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计算机控制系统习题参考答案
计算机控制系统习题参考答案计算机控制系统习题参考答案第一章 计算机控制系统概述 P131-1 什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？ 1) 计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。 2) 计算机控制系统由硬件和软件两部分组成。硬件主要是由计算机系统（包括主机和外 部设备）和过程输入输出通道、被控对象、执行器、检测
变送环节等组成；软件由系统 软件和应用软件组成。系统图如下，1-2 简述计算机控制系统各部分的作用。 1) 计算机控制系统包括主机和外部设备。 主机是计算机控制系统的核心，主机根据过程输入设备送来的实时生产过程工作状 况的各种信息以及预定的控制算法，自动地进行信息处理，及时地选定相应的控制策略， 并实时地通过过程输出设备向生产过程发送控制命令。 2) 过程输入输出通道完成系统计算机与工业对象之间的信息传递， 它在两者之间起到纽 带和桥梁作用。 3) 控制对象是指所要控制的生产装置或设备。 4) 执行机构是控制系统中的重要部分， 其作用是根据调节器的控制信号来改变输出的角 度或直线位移，并改变被调介质的流量或能量，使生产过程满足预定的要求。 5) 测量变送环节通常由传感器和测量线路组成， 其作用是将被检测的各种物理量转变成 电信号，并转换成适用于计算机输入的标准信号。 1-3 计算机控制系统的典型形式是什么？其优缺点？ 1) 数据采集和监视系统：结构简单，控制灵活安全。要由人工操作，速度受到限制，不 能控制多个对象。1计算机控制系统习题参考答案2) 直接数字控制系统：可完全取代模拟调节器，实现多回路的 PID 控制，而且只要改变 程序就可实现复杂的控制规律。3) 监督控制系统：可考虑许多常规调节器不能考虑的因素，如环境温度和湿度对生产过 程的影响，可以进行在线过程操作的在线优化；可以实现先进复杂的控制规律，可靠性 好。4) 集散控制系统：分散控制，集中操作，分级管理，综合协调，实现高级复杂的控制。 系统成本较高，且各厂商的 DCS 有各自的标准，不能互联。2计算机控制系统习题参考答案5) 现场总线控制系统：分散控制，环境适应性强，维护简易，成本低，可靠性高，并且 在同一国际标准下可实现真正的开放式互联系统结构。第二章 线性离散系统的数学描述和分析方法 P422-1 简述离散控制系统中信号变换的原理。 先经过采样过程，即采样开关按一定的周期进行闭合采样，使原来在时间上连续的 信号 f(t) 变成时间上离散、幅值上连续的离散模拟信号 f * (t) 。再经过量化过程，采用一组 数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换成数字信号。 2-2 已知函数 f(t) ，求取 Z 变换 F(z) 。1)f(t)=a mt* -k mT -1 2mT -2 Z [ f(t) ] =Z ? ? f (t) ? ? = ∑ f(kT)z =1+a z +a z +... k=0 ∞①①-① ?a mT ? z -1 得：Z[f(t)]=1 1-a zmT -12)f(t)=1-e-at1 1 (1-e-aT )z -1 F(z)=Z[1-e ]= -1 - -aT -1 = 1-z 1-e z (1-z -1 )(1-e-aT z -1 )-at3)f(t)=t 2F(z)=Z[t 2 ]= T 2 z(z+1) (z-1)34)f(t)=te-atTze-aT F(z)=Z[te ]= (z-e-aT )2-at第三章 开环数字程序控制 P583-1 什么是数字程序控制？有哪几种方式？ 