D?s??1?0.17s
1?0.085s试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算式，设采样周期T=0.2s。 解：D?s??U?s?1?0.17s? E?s?1?0.085s17SE?s? 则U?s??0.085SU?s??E?s??0. ?u?t??0.085du?t?de?t??e?t??0.17dtdt
?u?k??0.085u?k??u?k?1?e?k??e?k?1??e?k??0.17
TT把T=0.2S代入得
1.425u?k??0.425u?k?1??4.5e?k??3.5e?k-1?
位置型u?k??3.1579e?k??2.4561e?k?1??0.2982u?k?1?
增量型?u?k??u?k??u?k?1??3.1579e?k??2.4561e?k?1??0.7018u?k?1? 5、已知模拟调节器的传递函数为
D?s??1?0.17s
0.085s1?0.17s11?2（1?）?Kp(1??Tds)
0.085s0.17sTis试写出相应数字控制器的位置型PID算法和增量型PID控制算式，设采样周期T=0.2s。 解：因为D?s??所以Kp?2，Ti?0.17，Td?0 故位置型PID控制器
?Tke(k)?e(k?1)?u(k)?KP?e(k)??e(i)?TD?TIi?0T??0.2k???2?e(k)?e(i) ??0.17i?0??0.4k?2e(k)??e(i)0.17i?0故增量型PID控制器
?u(k)?KP?e(k)?e(k?1)??KIe(k)?KD?e(k)?2e(k?1)?e(k?2)?0.4??2?e(k)?e(k?1)??e(k)0.17?4.35e(k)?2e(k?1)6、什么叫积分饱和？
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解：如果执行机构已经到极限位置，仍然不能消除静差时，由于积分作用，尽管PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作，这就叫积分饱和。 7. 采样周期的选择需要考虑那些因素？
(1)从调节品质上看，希望采样周期短，以减小系统纯滞后的影响，提高控制精度。通常保证在95%的系统的过渡过程时间内，采样6次～15次即可。
(2)从快速性和抗扰性方面考虑，希望采样周期尽量短，这样给定值的改变可以迅速地通过采样得到反映，而不致产生过大的延时。
(3)从计算机的工作量和回路成本考虑，采样周期T应长些，尤其是多回路控制时，应使每个回路都有足够的计算时间；当被控对象的纯滞后时间τ较大时，常选T=（1/4~1/8）τ。
(4)从计算精度方面考虑，采样周期T不应过短，当主机字长较小时，若T过短，将使前后两次采样值差别小，调节作用因此会减弱。另外，若执行机构的速度较低，会出现这种情况，即新的控制量已输出，而前一次控制却还没完成，这样采样周期再短也将毫无意义，因此T必须大于执行机构的调节时间。 8. 数字控制器的离散化设计步骤是什么？ 计算机控制系统框图如图所示。
图计算机控制系统框图
由广义对象的脉冲传递函数可得闭环脉冲传递函数，可求得控制器的脉冲传递函数D(z)。 数字控制器的直接设计步骤如下：
(1)根据控制系统的性质指标要求和其它约束条件，确定所需的闭环脉冲传递函数Φ(z)。 (2)求广义对象的脉冲传递函数G(z)。 (3)求取数字控制器的脉冲传递函数D(z)。 (4)根据D(z)求取控制算法的递推计算公式。 9.何为振铃现象？如何消除振铃现象？
所谓振铃现象是指数字控制器的输出u(k)以接近二分之一的采样频率大幅度上下摆动。它对系统的输出几乎是没有影响的，但会使执行机构因磨损而造成损坏。 消除振铃现象的方法： （1）参数选择法
对于一阶滞后对象，如果合理选择期望闭环传递函数的惯性时间常数T0和采样周期T，使RA≤0，就没有振铃现象。即使不能使RA≤0，也可以把RA减到最小，最大程度地抑制振铃。 （2）消除振铃因子法
找出数字控制器D(z)中引起振铃现象的因子(即z=-1附近的极点)，然后人为地令其中的z=1，就消除了这个极点。根据终值定理，这样做不影响输出的稳态值，但却改变了数字控制器的动态特性，从而将影
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响闭环系统的动态响应。
G(s)?10、.单位反馈系统的连续对象传递函数为
10s(s?1)，设采样周期T?1s，试确定它对单位阶跃输入
的最小拍控制器D(z)，并计算出系统的输出量序列y(k)及控制量序列u(k) 解: （1）广义对象脉冲传函G(z)
1-e-Ts103.679z-1(1+0.718z-1)G(z)=Z[]= -1-1ss(s?1)(1-z)(1-0.369z)（2）单位阶跃信号R(z)=1 1-z-1?(z)=z-1，?e(z)=1-?(z)=1-z-1
1?(z)0.2717(1-0.3679z-1)=（3）D(z)= -1G(z)1-?(z)1+0.718zz-1Y(z)=?(z)R(z)=-1=z-1+z-2+z-3+.......
