自动控制基本知识例题详解-线性离散控制系统的分析与设计考试题及答案解析
----------2007--------------------
一、(22分)求解下列问题：
1. (3分)简述采样定理。
解：当采样频率s ω大于信号最高有效频率h ω的2倍时，能够从采样信号)(*
t e 中 完满地恢复原信号)(t e 。（要点：h s ωω2>）。
2．(3分)简述什么是最少拍系统。
解：在典型输入作用下，能以有限拍结束瞬态响应过程，拍数最少，且在采样时刻上无稳态误差的随动系统。
3．(3分)简述线性定常离散系统稳定性的定义及充要条件。
解：若系统在初始扰动的影响下，其输出动态分量随时间推移逐渐衰减并趋于零，则称系统稳定。稳定的充要条件是：所有特征值均分布在Z 平面的单位圆内。
4．（3分）已知X(z)如下，试用终值定理计算x (∞)。 )
5.0)(1()(2+--=
z z z z
z X
解： 经过验证(1)X()z z -满足终值定理使用的条件，因此，
211x()lim(1)X()lim
20.5
z z z
z z z z →→∞=-==-+。
5．(5分)已知采样周期T =1秒，计算G (z ) = Z [G h (s )G 0(s ) ]。 )
2)(1(1
e 1)()()(0++-==-s s s s G s G s G Ts h
解：11
1
1211
11(1)(1e )()(1)Z[](1)()s s 11e (1e )e
z z z G z z z z z z z --------=--=--=+---++ 6．(5分) 已知系统差分方程、初始状态如下：
)k (1)(8)1(6)2(=++-+k c k c k c ，c(0)=c(1)=0。
试用Z 变换法计算输出序列c (k )，k ≥ 0。
解：
22()6()8()()
()(1)(68)3(1)2(2)6(4)1
(){2324},0
6
k k z C z C z C z R z z z z z
C z z z z z z z c k k -+===-+
--+---=-?+≥ 二、（10分）已知计算机控制系统如图1所示，采用数字比例控制()D z K =，
其中K >0。设采样周期T =1s ，368.0e 1=-。 注意，这里的数字控制器D (z )就是上课时的()c G z 。
(i X s )
z 图1
1．（5分）试求系统的闭环脉冲传递函数
()
()
o i X z X z ； 2．（5分）试判断系统稳定的K 值范围。
解：1. 101
1
1
1
11
1()(1)(1)11(1)1(1)()1e
11e 1e G G z z Z s s z Z s s z z z z z z z e z -------??
=-??+????=--??+??
=-----=---=
- 110101111111
1e ()()e 1e ()1()1e (1e )(e )(1e )(1e )e e o i K X z KG G z z X z KG G z K
z K z K K z K K ------------==
-++--=-+--=-+- 2．（5分）特征方程为 1
1
e e
0z K K ---+-=
特征根为1
1
e e z K K --=-+ 欲使系统稳定，需满足条件 1
1
e e 1z K K --=-+<
则使系统稳定的K 值范围为0 2.16K <<
三、(8分)设数字控制系统的框图如下
已知)
0067.01)(6065.01)(1()5355.01)(4815.11(7385.0)(111111---------++=z z z z z z z G ，T = 0.5秒，设计响应单
位阶跃输入信号时的最少拍系统(要求给出Gc (z )及C (z )、E (z) )。
解：选取11()(1)(1b )e z z z Φ--=
-+、11
()(11.4815)z az z Φ--=+；
R (z )
C (z )
(z)1()0.403,0.597e z a b ΦΦ=-?== （4分）
1111
()0.5457(10.6065)(10.0067)
()()()(10.597)(10.05355)
c e z z z G z G z z z z ΦΦ------==++； 111
1
()()()0.403(11.4815)1C z z R z z z z Φ---==+-；
111
1
()()()(1)(10.597)
1e E z z R z z z z Φ---==-+- （4分）
2007补考
一、求解下列问题：
1．(3分) 简述离散系统与连续系统的主要区别。
解：连续系统中，所有信号均为时间的连续函数；离散系统含有时间离散信号。
2．(3分) 简述线性定常离散系统的脉冲传递函数的定义。
解：在系统输入端具有采样开关，初始条件为零时，系统输出信号的Z 变换与输入信号的Z 变换之比。
3．(3分) 简述判断线性定常离散系统稳定性的充要条件。 解：稳定的充要条件是：所有特征值均分布在Z 平面的单位圆内。
4．(5分) 设开环离散系统如图所示，试求开环脉冲传递函数)(z G 。
解： 2
2522510252510()[][]25e e (e e )e T T T T T
z z z G z Z Z s s z z z z -----=?==++---++ 5．(5分) 已知系统差分方程、初始状态如下：
0)(2)1(3)2(=++++k c k c k c ，c(0)=0，c(1)=1。
试用Z 变换法计算输出序列c (k )，k ≥ 0。
解：
22111
2
()3()2()()32
()(1)(2),0
2
1k k k k z z z
z C z zC z C z z C z z z z z z z c k k z z --=-=-++=?=++=
+
=---≥++
二、（10分）已知系统结构如下图所示
)
采样周期T = 0.25秒，0.5e ()s K G s s -=，1e ()Ts
h G s s
--=， r (t )=t 。
1．（5分）试求系统的闭环脉冲传递函数；
2．（5分）试判断系统稳定的K 值范围。
解： 2.52 2.5 2.52(1e )0.393()(1e )e 1.6070.607
T T T K z K z
G z z z z z ----==
-++-+； 闭环脉冲传递函数为： ()
()1()
G z z G z Φ=+；
闭环特征方程为： 0607.0)607.1393.0(2=+-+z K z ；
稳定条件：
D (1) = 0.393 K > 0；(-1)2D (-1) =3.214 - 0.393K > 0； 得到
0 < K < 8.178。
三、(8分)设数字控制系统的框图如下:
已知)
6.01)(1()
53.01(47.0)(1111------+=z z z z z G ，T = 0.5秒，设计响应斜坡输入信号
r (t ) = t 时的最少拍系统(要求给出Gc (z )及C (z )、E (z) )。
解：选取12()(1)e z z Φ-=-、12()2z z z Φ--=-；2
11)1/()(---=z z z R
1111
()2(10.6)(1-0.5)
()()()0.74(10.53)(1)
c e z z z G z G z z z z ΦΦ-----==+-； 2112
2(10.5)
()()()(1)
z z C z z R z z Φ----==-； 1()()()e E z z R z z Φ-==
——————————————2008——————————————
一、
2．(3分) 写出脉冲序列*()x t 及其Z 变换X (z )的表达式。 解：
*
00
()()()
()()n n
n x t x nT t nT X z x nT z δ∞
=∞
-==-=∑∑
R (z )
C (z )
3．(3分) 写出离散系统稳态位置误差、速度误差、加速度误差系数表达式。 解：1
lim[1()]p z K G z →=+ (1分)
1
lim(1)()v z K z G z →=- (1分)
21
lim(1)()a z K z G z →=- (1分)
4．(3分) 写出输出采样信号的Z 变换C (z )。
解：()
()1()
G z C z R z HG z =
+() (3分)
7．(5分) 已知)(t x 的拉氏变换为)
()(a s s a
s X +=, 求)(t x 的Z 变换。
解：
11()11(1e )
()[][]1e (1)(e )
aT
aT aT X s s s a
z z z X z Z Z s s a z z z z ---=-
+-=-=-=
+---- (5分) 8．(5分) 已知差分方程、初始状态及输入，试用Z 变换法计算输出序列c (k )。
(2)5(1)6()()c k c k c k r k +-++=；(0)(1)0c c ==；()1(),0r k k k =>。
解：2()5()6()()z C z zC z C z R z -+=，()1
z
R z z =
- 2()(1)(56)(1)(2)(3)2(1)(2)2(3)
11()230
22
k k z z z z z
C z z z z z z z z z z c k k =
==-+
--+------=-+?≥ (5分)
二．（9分）设离散系统的方框图如下图所示，设采样周期T =0.1s ，368.0e 1=-。
?()
R s T
-
1．（5分）试求系统的闭环脉冲传递函数；
2．（4分）试判断系统稳定的K 值范围。 1.系统的开环传递函数为
1010102
2
1011()(10.1)(10)10(1e )1e (1)(e )0.6321.3680.368()0.632()1()(0.632 1.368)0.368
T T T
K G z Z KZ K s s s s s s z z Kz K z z z z Kz z z G z Kz
z G z z K z Φ---??????===-??????+++??????
-??
=-=??----??=-+==++-+ 2．闭环系统的特征方程为：2()(0.632 1.368)0.3680D z z K z =+-+= （1分） 方法一：1
1
w z w +=
-，w 域特征方程为： 20.632 1.264(2.7360.632)0Kw w K ++-=
列出劳斯表：
210
0.632 2.7360.6321.2642.7360.632w K K
w w K
--
欲使系统稳定K 需满足：0.63200 4.332.7360.6320
K K K >?
?<?
（3分）
方法二：利用朱利稳定判据判断：
0.3681(1)0.63200 4.33(1) 2.7360.6320D K K D K ?
=>?<
?-=->? （3分）
三．(8分) 设数字控制系统的框图如下
?
()
R z -
已知111111
0.761(10.046)(1 1.134)
()(1)(10.135)(10.183)
z z z G z z z z ------++=---，T = 1秒， 设计()1()r t t =时的最少拍系统（要求给出数字控制器()c G z 及相应的C (z )、E (z ) )。
解：解：()G z 含有不稳定的零点，选取闭环脉冲传递函数为
11()(1)(1)e z z az Φ--=-+；11()(1 1.134)z bz z Φ--=+；1
1
()1R z z
-=- （5分） 由()1()e z z ΦΦ=-解得0.53a =，0.47b =
1111111
1
()0.618(10.135)(10.183)
()()(10.046)(10.53)
0.47(1 1.134)
()()()1()()()10.5)3(e e c z z z G z z z z z z C z z R z z E z z z G R z z ΦΦΦΦ----------==
+++==
-==+
2010年
一、(25分)求解下列问题：
1．(3分)如图所示，写出f *( t)的数学表达式（ ）
*()()()o o n f t f nT t nT δ∞
=-∞
=
-∑
2．(3分)在使用脉冲传递函数分析系统的动态响应和稳态误差时， 该系统应是（ B ）
A 输入等于零
B 初始状态等于零
C 输入和初始状态都等于零
D 输入和初始状态都不等于零
5．(3分)已知x (t )的拉氏变换为X (s ) = 2 / [ s (s + 2)]，则x (t )的
Z 变换X(z)为（ ）。
解：
)e )(1()e 1(e
1211)(222T T -T z z z z z z z s s Z z X -----=---=??????+-=。 6．(5分) 试用Z 变换法求解下列差分方程：
)()(8)(6)2(t r t c T t c T t c ****=++-+，)(1)(t t r =，)0(0)(≤=*t t c
解：)()(8)1(6)2(k r k c k c k c =++-+，0)1()0(==c c ；
2()(1)(2)(4)3(1)2(2)6(4)z z z z C z z z z z z z ==-+------；
1
()(2324)6
n n c nT =-?+，0≥n 。
7. (5分)试求下图所示闭环离散系统的脉冲传递函数()z Φ
T
解：11213()
()1()()()
G z z G G z G z G z Φ=
++
二（10分）设离散系统如图所示，要求: 1(3分)计算系统闭环脉冲传递函数。 2(3分)确定闭环系统稳定的K 值范围。
3(4分)设1T s =，t t r =)(时，若要求其稳态误差)(∞e ≤0.1，该系统能否稳 定工作？
解：1 （3分）开环脉冲传递函数为 11
22()[
](1)(1)(1)1
K Tz KT G z Z z K z s z z --=-=-=--； （1分） 闭环脉冲传递函数为
()()1()1G z KT
z G z z KT
Φ=
=+-+； （2分）
2 （3分）
特征方程 ()101D z z KT z KT =-+=?=-； （1分） 稳定时02/K T <<。 （2分） 3 （4分）
1
lim(1)(),
()/1/0.110
v z v K z G z KT e T K K K →=-=∞==≤?≥ （2分）
不满足稳定条件，不能稳定工作。 （2分） 三、离散系统如图所示，其中采样周期s T 1=，连续部分传递函数
)
1(1
)(+=
s s s G ，试求当)(1)(t t r =时，系统无稳态误差、过渡过程在最
少拍内结束的数字控制器()c G z 。
解
（1）系统的开环脉冲传递函数为
|11()(1)1(e T T z z G z Z s s z z -=????
==-????
+--????1110.632(1)(10.368)z z z ---=--（3分） （2）当()1()r t t =时，[]1
1
1()11z Z t z z
-=
=--。则 取1
()1e z z Φ-=-（满足稳态误差要求）（4分）
1()1()e z z z ΦΦ-=-=（抵消延迟环节）（4分）
（3）数字控制器脉冲传递函数为：
1
1()10.36(8 1.5820.582()()0.32
)6e c G z z z z G z z ΦΦ---===-（4分）
2011换
一、(25分)求解下列问题：
1．(5分) 试确定下列函数的终值)1.0)(8.0()(2
--=z z z z E 。
解：0)
1.0)(8.0()1(lim
)(lim 2
11=---=-→∞→z z z z t e z t 2．(5分) 已知x (t )的拉氏变换为)
5)(2(10
)s (X ++=s s ，求x (t )的Z 变换。
解：
]5
1
21[310])5)(2(10[
)(+-+=++=s s Z s s Z z G
252251010(e e )()3(e e )e
T T T T T
z
G z z z ------=-++。 3．(6分) 已知系统差分方程、初始状态如下：
0)(6)1(11)2(6)3(=++++++k c k c k c k c ，1)1()0(==c c ，0)2(=c 。
试用Z 变换法计算输出序列c (k )，k ≥ 0。 解：
)
3(2527)1(211)3)(2)(1(177)(23+++-+=+++++=z z
z z z z z z z z z z z C
n n nT c )3(5.2)2(7)1(5.5)(n -?+-?--=
4．(3分)在使用脉冲传递函数分析系统的动态响应和稳态误差时， 该系统应是（ B ）
A 输入等于零
B 初始状态等于零
C 输入和初始状态都等于零
D 输入和初始状态都不等于零
6．(3分)写出输出采样信号的Z 变换C (z )。
解：()
()1()
G z C R z HG z =
+(z)
二、（10分）设离散系统如图所示，其中1T s =，试分别讨论当K=2和K=3时 系统的稳定性。（368.0e 1=-）
解：
11
22
1
1
1111()[
](1)(1)[](1)1
(e 12e )(1)(e )
K G z Z z K z Z s s s s s K z z z -----=-=---+++-=
-- （3分）
2()(0.37 1.37)0.260.370D z z K z K =+-++= （3分）
解得0 故K =2时系统稳定，K =3时系统不稳定。 （2分） 三、(10分) 设数字控制系统的框图如下: 已知) 6.01)(1() 53.01(47.0)(1111------+=z z z z z G ，T = 0.5秒，设计响应斜坡输入信号 r (t ) = t 时的最少拍系统(要求给出Gc (z )及C (z )、E (z) )。 解：选取12()(1)e z z Φ-=-、12 ()2z z z Φ--=-； 211)1/()(---=z z z R （3分） 1111 ()2(10.6)(1-0.5) ()()()0.74(10.53)(1) e z z z Gc z G z z z z ΦΦ-----==+-；（3分） 2112 2(10.5) ()()()(1) z z C z z R z z Φ----==-；（2分） 1()()()e E z z R z z Φ-== （2分） R (z ) C (z ) 精心整理 ----------2007-------------------- 一、(22分)求解下列问题： 1. (3分)简述采样定理。 解：当采样频率s ω大于信号最高有效频率h ω的2倍时，能够从采样信号)(*t e 中 完满地恢复原信号)(t e 。（要点：h s ωω2>）。 2．(3分)简述什么是最少拍系统。 解：在典型输入作用下，能以有限拍结束瞬态响应过程，拍数最少，且在采样时刻上无稳态误差的随动系统。 3．(3 4．（x()∞5．(5解：(G 6．(5试用Z 解：二、（ (i X s ) z 图1 1．（5分）试求系统的闭环脉冲传递函数 () () o i X z X z ； 2．（5分）试判断系统稳定的K 值范围。 解：1.101 1 1 1 11 1()(1)(1)11(1)1(1)()1e 11e 1e G G z z Z s s z Z s s z z z z z z z e z -------??=-??+????=--??+?? =-----=---= -1 1 010******* 1e ()()e 1e ()1()1e (1e )(e )(1e )(1e )e e o i K X z KG G z z X z KG G z K z K z K K z K K ------------== -++--=-+--=-+- 2．（5 三、(8 已知(z)1Φ=1．(3分)简述离散系统与连续系统的主要区别。 解：连续系统中，所有信号均为时间的连续函数；离散系统含有时间离散信号。 2．(3分)简述线性定常离散系统的脉冲传递函数的定义。 解：在系统输入端具有采样开关，初始条件为零时，系统输出信号的Z 变换与输入信号的Z 变换之比。 3．(3分)简述判断线性定常离散系统稳定性的充要条件。 解：稳定的充要条件是：所有特征值均分布在Z 平面的单位圆内。 4．(5分)设开环离散系统如图所示，试求开环脉冲传递函数)(z G 。 工业控制的人机界面设计 计算机的出现导致了工业控制的一场革命。在此之前，电子单元仪表只能通过接线变化来构建稍微复杂一点的控制系统，气动单元仪表就更麻烦了，简单的计算就需要相当复杂的搭建，所以串级、前馈、比例、分程、选择性控制（请参见《自动控制的故事》）都成了“先进控制”。另一方面，传统电子单元仪表安装在竖立的仪表板上，一个回路一个鸽子笼。一个操作工照看十几个回路，再多就看不过来了，距离太远。随着工厂规模越来越大，控制系统越来越复杂，传统的仪表板已经不适合需要，几十米长的仪表板需要很多操作工照看不说，没有一个操作工可以对全局有一个清晰的概念。于是，在常规的仪表板上方，开始加装一个标示整个工厂流程的象形显示板，用图形表示简化的工艺流程，在关键设备上有警告灯标示，表明设备的运行概况或对关键参数报警。由于所有人都能看见这块显示板，所有人都了解重要设备的状态。 工业装置的规模越来越大，复杂程度越来越高，系统的集成度也越来越高，强烈要求集中控制，可以对复杂过程的控制变量作统筹安排。在某种程度上，更多的操作工反而碍事，操作工与操作工之间的交流费时，容易出错，越来越长的仪表板越来越难以适应现代控制的需要。计算机的出现不仅在控制算法和数学模型计算的实现上提供了空前的灵活性，而且对工业控制的显示也是一场革命。同一个显示屏可以调用不同的控制回路信息，而且可以根据需要，显示传统上为了节约占地而不在仪表板上显示得非常细节的信息。不再需要传统仪表板上的一个萝卜一个坑也解放了仪表板背后的成排的仪表柜，只要现场仪表（变送器/传感器、阀门、马达控制）的线拉进了控制室，增减回路也不再是大动干戈的事情。事实上，相当一部分工业计算机控制系统是作为集中显示装置使用的，在控制技术上只是PID加串级、前馈纸类的所谓“先进过程控制”，并没有充分利用计算机的数学控制计算的能力。一夜之间，仪表板不需要了，由几个显示屏取而代之。 显示屏可以不止一个。过去显示屏的数量受到成本限制，现在21英寸的LCD显示屏才几百刀，对于工厂的建设和运行成本几乎可以忽略不计，所以成本不再是问题，而是由操作台上显示的有效性决定。显示屏不是越多越好。何常规仪表板一样，操作工的视力所及范围和注意力能够有效集中的范围是有限的。经验表明如果水平方向上多余6个一字排开的显示屏，一个操作工很少能用到边上的两个，一般4个是有效显示屏的极限。更多的显示屏只吸引无关人员拥挤到操作台，增加控制室的拥挤和噪杂。在垂直方向上，上下叠起来的“两层楼”可以在操作工的视界内增加更多的有效显示，但上层不能太高，需要后仰才能看清的显示屏只能作为非常情况显示，不能作为日常显示。如此算来，在一个操作工能够有效地顾及的范围内，也就是4-8台显示屏。这就有了新的问题。本来的仪表板上所有仪表都在那里，操作工可以一览无余掌握整个工艺过程的情况。但有限的显示屏一般只能有选择地显示一部分过程和有关的仪表。 对于一个典型的工厂，显示画面一般分为几类： 1、工艺过程概览 2、工艺过程细节 3、水电气、冷却塔、蒸汽等公用设施情况监视（统称utility and battery limit） 4、仪表、控制系统状态监视 摘要 神经网络自适应控制是基于自适应的基本原理，利用神经网络的特点设计而成的。它发挥了自适应与神经网络的各自长处，为非线性控制的研究提供了一种新方法。 本文基于Lyapunov稳定性理论，采用神经网络直接自适应控制的思想设计控制器，研究了一类带干扰的不确定非线性系统的控制问题。控制器主要是针对不确定非线性系统中存在的两类未知项——未知函数和未知外界干扰而设计，其中未知函数利用径向基函数神经网络来近似，外界干扰利用非线性阻尼项来抑制，这样可以充分利用神经网络的逼近特性，克服复杂系统难以建模等困难，并且系统稳定性和收敛性在给出的假设的条件下均能得到保证。最后设计程序进行仿真验证，在程序设计中，以高斯函数作为基函数，仿真结果表明在权值和控制的有界性方面取得了一定的效果。 本文第一章到第三章详细介绍了人工神经网络及神经网络控制的发展和研究现状；第四章主要介绍了径向基函数神经网络，并对其逼近能力进行仿真； 在结束语中展望了神经网络控制的发展前景，提出以后的研究方向。 关键词：RBF神经网络，自适应控制，不确定非线性系统 Abstract Neural network adaptive control is proposed combining adaptive control's advantages with neural network's characters and provides a new method for nonlinear control. Based on Lyapunov stability theorem and neural network direct adaptive control idea the control problem of a class of uncertain nonlinear system with disturbance is researched. The controller is designed arming at two kinds of uncertainties existing in nonlinear system--the unknown functions and the uncertain disturbance. In controller. the radial basis function neural network is used as approximation model for the unknown functions. and nonlinear damping term is used to counteract the disturbances. so neural network's better approximation capabilities can be utilized richly and the modeling difficulties can be avoided. Meanwhile. the controlled system's stability and convergence can be guaranteed under some assumptions. At last the program is designed to verify the effectiveness of the controller. In presented programs. Guassian function is used as basis function. Simulation results show that 实验十四： MATLAB 的线性控制系统分析与设计 一．实验目的 1.熟练掌握线性系统的各种模型描述。 2.熟练掌握模型之间的转换。 二．实验容与步骤 在控制系统分析与设计中，常用状态方程模型来描述一个控制系统，状态方程通常为一阶微分方程 例如，二阶系统 可用状态方程描述如下 其中： MATLAB 的控制系统工具箱(Control System Toolbox)可以提供对线性系统分析、设计和建模的各种算法。 1.1状态空间描述法 状态空间描述法是使用状态方程模型来描述控制系统，MATLAB 中状态方程模型的建立使用ss 和dss 命令。 语法： G=ss(a,b,c,d) %由a 、b 、c 、d 参数获得状态方程模型 G=dss(a,b,c,d,e) %由a 、b 、c 、d 、e 参数获得状态方程模型 【例1】写出二阶系统u(t)ωy(t)ωdt dy(t)2ζdt y(t) d 2n 2n n 22=+ω+，当ζ=0.707，n ω=1时的状态方程。 zeta=0.707;wn=1; A=[0 1;-wn^2 -2*zeta*wn]; B=[0;wn^2]; C=[1 0]; D=0; G=ss(A,B,C,D) %建立状态方程模型 ???+=+=Du Cx y Bu Ax x &u (t)2n ωy(t)2n ωd t d y(t)n 2ζ2 d t y(t)2d =+ω+u(t)ω0x x 2ζω10x x 2n 21n 2n 21??????+????????????ω--=?? ????&&dt t dy x t y x )()(21== a = x1 x2 x1 0 1 x2 -1 -1.414 b = u1 x1 0 x2 1 c = x1 x2 y1 1 0 d = u1 y1 0 Continuous-time model. 1.2传递函数描述法 MATLAB中使用tf命令来建立传递函数。 语法： G=tf(num,den) %由传递函数分子分母得出 说明：num为分子向量，num=[b1,b2,…,b m,b m+1]；den为分母向量，den=[a1,a2,…,a n-1,a n]。 【例1续】将二阶系统描述为传递函数的形式。 num=1; den=[1 1.414 1]; G=tf(num,den) %得出传递函数 Transfer function: 1 ----------------- s^2 + 1.414 s + 1 ----------2007-------------------- 一、(22分)求解下列问题： 1. (3分)简述采样定理。 解：当采样频率s ω大于信号最高有效频率h ω的2倍时，能够从采样信号)(* t e 中 完满地恢复原信号)(t e 。（要点：h s ωω2>）。 2．(3分)简述什么是最少拍系统。 解：在典型输入作用下，能以有限拍结束瞬态响应过程，拍数最少，且在采样时刻上无稳态误差的随动系统。 3．(3分)简述线性定常离散系统稳定性的定义及充要条件。 解：若系统在初始扰动的影响下，其输出动态分量随时间推移逐渐衰减并趋于零，则称系统稳定。