能根据输入的指令和数据，控制生产机械按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离3计算机控制系统习题参考答案和运动速度等规律自动完成工作的自动控制，称为数字程序控制。 按控制运动的轨迹分类可分为：点位控制、直线控制和轮廓控制。 按伺服控制方式分类可分为：开环控制和闭环控制。 3-2 什么是逐点比较插补法？直线插补计算过程和圆弧插补计算过程各有哪几个步骤？ 逐点比较插补法：刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看 这一点是在给定轨迹的上方或下方，或是在给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的 进给方向。 直线插补计算有 4 个步骤：偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判断。 圆弧插补计算有 5 个步骤：偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算、终点判断。 3-8 画出步进电动机速度控制程序的流程图。 设将 0→N 个延时时间写入延时时间表中，AD 为表指针，Ti 表示按 AD 地址取出的 时间值。以 ZF=1,2,3 分别表示步进电机的加速，匀速和减速过程。步进电机加速，匀速， 减速运行的流程图如下。开始k=0 AD 指向延时时间表首地址 ZF=2 匀速？ N Y 匀速步数=2N NZF=1 加速？ Y 电机运行一步 延时 Ti k←k+1电机运行一步 延时 Ti 匀速步数减 1电机运行一步 延时 Ti k←k-1k=N？ N AD←AD+1 取 Ti 值送定时器Y匀速步数=0？ N AD 不变 取 Ti 值送定时器Yk=0？ N AD←AD-1 取 Ti 值送定时器YZF←2ZF←3停机4计算机控制系统习题参考答案第四章 计算机控制系统的常规控制技术 P944-1 在 PID 调节器中，参数 Kp、Ki、Kd 各有什么作用？他们对调节品质有什么影响？ 增大比例系数 Kp 可增强比例作用，比例作用使被控量朝着减小偏差的方向变化。但 当 Kp 过大时，会使动态质量变差，引起被控量振荡甚至导致闭环不稳定。 增大积分系数 Ki 可增强积分作用，积分作用有助于消除系统静差。 增大微分系数 Kd 可增强微分作用，微分作用有助于减小超调，克服振荡，使系统趋 于稳定，可加快系统的动态速度，减小调整时间，从而改善系统的动态性能。 4-2 什么是数字 PID 位置型控制算法和增量型控制算法？比较它们的优缺点。 数字 PID 位置型控制算法:u(k)=Kp[e(k)+ T k e(k)-e(k-1) e(j)+Td ]+u 0 ∑ Ti j=0 T数字 PID 增量型控制算法:?u(k)=u(k)-u(k-1)=Kp[e(k)-e(k-1)]+Ki ? e(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]增量型算法较位置型算法有不少优点：1) 增量型算法无需累加，计算误差或计算精度问题对控制量的计算影响较小；而位置型算法要用到过去误差的所有累加值，容易产生大的累加误差。2) 增量型算法得出的是控制量的增量，误动作影响小；而位置型是控制量的全量输出，误动作影响大。3) 增量型算法可实现手动到自动的无冲击切换。4-4 什么叫积分饱和作用？它是怎样引起的，如何消除？ 如果执行机构已到达极限位置，仍不能消除静差时，由于积分作用，尽管 PID 差分 方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作，这就叫积分饱和。 在控制过程的起动、结束、大幅度增减设定值或出现较大扰动时，短时间内系统的 输出会出现很大的偏差，这些偏差经过积分项累加，有可能使控制量超出执行机构的极 限位置，因而不能按照控制量的要求动作，产生饱和效应，使系统输出出现较大的超调 和长时间的波动。 