计算机控制系统部分习题参考附标准答案

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1、第一章1.1计算机控制系统是怎么样分类的？按功能和控制规律可各分几类？答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。（2）直接数字控制（简记为DDC）。（3）监督控制（简记为SCC）。（4）分级控制。（5）集散控制。（6）计算机控制网络。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。（2）比例积分微分控制（简称PID控制）。（3）有限拍控制。（4）复杂规律控制。（5）智能控制。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。1.2计算机控制系统由哪些部分组成？并画出方框图。答：计算机控制系统由控制

2、对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。方框图：P115图1.21输出反馈计算机控制系统1.9简述采样定理及其含义。答：采样定理：如果采样角频率=2/T大于2，即≥2，则采样的离散信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)。式中是连续信号y(t)的频谱特性中的最高角频率。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。含义：要使采样信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)，必须正确选择采样角频率，使≥酽锕极額閉镇桧猪訣锥。1.10多路巡回检测时，采样时间，采样周期T和通道数N之间的关系。答：采样时间是足够短的时间，y(kT)y(kT+),0<<。应满足T≥N。1.

3、12设有模拟信号(0～5)V和(2.5～5)V，分别用8位、10位和12位A/D转换器，试计算并列出各自的量化单位和量化误差。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。答：量化单位q=,量化误差根据以上公式可求得(05)V：转换位数81012量化单位q/mV19.534.881.22量化误差9.762.440.61(2.5)V：转换位数81012量化单位q/mV9.762.440.61量化误差4.881.220.301.14试述数模转换器的作用？如何选择转换器的位数？答：数模转换器把数字量u(kT)转换成离散的模拟量(t)。转换的精度取决模-数转换器的位数n，当位数足够多时，转换可以达到

4、足够高的精度。1.19计算机控制系统有哪些主要的性能指标？如何衡量？答：计算机控制系统主要有动态指标，稳态指标和综合指标1.20如何衡量系统的稳定性？答：用相角裕量和幅值裕量来衡量计算机控制系统的稳定程度。1.21动态特性可以由哪些指标来衡量？答：（1）超调量（2）调节时间（3）峰值时间（4）衰减比（5）振荡次数N第二章2.3根据Z变换的定义，由Y(z)求出y(kT):1.已知Y(z)=0.3+0.6+0.8+0.9+0.95+解：y(0)=0.3,y(T)=0.6,y(2T)=0.8,y(3T)=0.9,y(4T)=0.95,y(5T)=1謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。2.

5、已知Y(z)=-+-解：y(0)=0,y(T)=1,y(2T)=-1,y(3T)=1,y(4T)=-1,y(5T)=1,y(6T)=-1厦礴恳蹒骈時盡继價骚。2.5已知离散系统的差分方程，试求输出量的Z变换：1.y(kT)=u(kT)+u(kT-T)-y(kT-T)u(kT)为单位阶跃序列解：Y(z)=U(z)+U(z)-Y(z)=(+)U(z)-Y(z)=2.6已知时间序列，试求相应的Z变换：1.3(kT)解：Y(z)==3参考：5.,

6、a

7、<1解：Y(z)=+++++……=2.9试求下列函数的Z反变换：1.0.5z/(z-1)(z-0.5)解：=+=(z-1),z

8、=1=1=(z-0.5),z=1=-1Y(z)=-y(kT)=1-2.10已知系统的方框图，试求输出量的Z变换Y(z):7.解：y(t)=[]=K[(1-)+]由：=得A=,B=-;代入上式中得：y(t)=[(1-)(-)]Y(z)=[]15.解：Y(z)=NG(z)-==2.14S平面与Z平面的映射关系z=1.S平面的虚轴，映射到Z平面为以原点为中心的单位圆周。2.19已知单位反馈系统的开环Z传递函数，试判断闭环系统的稳定性。1.(z)=解：系统的特征方程为：1+=0;得-Z+0.632=0由Z=代入上式2.632+0.736+0.632=0劳斯表：2.6320.6

9、320.73600.632劳斯表第一列元素都为正，系统稳定。第三章3.1已知线性离散系统的差分方程，试导出离散状态空间表达式：1.y(kT+2T)+0.2y(kT+T)+0.5y(kT)=u(kT)解：参考P93页例3.1F=3.2已知线性离散系统的方框图，试求出对应于各G(s)的闭环系统的离散状态空间表达式。1.G(s)=K/(s+a)解：G(s)=HG(z)=3.4已知系统的方框图，试求线性离散系统的Z传递矩阵：1.x(kT+T)=[]x(kT)+u(kT)解：3.5已知系统的方框图，试导出系统的离散状态空间表达式，并求y(kT)：1.r(t)=