《计算机控制》

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《计算机控制》自学指导书及习题集中原工学院继续教育学院\n《计算机控制》自学大纲第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点木课程是电气信息类的专业课。它紧密围绕计算机控制系统的经典控制理论与技术，介绍计算机控制系统的物理概念、分析设计方法与工程实现，是一门理论性和实用性较强的课程。二、课程目标与基本要求使学生了解计算机控制技术的现状和发展趋势，掌握计算机控制系统的基本概念、系统的组成、性能指标、计算机控制系统的离散化设计何模拟化设计、复杂系统设计、模糊控制、集散型控制系统、计算机控制系统的设计与实现。能够根据对系统提岀的应用要求进行计算机控制系统的设计，能够应用MATLAB和Simulink等工具，对控制系统进行计算机辅助设计、分析及仿真；通过对计算机控制系统实例的分析，了解应用系统工程实现涉及到的多重问题。第二部分自学内容与考核目标第一章计算机控制概论1.1典型的计算机控制系统1.2计算机控制系统的分类1.3计算机控制系统的结构和组成1.4计算机控制系统的性能及其指标1.5对象特性对控制性能的影响1.6计算机控制研究的课题1.7计算机控制的发展方向1.8计算机控制的发展前景重点:计算机控制系统的结构和组成茨重点••计算机控制系统的分类、性能及其指标第二章线性离散系统的Z变换分析法2.1概述2.2Z变换2.3Z反变换（重点）2.4用Z变换求解差分方程\n2.5Z传递函数（重点）2.6线性离散系统的稳定性分析（重点）2.7线性离散系统的性能分析第三章计算机控制系统的离散化设计3.1有限拍设计概述3.2冇限拍调节器的设计（重点）3.3采样频率的选择3.4冇限拍无纹波设计（重点）3.5有限拍设计的改进3.6扰动系统的冇限拍设计3.7有限拍设计的小结第四章计算机控制系统的模拟化设计4.1概述4.2对数频率特性法校正4.3数字PID控制（重点）4.4数字PID控制的改进（重点）4.5数字PID调节器参数的整定（重点）4.6数字PID调节器参数的自寻最优控制第五章复杂规律计算机控制系统的设计5.1纯滞后对象的控制（大林算法）（重点）5.2纯滞后对象的控制（纯滞后补偿控制）（重点）第八章模糊控制6.1模糊控制的数学知识6.2模糊控制的基木概念（重点）6.3模糊逻辑控制器的结构与设计（重点）第七章集散型控制系统7.1集散型控制系统概述与分析第八章计算机控制系统的设计与实现8.1总体设计概述8.2体系结构设计、系统总线选择与计算机选型8.3输入、输出通道设计概要8.4工业控制机提高可靠性的措施8.5数字调节器的计算机实现8.6数学模型的转换\n第三部分有关说明一、使用教材《计算机控制系统》，何克忠、李伟编著，清华大学出版社。二、自学方法指导学生结合课堂讲授，在课下口学，有问题可直接问任课老师。三、关于命题考试的若干说明1・木大纲各章节所提到的内容和考核H标都是考试内容；2•试题难易程度为：易、较易、较难、难，比例为：2：3：3：2；3•各类考核点所占比例约为：重点占65%,次重点占25%,—般占10%；4•试题类型为：填空、简答题、计算题；5•考试采用开卷笔试，考试时间90分钟，采用方分制评分，60分及格。\n《计算机控制》习题集第一章计算机控制概论1.计算机控制系统由哪儿部分组成？并画出方框图。次计算机控制系统冇哪些主要的性能指标？如何衡量?2零阶保持器具有主要具有什么特性？么A/D转换器的主要参数冇哪些？第二章线性离散系统的Z变换分析法1.线性离散系统稳定的充分必要条件是什么？2、求如图所示曲线f(t)的Z变换F(z),设采样周期T=lso解:F(z)=z1/4+2z_2/4+3z・3/4+z'+z-5+z-6+-I_3-4z+z+z'+z4_4戶3、求F(z)=-对应时间序列初值和终值。才―1.5z+0.5解:f(0)=limF⑵=lim——=0—ai匸-1.5z+0.5厂)F⑵卜叭(1-厂)z—1.5z+0.5=24、线性离散系统如图所示，求Y(z)o解:Y⑵=E2(z)Z[G2(s)]=E2(z)G2(z)\nE2(z)=Z|R(s)Gj⑸]-E2(z)Z[G2(s)F(s)G〔(s)]=RGi(z)-E2⑵G^F⑵E2(z)=RGi(z)/[1+GiG2F(z)]Y(z)=G2(z)RG!(z)/[1+G1G2F(z)]5、设线性离散系统的特征方程为z2+(0.368K-1.368)z+0.264K+0.368=0,要使系统能够稳定，求K的范围。解:作Z-W变换得(2.736-0.104K)w2+(1.264-0.528K)w+0.632K=0建立劳斯列表2W2.736-0.104K0.632K1W1.264-0.528K00W0.632K第三章计算机控制系统的离散化设计1.冇限拍冇纹波设计与冇限拍无纹波设让的主要区别是什么？2、设有限拍系统如图所示，设计单位阶跃输入吋的有限拍调节器D(z)。Y(g(1)有限拍有纹波调节器；(2)有限拍无纹波调节器解(1)冇限拍冇纹波调节器Gc⑵二z"Gc⑵=l-z_,D⑵-%)=1-0.368厂Ge(z)HG(z)0.368(1+0.717厂)(2)有限拍无纹波调节器Gc⑵=0.5824zd(1+0.717Z'1)Ge(z)=(1-z1)(1+0.4176/')小、G(z)1.5826(1-0.368z_,)D(z)二—；Ge(z)HG(z)(1+0.4176厂)(注：主要步骤按照HG⑵—Gc⑵—Gc⑵tD(z),主要要求原理正确)3、设冇限拍系统如图所示，设计单位阶跃输入时的有限拍调节器D(z)o\n(1)有限拍有纹波调节器；(2)有限拍无纹波调节器(16分)解阮口(一)』s5(0.k+l)（2分）0.368厂(1+0.717厂)一(1—厂)(1一0.368厂)(1)有限拍有纹波调节器Gc⑵二z"Ge⑵=1-Z_，(7分)q⑵=1-0.368厂Z)"G,,(z)HG⑵~0.368(1+0.717*)(2)有限拍无纹波调节器Gc(z)=0.5824z1(1+0.717Z1)Ge(z)=(1-z1)(1+0.4176()(7分)c、G©1.5826(1-0.368z~')D(z)==：~G,z)HG(z)(1+0.4176L)(注：主要步骤按照HG⑵—Ge⑵一＞Ge⑵一＞D⑵，主要要求原理正确)第四章计算机控制系统的模拟化设计1、为什么要引入积分分离PID算法？试列出积分分离PID算式。次扩充临界比例度法整定P1D参数的主耍步骤冇哪些？3、不完全微分PID的优点是什么？试列出增量算式。4、数字增量式PTD与位置式PTD相比冇哪些优点？第五章复杂规律计算机控制系统的设计1、什么是振铃？振铃是怎样引起的？如何消除振铃？次列出大林算法设计控制器的主要步骤。第六章模糊控制人模糊控制器主要曲哪四个基本单元组成？\n次常见的模糊判别方法主要由哪些？第七章集散型控制系统人集散型控制系统可以看成哪几种技术的综合？第八章计算机控制系统的设计与实现1、计算机控制的总体方案设计通常包折哪些内容?2、简述看门狗技术。3、简述光电隔离技术。