消除方法：可采用积分分离式 PID 控制算法，其基本思想是大偏差时，去掉积分作 用，以免积分作用使系统稳定性变差；小偏差时，投入积分作用，以便消除静差，提高 控制精度。亦可采用变速积分 PID 控制算法，其基本思想是设法改变积分项的累加速度，5计算机控制系统习题参考答案使其与偏差大小相对应，偏差越大，积分越慢，反之则越快。 4-5 在数字 PID 中，采样周期 T 的选择要考虑哪些因素？1) 要满足香农定理。 2) 采样周期要小，离散接近连续。 3) 采样周期应比对象的时间常数小得多。 4) 采样周期应远小于对象扰动信号周期，一般使二者成整数倍关系。 5) 当系统纯滞后占主导地位时，尽可能使纯滞后时间接近或等于采样周期的整数倍。 6) 如果执行器的响应速度比较慢，采样周期要大一些，过小的采样周期将失去意义。 7) 对单回路而言，采样周期的下限是完成采样、运算和输出三件工作所需的时间。4-6 试述试凑法、扩充临界比例度法、扩充响应曲线法整定 PID 参数的方法。1) 试凑法整定 PID 参数的步骤：① 首先只整定比例部分。将比例系数由小变大，并观察相应的系统响应，直至得到 反应快、超调小的响应曲线。 ② 如果在比例调节的基础上系统静差不能满足设计要求，则需加入积分环节。先置 积分时间常数 Ti 为一较大值，将第一步整定得到的比例系数略缩小，再减小积分 时间常数，使静差消除。反复调整，以期得到满意的控制过程与整定参数。 ③ 若此时系统的动态过程仍不能令人满意，则可加入微分环节，构成比例积分微分 调节器。先置微分时间为零，在第二步整定基础上，增大 Td 同时相应改变比例系 数与积分时间常数，逐步试凑直至满意。2) 扩充临界比例度法整定 PID 参数的步骤：① 选择一合适的采样周期。 ② 投入纯比例控制，逐渐增大比例系数 Kp，使控制系统出现临界振荡，并记下此时 的临界比例系数 Kτ和临界振荡周期 Tτ。 ③ 选择控制度。 ④ 查表求取采样周期 T，比例系数 Kp，积分时间常数 Ti 和微分时间常数 Td。 ⑤ 按求得的参数运行，试凑法调整参数，直至效果满意。3) 扩充响应曲线法整定 PID 参数的步骤：① 断开数字 PID 控制器，使系统在手动状态下工作，人为改变手动信号，给被控对 象一个阶跃输入信号。 ② 用仪表记录被控参数的变化过程，即对象的阶跃响应曲线。 ③ 在响应曲线上的拐点处作切线，找出纯滞后时间τ及时间常数 Tm。6计算机控制系统习题参考答案④ 选择控制度。 ⑤ 查表选择相应的整定公式，求取控制参数 T、Kp、Ti 和 Td。 ⑥ 按求得的参数运行，观察控制效果，适当修正参数，直到满意为止。 4-7 什么是最少拍系统？设计最少拍系统必须满足哪些要求？ 最少拍控制就是要求闭环系统对于某种特定的输入在最少个采样周期内达到无静差 的稳态，使系统输出值尽快地跟踪期望值的变化。 设计最小拍系统必须满足如下要求： ① 系统的稳定性：闭环系统和数字控制器必须是稳定的。 ② 系统的准确性：对特定的参考输入信号，在达到稳态后，系统在采样点的输出准确跟 踪输入，不存在静差。 ③ 系统的快速性：在各种使系统在有限拍内达到稳态的设计中，系统准确跟踪输入信号 所需的采样周期数应为最少。 ④ 物理可实现性：数字控制器 D(z)必须在物理上可以实现。 补充：什么是数字直接设计方法？ 把计算机控制系统中的连续部分数字化，把整个系统看作离散系统，用离散化的方 法设计控制器，称为数字直接设计法。 4-8 最少拍系统有哪些局限性？对输入函数的适应性如何？ 最少拍系统的局限性： ① 最少拍系统对不同输入信号的适应性较差，即准确性差； ② 最少拍系统对系统参数变化的适应性较差，即鲁棒性差。 4-9 已知被控对象的传函为 G 0 = 统。要求： （1）针对单位阶跃输入信号设计最少拍无纹波系统的 D(z)，并计算输出响应 y(kT)、控制信 号 u(kT)和误差 e(kT)序列。 （2）针对单位速度输入信号设计最少拍无纹波系统的 D(z)，并计算输出响应 y(kT)、控制信 号 u(kT)和误差 e(kT)序列。 解： (1)单位阶跃输入信号 ① 广义被控对象 G(z)10 ，采样周期 T=1s，采用零阶保持器，单位负反馈系 s(0.1s+1)7计算机控制系统习题参考答案G(z)=Z[1-e-Ts 10 10 9z -1 (1+0.11z -1 ) ]=(1-z ?1 )Z[ 2 ]= ? s s(0.1s+1) s (0.1s+1) (1-z -1 )(1-e-10 z -1 )广义对象零极点分布： 圆外极点 圆内外零点 延时因子 无，i=0 j=1p1=-0.11，z-1， r=1 1 输入函数 R(z)= -1 的阶次 p=1 1-z② 确定期望的闭环结构-1 p ? ?Φ e (z)=(1-z ) F2 (z) ? -(r-1) -1 -1 ? ?Φ(z)=z (b1z )(1+0.11z )F1 (z)取 F1(z)、F2(z)为最低阶，即 F1(z)=1；F2(z)=1+c1z-1-1 ?1 ? ?Φ e (z)=(1-z )(1+c1z ) 则? -1 -1 ? ?Φ(z)=b1z (1+0.11z )③ 根据 Φ(z)=1-Φ e (z) 联立方程，解得：b1=0.9；c1=0.1-1 ?1 ? ?Φ e (z)=(1-z )(1+0.1z ) 所以 ? -1 -1 ? ?Φ(z)=0.9z (1+0.11z )④ 确定控制器结构Φ(z) 1-e-10 z -1 D(z)= = Φ e (z)G(z) 10+z -1⑤ 检验控制序列的收敛性U(z)=D(z)E(z)=Φ(z) R(z)=0.1-4.54 × 10-6 z -1 G(z)控制序列为 0.1，-4.54*10-6，0，0，…故收敛。 ⑥ 检验输出响应的跟踪性能Y(z)=Φ(z)R(z)=0.9z -1 (1+0.11z -1 ) =0.9z -1 +z -2 +z -3 + L 1-z -1输出量序列为 0，0.9，1，1，…故可得稳定的系统输出。 ⑦ D(z)的控制算法8计算机控制系统习题参考答案1-e-10 z -1 E(z) 10+z -1 u(k)=0.1e(k)-4.54*10-6 e(k-1)-0.1u(k-1) U(z)=E(z)D(z)=(2)单位速度输入信号 ① 广义被控对象 G(z)=9z -1 (1+0.11z -1 ) (1-z -1 )(1-e-10 z -1 )广义对象零极点分布： 圆外极点 圆内外零点 无，i=0p1=-0.11，j=1 r=1 p=2延时因子 z-1， 输入函数 R(z)=z ?1 (1-z -1 ) 2② 确定期望的闭环结构-1 p ? ?Φ e (z)=(1-z ) F2 (z) ? ?2 -(r-1) -1 -1 ? ?Φ(z)=z (b1z +b 2 z )(1+0.11z )F1 (z)取 F1(z)、F2(z)为最低阶，即 F1(z)=1；F2(z)=1+c1z-1-1 2 ?1 ? ?Φ e (z)=(1-z ) (1+c1z ) 则? -1 ?2 -1 ? ?Φ(z)=(b1z +b 2 z )(1+0.11z )③ 根据 Φ(z)=1-Φ e (z) 联立方程，解得：b1=1.89；b2= -0.99；c1=0.11-1 2 ?1 ? ?Φ e (z)=(1-z ) (1+0.11z ) 所以 ? -1 ?2 -1 ? ?Φ(z)=(1.89z -0.99z )(1+0.11z )④ 确定控制器结构Φ(z) 0.21(1-0.52z -1 )(1-e-10 z -1 ) D(z)= = Φ e (z)G(z) (1-z -1 )(1+0.11z -1 )⑤ 检验控制序列的收敛性U(z)=D(z)E(z)=Φ(z) (0.21z -1 -0.11z -2 )(1-e-10 z -1 ) R(z)= G(z) 1-z -1=0.21z -1 +0.1z -2 +0.1z -3 +0.1z ?4 + L⑥ 检验输出响应的跟踪性能Y(z)=Φ(z)R(z)=1.89z -2 +3z -3 +4z -4 +5z ?5 + L9计算机控制系统习题参考答案输出量序列为 0，0，1.89，3，4，5，……故可得稳定的系统输出。 ⑦ D(z)的控制算法U(z)=E(z)D(z)= 0.21(1-0.52z -1 )(1-e-10 z -1 ) E(z) (1-z -1 )(1+0.11z -1 )U(z)=0.21E(z)-0.11z -1E(z)+4.99 ×10-6 z -2 E(z)+0.89z -1U(z)+0.11z -2 U(z) u(k)=0.21e(k)-0.11e(k-1)+4.99 × 10-6 e(k-2)+0.89u(k-1)+0.11u(k-2)4-10 被控对象的传函为 G 0 (s)= 数，按以下要求设计：1 ，采样周期 T=1s，采用零阶保持器，针对单位速度输入函 s2（1）用最少拍无纹波系统的设计方法，设计Φ(z)和 D(z)。 （2）求出数字控制器输出序列 u(k)的递推形式。1 z -1 (1+z -1 ) 解：(1) G(z)=(1-z -1 )Z[ G 0 (s)]= s 2(1-z -1 ) 2针对单位速度输入信号，按最少拍无纹波设计有：-1 2 ?1 ? ?Φ e (z)=(1-z ) (1+c1z ) ? -1 ?2 -1 ? ?Φ(z)=(b1z +b 2 z )(1+z )由 Φ(z)=1-Φ e (z) 可得：b1=1.25；b2= -0.75；c1=0.75-1 -2 -1 ? ?Φ(z)=(1.25z -0.75z )(1+z ) 所以 ? -1 2 ?1 ? ?Φ e (z)=(1-z ) (1+0.75z )D(z)=Φ(z) 2.5(1-0.6z -1 ) = Φ e (z)G(z) 1+0.75z -1Φ(z) R(z) G(z) 2(1-z -1 ) 2 z -1 z -1 (1+z -1 ) (1-z -1 ) 2U(z)=D(z)E(z)==(1.25z -1 -0.75z -2 )(1+z -1 ) =2.5z -1 -1.5z -2控制序列为：0，2.5，-1.5，0，0，……，显然控制序列收敛。Y(z)=Φ(z)R(z)=(1.25z -1 -0.75z -2 )(1+z -1 ) z -1 =1.25z -2 +3z -3 +4z -4 + L (1-z -1 ) 2输出序列为：0，0，1.25，3，4，……，能收敛于速度函数。(2)10计算机控制系统习题参考答案2.5(1-0.6z ?1 ) E(z) 1 + 0.75 z ?1 u(k)=2.5e(k)-1.5e(k-1)-0.75u(k-1) U(z)=E(z)D(z)=4-11 被控对象的传函为 G 0 = D(z)。e-s ，采样周期 T=1s，试用达林算法设计数字控制器 (2s+1)(s+1)解：广义被控对象： G(z)=(1-z -1 )Z[e-s 0.155z -2 (1+0.6065z -1 ) ]= s(2s+1)(s+1) (1-0.6065z -1 )(1-0.3679z -1 )如果期望的闭环脉冲传函为时间常数 τ = 2 s 的一阶惯性环节，并带有 N=1 个采样周期 的纯滞后， (1-σ)z -1 0.3935z -2 = 则 Φ(z)=z -1 1-σz -1 1-0.6065z -1 控制器的脉冲传递函数为：D(z)=Φ(z) 1 2..6065z -1 )(1-0.3679z -1 ) = ? 