2022年2022年计算机控制系统试题五答案 .pdf

一、简答题（每小题 4 分，共 40 分）1. 简述采样定理的基本内容。答：采样定理 :如果连续信号)(tf具有有限频谱，其最高频率为max,)(tf进行周期采样且采样角频率smax2时，连续信号)(tf可以由采样信号)(*tf唯一确定，亦即可以从)(*tf无失真地恢复)(tf。2. 线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？答：线性离散控制系统稳定的充要条件是：闭环系统特征方程的所有根的模 zi1，即闭环脉冲传递函数的极点均位于z 平面的单位圆内。3. 脉冲响应不变法的基本思想是什么？答：脉冲响应不变法的基本思想是：离散近似后的数字控制器的脉冲响应 gD(kT)是模拟控制器的脉冲响应采样值g(kT)的 T 倍。4. 写出增量型 PID 的差分控制算式。答：增量型 PID 控制算式可以写为D1P112I(2)iiiiiiiiTTuuKeeeeeeTT5. 如何消除比例和微分饱和现象？答： “积分补偿法”。 其中心思想是将那些因饱和而未能执行的增量信息积累起来，一旦有可能再补充执行。这样，动态过程也得到了加速。即，一旦u超限，则多余的未执行的控制增量将存储在累加器中；当控制量脱离了饱和区， 则累加器中的量将全部或部分地加到计算出的控制增量上，以补充由于限制而未能执行的控制。6. 给出线性定常离散系统的能控性定义。答：对于 n 阶线性定常离散系统(1)( )( )x kAx kBu k；0(0)xx，若存在有限个输入向量序列(0), (1), (1)uuu lnl能将某个初始状态0(0)xx在第 l 步控制到零状态，即( )0 x l，则称此状态是能控的。若系统的所有状态都是能控的，则称此系统),(BA是状态完全能控的，或简称系统是能控的。7. 给出线性定常离散系统的能观性定义。答 ： 若 系 统(1)( )( )( )( )D ( )x kAx kBu ky kCx ku k若 已 知 输 入 序 列名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - (0), (1), (1)uuu n和有限个采样瞬间测量到的输出序列( )y k，即(0),(1),(1)yyy n， 可以唯一地确定出系统的任意初始状态0(0)xx，则称系统是状态能观测的，或简称能观测。8. 简述计算机网络的功能及特点。答：(1)数据信息的快速传输和处理，以实现实时管理和实时监控。(2) 可共享计算机系统资源。(3) 提高了计算机的可靠性。(4) 能均衡负载、互相协作。(5) 能进行分布处理。在计算机网络中，可根据具体要求选择网内最合适的资源来处理。(6) 计算机网络的智能化，提高了网络的性能和综合的多功能服务，并能更加合理地进行应用，以提高综合信息服务的水平。10. 为提高计算机控制系统的可靠性，通常采取的措施有哪些？答：为提高计算机控制系统的可靠性，通常采取以下几种措施：(1) 提高元器件和设备的可靠性。(2) 采取抗干扰措施，提高系统对环境的适应能力。(3) 采用可靠性设计技术。(4) 采用故障诊断技术。二、已知)5(1)(sssF，求)(zF。（10 分）解：1515-11511111( )( )(5)5 11e0.2(1-e) =(1)(1e)TTTF zF ss szzzzzZZ三、已知系统框图如下所示：T=1s (10 分) 判别系统稳定性。) 1(1ssr(t) y(t) -T名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 解：系统开环传递函数为1111111121( )( )(1)111(1)11e0.6320.632(1)(1 0.368)1 1.3680.368G zG ss ss szzzzzzzzZZZ系统闭环特征方程21( )0.7360.3680G zzz采用双线性变换11wzw得 w 平面特征方程为22.1041.2640.6320ww建立劳斯表w22.104 0.632 w11.264 w0 0.632由劳斯判据可知系统稳定。四、用后向差分法求下列模拟滤波器D(s)的等效数字滤波器， 并给出差分递推算式，设T=1s, (10 分) 2( )(1)(2)D sss解：使用后项差分离散化方法，令11zsT，则1211( )2( )( )( )56szU zD zD sE zzz可得其差分递推算式为511( )(1)(2)( )663u ku ku ke k五、已知广义被控对象 :1e1( )1TsG sss, 给定 T=1s (20 分) 针对单位阶跃输入设计最小拍无纹波控制系统, 并画出系统的输出波形图。解：广义对象脉冲传递函数为名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 1111e1( )( )110.632(1)(1)10.368TsG zG ssszzs szZZZ可以看出， G(z)的零点为-0.718(单位圆内 )、极点为 1(单位圆上 )、0.368(单位圆内 )，故 w=0,v=0(单位圆上除外 ), m=1。针对阶跃输入进行设计，故 p=1。于是可设10( ) zz c0(1)1c解得01c。闭环脉冲传递函数为11e( )( )1( )1 zz z zz则11e( )10.368( )( )( )0.632(1) zzD z z G zz11231( )( )( )1zY zR z zzzzz六、采用逐点比较法插补直线OP，起点坐标 O(0，0)，终点坐标 P(5，-4)，要求以表格形式给出插补计算过程，并画出插补运动轨迹。 （10分）解：插补运算过程如下步数误差判别坐标进给误差计算终点判别初始化F=0 =5+4=9 1 F=0 +xF=F-yp= -4 =-1=8 2 F0 +xF=F-yp= -3 =-1=6 4 F0 +xF=F-yp= -2 =-1=4 6 F0 +x F=F-yp= -1 =-1=2 8 F0 +x F=F-yp=0 =-1=0 End （图略）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -