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统如图6-12所示，采样周期T?1s，对象为
G(s)e?2s?解
r(t)+-e1(t)T1?2se， 求Smith预估器的控制算式y?(k)。 s?1+e2(k)-u(k)Ty(t)e1(k)PID1－e?TssG(s)e??sy?(k)G(s（－)1e??s）图6-12 具有纯滞后补偿的控制系统
则预估器的传递函数为
G?(s)?G(s)(1?e??s)?1(1?e?2s) s?1Y?(s)1?e?2s??s?G(s)(1?e)? ?TsU(s)es?1dy?(t)?y?(t)?u(t?T)?u(t?3T) dty?(k)?y?(k?1)?y?(k)?u(k?1)?u(k?3)
Ty?(k)?0.5y?(k－1)?0.5u(k?1)?0.5u(k?3)
6-12 前馈控制结构图如图6-18，设被控对象的干扰通道和控制通道的传递函数分别为
Gn(s)?11e?4s G(s)?e?2s 9s?130s?1采样周期T=1s。试推导完全补偿前馈控制器Dn(z)输出un(k)。 解
Dn(s)N(s)Un(s)+Gn(s)U(s)G(s)Y1(s)++U1(s)+Y2(s)Y(s)
第6章 复杂控制算法——习题参考答案 2
1e?4sU(s)G(s)30s?1?2sDn(s)?n??n??9s?1??e
1N(s)G(s)9s?1e?2s30s?1相应的微分方程为：
9dun(t)dn(t?2)?un(t)??[30?n(t?2)] dtdt
对上式进行离散化，得：
22n(k?)?n(k??1)u(k)?un(k?1)2TT9n?un(k)??[30?n(k?)]
TTT? 上式为： ?T?1s
9[un(k)?un(k?1)]?un(k)??30[n(k?2)?n(k?3)]?n(k?2) 10un(k)?9un(k?1)?31n(k?2)?30n(k?3)
即 un(k)?0.9un(k?1)?3.1n(k?2)?3n(k?3) 此式即为完全补偿前馈控制器的控制算法。
注意：1、除了上面的2道题外，第6章要求过的还有： 6-2 ：参考课本内容及例题
6-3（包括响应曲线）：参考课本内容及例题 6-11：参考课本图6-17和图6-22 第6章这些题要求全面掌握！ 2、理解：
下图是一个简单的水位控制系统。
⑴试说明它的工作原理。
⑵指出系统的被控对象、被控量、给定量（输入信号）。 ⑶画出系统工作原理的方框图。
水位高度浮球杠杆阀门进水
h水出水
第6章 复杂控制算法——习题参考答案 3
答：⑴ 这个简单的水位控制系统是通过浮球和杠杆来实现的。
浮球可以检测水位的高低，这个信息通过杠杆来调节进水阀门来实现对水位
的调节，控制。这个调节作用也是一个负反馈过程，当水位升高时，浮球位置上移，从而使阀门下移，减小进水量，使水位不再上升。当水位下降时，浮球位置下移，从而使阀门上移，增加进水量，使水位不再下降。 ⑵ 图中输入信号是浮球的理想位置，被控对象是进水阀门、被控量是水池的水位。可以看出，浮球的实际位置是水位的检测信号。 ⑶
浮球理想位置＋－误差信号杠杆控制量进水阀门水位(被控量)浮球位置浮球
一定要明白什么是控制系统的控制量和被控量！
又如可控硅（交流调压）电炉温度控制系统中：控制量是电压，被控量是炉温！
计算机控制系统课后习题参考答案(刘士荣版)--第6章