1-Φ(z) G(z) (1-z -1 )(1+0.3935z -1 )(1+0.6065z -1 )闭环系统输出：Y(z)=Φ(z)R(z)=0.3935z -2 =0.3935z -2 +0.6322z -3 +0.7769z -4 +0.8647z -5 + L (1-0.6065z -1 )(1-z -1 )控制器的输出：U(z)=Y(z) 2..3679z -1 ) = =2.0z -1 +1.5653z -2 +0.6554z -3 +1.2072z ?4 + L G(z) (1-z -1 )(1+0.6065z -1 )可以看出控制量输出有大幅度的摆动，为消除振铃现象，将控制器极点多项式中(1+0.6065z-1)项改为 1.6065，由此可得数字控制器： D(z)= 1..6065z -1 )(1-0.3679z -1 ) (1-z -1 )(1+0.3935z -1 )这样，脉冲传递函数变为：Φ(z)=D(z)G(z) 0.2449z -2 (1+0.6065z -1 ) = 1+D(z)G(z) 1-0.6065z -1 -0.1486z -2 +0.1485z -3在单位阶跃输入时，输出值的脉冲传递函数变为：0.2449z -2 (1+0.6065z -1 ) (1-0.6065z -1 -0.1486z -2 +0.1485z -3 )(1-z -1 ) =0.2449z -2 +0.5420z -3 +0.7585z -4 +0.8976z -5 +0.9701z -6 +1.0025z -7 + L Y(z)=Φ(z)R(z)=11计算机控制系统习题参考答案控制器的输出为：Y(z) 1..6065z -1 )(1-0.3679z -1 ) = G(z) (1-0.6065z -1 -0.1486z -2 +0.1485z -3 )(1-z -1 ) =1.7z -1 +1.2335z -2 +1.0549z -3 +1.0678z -4 +1.0142z -5 + L U(z)=可见，振铃现象基本消除。 4-13 被控对象的传递函数为 G 0 (s)=e-s s+1（1）采用施密斯预估计，并按图 4-27 所示的结构，求取控制器的输出 u(k)。 （2）试用达林算法设计数字控制器 D(z)，并求取 u(k)的递推形式。 解：(1)采用施密斯预估计控制： ① 计算反馈回路的偏差： e1 (k)=r(k)-y(k) ② 计算纯滞后补偿器的输出：y τ (k)=ay τ (k-1)+b[u(k-1)-u(k-N-1)]a=eT Tf=e ； b=K f [1-e-T-T Tf]=1-e-T ； N=τ 1 = T T③ 计算偏差 e 2 (k)=e1 (k)-y τ (k) ④ 计算控制器的输出 u(k)u(k)=u(k-1)+?u(k) =u(k-1)+K p [e 2 (k)-e 2 (k-1)]+K i e 2 (k)+K d [e 2 (k)-2e2 (k-1)+e 2 (k-2)] (2)采用达林算法：如果期望的闭环脉冲传函为 τ = 1s 的一阶惯性环节，并带有 N=1 个采样周期的纯滞 后。设采样周期 T=1s，则：1 e-s 0.632z -2 G(z)=(1-z -1 )Z[ G 0 (s)]=(1-z -1 )Z[ ]= s s(s+1) 1-0.368z -1Φ(z)=T τ(1-σ)z -2 0.632z -2 = 1-σz -1 1-0.368z -1σ=e =e-1 =0.368Φ(z) 1-0.368z -1 则 D(z)= = G(z)(1-Φ(z)) (1-z -1 )(1+0.632z -1 ) U(z)=D(z)E(z)= 1-0.368z -1 E(z) (1-z -1 )(1+0.632z -1 )12计算机控制系统习题参考答案所以 u(k)的递推形式为：u(k)=e(k)-0.368e(k-1)+0.368u(k-1)+0.632u(k-2)第六章 计算机控制系统的先进控制技术 P1476-5 模型预测控制常被视为先进控制的代表。它的优越性表现在哪里？原因何在？ 模型预测控制算法对模型的精度要求低，鲁棒性好，具有灵活的约束处理能力，综 合控制质量高。模型预测控制具有三个基本特征：模型预测、滚动优化和反馈校正。 