计算机控制系统总习题及答案.ppt

8255微型计算机1.采用8255的PA端口作为三相步进的控制接口，并用直流SSR驱动三相步进电机，用电阻或电感表示步进电机每相绕组要求：（1）画出接口电路原理图； （2）列出步进电机在三相双三拍和三相六拍工作方式下的输出控制字表 （2）双三拍工作方式下的控制字表存贮地址编号A口输出字AD103HAD206HAD305H三相六拍工作方式下的控制字表存贮地址编号A口输出字AD101HAD203HAD302HAD406HAD504HAD605H解：解：2 2 求求 的的Z Z变换变换查表得查表得3 3 求求 的的Z Z反变换反变换解：按要求整理得解：按要求整理得查表查表所以所以解：对上述差分方程两边解：对上述差分方程两边Z Z变换，利用延迟性质变换，利用延迟性质4 4 用用Z Z变换求变换求 的解，的解，已知初始条件为已知初始条件为 得得整理得整理得带入初始值得带入初始值得因为因为所以所以5 5 用用Z Z变换求变换求 的解，已的解，已知初始条件为知初始条件为解：对上述差分方程两边解：对上述差分方程两边Z Z变换，利用延迟性质变换，利用延迟性质得得将初始条件代入得将初始条件代入得因为因为所以所以作业作业:P139 4.2 4.41、某系统的连续控制器设计为、某系统的连续控制器设计为试用双线性变换法、前向差分法、后向差分法分别求出数字试用双线性变换法、前向差分法、后向差分法分别求出数字控制器控制器D(z)，并分别给出三种方法的递推控制算法。

并分别给出三种方法的递推控制算法解：双线性变换公式为：解：双线性变换公式为：递推控制算法为：递推控制算法为：增量控制算法为：增量控制算法为：2、已知模拟调节器的传递函数为、已知模拟调节器的传递函数为试写出相应数字控制器的位置型和增量型的控制算式，设采试写出相应数字控制器的位置型和增量型的控制算式，设采样周期样周期T＝＝0.2s解：双线性变换公式为：解：双线性变换公式为：递推控制算法为：递推控制算法为：增量控制算法为：增量控制算法为：习题：已知被控对象的传递函数为习题：已知被控对象的传递函数为 ，采样周，采样周期期T＝＝1s采用零阶保持器，要求针对单位阶跃输入信号采用零阶保持器，要求针对单位阶跃输入信号设计最少拍有纹波控制器，求出系统误差和系统的输出设计最少拍有纹波控制器，求出系统误差和系统的输出解：解：上式中，上式中，d=0，， u=0，， v=1，， j=1，， q=1，且，且j≤≤q ，则有：，则有：m=u+d＝＝0n=v-j+q＝＝1对单位阶跃输入信号，选择对单位阶跃输入信号，选择根据上两式，有根据上两式，有根据多项式相等，其系数相等的的性质，有根据多项式相等，其系数相等的的性质，有所以，所以，（（2）针对单位斜坡输入设计最小拍无波纹控制器。

针对单位斜坡输入设计最小拍无波纹控制器 d=0，， w=1，， v=1，， j=1，， q=2，且，且j≤≤q ，则有：，则有：m=w+d＝＝1n=v-j+q＝＝2故有故有由由显然，无纹波调整时间为显然，无纹波调整时间为3拍，比有纹波增加一拍拍，比有纹波增加一拍.有纹波控制器设计见有纹波控制器设计见解：解：上式中，上式中，d=0，， u=1，， v=2，， j=2，， q=1，且，且j> >q ，则有：，则有： m=u+d＝＝1 n=v＝＝2对单位阶跃输入信号，选择对单位阶跃输入信号，选择补充：已知被控对象的传递函数为补充：已知被控对象的传递函数为 ，采样周期，采样周期T＝＝1s采用零阶保持器，要求针对单位阶跃输入信号设计采用零阶保持器，要求针对单位阶跃输入信号设计最少拍有纹波系统，画出数字控制器和系统的输出波形最少拍有纹波系统，画出数字控制器和系统的输出波形所以，所以，补充补充2：已知被控对象的传递函数为：已知被控对象的传递函数为 ，采样周期，采样周期T＝＝1s。