稳定的充要条件是：所有特征值均分布在Z 平面的单位圆内。 4．（3分）已知X(z)如下，试用终值定理计算x (∞)。 ) 5.0)(1()(2+--= z z z z z X 解： 经过验证(1)X()z z -满足终值定理使用的条件，因此， 211x()lim(1)X()lim 20.5 z z z z z z z →→∞=-==-+。 5．(5分)已知采样周期T =1秒，计算G (z ) = Z [G h (s )G 0(s ) ]。 ) 2)(1(1 e 1)()()(0++-==-s s s s G s G s G Ts h 解：11 1 1211 11(1)(1e )()(1)Z[](1)()s s 11e (1e )e z z z G z z z z z z z --------=--=--=+---++ 6．(5分) 已知系统差分方程、初始状态如下： )k (1)(8)1(6)2(=++-+k c k c k c ，c(0)=c(1)=0。 试用Z 变换法计算输出序列c (k )，k ≥ 0。 解： 22 ()6()8()() ()(1)(68)3(1)2(2)6(4)1 (){2324},0 6 k k z C z C z C z R z z z z z C z z z z z z z c k k -+===-+--+---=-?+≥ 二、（10分）已知计算机控制系统如图1所示，采用数字比例控制() D z K =， 其中K >0。设采样周期T =1s ，368.0e 1=-。 1绪论 1.1计算机控制系统 计算机控制系统是在自动化控制技术和计算机技术的飞速发展的基础上产生的，20世纪50年代中期，经典控制理论已经发展成熟，并在不少工程技术领域得到了成功的应用。随着复杂系统的设计和复杂控制规律的实现上很难满足更高的要求。现代控制理论的发展为自动控制系统的分析、设计与综合增添了理论基础，而计算机技术的发展为新型控制方法的实现提供了非常有效的手段，两者的结合极大的推动了自动控制技术的发展。进而计算机控制系统广泛的应用于工厂生产，逐渐融入于生产中，各类大型工厂均离不开计算机控制系统。 1.1.1系统的分类 按系统性能分：线性系统和非线性系统；连续系统和离散系统；定常系统和时变系统；确定系统和不确定系统。 1、线性连续系统：用线性微分方程式来描述，如果微分方程的系数为常数，则为定常系统；如果系数随时间而变化，则为时变系统。今后我们所讨论的系统主要以线性定常连续系统为主。 2、线性定常离散系统：离散系统指系统的某处或多处的信号为脉冲序列或数码形式。这类系统用差分方程来描述。 3、非线性系统：系统中有一个元部件的输入输出特性为非线性的系统。 1.1.2系统的数学模型 在线性系统理论中，一般常用的数学模型形式有：传递函数模型（系统的外部模型）、状态方程模型（系统的内部模型）、零极点增益模型和部分分式模型等。这些模型之间都有着内在的联系，可以相互进行转换。 1.2计算机模拟控制系统 模拟控制系统由给定输入、模糊控制器、控制对象、检测变送装置、反馈信号与给定输入的相加环节等组成。模拟控制系统的各处均为连续信号，在模拟系统中，给定值与反馈值经过比较器比较产生偏差，控制器对偏差进行调节计算，产生控制信号驱动执行机构，从而被控参数的值达到预期值。其典型结构如下图所示： 电气信息学院 课程设计任务书 课题名称工业自动清洗机的控制系统设计 姓名专业班级学号 指导老师 课程设计时间 一、任务及要求 设计任务 以PLC为核心，设计一个工业自动清洗机的控制系统，为此要求完成以下设计任务： 1.根据工艺过程和控制要求，确定控制方案。 2.配置电器元件，选择PLC型号。 3.绘制工业自动清洗机的控制线路原理图和PLC I/O接线图。设计PLC梯形图程序，列出指令程序清单。 4.上机调试程序。 5.编写设计说明书。 设计要求 1.一般要求： （1）所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。 （2）所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。 （3）所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出。 2.具体要求： （1）课题简介 在工业现场有一种自动清洗机，工作时将需要清洗的部件放在小车上，按启动按钮后小车自动进入清洗池指定位置A，首先加入酸性洗料，小车再继续前行到另一位置B, 然后返回到位置A，打开排酸阀门将酸性洗料放出，完成一次酸洗后。再加入碱性洗料，清洗过程同酸洗。等碱性洗料完全放出后，小车从位置A回到起始位置，等待下次启动信号。 （2）控制要求 该清洗设备的小车前进后退通过电动机的正反转控制，酸性洗料和碱性洗料通过两个泵分别注入，通过打开电磁阀排放洗料，在这里洗料的注入和放出都通过时间控制，实际的清洗也可以用液位开关控制。 二、进度安排 1.第一周星期一：布置课程设计任务，讲解设计思路和要求，查阅设计资料。 2.第一周星期二～星期四：详细了解清洗机的基本组成结构、工艺过程和控制要求。确定控制方案。配置电器元件，选择PLC型号。绘制清洗机的控制线路原理图和PLC I/O 接线图。设计PLC梯形图程序，列出指令程序清单。 4.第一周星期五：上机调试程序。 5.第二周星期二～星期四：编写设计说明书。 6.第二周星期五：答辩。 分数: ___________ 任课教师签字：___________ 华北电力大学研究生结课作业 学年学期：第一学年第一学期 课程名称：线性系统理论 学生姓名： 学号： 提交时间：目录 弹簧-质量-阻尼系统的建模与控制系统设计 1 研究背景及意义 弹簧、阻尼器、质量块是组成机械系统的理想元件。由它们组成的弹簧-质量-阻尼系统是最常见的机械振动系统，在生活中具有相当广泛的用途，缓冲器就是其中的一种。缓冲装置是吸收和耗散过程产生能量的主要部件，其吸收耗散能量的能力大小直接关系到系统的安全与稳定。缓冲器在生活中处处可见，例如我们的汽车减震装置和用来消耗碰撞能量的缓冲器，其缓冲系统的性能直接影响着汽车的稳定与驾驶员安全；另外，天宫一号在太空实现交会对接时缓冲系统的稳定与否直接影响着交会对接的成功。因此，对弹簧-质量-阻尼系统的研究有着非常深的现实意义。 2 弹簧-质量-阻尼模型 数学模型是定量地描述系统的动态特性，揭示系统的结构、参数与动态特性之间关系的数学表达式。其中，微分方程是基本的数学模型，不论是机械的、液压的、电气的或热力学的系统等都可以用微分方程来描述。微分方程的解就是系统在输入作用下的输出响应。所以，建立数学模型是研究系统、预测其动态响应的前提。通常情况下，列写机械振动系统的微分方程都是应用力学中的牛顿定律、质量守恒定律等。 弹簧-质量-阻尼系统是最常见的机械振动系统。机械系统如图所示， 图2-1弹簧-质量-阻尼系统机械结构简图 其中、表示小车的质量，表示缓冲器的粘滞摩擦系数，表示弹簧的弹性系数，表示小车所受的外力，是系统的输入即,表示小车的位移，是系统的输出，即，i=1,2。设缓冲器的摩擦力与活塞的速度成正比，其中，， ，，，。系统的建立 由图，根据牛顿第二定律，分别分析两个小车的受力情况，建立系统的动力学模型如下： 对有： 对有： RC 有源带通滤波器设计与仿真 摘要：简要介绍Pspice10.5的特点以及其实现有源滤波器仿真的基本方法，实现了带通滤波器设计，用仿真软件Pspice 对设计结果进行了仿真。 关键词：有源模拟滤波器；Pspice;仿真；设计 引言 随着数字化进程的不断推进，数字滤波器越来越广泛的应用在各个领域之中。但是模拟滤波器凭借自身的优势仍然有很高的研究价值。所有数字系统的前端，一般需要一个对微弱信号预处理的部分；在抽样量化之前，还需要一个对信号最高频率进行限制的处理。