设被控对象为试设计1个带有PID控制器和前置滤波器的单位负反馈控制系统,使系统的阶跃响应具有

设控制系统如图10-2所示，其中被控对象

试设计最优PID控制器G₀(s)及前置滤波器Cp (s)，使系统具有最优的ITAE性能，且调节时间小于0.8s(Δ=2%)。

图10-2带有期望输入R(s)和扰动输入N (s)的反馈控制系统

设有前置滤波器的鲁棒控制系统如图6-21所示，其中被控对象

PID控制器

图6-21具有前置滤波器的鲁棒控制系统

Gp(s)为前置滤波器。设计要求:

(1)当Ka=10， Kb=0时，设计Gc(s)和G_p(s)， 使系统具有最小节拍响应，即系统在单位阶跃输入作用下e_ss(∞)=0,σ%≤2% ,t_s≤1s(Δ=2%); .

(2)若G₀(s)的两个极点发生+50%范围摄动，在最坏情况下，被控对象变为

试用(1)中的设计结果对系统性能进行考核，以检验系统的鲁棒性。

试设计最优PID控制器G₀(s)及前置滤波器Cp (s)，使系统具有最优的ITAE性能，且调节时间小于0.8s(Δ=2%)。

图10-2带有期望输入R(s)和扰动输入N (s)的反馈控制系统

设单位斜坡内模控制系统如图9-18所示，其中被控对象

X₁(t)和x₂(t)为状态变量。试设计合适的内模控制器

及状态反馈增益k₃和k₄，使系统的闭环极点为S₁=S₂= S₃=S₄=-2,且系统对单位斜坡输入的稳态跟踪误差为零，最后绘出系统的单位斜坡响应曲线。

图9-18单位斜坡内膜控制系统

已知被控对象的动态方程

其中

要求设计单位斜坡输入时的内模控制器，使系统闭环极点为S_1.2=-1±jl, s₃=s₄=-10, 并给出单位斜坡内模控制系统结构图与跟踪误差e (t) 的响应曲线。

设数字控制系统如图7-14所示，其中G(z)包括了零阶保持器和被控对象。已知被控对象

图7-14数字控制 系统，

若采样周期T=0.1s，要求:

(1)当D (z) =K时，计算脉冲传递函数G (z) D (z);

(2)求闭环系统的z特征方程;

(3)计算使系统稳定的K的最大值;

(4)确定K的合适值，使系统的超调量不大于30%;

(5)采用(4)中得到的增益K，计算闭环脉冲传递函数Φ(z)， 并绘出系统的单位阶跃响应曲线;

(6)取K=0.5K_max，求系统闭环极点及超调量;

(7)在(6)所给出的条件下，画出系统的单位阶跃响应曲线。

环极点s₁=s₂=s₃=-2，且对阶跃输入的稳态跟踪误差为零，最后绘出系统的单位阶跃响应曲线。

图9-16内膜控制系统

为了使系统阶跃响应的稳态误差为零，采用串联PI控制器

试设计合适的K₁与K₂值，使系统阶跃响应的超调量不大于5%，调节时间小于6s (Δ=2%)，静态速度误差系数Ku≥0.9。

图6-26机器人和视觉系统

要求设计一个串联超前一滞后校正网络，使系统在单位斜坡输入时的稳态误差不大于0.0125,单位阶跃响应的超调量小于25%，调节时间小于3s(Δ=2%)，并要求给出系统校正前后的单位阶跃输入响应曲线。试问:选用网络

是否合适？

设被控系统动态方程为

试设计全维状态观测器，使闭环极点位于-r，-2r (r＞0)，并画出状态变量图。