被控对象的传递函数
计控深刻复习(空白)
1．计算机控制系统由和两大部分构成。
2．数字量输入通道主要由、、等组成。
3．假设ADC0809的基准电压V REF（+）=5.12V，V REF（-）=0V，则此时它的量化单位q= mV；若输入电压V IN=3V，则输出的转换结果D=1. 12位的A/D转换器对幅度为5V的电压信号进行转换，它能分辨的最小电压变化是___mV。
4．完成一次A/D转换所需的时间称为时间。
5．写出数字控制器连续化设计的五个步骤：6．设计对速度输入的最少拍无纹波控制器时，被控对象应至少含个积分环节。
7．若被控对象的G(z)分母比分子高N阶，那么最少拍控制器的物理可实现的条件是。
8．最少拍控制器有两个主要特点：和。
9．大林算法控制的响应特点是，其响应的调节时间长短可通过改变。
10．设计串级控制系统时应把主要扰动包含在回路中。
11．三相步进电机按三相六拍方式工作，各相通电次序为。
12．集散控制系统在功能上实现了集中和分散，以适应不同类型的控制要求。
13．经常采用的软件抗干扰技术是、、和开关量软件抗干扰技术等。
2. 与采样同样时间点和时间间隔, 并由计算机输出的______ ____量被零阶保持器变换成连续____ ____信号输送到被___ ____对象。
5. 完成一次A/D转换所需的时间称为____ __时间。
6. 数字PID控制器有_____式和_____式两种控制算法。
7. 数字PID控制器参数的整定有_ __法和__ __法两种。
9. 计算机控制系统的抗干扰措施主要有_ __抗干扰、__ _抗干扰和_ _自诊断技术。
10. 集散控制系统在功能上实现了_ _集中和_ _分散, 以适应不同类型的控制要求。
11. 离散系统稳定的充要条件是系统的特征根必须全部位于Z 平面的_ _，只要有一个根在__ __，系统就不稳定，对实际系统来说，处于稳定边界也称为_ _系统。
12. 模拟化设计的关键步骤是__ __。
2. 为提高输入模拟信号的频率范围，应在A/D 转换器前加 _电路。
计算机控制系统课后习题答案1
第一章课后参考答案1-1简述计算机控制系统的控制过程。
计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下三个步骤：1)实时数据采集：对被控量进行采样测量，形成反馈信号；2)实时控制计算：根据反馈信号和给定信号，按一定的控制规律，计算出控制量；3）实时控制输出，向执行机构发出控制信号，实现控制作用。
1-2什么是实时性？有哪些因素影响系统的实时性？硬件：1）控制器计算速度2）传感器采集速度3）执行器反应时间4）A/D、D/A转换速度软件：1）操作系统调度2）中断响应处理方式（包括定时器）3）延时函数的设置实时性：即信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内即时完成的，超出这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
1-3计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分作用是什么？计算机的硬件主要包括主机、输入输出通道和外部设备。
主机：主机是计算系统的核心，通过接口向系统的各个部分发出各种指令，对被控对象进行检测和控制。
输入输出通道：输入输出通道是计算机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成计算机可以接收的数字信号，过程输出通道把计算机输出的控制命令和数据，转化成可以对生产对象进行控制的的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
外部设备：外部设备是实现计算机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备（操作台）、输入输出设备（磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等）和外存贮器，其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容，还应有按键或开关，完成系统的启、停等功；操作台还要保证操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。
1-4计算机控制系统的软件由哪几部分组成？各部分作用是什么？计算机控制系统软件分为系统软件、应用软件及数据库。
系统软件是有计算机生产厂家提供的专门用来使用和管理计算机的程序。
对用户来说，系统软件只是用来开发应用软件的工具，不需要自己设计。
计算机控制技术课后习题答案
1。
1计算机控制系统的控制过程是怎样的？计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤:(1）实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。
(2）实时决策:对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律,决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号,完成控制任务。
1.2实时、在线方式和离线方式的含义是什么?(1)实时：所谓“实时”,是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
（2）“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制,就叫做“联机"方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机"方式或“离线”方式。
1。
