計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)試卷試題四答案

1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)試卷四答案班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 成績(jī)：一、 簡(jiǎn)答題 （每小題3分，共30分）1. 使用光電隔離器件時(shí)，如何做到器件兩側(cè)的電氣被徹底隔離？答：光電隔離器件兩側(cè)的供電電源必須完全隔離。2. 給出多通道復(fù)用一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的原理示意圖。答：3. 什么是信號(hào)重構(gòu)？答：把離散信號(hào)變?yōu)檫B續(xù)信號(hào)的過(guò)程，稱(chēng)為信號(hào)重構(gòu)，它是采樣的逆過(guò)程。4. 寫(xiě)出零階保持器的傳遞函數(shù)，引入零階保持器對(duì)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)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(kāi)環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)的極點(diǎn)。5. 階躍響應(yīng)不變法的基本思想是什么？答：階躍響應(yīng)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(yīng)

2、序列與模擬控制器的階躍響應(yīng)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(guān)鍵在于不能使積分項(xiàng)累積過(guò)大。因此當(dāng)偏差大于某個(gè)規(guī)定的門(mén)限值時(shí)，刪除積分作用，PID控制器相當(dāng)于一個(gè)PD調(diào)節(jié)器，既可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)又可以消除積分飽和現(xiàn)象，不致使系統(tǒng)產(chǎn)生過(guò)大的超調(diào)和振蕩。只有當(dāng)誤差e在門(mén)限之內(nèi)時(shí)，加入積分控制，相當(dāng)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(shè)計(jì)法或離散化設(shè)計(jì)法的具體設(shè)計(jì)步驟。答：直接設(shè)計(jì)法或稱(chēng)離散化設(shè)計(jì)法的具體設(shè)計(jì)步驟如下：(1)根據(jù)已知的被控對(duì)象，針對(duì)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)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(diǎn)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(diǎn)的充分必要條件是系統(tǒng)狀態(tài)完全能控。9. 說(shuō)出實(shí)施信號(hào)隔離的主要方法。答：信號(hào)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(hào)隔離，光電隔離則特別適合數(shù)字信號(hào)的隔離。10. 故障診斷中的狀態(tài)估計(jì)方法的基本思想是什么？答：故障診斷中的狀態(tài)估計(jì)方法的基本思想是：首先重構(gòu)被控過(guò)程的狀態(tài)，通過(guò)與可測(cè)變量比較構(gòu)成殘差序列，再構(gòu)造適當(dāng)?shù)哪Ｐ筒⒂媒y(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法，從殘差序列中把故障診斷出來(lái)。因此，這就要求系統(tǒng)可觀測(cè)或部分可觀測(cè)，通常用各種狀態(tài)觀測(cè)器或?yàn)V波器進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)。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(duì)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(duì)象的傳遞函數(shù)為 (15分)要求設(shè)計(jì)成單位反饋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如下圖所示。采樣周期為T(mén)1s。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(duì)象脈沖傳遞函數(shù)為根據(jù)要求設(shè)定閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為四、已知控制系統(tǒng)的被控對(duì)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(shí)間常數(shù)，試用大林算法設(shè)計(jì)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(jìn)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(shè)計(jì)的被控對(duì)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(gè)因子中令z1來(lái)消除振鈴現(xiàn)象，即五、求出雙積分系統(tǒng)控制對(duì)象的離散狀態(tài)方程，假設(shè)系統(tǒng)所有的狀態(tài)皆不可直接測(cè)量，設(shè)計(jì)全維狀態(tài)觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)狀態(tài)反饋，并把閉環(huán)兩個(gè)極點(diǎn)都配置在0.1，觀測(cè)器特征方程的兩個(gè)根配置在原點(diǎn)。（T=1s） （20分）解：系統(tǒng)的廣義對(duì)象脈沖傳遞函數(shù)為可寫(xiě)其能控標(biāo)準(zhǔn)型實(shí)現(xiàn)為對(duì)應(yīng)的能觀性矩陣為滿秩，故系統(tǒng)能觀，可設(shè)計(jì)觀測(cè)器。先求狀態(tài)觀測(cè)器增益矩陣狀態(tài)觀測(cè)器特征多項(xiàng)