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计算机控制系统试卷一答案班级姓名学号成绩
一、简答题(每小题5分,共20分)
1、画出典型计算机控制系统的基本框图答典型计算机控制系统的基本框图如下
2、根据采样过程的特点,可以将采样分为哪几种类型?答根据采样过程的特点,可以将采样分为以下几种类型1周期采样指相邻两次采样的时间间隔相等,也称为普通采样2同步采样如果一个系统中有多个采样开关,它们的采样周期相同且同时进行采样,则称为同步采样3非同步采样如果一个系统中有多个采样开关,它们的采样周期相同但不同时开闭,则称为非同步采样4多速采样如果一个系统中有多个采样开关,每个采样开关都是周期采样的,但它们的采样周期不相同,则称多速采样5随机采样若相邻两次采样的时间间隔不相等,则称为随机采样
3、简述比例调节、积分调节和微分调节的作用答1比例调节器比例调节器对偏差是即时反应的,偏差一旦出现,调节器立即产生控制作用,使输出量朝着减小偏差的方向变化,控制作用的强弱取决于比例系数KP比例调节器虽然简单快速,但对于系统响应为有限值的控制对象存在静差加大比例系数KP可以减小静差,但是KP过大时,会使系统的动态质量变坏,引起输出量振荡,甚至导致闭环系统不稳定2积分调节器为了消除在比例调节中的残余静差,可在比例调节的基础上加入积分调节积分调节具有累积成分,只要偏差e不为零,它将通过累积作用影响控制量u,从而减小偏差,直到偏差为零积分时间常数TI大,则积分作用弱,反之强增大TI将减慢消除静差的过程,但可减小超调,提高稳定性引入积分调节的代价是降低系统的快速性3微分调节器为加快控制过程,有必要在偏差出现或变化的瞬间,按偏差变化的趋向进行控制,使偏差消灭在萌芽状态,这就是微分调节的原理微分作用的加入将有助于减小超调,克服振荡,使系统趋于稳定
4、采样保持器LF398工作原理图如下图,试分析其工作原理答LF398的电路原理放大器A2作为比较器来控制开关K的通断,若IN+的电压高于IN-的电压,则K闭合,由A
1、A3组成跟随器,并向CH端外接的保持电容充电;IN+的电压低于IN-的电压时,则K断开,外接电容保持K断开时刻的电压,并经A3组成的跟随器输出至Aout
二、已知系统的差分方程为(10分)输入信号是初始条件为,试写出输出脉冲序列解…
三、设被控对象传递函数为,在对象前接有零阶保持器,试求广义对象的脉冲传递函数(10分)解广义对象传递函数对应的脉冲传递函数为
四、已知被控对象传递函数为试用“二阶工程最佳”设计法确定模拟控制器Gcs,并用后向差分法给出等效的数字控制器形式(10分)解经动态校正后系统的开环传递函数为应选择Gcs为PI控制器,其基本形式为为使PI控制器能抵消被控对象中较大的时间常数,可选择则有根据二阶工程最佳设计法则,应有解之得于是得到模拟控制器的传递函数为对以上的模拟PI控制器,根据后向差分近似的等效变换方法,得等效的数字控制器
五、已知广义被控对象:给定T=1s20分针对单位斜坡输入设计最小拍有纹波控制系统并画出系统的输出波形图解由已知条件,被控对象含有一个积分环节,有能力产生单位斜坡响应求广义对象脉冲传递函数为可以看出,Gz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u=0v=0单位圆上除外m=1根据稳定性要求,Gz中z=1的极点应包含在Φez的零点中,由于系统针对等速输入进行设计,故p=2为满足准确性条件另有Φez=1-z-12F1z显然准确性条件中已满足了稳定性要求,于是可设解得闭环脉冲传递函数为则(图略)。