模型预测：系统在预测模型的基础上根据对象的历史信息和未来输入预测其未来的 输出，并根据被控变量与设定值之间的误差确定当前时刻的控制作用，使之适应动态控 制系统的存储性和因果性的特点，这比仅由当前误差确定控制作用的常规控制有更好的 控制效果。 滚动优化：模型预测控制不是采用一个不变的全局优化指标，而是在每一时刻有一 个相对于该时刻的优化性能指标。不同时刻的优化性能指标的相对形式是相同的，但其 绝对形式，即所包含的时间区域是不同的。因此，在模型预测控制中，优化计算不是一 次离线完成，而是在线反复进行的。 反馈校正：模型预测控制是一种闭环控制算法。在通过优化计算确定了一系列未来 的控制作用后，为防止模型失配或环境扰动引起控制对理想状态的偏离，预测控制通常 不把这些控制作用逐一全部实施，而只是实现本时刻的控制作用。到下一采样时间，则 需首先检测对象的实际输出，并利用这一实时信息对给予模型的预测进行修正，然后再 进行新的优化。 6-8 动态矩阵控制算法(DMC)和模型算法控制(MAC)为何只能适用于渐进稳定的对象？对模 型时域长度 N 有什么要求？若 N 取的太小会有什么问题？ 因为 MAC 算法是基于对象脉冲响应的非参数数学模型作为内部模型，DMC 是基于 被控对象阶跃响应的非参数模型作为内部模型，所以只适用于渐进稳定对象。N 的选择 应使过程响应值接近其稳定值 as，使 an-as 得到的值与系统的误差处于同一数量级。若 N 取的太小，会使响应值达不到稳定值，进而影响预测结果。 补：DMC 算法由哪些部分组成？各有哪些功能？DMC 控制包括模型预测、滚动优化和反馈校正等三部分。模型预测：测定对象单位阶跃响应的采样值，据此预测未来 P 个时刻的模型输出值。 滚动优化：在每一时刻 k ，通过优化策略，确定从该时刻起的未来 M 个控制增量13计算机控制系统习题参考答案?u(k), ?u(k+1),L, ?u(k+M-1) ， 使 系 统 在 其 作 用 下 ， 未 来 P 个 时 刻 的 输 出 预 测 值 ? M (k+1|k), L,y ? M (k+P|k) 尽可能接近期望值 w(k+1),…,w(k+P)。 y反馈校正：利用实时预测误差对未来输出误差进行预测，对在模型预测基础上进行的系 统在未来各个时刻的输出开环预测值加以校正。第八章 计算机网络控制 P2028-1 简述计算机控制网络的特点以及控制网络与信息网络的区别。 计算机控制网络的特点如下： ① 要求有高实时性和良好的时间确定性； ② 传送的信息多为短帧信息，且信息交换频繁； ③ 容错能力强，可靠性、安全性好； ④ 控制网络协议简单实用，工作效率高； ⑤ 控制网络结构具有高度分散性； ⑥ 控制设备的智能化与控制功能的自治性； ⑦ 与信息网络之间有高效的通信，易于实现与信息网络的集成。 控制网络与信息网络的区别如下： ① 控制网络中数据传输的及时性和系统响应的实时性是控制系统最基本的要求； ② 控制网络强调在恶劣环境下数据传输的完整性、可靠性； ③ 在企业自动化系统中，分散的单一用户必须借助控制网络进入系统，所以通信方式多 使用广播和组播方式，在信息网络中某个自主系统与另外一个自主系统一般都建立一 对一的通信方式； ④ 控制网络必须解决多家公司产品和系统在同一网络中相互兼容问题，即互操作性问 题。第九章 计算机控制系统应用软件 P2189-1 计算机控制系统软件的设计与普通软件的设计有何异同？ 计算机控制软件与普通软件相似，分为系统软件和应用软件两大部分。 计算机控制软件不同于普通软件的特点如下： ① 模块化结构程序设计；14计算机控制系统习题参考答案② 偶然故障的自动恢复； ③ 对模拟量及不合理数据的处理； ④ 程序的实时性。 9-2 控制软件程序设计为什么需考虑实时性？ 工业控制现场对计算机响应速度要求极高，某些危险信号如不能及时处理就会产生 严重后果，这样，在计算机控制系统的程序设计中，要充分考虑到现场的实时性要求。 