计算机控制系统作业参考答案

计算机控制系统操作参考答案

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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。计算机控制系统的硬件主要由主机、外部设备、过程输入输出设备组成。计算机控制系统的典型类型是什么？计算机控制系统一般分为四类①数据处理、操作指导控制系统；计算机不能直接控制被控对象，计算机可以预测被控对象的运行趋势。②直接数字控制系统；除了实现多个模拟调节器的功能外，计算机还可以替代多个模拟调节器PID除了调整规则外，还可以实现复杂的控制，如多回路串控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解藕控制、自适应、自学、最佳控制等。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完成直接数字控制功能的计算机；二级SCC计算机根据生产过程中提供的数据和数学模型进行必要的操作DDC计算机提供最佳给定值和最佳控制量。④分布式计算机控制系统。基本控制单元以微处理机为核心，通过高速数据通道和上一级监督计算机和CRT操作站相连。13计算机控制系统与连续控制系统的主要区别是什么？计算机控制系统与连续控制系统的主要区别是什么？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。它不仅使用计算机代替模拟控制装置来调整和控制被控对象。与由模拟调节器组成的控制系统相比，计算机控制系统具有以下优点：1控制规则灵活，可在线修改。2实现复杂的控制规律，提高系统性能指标3抗干扰能力强，稳定性好。4获得较高的控制精度。5能同时控制多回路，一机多用，性能价格比高。6.促进制造系统向自动化、集成化、智能化发展，实现控制、管理与通信相结合，提高工厂企业生产自动化程度。计算机数字调节器图132典型数字控制系统控制对象测量环节被控制量调节器_在计算机控制系统中，通常有连续信号和离散信号，通常是信息流，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振幅值是连续的。⑵阶梯模拟信号时间连续，信号振幅为阶梯形。⑶采样信号时间离散，信号振幅为连续脉冲信号。⑷数字信号信号的时间和振幅值是离散的，振幅值是量化的。答采样信号的频谱和原连续信号的频谱有什么区别？①通常，连续信号带宽有限，频率极限WMAX,它的频谱是孤立的。采样信号的频谱为ΩS它由无限的多个频谱组成。②∣YJW∣和∣YJW∣形状相似。幅值只差一个比例因子1/T又称采样增益。计算机控制系统中的保持器有什么作用，简要介绍了零阶保持器的特点。答保持器的原理是利用常数、线性函数或抛物函数，根据当前或过去输入的离散值形成输出连续值。零阶保持器具有以下特点①随着信号频率的增加，低通特性保持器的输出幅值迅速下降。②通过零阶保持器，相位滞后持性信号会产生相位滞后，不利于控制系统的稳定性。24试求下例函数的Z变换采样周期为T答(1)(2)FTT??9T0F??????1FZ21TZF?(3)(4)K1A,23F0???????ATESINT0FT0??????ZFA?22ICOSATATZFZEE???25设函数的LA如下所示，尝试其Z变换答案(1)(2)S3F21??21FS5??2TTZE??52TZE?(3)(4)31FS?210FS??231TZ??21TTZEZ??(5)20FS6?5SIN4CO1ZZT??26已知函数的Z变换如下，试试它们YKT答(1)(2)2ZY1?2ZY1??KYKT?KYT(3)(4)2ZY1??1YZ02??4KKYKT?5KYKT(5)(6)206ZZ1??113ZZ08????5KKYKT?56KKYKT(7)(8)412ZY??AT2EZY??3YKTAKTY?27求下列函数的初值和终值答(1)(2)27ZF08??216ZF085???Y?Y?作业二第三章31已知差分方程，并知道试用Z变换法XKTA1KT??XK01A???XKT和X∞。答1KAX???32已知，试用长除法和Z反转法求解FKT。2ZF10??答234418296FKTZZZ??????5KKF?33已知差分方程，⑴用递推法求YK的前三项。⑵用反变换法求解Y120,Y1??YK。答(1)438???(2)2KYT34用Z变换法解释下例差分方程答案(1)KF1FA,F0???2KYT?(2)其中，和时F3F12FKR?F01?K0?F0?0KR,??????12KFT??(3)其中YK?Y01?039K35利用劳斯判断决定下列单位负反馈系统闭环稳定时，K取值范围。(1)答K01Z8G7???0375K?2答KZ1236已知下列系统的特征方程，试判别系统的稳定性。(1)答案系统不稳定。2Z590??(2)答案系统不稳定。3?(3)答案系统稳定。2ZZ437离散系统的框图如图所示，在闭环稳定时试图确定K的值范围(包括T1S,K12T11_图37单位反馈闭环系统框图2073618ZHGZKK??????以下闭环系统的单位阶跃响应采用长除法、Z反变换法或迭代法。(1)C2ZG305???答1120526YKTRRKTYKTYKT???即7336Y????(2)C205ZG???答13456712509350,05,,,12,12679YZZZZZYTYTYYT???????????(3)CZ04GZ1859??答05217608642YKTRKTRKTYKTYKT?????,,083,0,Y???39开环数字控制系统如图所示YZ、Y0、Y∞已知1ES(1)数字调节器UK1EK????被控对象GPS(2)数字调节器05E95E0UK?被控对象P1SS2??答(1)201TZYZYY???(2)259450TTZZEYY?????如图所示，310统的闭环脉冲传递函数。_答12GZ??如图所示，试验(1)系统的闭环脉冲传递函数。(2)确定系统的稳定性。(3)单位阶跃输入和单位斜坡输入分别要求系统的稳态误差。_答(1)21703BZG??(2)系统稳定。(3)单位阶跃输入SE单位斜坡输入时05S?