計算機控制技術課后習題詳解答案-資料下載頁
2025-05-31 23:30本頁面
【正文】 記作臨界振蕩增益Ks。此時的比例度為臨界比例度，記作。(3)選擇控制度，所謂控制度是數(shù)字調(diào)節(jié)器和模擬調(diào)節(jié)器所對應的過渡過程的誤差平方的積分之比。(4)根據(jù)控制度，查表求出T、Kp、Ti和Td值。(5)按照求得的整定參數(shù)，投入系統(tǒng)運行，觀察控制效果，再適當調(diào)整參數(shù)，直到獲得滿意的控制效果為止。擴充響應曲線法整定PID參數(shù)的步驟：(1)斷開數(shù)字調(diào)節(jié)器，讓系統(tǒng)處于手動操作狀態(tài)。將被調(diào)量調(diào)節(jié)到給定值附近并穩(wěn)定后，然后突然改變給定值，即給對象輸入一個階躍信號。(2)用儀表記錄被控參數(shù)在階躍輸入下的整個變化過程曲線，如圖所示。(3)在曲線最大斜率處作切線，求得滯后時間τ、被控對象的時間常數(shù)Tc，以及它們的比值Tc/τ。(4)由τ、Tc、Tc/τ值，查表，求出數(shù)字控制器的T、Kp、Ti和Td。4..8. 數(shù)字控制器的離散化設計步驟是什么？計算機控制系統(tǒng)框圖如圖4—1所示。圖4—1計算機控制系統(tǒng)框圖由廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)可得閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)，可求得控制器的脈沖傳遞函數(shù)D(z)。數(shù)字控制器的直接設計步驟如下：(1)根據(jù)控制系統(tǒng)的性質(zhì)指標要求和其它約束條件，確定所需的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)Φ(z)。(2)求廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)G(z)。(3)求取數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D(z)。(4)根據(jù)D(z)求取控制算法的遞推計算公式。 已知被控對象的傳遞函數(shù)為采樣周期T=，采用零階保持器。要求（1）針對單位速度輸入信號設計最少拍無紋波系統(tǒng)的，并計算輸出響應、控制信號和誤差序列，畫出它們對時間變化的波形。（2）針對單位階躍輸入信號設計最少拍有紋波系統(tǒng)的，并計算輸出響應、控制信號和誤差序列，畫出它們對時間變化的波形。解：廣義脈沖傳遞函數(shù)為最少拍無紋波設計步驟：1）根據(jù)廣義對象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)N（分母多項式的冪次）M （分子多項式的冪次）d=NM延時w在所有零點的總數(shù)（不包括無窮遠的零點）v在z平面的單位圓上或圓外極點的個數(shù)j在z平面的單位圓上極點的個數(shù)q(輸入類型)已知N=2，M=2所以d=0w=1(即分子多項式中的)v=1，j=1；q=2(單位速度輸入)2）確定F1(z)和F2(z)的冪次m和n所以：3）確定Фe(z)4）確定Ф(z)5）根據(jù)關系使等式兩邊同冪次的系數(shù)相等，解出F1和F2中的系數(shù)。解得：所以：6）求控制器D(z)最少拍無紋波設計步驟：1）根據(jù)廣義對象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)N（分母多項式的冪次）M （分子多項式的冪次）d=NM延時w在所有零點的總數(shù)（不包括無窮遠的零點）v在z平面的單位圓上或圓外極點的個數(shù)j在z平面的單位圓上極點的個數(shù)q(輸入類型)已知N=2，M=2所以d=0w=1(即分子多項式中的)v=1，j=1；q=1(單位階躍輸入)2）確定F1(z)和F2(z)的冪次m和n所以：3）確定Фe(z)4）確定Ф(z)5）根據(jù)關系使等式兩邊同冪次的系數(shù)相等，解出F1和F2中的系數(shù)。解得：所以：6）求控制器D(z)最少拍有紋波設計步驟：1）根據(jù)廣義對象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)N（分母多項式的冪次）M （分子多項式的冪次）d=NM延時u在z平面的單位圓上或圓外零點的個數(shù)v在z平面的單位圓上或圓外極點的個數(shù)j在z平面的單位圓上極點的個數(shù)q(輸入類型)已知N=2，M=2所以d=0u=0(即分子多項式中的)v=1，j=1；q=1(單位速度輸入)2）確定F1(z)和F2(z)的冪次m和n所以：3）確定Фe(z)4）確定Ф(z)5）根據(jù)關系使等式兩邊同冪次的系數(shù)相等，解出F1和F2中的系數(shù)。解得：所以：6）求控制器D(z) 被控對象的傳遞函數(shù)為 采樣周期T=1s，采用零階保持器，針對單位速度輸入函數(shù)，按以下要求設計： (1)最少拍無紋波系統(tǒng)的設計方法，設計和； (2)求出數(shù)字控制器輸出序列的遞推形式。解：廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)將T=1S代入，有最少拍無紋波設計步驟：1）根據(jù)廣義對象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)N（分母多項式的冪次）M （分子多項式的冪次）d=NM延時w在所有零點的總數(shù)（不包括無窮遠的零點）v在z平面的單位圓上或圓外極點的個數(shù)j在z平面的單位圓上極點的個數(shù)q(輸入類型)已知N=2，M=2所以d=0w=1v=2，j=2；q=2(單位階躍輸入)2）確定F1(z)和F2(z)的冪次m和n所以：3）確定Фe(z)4）確定Ф(z)5）根據(jù)關系使等式兩邊同冪次的系數(shù)相等，解出F1和F2中的系數(shù)。解得：所以：6）求控制器D(z)采樣周期T=1s，要求：(1)采用Smith補償控制，求取控制器的輸出；(2)采用大林算法設計數(shù)字控制器，并求取的遞推形式。(1)采用Smith補償控制廣義對象的傳遞函數(shù)為其中則(2)采用大林算法設計數(shù)字控制器取T=1S,K=1,T1=1,L==1,設期望閉環(huán)傳遞函數(shù)的慣性時間常數(shù)T0=則期望的閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)為廣義被控對象的脈沖傳遞函數(shù)為則又則上式反變換到時域，則可得到？如何消除振鈴現(xiàn)象？所謂振鈴現(xiàn)象是指數(shù)字控制器的輸出u(k)以接近二分之一的采樣頻率大幅度上下擺動。它對系統(tǒng)的輸出幾乎是沒有影響的，但會使執(zhí)行機構因磨損而造成損壞。消除振鈴現(xiàn)象的方法：（1）參數(shù)選擇法對于一階滯后對象，如果合理選擇期望閉環(huán)傳遞函數(shù)的慣性時間常數(shù)T0和采樣周期T，使RA≤0，就沒有振鈴現(xiàn)象。即使不能使RA≤0，也可以把RA減到最小，最大程度地抑制振鈴。（2）消除振鈴因子法找出數(shù)字控制器D(z)中引起振鈴現(xiàn)象的因子(即z=1附近的極點)，然后人為地令其中的z=1，就消除了這個極點。根據(jù)終值定理，這樣做不影響輸出的穩(wěn)態(tài)值，但卻改變了數(shù)字控制器的動態(tài)特性，從而將影響閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)響應。32
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