)確定數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D

3、(z)；根據(jù)D(z)編制控制算法程序。8. 采用狀態(tài)反饋任意配置閉環(huán)系統(tǒng)極點的充分必要條件是什么？答：采用狀態(tài)反饋任意配置閉環(huán)系統(tǒng)極點的充分必要條件是系統(tǒng)狀態(tài)完全能控。9. 說出實施信號隔離的主要方法。答：信號隔離方法主要有變壓器隔離和光電隔離，變壓器隔離適用于模擬信號隔離，光電隔離則特別適合數(shù)字信號的隔離。10. 故障診斷中的狀態(tài)估計方法的基本思想是什么？答：故障診斷中的狀態(tài)估計方法的基本思想是：首先重構被控過程的狀態(tài)，通過與可測變量比較構成殘差序列，再構造適當?shù)哪Ｐ筒⒂媒y(tǒng)計檢驗法，從殘差序列中把故障診斷出來。因此，這就要求系統(tǒng)可觀測或部分可觀測，通常用各種狀態(tài)觀測器或濾波器進行狀態(tài)估計。二

4、、已知系統(tǒng)框圖如下所示： T=1s (15分)y(t)Tr(t)- 試求閉環(huán)離散系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)，并判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。解：廣義對象脈沖傳遞函數(shù)為系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為則閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程為由z域直接判據(jù) W(0)=0.632<1 W(1)=1-1+0.632>0 W(-1)=1+1+0.632>0知閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。三、已知某被控對象的傳遞函數(shù)為 (15分)要求設計成單位反饋計算機控制系統(tǒng)，結構如下圖所示。采樣周期為T1s。要求閉環(huán)特征根為0.4和0.6。試求數(shù)字控制器。解：廣義對象脈沖傳遞函數(shù)為根據(jù)要求設定閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為四、已知控制系統(tǒng)的被控對象的傳遞函數(shù)為，采樣周期

5、T=1s，若選閉環(huán)系統(tǒng)的時間常數(shù)，試用大林算法設計數(shù)字控制器。若出現(xiàn)振鈴現(xiàn)象，修正數(shù)字控制器，消除振鈴現(xiàn)象。（20分）解：采樣周期T=1s，期望閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為進而被控裝置廣義脈沖傳遞函數(shù)則由振鈴現(xiàn)象產(chǎn)生的原理知，用常規(guī)大林算法設計的被控對象為二階的系統(tǒng)必產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象。在D(z)中的靠近z-1的兩個因子中令z1來消除振鈴現(xiàn)象，即五、求出雙積分系統(tǒng)控制對象的離散狀態(tài)方程，假設系統(tǒng)所有的狀態(tài)皆不可直接測量，設計全維狀態(tài)觀測器實現(xiàn)狀態(tài)反饋，并把閉環(huán)兩個極點都配置在0.1，觀測器特征方程的兩個根配置在原點。（T=1s） （20分）解：系統(tǒng)的廣義對象脈沖傳遞函數(shù)為可寫其能控標準型實現(xiàn)為對應的能觀性矩陣為滿秩，故系統(tǒng)能觀，可設計觀測器。先求狀態(tài)觀測器增益矩陣狀態(tài)觀測器特征多項式為觀