《-計算機控制系統(tǒng)-》期末考試卷(共9頁)

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1、精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上 班號 學號 姓名 成績 《 計算機控制系統(tǒng) 》期末考試卷 注意事項：1)接聽手機發(fā)送短信等視同作弊 2)計算題不能只給結果,要有過程 題目： 一、填空 ……………………………………………………………( 30 分) 1．（4分）計算機控制系統(tǒng)主要是在 時間 和 幅值 上將連續(xù)系統(tǒng)離散的，影響系統(tǒng)的主要 因素是 采樣周期 和 計算機字長 。 2．（2分）離散系統(tǒng)頻率特性的主要特點是 采樣頻率ws 的周期函數(shù)

2、 。 3．（6分）計算機控制系統(tǒng)中， A/D ， D/A ， 乘法 ， 右移 ， 常數(shù)存儲 可能產生量化，一個量化單位是 1／2（b-1） ，b為計算機字長 。 4．（3分）零階保持器對系統(tǒng)頻率特性有什么影響 引起 -wT/2的相位延遲 ， 在 采樣周期大 ， 系統(tǒng)頻帶高 時不可忽略。 5．（2分）離散系統(tǒng)由于量化產生的極限環(huán)振蕩與系統(tǒng)傳遞函數(shù)的 極點 有關；

3、 產生的不靈敏區(qū)與系統(tǒng)傳遞函數(shù)的 零點 有關。 6．（4分）量化的非線性效應是由運算的量化誤差引起的，形成的本質是由于 階梯非線性特性 。 7．（2分）被控對象離散化應當采用 z 變換，在離散域實現(xiàn)連續(xù)控制律一般應當采用 Tustin或其他差分、零極匹配 變換。 8．（3分）選擇計算機控制的動態(tài)范圍時，應當考慮 被控對象動態(tài)最大最小值 和 計算機數(shù)最大最小值 ，滿足 計算機動態(tài)范圍大于物理系統(tǒng)最大范圍 的條件。 9．（2分）連續(xù)系統(tǒng)可控可觀，采樣系統(tǒng)仍然可控可觀的條件是

4、 對于相異特征根si和sj，滿足：si-sjj2kp/T ，T為采樣周期 。 10．（2分）在計算機中實現(xiàn)時，中哪個系數(shù)變化使根偏移量最 大 an ，特征根靠得太近會產生什么問題 離散化造成的根的偏移量增大 。 二、作圖題 …………………………………………………………… ( 10 分) 2.1（5分）試畫出圖1Z平面上兩對極點各自對應的脈沖響應序列的大致形狀。 圖1 圖2

5、 2．1解： 對于P1,2： (2分)，圖形為： (1分) 對于P3： (1分) ，圖形為： 或 (1分) 2．2（5分）連續(xù)信號幅頻|F(jw)|如圖2所示，試畫出它的采樣信號的幅頻譜 |F*(jw)|,（不考慮相位）。圖中，w1 = 6 rad/s, w2 = 8 rad/s, 采樣頻率 ws = 10 rad/s . 解: 周期性2分，混疊2分，混疊后的準確圖形1分 三、

6、計算題 …………………………………………………………… ( 30 分) 3．1（15分）考慮圖3所示系統(tǒng)，采樣周期T＝0.5秒。 圖3 求：（1）系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)W（z）=C(z)/R(z). （2）K為何值時系統(tǒng)穩(wěn)定？ （3）K＝2時系統(tǒng)的位置誤差，速度誤差 解: (1) , （5分） (2) , 時系統(tǒng)穩(wěn)定. （5分） (3) 位置誤差: 速度誤差: 系統(tǒng)為零型系統(tǒng)(無積分環(huán)節(jié)),其速度誤差. （5分） 3．2（15分

7、） 已知離散系統(tǒng)狀態(tài)方程如下： 求：（1）系統(tǒng)是否可控？是否可觀？ （2）取狀態(tài)反饋u(k)=-Kx(k)+r(k)，求常值反饋陣K，使閉環(huán)極點為 z1,2 ＝ 0 。 （3）設x(0) = 0, r(k) = 1, k 0，求 x(k)＝？ （4）閉環(huán)系統(tǒng)對r(k)是否可控？為什么？ （5）對于本例應如何選擇觀測器極點達到閉環(huán)要求？ 解: (1) ,系統(tǒng)可控 (2分) ,系統(tǒng)可觀 (2分) (2) 設: 由,可得,得到K矩陣. (4分) (3) 由得到遞推解: ， k=2,3,4,… （

8、3分） （4）閉環(huán)系統(tǒng)對輸入r(k)的可控性不變，因為狀態(tài)反饋不改變系統(tǒng)的可控性。 （2分） （5）觀測器的極點應位于z平面的原點，因為觀測器收斂要快于系統(tǒng)收斂速度4－10倍，其極點應比系統(tǒng)閉環(huán)極點更接近原點，而系統(tǒng)閉環(huán)極點已經位于Z平面原點，所以觀測器極點應位于原點。 （2分） 四、實現(xiàn)綜合題 ……………………………………………………………( 30 分) 4．1（15分） 已知： ， 求：（1）用Tustin方法離散，零極直接編排實現(xiàn)。 （2）采用截尾量化方式，分析采樣周期與量化誤差的關系（只考慮乘法量化）。 （3）若同時考慮A/D和乘法量化，T＝0.5秒，求輸

9、出端總的量化誤差。 （4）計算機系統(tǒng)至少取多少位字長可使總量化誤差 < 1% ? 解：（1） 零極直接編排實現(xiàn)如圖：(4分) （2）截尾方式： ， 當T時，u(e)， (4分) （3）A/D量化影響： 乘法量化：T=0.5， （4分） （4）由 ，所以可以取b為12位以上字長。 （3分） 4．2（15分） 已知： 求：（1）畫出零極實現(xiàn)框圖（延遲環(huán)節(jié)最少） （2）配置比例因子、選擇合適的限幅值及溢出保護點。 （3）畫出減少輸入輸出之間計算時延的實時控制框圖。 解：（1）延遲環(huán)節(jié)最少的零極實現(xiàn)框圖：（5分） （2）（5分） ， 配置比例因子后的實現(xiàn)框圖： 圖中所有的加法處都應有溢出保護。 （3）實時控制設計： （3分） 前臺算法I： 后臺算法II： 實時控制流程圖：（2分） 專心---專注---專業(yè)