5计算机控制系统的特点是什么?微机控制系统与常规的自动控制系统相比,具有如下特点：a.控制规律灵活多样,改动方便b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制c。
能够实现数据统计和工况显示，控制效率高d。
控制与管理一体化，进一步提高自动化程度1.6计算机控制系统的发展趋势是什么？大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比,从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。
为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。
a。
普及应用可编程序控制器b。
采用集散控制系统c.研究和发展智能控制系统2.4数字量过程通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道.数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成.数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。
(完整版)计算机控制系统试题库1
1、某压力测量仪表的量程为400～1200Pa，采用8位A/D转换器，设某采样周期计算机中经采样及数字滤波后的数字量为171D，求此时的压力值。
解：设：A0为工程量量程的下限，Am为工程量量程的上限N0为测量仪表下限所对应的数字量，Nm为测量仪表上限所对应的数字量，Nx为测量值所对应的数字量，则相应的标度变换公式为：Ax = A0 +（Am-A0）*(Nx-N0)/(Nm-N0)根据题义，A0=400，Am=1200，Nm=28=255，N0=0，Nx=171，则Ax =400 +（1200-400）*（171-0）/（255-0）=936（pa）题义所示的数字量171对应的压力值为936pa。
2、12位A/D转换器的输入电压为0～5V，求当输入模拟量为下列值时输出的数字量：（1）1.25V (2)4V解：（1）1.25/5×212＝1024（2）4/5×212＝3276.83、已知G1（S ）＝S 3，G2（S ）＝32+S ，试分别求出他们中间没有采样开关隔开时，和中间有采样开关隔开时的脉冲传递函数。
解：（1）没有采样开关时：G （Z ）＝Z[G1(S)G2(S)]=Z[3/S ＊2/(S+3)]=2Z[1/S －1/(S+3)]＝)1(23TeZ zZ Z ---- （3分）(2)中间有采样开关时：()()TT e Z Z Z e Z Z Z Z S G Z S G Z Z G Z G Z G 323212116213)]([)]([)()()(----=-*-=*==4.用双线性变换法、后向差分法离散下列连续函数121)(2++=S S S D设T=2S ，写出其脉冲传递函数及差分方程。
解：(1)双线性变换法令11112--+-=Z Z T S 代入式中得)()(5.01)21(25.0121)(1212Z E Z U ZZ Z S S Z D =-++=++=--- 等效差分方程为U(k)=0.5u(k-1)+0.25e(k)+0.5e(k-1)+0.25e(k-2) (2)后向差分法令T Z S 11--=)()(694121)(212Z E Z U ZZ S S Z D =+-=++=-- 等效差分方程为 u(k)=4e(k)/9+2u(k-1)/3-u(k-2)/95、设计算机控制系统中广义对象的脉冲传递函数)268.01()1()2.01)(78.21(000392.0)(121111-------++=Z Z Z Z Z Z G 设系统采样周期T=0.05S ，典型输入信号为斜坡信号，试设计最少拍有纹波控制系统。
微型计算机控制系统习题1
=
U ( z) D( z) = = D ( s ) s = 2 z −1 E ( z) T z +1
⇒ D (z) =
1 + T1s 1 + T2s
s =
2 z −1 T z +1
U (z) (T + 2 T1 ) z + T − 2 T1 = E ( z ) (T + 2 T 2 ) z + T − 2 T 2
1 (1 − z −1 ) = 1 = E ( z ) = R ( z )Φ e ( z ) 1 − z − 1
z −1 Y ( z ) = R( z )Φ( z ) = 1 − z −1
= z −1 + z −2 + z −3 + ...
9 z −1 (1 + 0.111z −1 ) G( z ) = (1 − z −1 )(1 − 0.0000454 z −1 )
U ( s ) 1 + 0.17 s = 2、已知模拟调节器的传递函数为 D( s ) = 、 E ( s ) 1 + 0.085s
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， 样周期T＝ 样周期 ＝0.2s。 。 解：双线性变换公式为： s = 双线性变换公式为：
y2 ( t )
其中 a0 , a1 , a2 , b0 , b1 是使 D1 ( z ) 和 算机串级控制算法。 算机串级控制算法。
r1 ( k )
+
e1 ( k )
D1 ( z )
−
自动控制原理被控对象的描述方式
自动控制原理被控对象的描述方式下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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自动控制理论习题计算
R( s)
1 − e − sT s
Y (s) K s ( s + 1)
21. 如下图的非线性系统， M = 1 ， K = 0.5 ，解决如下问题： (1)非线性环节理想继电特性用谐波线性化后的可以用什么代替？写出过程。 (2)写出自振条件，计算系统自振角频率和输出信号 y (t ) 的振幅，并在图中标注自振频率点与振荡幅度。
1.