采用零阶保持器，要求针对单位阶跃输入信号设计最少拍无纹波系统采用零阶保持器，要求针对单位阶跃输入信号设计最少拍无纹波系统解：解：上式中，上式中，d=0，， w=2，， v=2，， j=2，， q=1，且，且j> >q ，则有：，则有： m=w+d＝＝2 n=v＝＝2对单位阶跃输入信号，选择对单位阶跃输入信号，选择所以，所以，11：已知被控对象的传递函数为：已知被控对象的传递函数为 ，采样周期，采样周期T＝＝1s采用采用(1)采用施密斯预估控制，求控制器输出采用施密斯预估控制，求控制器输出u(k);(2)达林算法设计达林算法设计D(z)，，求求u(k)递推形式递推形式解解（（1）上式中，）上式中，Kf=1，， Tf=1，，T=1, ,按照按照P128计算步骤得计算步骤得P145①①计算反馈回路偏差计算反馈回路偏差e1(k)②②计算纯滞后补偿器的输出计算纯滞后补偿器的输出其中控制器采用其中控制器采用PID控制算法，控制算法，③③计算偏差计算偏差e2(k)④④计算控制器的输出计算控制器的输出u(k)(2)采用达林算法采用达林算法则达林算法所期望的闭环传递函数为则达林算法所期望的闭环传递函数为根据具体的要求性能指标确定根据具体的要求性能指标确定对象中，对象中，K=1，， T1=1，，T=1, 将上面两式中的常数带入书上将上面两式中的常数带入书上P130式式4-97与与4-98得得12：在图：在图4-26计算机串级控制系统中，采样周期为计算机串级控制系统中，采样周期为T ,且有且有解解写出计算机串级控制算法写出计算机串级控制算法P145①①计算主回路偏差计算主回路偏差e1(k)②②计算主回路控制器的输出计算主回路控制器的输出③③计算副回路偏差计算副回路偏差e2(k)④④计算副回路控制器的输出计算副回路控制器的输出u2(k) 3 3：某炉温度变化范围为：某炉温度变化范围为0 0－－1350ºC 1350ºC ，经温度变送，经温度变送器变换为器变换为1 1～～5V5V电压送至电压送至ADC0809ADC0809，，ADC0809ADC0809的输入的输入范围为范围为0 0～～5V5V。

当当t t＝＝kTkT时，时，ADC0809ADC0809的转换结果为的转换结果为6AH6AH，求此时炉内温度值求此时炉内温度值由题得：由题得：代入公式得：代入公式得：P233补充习题：1．图1所示的有源RC网络是一种 C 环节 A 积分；B 微分；C 惯性2．在单位闭环负反馈控制系统里，通常若增大系统的开环放大系数，则系统的稳定程度 A A 减弱；B 不变；C 增强3．连续系统传递函数的一个极点P=-5，Z变换后将映射到Z平面的 C A 单位园外；B 单位园上；C 单位园里 4．计算机控制系统与连续系统相比，在系统结构与参数不变的条件下，抑制干扰的能力 (B) A 增强； B 减弱； C 不变5．某系统的Z传递函数为Φ(z) = 0.5(z+0.5) / (z+1.2)(z-0.5) ，可知该系统是 B A稳定的；B不稳定的；C 临界稳定的 6．在确定A/D变换器精度时，通常要求它的精度应 B 传感器的精度 A 大于；B 小于；C 等于7.在最小拍控制系统中，针对一种典型输入函数设计得到的闭环脉冲传递函数用于次数较高的输入函数时，系统输出将 B ,用于次数较低的输入函数时，系统输出将 A 。

A 出现较大超调，响应时间也会增加，但能实现稳态无静差； B 不能完全跟踪输入以致产生稳态误差； C 在最短时间内准确跟踪输入，实现响应最优 8.将一个无波纹系统变为有纹波系统，其调整时间减少的拍数等于 被控对象G(z)在单位园内零点数 9．达林算法中，一阶加纯滞后对象振铃产生的可能性？二阶加纯滞后对象振铃产生的条件？ 10．串行通讯相关概念（见补充课件） 11.已知A点信号如图所示，试画出B点、C点的信号图形，设采样周期T=/41212、系统结构如右所示、系统结构如右所示已知已知- -求使闭环系统稳定的求使闭环系统稳定的K K的范围。