发布时间 : 星期五 文章计算机控制系统清华大学出版社何克忠李伟习题参考答案更新完毕开始阅读8d93228c11661ed9ad51f01dc281e53a59025126
（3z?1-3z?2?z?3）（1-0.3679z?1）Ge(z)=(1-z)^3 , D(z)= ?133.1606z（1-z?1）?1第五章习题答案
5.1 离散的计算机控制系统，在什么情况下可以近似看做连续系统？why?
只要合理选择计算机控制系统的元部件，选择足够高的采样角频率ωs,或足够短的采样周期T,离散的计算机控制系统就可以近似看做连续系统。
原因见P147-P148
5.2 试列出数字PID控制的位置算式、增量算式和速度算式。
位置式PID :课本151页 式5-14
增量式PID：课本154页 式5-34
速度式PID：课本154页 式 5-36
5.3 试列出数字PID调节器的Z传递函数。
Kp(1-z?1)?Ki?Kd(1?z?1)2 D(z)=
1?z?1 式中Kp称为比例系数，Ki=KpT/Ti称为积分时间，T为采样周期； Kd=KpTd/T称为微分时间。
5.4 为什么要引进积分分离PID算法，试列出积分分离PID算式。
系统中加入积分校正以后，会产生过大的超调量，这对某些生产过程是绝对不允许的，
引进积分分离算法，既保持了积分的作用，又减小了超调量，使得控制性能有了较大的改善。
当|e(kT)|>|Eo|时，也即偏差值较大时，采用PD控制，控制算法见课本157页 式5-39
当|e(kT)|<=|Eo|时，也即偏差值较小时，采用PID控制，控制算法见课本157页 式5-40
5.5 不完全微分PID的优点是什么？试列出其算式。
不完全微分数字PID不但能抑制高频干扰，而且克服了普通数字PID控制的缺点，数字调解器输出的微分作用能在各个周期里按照偏差变化的趋势，均匀的输出，真正起到微分作用，改善了系统的性能。
u(kT)=
TfTdu(kT?T)?[e(kT)?e(kT?T)] T?TfT?Tf5.6 什么是微分先行PID？有几种？各自用在何处？
微分先行是把微分运算放在比较器附近。它有两种结构:输出量微分和偏差微分。
输出量微分是只对输出量y(t)进行微分。适用于给定值频繁提降的场合；
偏差微分是对偏差值微分，也就是对给定值r(t)和输出量一（t）都有微分作用。主要适用于串级控制的副控回路。
5.7 什么是带死区的PID控制？
实际上是非线性控制系统，当|e(kT)| > |eo| 时，e’(kT)=e(kT)
当|e(kT)| <=|eo|时，e’(kT)=0
5.8 数字PID调节器需整定哪些参数？
数字PID调节器参数的整定，除了需要确定Kp,Ti,Td外，还需要确定系统的采样周期T
5.9 简述PID参数Kp,Ti,Td对系统的动态特性和稳态特性的影响。
1、比例控制Kp对系统性能的影响
（1）对动态性能的影响
比例控制Kp加大，是系统的动作灵敏，速度加快，Kp偏大，振荡次数加多，调节时间加长。当Kp太大时，系统会趋于不稳定。若Kp太小，又会使系统动作缓慢。
（2）对稳态特性的影响
加大比例控制Kp，在系统稳定的情况下，可以减小稳态误差ess,提高控制精度，但是不能完全消除稳态误差。
2积分控制Ti对控制性能的影响
（1） 对动态特性的影响
Ti偏小，振荡次数较多，系统会趋于不稳定。Ti太大，对系统性能的影响减少。当Ti合适时，过度特性比较理想。
（2） 对稳态特性的影响
Ti能消除系统的稳态误差，提高控制系统的控制精度。但是Ti太大时，积分作用太弱，以至不能减小稳态误差。
4、 微分控制Td对控制性能的影响
微分控制可以改善动态特性。当Td偏大时，超调量较大，调节时间较长。当Td偏小时，超调量也较大，调节时间ts也较长。只有比较合适时，才可以得到比较满意的过程。
5.10 选择采样周期应考虑哪些因素的影响？
①信号的保真性（T大→ 系统的保真性↓）(P20采样定理)
②稳定性(系统)（T大→ 稳定性↓）（P114例3.15）
③非线性（P125-P126）(T小→ 非线性加大)
④快速性（P125）(T小→ 调节时间短)
⑤成本（T小→ 成本高） 通常，选T/Tm为1/16~1/10
5.11 简述扩充临界比例度法选择PID参数。
扩充临界比例度法是以模拟调节器中使用的临界比例度法为基础的一种PID数字调节器参数的整定方法。整定步骤：
1、选择合适的采样周期T，调节器作纯比例Kp控制。
2、逐渐加大比例Kp,使控制系统出现振荡。
3、选择控制度。