已知系统的结构图如下，且知 G1 ( s)G2 ( s)G3 ( s ) = G1 ( s )G2 ( s ) + G2 ( s )G3 ( s) = 问题：
K ( s 2 + 6s − 7) ，求解以下 s + 5s 2 + 12s + 8
3
(1)求系统的传递函数； (2)若系统是稳定的，求 K 的取值范围； (3)绘制系统的常规根轨迹。 1 2. 下图中，已知 P( s ) = ，解决以下问题： ( s + 1)3
r (t ) +
−
C ( s)
P(s)
y (t )
13. 已知单位负反馈系统的开环传递函数为 P( s ) =
1 ，其中 T > 0 ，其输入为单位斜坡信号。解决 Ts (Ts + 1) 2
以下问题： (1)求该系统未校正前的相角裕度和稳态误差； (2)试设计使稳态误差为 0， 相角裕度为 ≥ 50° 的串联校正环节， 并绘出较正环节和系统校正前后的开环 对数幅频特性图。 10 ，串联校正装置的传递函数为 C ( s ) 。输入为单位斜 14. 下图中，设被控对象的传递函数为 P ( s ) = s ( s + 1) 坡 r (t ) = t 。 (1)求未校正系统（ C ( s ) = 1 ）的相角裕度和闭环稳态误差。
第二章之1被控对象的特性
这种应用对象输入输出的实测数据来决定其模型的方法，通常称为系统辨识。其主要特 点是把被研究的对象视为一个黑箱子，不管其内部机理如何，完全从外部特性上来测试和描 述对象的动态特性。有时，为进一步分析对象特性，可对这些数据或曲线进行处理，使其转 化为描述对象特性的解析表达式。
混合建模——将机理建模与实验建模结合起来，称为混合建模。
h ( t ) / h2 ( t )
单容
响应曲线比较
· 纯滞后一阶对象 在工业过程中常有一些输送物料的中 间过程，如图所示，qi为操纵变量， 但需要经过导流槽才送入水箱。如果 把水箱入口的进料量记为qf，并设： 导流槽长度l，流体平均速度v，流体 流经导流槽所需的时间τ，所以当qi 发生改变以后，经过时间以后qf才 有变化：
d h2 dt
h2 K q i
( T1 A1 R1 T 2 A 2 R 2 K R 2 )
典型的传递函数
H 2 (s) Qi ( s )
K T1T 2 s (T1 T 2 ) s 1
2
K (T1 s 1)(T 2 s 1)
t T2
典型的阶跃响应函数 h 2 ( t ) K a [1
q f (t ) q i (t )
qi
qf
l/v
A, h
q0
对于qf与h来说，根据前面的推导，可知 ： d h (t )
T dt h (t ) K qi (t )
s
T
d h (t ) dt
h (t ) K q f (t )
传递函数为： T sH ( s ) H ( s ) K e
典型的微分方程 典型的传递函数 典型的阶跃响应函数
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2
1
0
(t)dt
1
T 0
T
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11
将上述式子代入式
e* t
e(t) (t kT)
有:
k
e * (t) 1
e(t )e jkst
T k
对上式取拉氏变换，运用拉氏变换的复位移定理，
我们得到 E*(s):
连续控制系统，见图（a）
采样控制系统，见图（b）
数字控制系统，见图（c）
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图（a）
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图（b）
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图（c）
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采样系统的特点
在连续系统中的一处或几处设置采样开关， 对被控对象进行断续控制；
通常采样周期远小于被控对象的时间常； 采样开关合上的时间远小于断开的时间； 采样周期通常是相同的。
8.1 采样控制 8.2 采样过程和采样定理 8.3 信号恢复 8.4 Z变换理论及线性差分方程求解 8.5 脉冲传递函数 8.6 采样系统的稳定性分析 8.7 采样系统的稳态误差 8.8 采样系统的暂态特性分析
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1
自动控制系统按信号形式划分可分为以 下三种类型：
e* t
e(t)
T
0
t
e(t)
1
0
t
T 2T
e(t)
0 T 2T
t
图2-2 采样过程示意图
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二、采样过程的数学表达式
单位脉冲序列
（t）
(t
nT
)
n0
