四计算机控制系统试题四答案

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1、计算机控制系统试卷四答案班级：姓名：学号：成绩：简答题(每小题3分，共30分)1.使用光电隔离器件吋，如何做到器件两侧的电气被彻底隔离?答：光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。2.给出多通道复用一个D/A转换器的原理示意图。答：微型计算机3.什么是信号重构？答：把离散信号变为连续信号的过程，称为信号垂构，它是采样的逆过程。4.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？答：零阶保持器的传递函数为H0“)=上二。零阶保持器的引入并不影响开环系统脉冲传递函数的极点。S5.阶跃响应不变法的基本思想是什么？答

2、：阶跃响应不变法的基本思想是：离散近似厉的数字控制器的阶跃响应序列与模拟控制器的阶跃响应的采样值一致。6•如何消除积分饱和现象？答：减小积分饱和的关键在于不能使积分项累积过人。因此当偏差大于某个规定的门限值时，删除积分作川,PID控制器相当于一个PD调节器，既可以加快系统的响应又可以消除积分饱和现彖，不致使系统产牛过大的超调和振荡。只有当误差£在门限内时，加入积分控制，相当TPID控制髀，则可消除静差，提高控制梢度。7.给岀常规的直接设计法或离散化设计法的具体设计步骤。答：直接设计法或称离散化设计法的具体设计步骤如2(1)根据已知的被

3、控对彖，针对控制系统的性能指标要求及其它约束条件，确定理想的闭环脉冲传递函数矶)o(2)确定数字控制器的脉冲传递函数D⑵；根据D⑵编制控制算法程序。8.采用状态反馈任意配置闭环系统极点的充分必要条件是什么？答：采用状态反馈任意配置闭环系统极点的充分必要条件是系统状态完全能控。9.说出实施信号隔离的主要方法。答：信号隔离方法主要有变压器隔离和光电隔离，变压器隔离适用于模拟信号隔离，光电隔离则特别适合数字信号的隔离。10•故障诊断中的状态估计方法的基本思想是什么？答：故障诊断中的状态估计方法的慕木思想是：首先重构被控过程的状态，通过与可测

4、变量比较构成残差序列，再构造适当的模型并用统计检验法，从残差序列中把故障诊断出來。I大］此，这就要求系统可观测或部分可观测，通常用各种状态观测器或滤波器进行状态估计。二、已知系统框图如下所示：T=s(15分)v(f)试求闭环离散系统的闭环脉冲传递函数，并判别系统的稳定性。解：广义对象脉冲传递函数为G(z)=/[G($)R1-尹1S$($+1)=(1—宀=(1—厂)0.368厂(1+0.718*)(1_厂)(1_0.368厂)系统闭环脉冲传递函数为z、G(z)0.368^+0.632厂①t)==1+G⑵1-厂+0.632厂则闭环系统的

5、特征方程为W(z)—7+0.632=0由2域直接判据①IW(0)

6、=0.632<1②W(l)=lT+0.632>0③IV(-1)=1+1+0.632>0知闭环系统稳定。三、己知某被控对象的传递函数为(15分)G(沪s(s+l)耍求设计成单位反馈计算机控制系统,数字控制器。结构如下图所示。采样周期为T=lso要求闭环特征根为0.4和0.6。试求解：广义对象脉冲传递函数为Gd[G($)]M（1一宀1-尹1s$(s+l)J_?(5+1)(1—厂)-I1Z1-121-1+c-1T(l-z)1-z1-ez0.368厂(1+0.718厂)(1_

7、厂)(1_0.368厂)根据耍求设定闭坏脉冲传递两数为齐、1z-2①t）==（z—0.4）（"0.6）（1-0.4厂）（1一0.6厂）D(z)=徹）（1一空妙f）2.718—g为(1-0.368“)(1弋"一0.76一2)(1+0.71&二)四、已知控制系统的被控对象的传递函数为g）=a，*%*］）•采样周期"，若选闭环系统的时间常数Tr=0.5s，试用大林算法设计数字控制器D⑵。若出现振铃现彖，修止数字控制器，消除振铃现彖。（20分）解：采样周期7=1S,期望闭环脉冲传递函数为进而①')_0.55+12e~5772)"0.865厂1

8、—0.368厂被控装置广义脉冲传递函数「(、】0.154厂(1+0.610厂)O(z)—力[]—；；~S(2$+1)($+1)(1-0.368Z-1)(1-0.607Z-1)心G(欽1—()5.617(1-0.368-1)(1-0.601_1)_(14^0.610)(1^0368t吃0.865_2)5617(1—0.368厂)(1—0.607厂)(1+0.610厂)(1+0.763厂)(1—l・131z")D(z)=1離)G(欽1—()山振铃现象产生的原理知，用常规大林算法设计的被控対象为二阶的系统必产生振铃现象。在D⑵中的靠近z=-

9、1的两个因子中令z=l来消除振铃现象，即5.617(1-0.368-1)(1-0.60?(1+0.610)(1+0.763)(1无1.131=)1.979(1—0.368厂)(1—0.607?-)1—1.131z