9-4 常用的数字滤波方法有哪些？并说明各自主要适用哪类干扰信号。 ① 算术平均值滤波，适用于周期性干扰； ② 加权平均值滤波，适用于纯延迟较大的被控对象； ③ 中位值滤波，适用于偶然的脉冲干扰； ④ 限幅滤波，适用于偶然的脉冲干扰； ⑤ 惯性滤波，适用于高频及低频干扰信号。第十章 控制系统计算机辅助设计与仿真 P24210-1 研究控制系统仿真有何意义？ 随着控制理论的迅速发展，控制的性能指标要求越来越高，控制算法越来越复杂， 控制器的设计越来越困难，仅利用纸笔以及计算器等简单的运算工具难以达到预期的效 果。而目前，控制在计算机领域取得了迅速的发展，利用控制系统仿真便可以通过对被 控系统模型的试验，研究一个存在的或设计中的系统。15
第4章 计算机控制系统的理论基础――习题参考答案 1 4-6 试求下列函数的初值和终值 (1) X ( z ) = 2 1 ? z ?1 (2) X ( z ) = 10 z ?1 (...计算机控制系统自测题目及答案 计算机控制系统概述 习题参考答案 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...计算机控制系统课后答案李元春_工学_高等教育_教育专区 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档 计算机控制系统课后答案李元春_工学_高等教育_教育专区。计算机控制系统第...计算机控制系统习题参考答案--第6章计算机控制系统习题参考答案--第6章隐藏&& 第6章 复杂控制算法――习题参考答案 1 思考题与习题 6-6 具有纯滞后补偿的控制系...《计算机控制技术》教材习题解答1_工学_高等教育_教育专区。计算机控制技术方红...计算机控制系统的组成: 计算机控制系统由计算机 (工业控制机) 和生产过程两大...计算机控制系统_清华大学出版社_何克忠_李伟_习题参考答案_工学_高等教育_教育专区。计算机控制系统_清华大学出版社_何克忠_李伟_习题参考答案,1---5章的部分、第...计算机控制系统习题参考答案--第3章_工学_高等教育_教育专区。第3章 工业控制计算机―习题参考答案 1 思考题与习题 3-1 工业控制计算机有什么主要特点?有哪几种...计算机控制系统复习题及答案_教育学_高等教育_教育专区。《计算机控制系统》课程复习资料 一、简答题: 1.什么是计算机控制系统?它由哪几部分组成?各有什么作用。 ...计算机控制系统试题及答案_工学_高等教育_教育专区。计算机控制系统试卷一答案 一、简答题(每小题 5 分,共 50 分) 1、画出典型计算机控制系统的基本框图。答:...《计算机控制技术》 (机械工业出版社 范立南、李雪飞) 习题参考答案 第1章 1.填空题 (1) 闭环控制系统,开环控制系统 (2) 实时数据采集,实时决策控制,实时控制...
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分析稳态误差时，将系统分为0型系统、Ⅰ型系统、Ⅱ型系统……这是按开环传递函数的（)环节个数来分类的。
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分析稳态误差时，将系统分为0型系统、Ⅰ型系统、Ⅱ型系统……这是按开环传递函数的(&&)环节个数来分类的。
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1在LC正弦波振荡电路中，不用通用型集成运算放大器作放大电路的原因是其上限截止频率太低，难以产生高频振荡信号。
)2当集成运放工作在非线性区时，输出电压不是高电平，就是低电平。
)3一般情况下，电压比较器的集成运算放大器工作在开环状态，或者引入了正反馈。
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