计算机控制系统试题库.doc

1、某压力测量仪表的量程为4001200Pa，采用8位A/D转换器，设某采样周期计算机中经采样及数字滤波后的数字量为171D，求此时的压力值。解：设：A0为工程量量程的下限，Am为工程量量程的上限N0为测量仪表下限所对应的数字量，Nm为测量仪表上限所对应的数字量，Nx为测量值所对应的数字量，则相应的标度变换公式为：Ax = A0 +（Am-A0）*(Nx-N0)/(Nm-N0)根据题义，A0=400，Am=1200，Nm=28=255，N0=0，Nx=171，则Ax =400 +（1200-400）*（171-0）/（255-0） =936（pa）题义所示的数字量171对应的压力值为936pa。2、12位A/D转换器的输入电压为05V，求当输入模拟量为下列值时输出的数字量：（1）1.25V (2)4V解：（1）1.25/52121024（2）4/52123276.83、已知G1（S），G2（S），试分别求出他们中间没有采样开关隔开时，和中间有采样开关隔开时的脉冲传递函数。解：（1）没有采样开关时：G（Z）ZG1(S)G2(S)=Z3/S2/(S+3)=2Z1/S1/(S+3)（3分）(2)中间有采样开关时： 4.用双线性变换法、后向差分法离散下列连续函数设T=2S，写出其脉冲传递函数及差分方程。解：(1)双线性变换法令代入式中得等效差分方程为U(k)=0.5u(k-1)+0.25e(k)+0.5e(k-1)+0.25e(k-2)(2)后向差分法令等效差分方程为 u(k)=4e(k)/9+2u(k-1)/3-u(k-2)/95、 设计算机控制系统中广义对象的脉冲传递函数设系统采样周期T=0.05S，典型输入信号为斜坡信号，试设计最少拍有纹波控制系统。解：G(Z)有2个Z=1(单位圆上)的极点，V=21个Z=-2.78(单位圆外)的零点，W=11个纯滞后，=1已知输入信号为斜坡信号，则，故m=2.由于G(Z)在Z=1有两个极点，由稳定性要求所必须包含的因子(1-Z-1)2是一致的，因此两者合并为一项(1-Z-1)2令m+v=2.，则P=m+v-1=1 q=l+w-1=1阶次确定后，可令比较同次幂系数可得 0=0.723，1=-0.46，f1=1.277于是得闭环系统脉冲传递函数为(Z)=0.723Z-1+1.544Z-2-1.277Z-3所求的最少拍数字控制器6.某连续控制器设计为试用双线形变换法、前向差分法、后向差分法分别求取数字控制器D(Z)。双线形变换法：把代入，则前向差分法：把代入，则 后向差分法：把代入，则7.已知模拟调节器的传递函数为试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算式，设采样周期T=0.2s。则 把T=0.2S代入得位置型增量型8.被控对象的传递函数为 采样周期T=1s，采用零阶保持器，针对单位速度输入函数，设计： (1)最少拍控制器； (2)画出采样瞬间数字控制器的输出和系统的输出曲线。(1)最少拍控制器可以写出系统的广义对象的脉冲传递函数将T=1S代入，有由于输入r(t)=t，则(2)系统闭环脉冲传递函数则当输入为单位速度信号时，系统输出序列Z变换为y(0)=0,y(1)=0,y(2)=2T,y(3)=3T,9.被控对象的传递函数为采样周期T=1s，要求：(1)采用Smith补偿控制，求取控制器的输出；(2)采用大林算法设计数字控制器，并求取的递推形式。(1)采用Smith补偿控制广义对象的传递函数为其中则(2)采用大林算法设计数字控制器取T=1S,K=1,T1=1,L=1,设期望闭环传递函数的惯性时间常数T0=0.5S则期望的闭环系统的脉冲传递函数为广义被控对象的脉冲传递函数为则又则上式反变换到时域，则可得到10.若加工第二象限直线OA，起点O（0，0），终点A（-4，6）。要求：(1)按逐点比较法插补进行列表计算；(2)作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。解：由题意可知xe=4,ye=6，F0=0，我们设置一个总的计数器Nxy,其初值应为Nxy=|6-0|+|-4-0|=10，则插补计算过程如表31所示。根据插补计算过程表所作出的直线插补走步轨迹图如下图所示。表31步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判别起点F0=0Nxy=101F0=0-XF1=F0-ye=-6Nxy=92F10+YF2=F1+xe=-2Nxy=83F20-XF4=F3-ye=-4Nxy=65F40+YF5=F4+xe=0Nxy=56F5=0-XF6=F5-ye=-6Nxy=47F60+YF7=F6+xe=-2Nxy=38F70-XF9=F8-ye=-4Nxy=110F90+YF10=F9+xe=0Nxy=011.设加工第一象限的圆弧AB，起点A（6，0），终点B（0，6）。要求：(1)按逐点比较法插补进行列表计算；(2)作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。解：插补计算过程如表32所示。终点判别仍采用第二种方法，设一个总的计数器Nxy，每走一步便减1操作，当Nxy=0时，加工到终点，插补运算结束。下图为插补过程中的走步轨迹。表32步数偏差判别坐标进给偏差计算坐标计算终点判别起点F0=0x0=6,y0=0Nxy=121F0=0-XF1=0-12+1=-11x1=5,y1=0Nxy=112F10+YF2=-11+0+1=-10x2=5,y2=1Nxy=103F20+YF3=-10+2+1=-7x3=5,y3=2Nxy=94F30+YF4=-7+4+1=-2x4=5,y4=3Nxy=85F40-XF6=5-10+1=-4x6=4,y6=4Nxy=67F60-XF8=5-8