这些都只能使用模拟滤波器。RC 有源滤波器是模拟滤波器中最实用、应用范围最广泛的滤波器。其标准化电路的种类很少，仅使用及R 、C 元件，因此非常便于集成，这给推广应用带来革命性影响。因为不使用电感、特别是大型电感，也因为运放在性能的飞速提高的同时价格却一降再降，所以在成本方面有源滤波器已经变得比无源滤波器还有优势。本文基于这一点简单介绍了RC 有源滤波器的结构，以基于实现带通波器设计为例，完成了其设计过程，并利用电子仿真软件Pspice 进行了仿真。 1、OrCAD/Pspice10.5简介 对于仿真技术而言，目前最流行的是以美国伯克利分校开发的Spice 为核心的仿真软件，而以Spice 为核心开发的最好的仿真软件是OrCAD/Pspice10.5。它之所以流行就是因为他能很好地运行在PC 平台上且能很好地进行模拟数字混合信号的仿真，而且能解决很多设计上的实际问题。OrCAD10.5在以前版本的基础上扩展了许多功能，包括供设计输入的OrCADCaptureR ，供类比与混合讯号模拟用的PspiceRA/DBasics ，供电路板设计的 OrCADLayoutR 以及供高密度电路板自动绕线的SPECCTRAR 4U 。新加入的SPECCTRA ，用以支援设计日益复杂的各种高速、高密度印刷电路板设计。 OrCAD/PSpice 10.5软件的功能特点有： （1）对模拟电路不仅可进行直流、交流、瞬态等基本电路特性分析，而且可进行参数扫描分析和统计分析。 （2）以OrCAD/Capture 作为前端，除了以利用Capture 的电路图输入这一基本功能外，还可以实现OrCAD 中设计项目统一管理。 （3）将电路模拟结果和波形显示分析两个模块集成在一起。Probe 只是其中的一个窗口，在屏幕上可同时显示波形和输出文本等内容,Probe 还具有电路性能分析功能。 （4）使用PSpice 优化器能调整电路,在一定的约束条件下，对电路的某些参数进行调整，直到电路的性能达到要求为止。 2、RC 有源滤波器的设计 根据线性系统理论，n 阶滤波器的传递函数的一般形式为 11 10 111)()()(a s a s a s b s b s b s b s U s U s A n n n m m m m i o ++++++++==---- （1） （1）式中，m ≤n ；一个复杂的传递函数可以分解成几个简单的传递函数的乘积。上式中， 若n 为偶数，可分解为n/2个二阶滤波器的级联；而若n 为奇数，则可分解成一个一阶滤波器和(n-1)/2个二阶滤波器的级联。一阶、二阶滤波器是构成高阶滤波器的基本单元，二阶 滤波器单元传递函数可以写为：0 120 122)(a s a s b s b s b s A ++++=，其中分子系数0b 、1b 、2b 决定了 传递函数的零点位置，即决定滤波器类型(低通、高通、带通、带阻)，分母系数1a 、0a 决 基于PLC的工业控制系统的设计与实现 随着科学技术水平的提升，工业控制技术也在不断创新与发展，目前在工业控制系统中应用最广泛的技术为PLC，PLC技术有着诸多的优点，因此，能够满足工业控制系统的需求。文章将分析PLC技术的概况，并介绍基于PLC的工业控制系统的设计与实现。 标签：PLC技术；工业控制系统；设计与实现 引言 目前，随着社会的发展，工业得到了快速的发展，工业控制系统积极运用先进的技术，其中PLC技术完善了其控制系统，保证了工业的可持续生产，提升了其自动化的进程，控制了生产风险。文章将研究基于PLC技术的工业控制系统的设计与实现。 1 PLC技术的概况 工业控制技术主要是通过对先进的信息技术的应用，从而实现工业生产的高质量、低消耗与安全性等，PLC技术属于工业控制技术中的一种，PLC的基础为计算机技术，核心为微处理器，优点如下：安全性较高、适用性较强、易学易用易建造、便于维护、轻体重、小体积、低能耗等[1]。 2 基于PLC的工业控制系统的设计 工业控制系统包括硬件模块与软件设计，其中软件设计是最为关键的环节，软件设计对整个系统的数据进行处理、显示其状态、存储其参数等，主要包括PLC程序，主控、界面与动画PC程序等。 2.1 PLC程序的设计 PLC程序的设计将实现对生产线上执行活动的全过程的负责，主要内容为采集数据、控制顺序、处理数据等。PLC的内部结构包括CPU模块、内部存储器、电源模块与输入、输出单元等。在其内部结构中最为核心的是CPU模块，对整个程序有着重要的作用，将对用户的数据与程序等进行存储，对现场输入装置传递的状态、数据等进行采集，对PLC内部的电路、电源等进行诊断。内部存储器是一种半导体电路，其最为突出的特点便是具有记忆功能，内部存储器分为两种：一种为系统程序存储器，主要存储的为系统程序，如：管理程序、解释编译程序与监控程序等；另一种为用户存储器。电源模块为PLC各个模块提供工作电源。 PLC程序的设计原则为：其一，科学性，对于被控对象的控制要求要做到最大限度的满足，因此，在其设计时，要对现场进行仔细的研究与考察，通过搜集 课程名称： MATLAB及在电子信息课程中的应用实验名称：图像的傅里叶变换及其应用 设计四图像的傅里叶变换及其应用 一、设计目的 通过该设计，掌握傅里叶变换的定义及含义。 二、设计内容及主要的MATLAB 函数 1、图像的离散傅里叶变换 假设),(n m f 是一个离散空间中的二维函数，则该函数的二维傅里叶变换定义为 n j m j e e n m f f 21),()2,1(ωωωω--∞∞-∞∞-∑∑= 其中21ωω和是频域变量，单位是弧度/采样单元。函数),(21ωωf 为函数),(n m f 的频谱。 二维傅里叶反变换的定义为21212121),(),(ωωωωωωπ πωππωd d e e f n m f n j m j ??-=-== 因此，函数),(n m f 可以用无数个不同频率的复指数信号的和表示，在频率),(21ωω处复指数信号的幅度和相位为),(21ωωf MATLAB 提供的快速傅里叶变换函数 1）fft2：用于计算二维快速傅里叶变换，其语法格式为 b=fft2(I)，返回图像I 的二维傅里叶变换矩阵，输入图像I 和输出图像B 大小相同； b=fft2(I,m,n),通过对图像I 剪切或补零，按用户指定的点数计算二维傅里叶变换，返回矩阵B 的大小为m ?n 。 很多MATLAB 图像显示函数无法显示复数图像，为了观察图像傅里叶变换后的结果，应对变换后的结果求模，方法是对变换结果使用abs 函数。 2）fftn ：用于计算n 维快速傅里叶变换，其语法格式为 b=fftn(I)，计算图像的n 维傅里叶变换，输出图像B 和输入图像I 大小相同； b=fftn(I, size)，通过对图像I 剪切或补零，按size 指定的点数计算n 维傅里叶变换，返回矩阵B 的大小为size 。 3) fftshift ：用于将变换后的图像频谱中心从矩阵的原点移到矩阵的中心，其语法格式为 b=fftshift(I)，将变换后的图像频谱中心从矩阵的原点移到矩阵的中心。 第七章 线性离散系统基础 一．基本内容 1．了解离散控制系统基本概念、采样过程及采样定理；零阶保持器的传递函数、频率特性及应用特点。 2．掌握z 变换及z 反变换的求取方法；熟练掌握脉冲传递函的定义，开环脉冲传递函数和闭环脉冲传递函数求解方法； 3．熟练掌握离散控制系统的稳定性分析； 4．熟练掌握离散控制系统的稳态误差计算 二．重点和难点 离散控制系统与连续控制系统的根本区别，在于连续控制系统中的信号都是时间的连续函数，而离散控制系统中有一处或多处的信号是脉冲序列或数码形式的。 把连续信号变为离散信号的过程叫做采样，实现采样的装置称为采样器（采样开关）。反之，把采样后的离散信号恢复为连续信号的过程称为信号的复现。 