2020 计算机控制技术（杨晟刚）(燕山大学) 最新满分章节测试答案

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本课程起止时间为:2020-04-15到2020-06-26
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【作业】第五章 数字控制器的直接设计方法 第五章 数字控制器的直接设计方法 作业

1、 问题:直接数字控制器设计中，是否允许数字控制器有在单位圆外的极点？为什么？
评分规则: 【 数字控制器可以有单外圆外的极点，但是该不稳定的极点不能是被控对象不稳定的零点。因为“零极点不能对消”的概念中，指被控对象不稳定的零点不能由控制器不稳定的极点来对消，否则将出现控制器输出的控制量发散的现象，从而导致系统不稳定；因此单单控制器中有不稳定的极点，但是该极点不是被控对象的零点时，控制量不会发散，即闭环控制系统是稳定的。
】

2、 问题:最小拍控制的工程化改进有哪些方法？这些方法的共性为何？试分析之。
评分规则: 【 最小拍控制的工程化改进主要有三种：（1）针对“纹波”现象的工程化改进，即设计最小拍无纹波控制器。其方法是将被控对象所有的零点都放置在期望的闭环系统传递函数模型当中。（2）针对输入信号类型敏感问题的改进。其方法是在期望的闭环系统传递函数模型中增加“阻尼因子”极点。（3）针对被控对象模型参数变化敏感问题的改进。其方法是将期望的闭环系统传递函数模型的z-1的阶次适当提高1~2阶。
】

3、 问题:试分析PID控制器、Smith预估控制器和大林算法之间的相互关系。
评分规则: 【 （1）PID控制器对于滞后时间较小的系统控制效果较好，因为其中靠“微分环节的预测”效果毕竟有限；（2）Smith预估算法和大林算法对于大滞后控制系统效果显著。大林算法只是针对一阶惯性环节加纯滞后或者二阶惯性环节加纯滞后的工业对象设计的，大林算法可以化为Smith预估算法的形式，即大林算法可以视为Smith预估算法的特例。
】

4、 问题:分析分数时滞情况下大林算法的振铃现象。
评分规则: 【 可以肯定的是，带滞后的二阶惯性环节应该仍然有振铃现象，因为“分数时滞”不会改变二阶惯性环节中振铃因子的本质。那么，带滞后的一阶惯性环节是否有振铃现象呢？结论：带滞后的一阶惯性环节将出现振铃现象，即“分数时滞”将带来一阶惯性环节出现振铃现象。
】

第五章 数字控制器的直接设计方法 第五章 数字控制器的直接设计方法 测验

1、 问题:若在设计控制器时被控对象不稳定的极点被控制器不稳定的零点对消了，则（ ）
选项：
A:控制系统的输出达到稳态时，将与输入存在较大的偏差。
B:控制器的输出将发散，导致控制系统不稳定。
C:控制系统的输出波动较大，不能快速的跟踪系统的输入。
D:被控对象的模型参数一旦变化时，控制系统输出将发散。
答案: 【被控对象的模型参数一旦变化时，控制系统输出将发散。】

2、 问题:若在设计控制器时被控对象不稳定的零点被控制器不稳定的极点对消了，则（ ）
选项：
A:控制系统的输出波动较大，不能快速的跟踪系统的输入。
B:被控对象的模型参数一旦变化时，控制系统输出将发散。
C:控制器的输出将发散，导致控制系统不稳定。
D:控制系统的输出达到稳态时，将与输入存在较大的偏差。
答案: 【控制器的输出将发散，导致控制系统不稳定。】

3、 问题:若控制器D(z)在物理上能够实现则必须满足哪项条件（ ）
选项：
A:分母多项式最高阶次n大于或等于分子多项式的最高阶次m，即n≥m。
B:分母多项式最高阶次n大于分子多项式的最高阶次m，即n>m。
C:分母多项式最高阶次n小于或等于分子多项式的最高阶次m，即n≤m。
D:分母多项式最高阶次n小于分子多项式的最高阶次m，即n分母多项式最高阶次n大于或等于分子多项式的最高阶次m，即n≥m。】

4、 问题:已知消除或者削弱“振铃”现象的方法之一是合理选择给定的闭环系统传递函数模型中的时间常数和系统的采样周期，但该方法并不完美，有以下特性（ ）
选项：
A:该方法能消除振铃现象，但是改变了控制器的结构，引起系统动态性能的变化。
B: 该方法不改变系统的动态性能，但是不能消除振铃现象。
C:该方法既改变了系统的动态性能，而且不能消除振铃现象。
D:该方法能消除振铃现象，且不影响动态响应指标。
答案: 【 该方法不改变系统的动态性能，但是不能消除振铃现象。】

5、 问题:已知消除或者削弱“振铃”现象的方法之一是找出控制器模型中的振铃因子，并令其中的z=1，使该振铃因子式变成一个常值项，但该方法存在以下问题（ ）
选项：
A:该方法既改变了系统的动态性能，而且不能消除振铃现象。
B:该方法不改变系统的动态性能，但是不能消除振铃现象。
C:该方法能消除振铃现象，但是改变了控制器的结构，引起系统动态性能的变化。
D:该方法能消除振铃现象，且不影响动态响应指标。
答案: 【该方法能消除振铃现象，但是改变了控制器的结构，引起系统动态性能的变化。】