第四章41已知系统的运动方程，试写其状态方程和输出方程(1)32Y5YU2?????答??1122331230050XXUXY???????????????????????????(2)32YYU???答??112233123000XXUXY??????????????????????????(3)322U????答??11223312300XXUXY???????????????????????????42已知下列系统的传输函数，并写其状态方程和输出方程(1)23S5G691??答112233123005XXUXY??????????????????????????????(2)325SGS??答??1122331230050XXUXY???????????????????????????43已知系统的传输函数，试写状态方程，使状态方程为对角阵。32S1GS748?答11223312304176XXUXY????????????????????????????44已知系统的传输函数，试写状态方程，使状态方程为标准类型。23S5G4?答??1122331230XXUXY???????????????????????????45已知下列离散系统的差异方程为(1)YK212YK4U???(2)YK513YKU12K????输出为YK,,试着分别写下它们的状态方程和输出方程。答(1)??1122120034XKTXKTUKY??????????????????????(2)??1122120353XKTXKTUKY???????????????????????46已知离散系统脉冲传递函数，试着用直接程序法和分式扩展法求系统的离散状2Z1G56??态方程。答直接程序法?11221200653XKTXKTUKY??????????????????????分式展开法分式展开法?112212034XKTXKTUKY??????????????????????系统的时间对应于47。已知，初始状态X000XT340??????????????答1423TXTE???????????48设系统的状态方程XK1FGUK??YCXK???01,,06??????????已知输入UK1,K≥0初始状态12XX0???????试验(1)系统状态转移矩阵FK；解决状态方程XK；3系统的输出YK。答(1)402850283384KKKKKKKKKT????????????(2)1231850283018996673KKXKT????????????????(3)1KKYKX49已知离散系统的状态空间表达式，初始状态X00??10512XXUK2YKK???????????????测试系统的Z传递函数YZGU答21095YZZ???410已知离散系统的状态方程，试图判断系统的稳定性。40606XKTXKTUK4???????????????答案系统稳定。连续系统的传输函数(1)已知操作3第5章51；(2)试用冲击不变法﹑GS1S??SAGB??阶跃不变法﹑零极点匹配法﹑双线性转换法和差分转换法将上述传输函数转换为等效Z传输函数，并采用采样周期T01S答(1)冲击不变法2TTZE???(2)阶跃不变法2211BTABAZZGZE??52已知比例积分模拟调节器DSKPKI/S,数字调节器D(Z)及其控制算法。答后向差分法1IPKTZDZ???双线性变换法2IPZZ53已知Z传输函数，试图分析其频率特性，并判断它是低通滤波器还是高通滤波器。07G???答2110COS7SINSINSINCO07CO02JTJJTETTTTGTG???????????具有高通特性。54已知系统的差异方程是，其中XK输入序列，YK为YK081XK21????输出序列试验分析21108的频率特征COSSINSINSINCO2CO08JTJJTEGTTTTGTG???????????具有高通特性。55已知低通滤波器，请求D(Z)的带宽ΩM取采样周期T2MS。0526DZ473??答69/MS?弧度56已知广义对象的Z传递函数,试设计PI调节器DZKPKI/1Z1，05Z7HG98???使速度误差ESS采样周期为01T01S。答10235DZZ???57已知，与之对应的写作PI增量型数字控制算法。1SS答203UKTEKTEKU?????????第六章61试述在最少拍设计中，系统的闭环Z传递函数GCZ和误差Z传递函数GEZ的选择原则。答最少拍设计中，系统的闭环Z传递函数GCZ和误差Z传递函数GEZ的选择原则(1)为了保证DZ的可实现性，应选择GCZ含有HGZ的ZR因子。(2)为了保证DZ的稳定性，应选择GCZ具有与HGZ相同的单位圆上除Z＝L外和单位圆外的零点。(3)为了保证系统的稳定性，应选择GEZ含有的因子，PI是HGZ的不稳定的极点。因为只能用GEZ的零点来抵消HGZ中不稳定的极点(4)为了使调节时间最短最少拍，应选择GEZ中含有1Z1M因子M＝L，2，3是典型输入信号Z变换RZ中分母的因子。(5)保持GEZ与GCZ有相同的阶次。62最少拍控制系统有哪几种改进设计方法。答最少拍控制系统改进设计方法有调节器的设计方法的改进惯性因子法，延长节拍法，换接程序法。63已知不稳定的广义对象,试设计单位阶跃作用下的最少拍调节器。12ZHG???CEGZ1??1IPZ?CEGZDHZ?答021ZD???64已知的广义对象Z传递函数，试设计单位阶跃作用下1110265Z7802ZHG6?????的最少拍无波纹调节器。答12083617ZDZ???65设系统的结构如下图所示，被控对象,采样周期T02S,试设计单D10WSS5??位阶跃作用下的最少拍调节器DZ。_答111110763047855ZZZHGDZZZ???????66已知被控对象,采用零阶保持器，采样周期T01S试用W变换法设计数字调节器，GS2??要求相位裕度Γ50°,幅值裕度KG10DB,速度稳态误差系数KV5S1。_答101895062352190874KZGZWWDZDZ??????67已知被控对象的传递函数，取采样周期T5S试用大林算法设计数字调节器DZ,期10SEG???望的闭环传递函数为。10SC2?答13459107ZDZ??? 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