离散控制系统的采样定理给出了从采样的离散信号恢复到原来连续信号所必须的最低采样频率（max 2ωω≥s ）。 离散信号的恢复，是在系统中加入代替理想滤波器的实际保持器来实现的。按恒值外推规律实现的零阶保持器，由于其实现简单，且具有最小的相移，被广泛的应用于离散控制系统中，其传递函数为 s e s G Ts h --=1)( 1．脉冲传递函数 脉冲传递函数的定义：零初始条件下，线性定常离散系统输出离散信号的z 变换与输入离散信号的z 变换之比，称为脉冲传递函数。 比较常见的一种离散控制系统的结构形式如图7-1所示，其闭环脉冲传递函数为 ) (1)()() (2121z H G G z G G z R z C += 式中 ， )]()()([)(2121s H s G s G Z z H G G = )]()([)(2121s G s G Z z G G = 图7-1典型离散控制系统的结构图 其中：)(21z H G G 为系统的开环脉冲传递函数。 2．离散系统分析 （1）离散系统的稳定性 离散系统稳定的充分必要条件是：系统的闭环极点均在z 平面上以原点为中心的单位圆内。即 ),2,1(1n i z i =<。 因此，可以通过求解闭环特征方程式的根来判断离散系统的稳定性。但当系统的阶次较高或有待定常数时，采用此法不太合适，可以通过双线性变换 1 1 -+= w w z 将z 平面上的单位圆内部分映射到w 平面的左半平面，即可使用劳斯稳定判据判断离散系统的稳定性。 （2）稳态误差 单位反馈的离散系统（即图7-1中1)(=s H ）的的稳态误差为： ) (1) () 1(lim )(1 z G z R z e z +-=∞→ 其中)()(21z G G z G =为开环脉冲传递函数。 通常选用三种典型输入信号，即单位阶跃信号、单位斜坡信号和单位抛物线信号，对应z 变换分别为 3 22)1(2) 1(,)1(,1 -+--z z z T z Tz z z 三．典型例题分析 )(1s G ) (s H )(s R T ) (s E ) (s C ) (2s G 实 验 报 告 课程 线性系统理论基础 实验日期 2016年 6月 6 日 专业班级 学号 同组人 实 验 名 称 全 维 状 态 观 测 器 的 设 计 评分 批阅教师签字 一、实验目的 1. 学习用状态观测器获取系统状态估计值的方法，了解全维状态观测器的极点对状态的估计误差的影响； 2. 掌握全维状态观测器的设计方法； 3. 掌握带有状态观测器的状态反馈系统设计方法。 二、实验容 开环系统? ??=+=cx y bu Ax x ，其中 []0100001,0,10061161A b c ????????===????????--???? a) 用状态反馈配置系统的闭环极点：5,322-±-j ； b) 设计全维状态观测器，观测器的极点为：10,325-±-j ； c) 研究观测器极点位置对估计状态逼近被估计值的影响； d) 求系统的传递函数（带观测器及不带观测器时）； 绘制系统的输出阶跃响应曲线。 三、实验环境 MATLAB6.5 四、实验原理（或程序框图）及步骤 利用状态反馈可以使闭环系统的极点配置在所希望的位置上，其条件是必须对全部状态变量都能进行测量，但在实际系统中，并不是所有状态变量都能测量的，这就给状态反馈的实现造成了困难。因此要设法利用已知的信息(输出量y和输入量x)，通过一个模型重新构造系统状态以对状态变量进行估计。该模型就称为状态观测器。若状态观测器的阶次与系统的阶次是相同的，这样的状态观测器就称为全维状态观测器或全阶观测器。 设系统完全可观，则可构造如图4-1所示的状态观测器 图4-1 全维状态观测器 为求出状态观测器的反馈ke增益，与极点配置类似，也可有两种方法： 方法一：构造变换矩阵Q，使系统变成标准能观型，然后根据特征方程求出k e ； 方法二：是可采用Ackermann公式： 实验十四线性控制系统的设计与校正 实验目的 二阶系统方框图如图所示 要求串联校正后系统的调节时间不超过0.1s，超调量不超过5%。实验原理 由系统框图，得 GH(s)=2000 2 G(s)=C(s) R(s) =? 2000 s2+50s+2000ωn2=2000 ωn=20√5 ζωn=25 ζ= √5 4 ≈0.559 OP%=12% T s= 4.0 25 =0.16s 模拟电路图为： 若要串联校正后系统的调节时间不超过0.1s，超调量不超过5%。 ζ≤0.7 ζω n ≥ 4.0 0.1 =40 ω n ≥57.1串联校正环节为 G c(s)=0.02s+1 Ts+1 串联校正后系统为 GH(s)= 40 s(0.02s+1) × 0.02s+1 Ts+1 = 40 s(Ts+1)ωn2= 40 2ζωn= 1 T 解得： T= 1 1.96×40 =0.012755 引入串联校正后的系统框图为 系统框图可简化为 系统阶跃响应不存在稳态误差。串联校正环节模拟电路图为： R2=R4=xkΩ R1=R2+R4=2xkΩ C=1μF，R3=12kΩ 12x+12x+x2 =20 R1=32kΩ，R2=R4=16kΩ 引入串联校正后的系统模拟电路图为： 总结： 该方法的策略是通过添加一个与原系统极点位置相同零点和一个新的极点重新配置系统开环极点的位置，并未增加系统阶数，也未改变开环bode增益。 虽然，串联的校正环节零点在极点前面，但是，该校正与传统的相位超前校正还是有所差异的。 从出发点上讲，该方法并未严格设定目标增益穿越频率，仍按照开环极点配置的方式来考虑系统校正环节的参数，因此，无需考虑最大相位超前频率，只需考虑新的开环非零极点位置。 实验步骤 1、按照系统模拟电路图搭建原系统的模型 2、运放电压为±15V，输入正负方波的幅值为0.5V，频率为1Hz，测量输入 和输出波形，观察输出对输入的跟踪情况，以及系统的阶跃响应。 3、按照系统模拟电路图搭建控制器的模型，串联到原系统中。 4、同样的输入下测量输出波形，并与校正前的系统比较，看是否满足题目 要求，是否与仿真结果相同。 5、如果与仿真结果有差异，分析差异产生的原因，并作出调整。 工业控制系统安全解决方案篇一：Tofino(多芬诺)工业网络安全解决方案 工业网络安全解决方案 一、概述 数据采集与监控（SCADA）、分布式控制系统（DCS）、过程控制系统（PCS）、可编程逻辑控制器（PLC）等工业控制系统广泛运用于工业、能源、交通、水利以及市政等领域，用于控制生产设备的运行。一旦工业控制系统信息安全出现漏洞，将对工业生产运行和国家经济安全造成重大隐患。随着计算机和网络技术的发展，特别是信息化与工业化深度融合以及物联网的快速发展，工业控制系统产品越来越多地采用通用协议、通用硬件和通用软件，以各种方式与互联网等公共网络连接，高度信息化的同时也减弱了控制系统及SCADA系统等与外界的隔离，病毒、木马等威胁正在向工业控制系统扩散，工业控制系统信息安全问题日益突出。XX年发生的“震网”病毒事件，充分反映出工业控制系统信息安全面临着严峻的形势。工信部协[XX]451号通知明确指出，我国工业控制系统信息安全管理工作中仍存在不少问题，主要是对工业控制系统信息安全问题重视不够，管理制度不健全，相关标准规范缺失，技术防护措施不到位，安全防护能力和应急处置能力不高等，威胁着工业生产安全和社会正常 运转。对此，各地区、各部门、各单位务必高度重视，增强风险意识、责任意识和紧迫感，切实加强工业控制系统信息安全管理。 二、行业现状与分析 需要重点解释的是，商业网络的安全需求与控制网络的安全需求在某些地方完全不同。举个例子，商业防火墙通常允许该网络内的用户使用HTTP浏览因特网，而控制网络则恰恰相反，它的安全性要求明确禁止这一行为；再比如，OPC是工业通讯中最常用的一种标准，但由于OPC基于DCOM 技术，在应用过程中端口在1024-65535间不固定使用，这就使得基于端口防护的普通商用防火墙根本无法进行设置。