1-zU(z)=D(z)E(z)0.2717(1-0.3679z-1) =-11+0.718z=0.2718-0.2951z-1+0.2119z-2-0.15z-3+0.109z-4-0.07847z-5+....11．设被控对象的传递函数为G(s)?2e?3s，期望的闭环系统时间常数T??4.5s，采样周期4s?1T?1s，试用达林算法设计数字控制器。
解：T1=4s，T=1s，?=3s，所以N=?/T=3
T?=4.5s，K=2
1-e-Tse-NTs?(z)=Z[]
sT?s+1(1?e?T/T?)(1?e?T/T1z?1)D(z)?K(1?e?T/T1)[1?e?T/T?z?1?(1?e?T/T?)z?(N?1)]27.022(1-0.0183z-1)=1-0.0111z-1-0.989z-4
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第6章 计算机控制系统的新型控制策略
1.智能控制是一门控制理论课程，研究如何运用人工智能的方法来构造控制系统和设计控制器；与自动控制原理和现代控制原理一起构成了自动控制课程体系的理论基础。 2、.“若A且B，则C”，用模糊关系表示为 A×B×C
3.模糊集合的表示法有扎德表示法、序偶表示法和隶属函数描述法。
4.遗传算法是以达尔文的自然选择学说为基础发展起来的。自然选择学说包括以下三个方面：遗传、变异、适者生存。
5.在一个神经网络中，常常根据处理单元的不同处理功能，将处理单元分成输入单元、输出单元和隐层单元三类。
6、什么是智能控制
智能控制是人工智能与控制理论交叉的产物，是传统控制理论发展的高级阶段。智能控制是针对系统的复杂性、非线性和不确定性而提出来的， 7.比较智能控制与传统控制的特点。
传统控制：经典反馈控制和现代理论控制。它们的主要特征是基于精确的系统数学模型的控制。适于解决线性、时不变等相对简单的控制问题。
智能控制：以上问题用智能的方法同样可以解决。智能控制是对传统控制理论的发展，传统控制是智能控制的一个组成部分，在这个意义下，两者可以统一在智能控制的框架下。 8、模糊控制器的基本结构一般由哪四部分组成？并画出模糊控制器的基本结构图。
(1) 模糊化接口：模糊化接口就是通过在控制器的输入、输出论域上定义语言变量，来将精确的输入、输出值转换为模糊的语言值。
(2) 规则库：由数据库和语言（模糊）控制规则库组成。数据库为语言控制规则的论域离散化和隶属函数提供必要的定义。语言控制规则标记控制目标和领域专家的控制策略。
(3) 模糊推理：是模糊控制系统的核心。根据模糊输入和模糊控制规则，获得模糊输出。
(4) 清晰化接口：由模糊推理得到的模糊输出值，只有其转化为精确控制量，才能施加于对象。实行这种转化的方法叫做清晰化/去模糊化/模糊判决。
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规则库模糊化接口清晰化接口模糊推理
12.与PID控制和直接数字控制相比，模糊控制具有哪些优点？ 与PID控制和直接数字控制相比，模糊控制的优点：
（1）模糊控制可以应用于具有非线性动力学特征的复杂系统。 （2）模糊控制不用建立对象精确的数学模型。 （3）模糊控制系统的鲁棒性好。
（4）模糊控制是以人的控制经验作为控制的知识模型，以模糊集合、模糊语言变量以及模糊逻辑推理作为控制算法。
10、设论域U={a, b, c, d, e}上有两个模糊集分别为：
0.50.30.40.20.1 ????~abcde0.20.80.10.70.4 B?????~abcdeA?求AIB 、AUB和A。
~~~~~解：
0.5?0.20.3?0.80.4?0.10.2?0.70.1?0.4 ????~~abcde0.20.30.10.20.1 ?????abcde0.5?0.20.3?0.80.4?0.10.2?0.70.1?0.4 AUB?????~~abcde0.50.80.40.70.4 ?????abcde1?0.51?0.31?0.41?0.21?0.1A????? ~abcde0.50.70.60.80.9????? abcdeAIB?11、已知：
A?0.20.80.50.10.60.40.50.7???B????u1u2u3u4，u1u2u3u4
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计算机控制技术复习题(2016)
