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第四章 微型计算机控制系统的控制算法

第四章 微型计算机控制系统的控制算法

习题及参考答案

1.数字控制器的模拟化设计步骤是什么?

模拟化设计步骤:

(1)设计假想的模拟控制器D(S)

(2)正确地选择采样周期T

(3)将D(S)离散化为D(Z)

(4)求出与D(S)对应的差分方程

(5)根据差分方程编制相应程序。

2.某连续控制器设计为

D s 1 T1s 1 T2s

试用双线形变换法、前向差分法、后向差分法分别求取数字控制器D(Z)。 2z 1代入,则 Tz 1

2z 11 T1 T 2T1 z T-2T1 D z D z |2z 1 s 2z 1T 2T2z T 2T2Tz 11 T2 Tz 1

z-1前向差分法:把z 代入,则 T

z 11 T11 T1s T1z T T1 D z D s |z 1 s z 1T2z T T21 T2sT1 T2T双线形变换法:把s

后向差分法:把s z 1

Tz代入,则

D z D s |

s z 1Tzz 11 T1s T1z T T1 z 1T2z T T21 T2s1 T2Tz1 T1

3.在PID调节器中系数kp、ki、kd各有什么作用?它们对调节品质有什么影响?

系数kp为比例系数,提高系数kp可以减小偏差,但永远不会使偏差减小到零,而且无止境地提高系数kp最终将导致系统不稳定。比例调节可以保证系统的快速性。

系数ki为积分常数,ki越大积分作用越弱,积分调节器的突出优点是,只要被调量存在偏差,其输出的调节作用便随时间不断加强,直到偏差为零。在被调量的偏差消除后,由于积分规律的特点,输出将停留在新的位置而不回复原位,因而能保持静差为零。但单纯的积分也有弱点,其动作过于迟缓,因而在改善静态品质的同时,往往使调节的动态品质变坏,过渡过程时间加长。积分调节可以消除静差,提高控制精度。 系数kd为微分常数,kd越大微分作用越强。微分调节主要用来加快系统的相应速度,减小超调,克服振荡,消除系统惯性的影响。

4.什么是数字PID位置型控制算法和增量型控制算法?试比较它们的优缺点。

为了实现微机控制生产过程变量,必须将模拟PID算式离散化,变为数字PID算式,为此,在采样周期T远小于信号变化周期时,作如下近似(T足够小时,如下逼近相当准确,被控过程与连续系统十分接近):

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