因此不要试图将控制系统放入IT解决方案中，选用专有的控制系统防火墙加上良好的控制系统安全策略才能为工业控制系统安全提供高效的网络攻击防御能力。想要满足这一安全要求，Tofino?是一种经济高效的方式。 三、Tofino解决方案 方案亮点 Tofino能够用来分离安全系统网络与过程系统网络，实现关键系统与非关键系统的物理隔离。与普通商用防火墙相比，Tofino更适于工业控制系统安全防护，主要体现在：（1）工业型： 什么叫DCS？ DCS也就是Distributed control system直译分布式控制系统，国内一般习惯称为集散控 制系统。它是一个由过程控制级和过程监控 级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。 DCS的特点 (1)高可靠性由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。 DCS的特点 (2)开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。 DCS的特点 (3)灵活性通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。 DCS的特点 (4)易于维护功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。 DCS的特点 (5)协调性各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。 本技术公开了一种工业控制软件发布系统及其发布方法，该软件发布系统包括确认发布模块、发布软件校验模块、打包附码模块和软件包分发模块构成，所述确认发布模块用于接收并确认软件发布请求信息，从而根据请求信息发送对应的软件；所述发布软件校验模块用于根据接收到的发布请求信息，对已有的该软件进行校验，检查其是否可用；所述打包附码模块用于将待发的软件进行压缩打包，并贴入MD5码；所述软件包分发模块用于将压缩打包好的软件根据请求信息进行分发，从而完成软件的发布。本技术中，在软件进行分发前对软件的完整性进行验证，判断其是否可用，从而避免了软件部分代码丢失或部分文件丢失导致软件安装后无法正常使用的情况发生。 技术要求 1.一种工业控制软件发布系统，其特征在于,该软件发布系统（1）包括确认发布模块（10）、发布软件校验模块（20）、打包附码模块（30）和软件包分发模块（40）构成，所述确认发布模块（10）用于接收并确认软件发布请求信息，从而根据请求信息发送对应的软件；所述发布软件校验模块（20）用于根据接收到的发布请求信息，对已有的该软件进行校验，检查其是否可用；所述打包附码模块（30）用于将待发的软件进行压缩打包，并贴入MD5码；所述软件包分发模块（40）用于将压缩打包好的软件根据请求信息进行分发，从而完成软件的发布。 2.如权利要求1所述的一种工业控制软件发布系统，其特征在于，所述该软件发布系统（1）还包 括云服务器（50），云服务器（50）即设置于互联网云端的软件发布处理控制服务器。 3.如权利要求1所述的一种工业控制软件发布系统，其特征在于，所述确认发布模块（10）包括发布指令接收（101）、口令验证（102）、指定软件定位（103）和发布路径创建（104）构成，所述发布指令接收（101）用于接收软件请求信息，并根据请求信息获取目标位置信息；所述口令验证（102）用于对验证请求方的身份信息，是否为合格且可分发；所述指定软件定位（103）用于根据请求信息中的请求分发软件名称，定位已有的该软件位置；所述发布路径创建（104）用于建立软件向请求方进行分发的路径。 4.如权利要求1所述的一种工业控制软件发布系统，其特征在于，所述发布软件校验模块（20）包括软件名称确认（201）、识别码确认（202）、版本选择（203）和软件镜像（205）构成，所述软件名称确认（201）用于核对待发的软件名称与请求中所需的软件名称是否一致；所述识别码确认（202）用于识别待发软件的MD5码与请求中软件附加MD5码是否一致；所述版本选择（203）用于在待发软件存在多个版本时，选择对应的版本软件进行分发；所述软件镜像（205）用于镜像复制该软件，以进行分发。 5.如权利要求4所述的一种工业控制软件发布系统，其特征在于，所述发布软件校验模块（20）还包括软件完整性验证（204），软件完整性验证（204）用于读取软件的源代码以及其文件数，判断该软件是否完整可用。 6.如权利要求1所述的一种工业控制软件发布系统，其特征在于，所述软件包分发模块（40）包括发布点确认（401）、链路选择（402）、自动分发设置（403）、返回信息接收（404）和发布记录保存（405）构成，所述发布点确认（401）用于确认软件的分发地址；所述链路选择（402）用于选择分发时是明路分发还是暗路分发；所述自动分发设置（403）用于记录本次分发的地址，根据其需求设置自动分发；所述返回信息接收（404）用于接收软件分发完成后接收地址反馈回的信息；所述发布记录保存（405）用于保存每次软法分发的操作以及分发的地址信息。 第九章 线性离散控制系统 A9－1 试求下列函数的Z 变换： （1）f(t)=1-e －at （2）f(t)=cos ωt （3）f(t)=αt/T （4）f(t)=te －at （5）f(t)=t 2 A9－2 求下列拉氏变换式的Z 变换（式中T 为采样周期）： （1）21)(s s F = （2）) 2)(1()3()(+++=s s s s F （3）2 )2(1)(+=s s F （4）) ()(a s s K s F += （5）)(1)(2a s s s F += （6）22)(ωω ?=s s F （7）) ()(a s e s F nTs +=? A9－3 求下列函数的Z 反变换（式中T 为采样周期）： （1）) )(1()1()(T T e z z e z z F ?????= （2）) 2()1()(2??=z z z z F （3）22)1()1()(?+= z z z z F （4）222) 1()1(2)(+?=z z z z F （5）55 432546.035.0)(z z z z z z z F +++++= A9－4 用留数法求下列函数的Z 反变换： （1）) 2)(1(10)(??=z z z z F （2）3 )1()(2 ?=ze z z F A9－5 确定下列函数的初值与终值： （1）) 2.0)(18.0()1()(2222+++?++=z z z z z z z z F （2）) 1.0)(8.0()(2 ??=z z z z F （3）3212 14.26.52.411.03.01)(??????+?++=z z z z z z F A9－6 用Z 变换方法求解下列差分方程，结果以f(k)表示： （1）f(k+2)+2f(k+1)+f(k)=u(k) f(0)=0, f(1)=0, u(k)=k (k=0,1,2,…) （2）f(k+2)-4f(k)=coskn (k=0,1,2,…) f(0)=1, f(1)=0 （3）f(k+2)+5f(k+1)+6g(k)=cos 2 k n (k=0,1,2,…) f(0)=0, f(1)=1 A9－7 求图题A8－7所示各系统的脉冲传递函数和输出信号的Z 变换。自动控制原理例题详解线性离散控制系统的分析与设计考习题及答案
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