计算机控制系统复习题答案

1.A时间断续幅值连续模拟信号; B 时间断续幅值断续模拟信号;

C 时间断续的数字信号; D 时间连续幅值断续模拟信号

2.x(k)=0.5+5sin(3k2π/3)=0.5 由于不满足采样定理， 采样后变为直流信号。 3.时域响应为阶梯形状，阶梯大小与采样周期成正比；

时域响应与输入信号相比，平均延迟T/2。

4. 1）精度：应高于传感器的精度一个数量级；

2）分辨率：即字长，应根据测试信号的动态范围确定； 3）转换速率：根据系统的频带或信号的变化频率。

5. 看门狗电路可以用于检测由于干扰引起的系统出错并自动恢复运行，提高控制系统的可靠性。

6. 不一定，可能是也可能不。因为z变换后G(z) 的零点与采样周期有关，当采样周期较小时，G(z) 的零点可趋于单位圆外。

7. 当响应为非周期时，要求在阶跃响应升起时间Tr内采样点 Nr= Tr/T大于等于 (5～10) 8. 无

9. 同第2题

10. 对偶原理：设S1=(A,B,C)、S2=(AT, CT, BT)是互为对偶的两个系统，则S1的能控性等价于S2的能观测性；S1的能观测性等价于S2的能控性。或者说，若S1是状态完全能控的(完全能测观的)，则S2是状态完全能观测的(完全能控的)

11. 尖峰干扰是一种频繁出现的叠加于电网正弦波上的高能随机脉冲，其幅度可达几千伏，宽度只有几个毫微秒或几个微秒，出现的位置也无规律，因此采用常规的抑制办法是无效的，而必须采取综合治理办法： (1)“远离”干扰源。

(2) 用硬件设备抑制尖峰干扰的影响 ：

较常用的抑制方法有三种：在交流电源的输入端并联压敏电阻；采用铁磁共振原理如采用超级隔离变压器；在交流电源输入端串入均衡器。 (3) 在大功率用电设备上采取措施抑制尖峰干扰的产生 (4)采用“看门狗”(Watchdog)技术 12. (1) 非定常性。数据到达的时刻不再是定常和有规则的, 更不能再用简单的采样时间来刻画。

(2) 非完整性。由于数据在传输中可能发生丢失和出错，数据不再是完整的，当然数字控制中也可能有类似的现象，但在网络控制中发生的可能性要大得多。

(3) 非有序性。由于网络传输时间的不确定，先产生的数据可能迟于后产生的数据到达远程控制系统。因此, 数据到达的次序可能不再遵守原有的时间顺序。

非确定性。由于数据到达的随机性，整个控制过程已不再是一个确定性的系统,而是一个随机系统。

13. 故障诊断主要包括以下几个方面的内容。

(1) 故障的特征提取 通过测量用定量和定性的信息处理技术获取反映系统故障的特征描述。

(2) 故障的分离与估计 根据获得的故障特征确定系统是否出现故障以及故障的程度。 (3) 故障的评价和决策 根据故障分离与估计的结论对故障的危害及严重程度作出评价，近而决策出是否停止任务的进程以及是否需要维修更换故障元部件。

14. 硬件故障冗余系统的定义是：如果一个系统在出现一定的运行性故障时，依靠系统冗余硬件的内驻能力，仍能保持系统连续正确地执行其程序和输入、输出功能，则称这一系统为硬件故障冗余系统。

15. 当给定值发生很大跃变时，在PID增量控制算法中的比例部分和微分部分计算出的控制增量可能比较大(由于积分项的系数一般小得多，所以积分部分的增量相对比较小)。如果该计算值超过了执行元件所允许的最大限度，那么，控制作用必然不如应有的计算值理想，其中计算值的多余信息没有执行就遗失了，从而影响控制效果。 16. 所谓振铃(Ringing)现象，是指数字控制器的输出以二分之一采样频率大幅度衰减的振荡。有两种方法可用来消除振铃现象。第一种方法是先找出D(z)中引起振铃现象的因子(z=-1附近的极点)，然后令其中的z=1，根据终值定理，这样处理不影响输出量的稳态值。第二种方法是从保证闭环系统的特性出发，选择合适的采样周期T及系统闭环时间常数Tc，使得数字控制器的输出避免产生强烈的振铃现象。 17. 同12题。 18. 同13题。 19.

该方法可以减少系统调节的超调量，又可以减少静差，提高精度。

20.

21.

?（?c）=-0.5rad； 2) T=5/57.3=0.0873s

，

22.首先依一阶向后差分方法将其离散，得

从该结果的特征方程可知D(z) 是稳定的。但从原连续传递函数D(s) 中可知原连续传递 函数是不稳定的。所以可知，原D(s) 不稳定，但D(z) 可能稳定。

23.

24.

25. (1)

（2）连续系统为一阶系统，0K均稳定；(2分)

（3）表明连续系统变为采样系统后临界放大系数减小，系统的稳定性降低。

26.

27.

28.

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