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1、第四章部分习题答案4.2采样频率的选择受哪些因素的影响？1、从能量的角度来说，这是不可能的，因为，不可能提供无穷大的能量，使系统在一瞬间从一种状态进入另一种状态。2、由于采样频率fs的上限受饱和特性的限制，不可能无限提高fs。4.5设有限拍系统如图，试设计单位阶跃输入时的有限拍调节器D(z)。1、有限拍有纹波调节器HG(z)==HG(z)的分子存在因子，因此，闭环Z传递函数Gc(z)应包含，可选择Gc(z)=a根据单位阶跃输入，误差Z传递函数Ge(z)应选为（1-），又因为Gc(z)=1-Ge(z),Ge(z)和Gc(z)应该是阶次相
2、同的多项式，因此Ge(z)=b,所以Gc(z)=,Ge(z)=1-D(z)=2、有限拍无波纹调节器HG(z)具有因子，零点=-0.8，极点P1=0.5，P2=1。所以Gc(z)=a(1+0.8);Ge(z)=(1-)(bo+b1)由Ge(z)=1-Gc(z)得：a=0.5556bo=1,b1=0.4444所以Gc(z)=0.5556(1+0.8);Ge(z)=(1-)(1+0.4444)D(z)=4.7设有限拍系统如图，试设计在各种典型输入时的有限拍有纹波调节器D（z）。HG(z)==(1-)[-]=1、单位阶跃输入Ge(z)=1-,
3、D(z)=(1-Ge(z))/(e(z)HG(z))=2、单位速度输入Ge(z)=(1-)^2,D(z)=5/51、单位加速度输入Ge(z)=(1-)^3,D(z)=第五章习题答案5.1离散的计算机控制系统，在什么情况下可以近似看做连续系统？why?只要合理选择计算机控制系统的元部件，选择足够高的采样角频率ωs,或足够短的采样周期T,离散的计算机控制系统就可以近似看做连续系统。原因见P147-P1485.2试列出数字PID控制的位置算式、增量算式和速度算式。位置式PID:课本151页式5-14增量式PID：课本154页式5-34速度式
4、PID：课本154页式5-365.3试列出数字PID调节器的Z传递函数。D(z)=式中Kp称为比例系数，Ki=KpT/Ti称为积分时间，T为采样周期；Kd=KpTd/T称为微分时间。5.4为什么要引进积分分离PID算法，试列出积分分离PID算式。系统中加入积分校正以后，会产生过大的超调量，这对某些生产过程是绝对不允许的，引进积分分离算法，既保持了积分的作用，又减小了超调量，使得控制性能有了较大的改善。当
5、e(kT)
6、>
7、Eo
8、时，也即偏差值较大时，采用PD控制，控制算法见课本157页式5-39当
9、e(kT)
10、<=
11、Eo
12、时，也即偏差值
13、较小时，采用PID控制，控制算法见课本157页式5-405.5不完全微分PID的优点是什么？试列出其算式。不完全微分数字PID不但能抑制高频干扰，而且克服了普通数字PID控制的缺点，数字调解器输出的微分作用能在各个周期里按照偏差变化的趋势，均匀的输出，真正起到微分作用，改善了系统的性能。5/5u(kT)=5.6什么是微分先行PID？有几种？各自用在何处？微分先行是把微分运算放在比较器附近。它有两种结构:输出量微分和偏差微分。输出量微分是只对输出量y(t)进行微分。适用于给定值频繁提降的场合；偏差微分是对偏差值微分，也就是对给定值r(t
14、)和输出量一（t）都有微分作用。主要适用于串级控制的副控回路。5.7什么是带死区的PID控制？实际上是非线性控制系统，当
15、e(kT)
16、>
17、eo
18、时，e’(kT)=e(kT)当
19、e(kT)
20、<=
21、eo
22、时，e’(kT)=05.8数字PID调节器需整定哪些参数？数字PID调节器参数的整定，除了需要确定Kp,Ti,Td外，还需要确定系统的采样周期T5.9简述PID参数Kp,Ti,Td对系统的动态特性和稳态特性的影响。1、比例控制Kp对系统性能的影响（1）对动态性能的影响比例控制Kp加大，是系统的动作灵敏，速度加快，Kp偏大，振荡次数加多，调
23、节时间加长。当Kp太大时，系统会趋于不稳定。若Kp太小，又会使系统动作缓慢。（2）对稳态特性的影响加大比例控制Kp，在系统稳定的情况下，可以减小稳态误差ess,提高控制精度，但是不能完全消除稳态误差。2积分控制Ti对控制性能的影响（1）对动态特性的影响Ti偏小，振荡次数较多。Ti太大，对系统性能的影响减少。当Ti合适时，过度特性比较理想。（2）对稳态特性的影响Ti能消除系统的稳态误差，提高控制系统的控制精度。但是Ti太大时，积分作用太弱，以至不能减小稳态误差。1、微分控制Td对控制性能的影响微分控制可以改善动态特性。当Td偏大时，超调
24、量较大，调节时间较长。当Td偏小时，超调量也较大，调节时间ts也较长。只有比较合适时，才可以得到比较满意的过程。5.10选择采样周期应考虑哪些因素的影响？5/51、作用于系统的扰动信号频率fn。2、对象的动态特性。3、测