6、 问题:若在设计控制器时被控对象不稳定的极点被控制器不稳定的零点对消了，则（ ）
选项：
A:被控对象的模型参数一旦变化时，控制系统输出将发散。
B:控制器的输出将发散，导致控制系统不稳定。
C:控制系统的输出波动较大，不能快速的跟踪系统的输入。
D:控制系统的输出达到稳态时，将与输入存在较大的偏差。
答案: 【被控对象的模型参数一旦变化时，控制系统输出将发散。】

7、 问题:若在设计控制器时被控对象不稳定的零点被控制器不稳定的极点对消了，则（ ）
选项：
A:控制系统的输出达到稳态时，将与输入存在较大的偏差。
B:被控对象的模型参数一旦变化时，控制系统输出将发散。
C:控制系统的输出波动较大，不能快速的跟踪系统的输入。
D:控制器的输出将发散，导致控制系统不稳定。
答案: 【控制器的输出将发散，导致控制系统不稳定。】

8、 问题:
选项：
A:可能会，可能不会
B:不会
C:会
D:已有条件无法判断
答案: 【会】

9、 问题:以下哪个是“阻尼因子法”带来的影响（ ）
选项：
A:系统输出响应的过渡过程时间将会有一定程度的增加。
B:整个系统的输出响应特性显得比较平稳。
C:系统对不同输入信号的适应性也会有所改善。
D:系统的输出达到稳态时，与输入之间的偏差将减小。
答案: 【系统输出响应的过渡过程时间将会有一定程度的增加。;
整个系统的输出响应特性显得比较平稳。;
系统对不同输入信号的适应性也会有所改善。】

10、 问题:“有限拍控制”有哪些特性（ ）
选项：
A:有限拍控制系统的输出响应比最小拍控制系统的慢。
B:有限拍控制系统可以降低系统对模型参数变化的敏感性。
C:有限拍控制系统可以解决最小拍控制器中初始控制量过大的问题。
D:有限拍控制系统可以改善系统的稳定性。
答案: 【有限拍控制系统的输出响应比最小拍控制系统的慢。;
有限拍控制系统可以降低系统对模型参数变化的敏感性。;
有限拍控制系统可以解决最小拍控制器中初始控制量过大的问题。】

11、 问题:最小拍系统的性能指标要求 （ ）
选项：
A:无稳态偏差。
B:达到稳态所需拍数（采样周期数）为最少。
C:系统的超调量最小。
D:系统的稳定性最好。
答案: 【无稳态偏差。 ;
达到稳态所需拍数（采样周期数）为最少。】

12、 问题:.最小拍系统有哪些不足之处（ ）
选项：
A:最小拍控制系统抗干扰性差。
B:最小拍控制系统对各种典型输入函数的适应性差。
C:最小拍控制系统对被控对象的模型参数变化敏感。
D:最小拍控制系统的输出在采样点之间可能存在纹波。
答案: 【最小拍控制系统对各种典型输入函数的适应性差。;
最小拍控制系统对被控对象的模型参数变化敏感。;
最小拍控制系统的输出在采样点之间可能存在纹波。】

13、 问题:振铃现象与以下哪些因素有关（ ）
选项：
A:被控对象的特性。
B:闭环时间常数。
C:采样周期。
D:纯滞后时间的大小。
答案: 【被控对象的特性。;
闭环时间常数。;
采样周期。;
纯滞后时间的大小。】

14、 问题:1.控制器的可实现性就是指设计得到的数字控制器D(z)，在物理逻辑上必须满足因果关系。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【正确】

15、 问题:1.假如控制器D(z)分母多项式最高阶次n大于或等于分子多项式的最高阶次m。那么就会出现要求数字控制器有超前输出，这是无法实现的。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【错误】

16、 问题:闭环系统的稳定性是指由计算机作为数字控制器的闭环控制系统，必须是稳定的。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【正确】

17、 问题:“纹波”现象是指当控制系统到达稳态后，控制器的输出在采样点之间围绕参考输入波动的现象。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【错误】

18、 问题:造成纹波现象的原因是：控制系统到达稳态后，控制器的输出不稳定，仍然呈现出一种衰减震荡的现象。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【正确】

19、 问题:阻尼因子法的基本思路是：在最小拍控制系统设计的基础上，通过在系统的闭环脉冲传递函数中，引入附加的零点因子，又称为阻尼因子，使系统输出偏差不立即为0，而是呈现一定的阻尼衰减特性，逐渐归0。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【错误】

20、 问题:“振铃”现象指数字控制器的输出以1/4采样频率大幅度衰减振荡的现象。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【错误】

21、 问题:解决“分数时滞”方法是通过合理选择给定的闭环系统的时间常数与系统采样周期，保证闭环系统的稳定性。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【正确】

22、 问题:改进最小拍控制可以针对“纹波”现象的工程化改进，即设计最小拍无纹波控制器。其方法是将控制器所有的极点都放置在被控对象的零点当中。
选项：