采样信号为 e（* t） e(t)
(t) e(t) (t nT )＝ e(nT ) (t nT )
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因为
(t
是kT周) 期函数，因此，可将其展开成傅里
k 0
叶级数。
(t kT) Ck e jkst
k
k
式中
s
称2为系统的采样频率。
T
Ck
1 T
T
2 T
(t )e
jkst dt
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C. Shannon(1916-2001)，毕业 于麻省理工学院数学系，贝尔实验 室研究员及麻省理工学院电机系教 授。早市曾跟随 V. Bush 参与模拟 计算机的研究并提出续电器路逻辑 自动化理(1938)。二战期间在参加 Bode 领导的火炮控制系统研究过 程中发表了著名《通信的数字理 论》，从而奠定了信息的基础 (1948)，被誉为信息论之父。 1956年回到MIT任职电子工程系 教授。
n0
n0
采样信号的拉氏变换
E* (s)
L[e* (t)]
e(nT )e nTS
n0
三、采样定理
经采样得到的离散信号 x（ * t）有可能无失真地恢复到原
来的连续信号的条件是 s 2 max
其中
s
:
采
样
角
频
率
， s
＝
2
T
采样定理给出了选择 采样周期T的依据。
max : 连续信号x(t)频谱的上限频率。
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例8-1
设e(t)=1(t)，试求e*(t)的拉氏变换。
解：由
E*
s
e(nt )e nTs
k 0
得
E* s 1 eTS e2TS
1 1 eTS
,
eTS
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采样系统的特性——采样过程和采样信号保持
采样系统和连续系统的共性——（1）闭环控制；（2）需分析 稳定性、暂态性能和稳态性能；（3）需进行校正。
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8.2 采样过程和采样定理
一、采样过程 二、采样过程的数学表达式
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8.1 采样控制
一个典型的采样控制系统如图：
r
＋
e
e u *
*
脉冲
T
控制器
u
保持器
G(S)
C
图8-1 采样控制系统
e*
e是连续的误差信号，经采样开关后，变成一组脉冲序列 ，
e u 脉冲控制器对 *进行某种运算，产生控制信号脉冲序列 * ，保 u 持器将采样信号 * 变成模拟信号 u ，作用于被控对象 G(S) 。
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理想滤波器的滤波特性为 ：
E * s
1 T
E(s
k
jks )
上式在描述采样过程的复频域特征是极其重要的。 一般连续信号e（t）的频谱是单一的连续频谱，如 图2-3所示。
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E j
max 0
max
图8-3(a) 连续信号e（t）的频谱
7
一、采样过程
按一定的时间间隔对连续信号采样，将连续信号转换为脉 冲序列的过程，称为采样过程。采样开关是用来实现采样过程 的装置。
采样开关按周期T闭合，T称为采样周期。每次闭合时间
为 ，由于在实际中总有 T ，且 远小于G(S) 中的 时间常数，可近似认为 0 。
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模拟信号——在时间上连续，且在幅值上连续（导数连续）的 信号。
采样信号——又称离散信号，按一定的时间间隔对模拟信号进 行采样得到的在时间上离散的一系列脉冲。
采样控制系统和连续控制系统的区别：在连续系统中，各处的 信号都是模拟信号；在采样系统中，一处或数处的信号是采样 信号。
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采样过程可用图表示
t 载波信号
et
载波器 e* t
脉冲调制器
采的决样乘定信积采号，样e其时* (中刻t)载，是波它e(信是t) 号周和期为((tt)T)
的单位脉冲序列，采样信号
在nT(n=0,1,2…)时刻的值
由 e(t) 决定。
et
E*( j) 1 T
s
0 s max
max s
s
2
图8-3(b)离散信号
e
*
t
2
的频谱
s
2max
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香农（Shannon）采样定理
为了使信号得到很好的复现，采样频率应大于 等于原始信号最大频率的二倍，即
s 2max