2011-计算机控制系统考试题.pdf

本文主要涵盖了计算机控制系统相关的多个知识点，包括SHANNON采样定理、Z变换、离散时间系统设计、振铃现象、差分方程的解法、系统实现、可控性和可观性、频率特性、状态反馈、离散化方法、有限拍控制设计以及学习体会。 1. **SHANNON采样定理**：香农采样定理指出，一个带限信号可以通过采样频率大于其最高频率成分两倍的采样过程无失真地恢复。在离散时间实时控制系统中，需要注意采样频率的选择应足够高，以避免混叠现象，并且实际应用中通常使用零阶保持器而不是理想滤波器，这可能导致信号失真。 2. **Z变换**：Z变换是一种将离散时间信号转换为复频域表示的方法，类似于连续时间系统的拉普拉斯变换。Z变换有助于简化离散时间系统的分析和设计，因为它将时域信号转化为易于处理的有理分式形式。 3. **离散时间系统最小拍设计**：最小拍设计旨在使系统在尽可能少的采样时间内达到预定的性能指标。这种方法对特定输入信号类型有特定设计，但可能过于依赖输入类型，实际应用中受限于系统稳定性和可实现性。 4. **振铃现象**：振铃是由于系统响应中存在接近单位圆内的极点，导致输出出现周期性振荡。消除振铃通常通过调整系统极点位置或引入相应零点来实现。 5. **差分方程的解**：给出了一个差分方程，通过Z变换和反变换求解了零输入解、零状态解和全解。 6. **系统实现与可控性、可观性**：讨论了系统的标准型实现，并判断了系统的可控性和可观性。如果系统的传递函数是不可约的，那么对应的实现通常是最小实现。 7. **输入-输出传递函数与频率特性**：解释了如何获得系统的输入-输出传递函数，并简要介绍了离散时间系统的频率特性及其基本特征。 8. **状态反馈设计**：设计了一个状态反馈矩阵，以设定闭环系统的特定极点，从而优化系统性能。 9. **连续-离散转换**：展示了如何将连续时间模型转换为离散时间模型，并讨论了所用方法的优缺点。 10. **再次离散化**：针对上一题的离散化过程，再次进行了离散化，比较了两次离散化之间的差异。 11. **有限拍控制设计**：讨论了在离散时间有限拍控制设计中能否实现不同类型的输入（阶跃、斜坡、加速度）无纹波设计，强调了输入类型对设计的影响。 12. **学习收获与建议**：鼓励学生分享学习本课程的体会、感想和改进建议。 以上内容涵盖了计算机控制系统的核心概念和分析方法，涉及理论与实践的结合，对于理解和设计离散时间控制系统至关重要。