计算机控制技术期末考试复习

精品文档一、填空题1. 抑制共模干扰的方法之一就是采用 差分放大器 作为信号的前置放大器。2. 计算机控制系统的基本类型包括数据采集系统、 直接数字控制系统 、监督控制系统、集散控制系统和现场总线控制系统等。3. 微机与I/O接口电路之间传送数据的控制方法通常有以下4种：程序直接控制方式、程序查询方式、中断控制方式、DMA传送方式。4. 对于实际生产过程中含有纯滞后的对象系统，宜采用Smith预估控制方法和大林算法两种控制方法进行控制。5. 在存在扰动的系统中，可以直接按照扰动进行控制，称作前馈控制。6. 计算机控制系统，也称离散控制系统，它的研究方法很多是与连续系统对应的。如，连续系统输入输出之间的关系是用微分方程描述的，而离散系统的输入输出之间的关系是用差分方程描述的；分析连续系统的数学工具是拉式变换，而分析离散系统的数学工具是Z 变换；连续系统的数学模型采用传递函数，而离散系统得数学模型采用脉冲传递函数 。7. 连续系统在参数不变情况下改造为计算机控制系统，其稳定性与原连续系统相比将 。（变坏、变好、保持不变）8. 离散系统稳定的条件是闭环脉冲传递函数的全部极点位于Z平面上以原点为圆心的单位圆 。（内、上、外）9. 三相步进电动机双相三拍工作方式的通电顺序为 AB-BC-CA-AB 。10. 当系统中含有零阶保持器时，系统的稳态误差与采样周期T 。（无关、有关、关系不定）二、问答题1. 试述逐点比较法插补原理，并说明其直线插补的步骤。答：逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看着点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。如果原来在给定轨迹的下方，下一步就向给定轨迹的上方走，如果原来是里面，就向外面走。如此，走一步，比较一次，决定下一步走向，以便逼近给定轨迹，即形成逐点比较插补。直线插补的步骤：偏差判别，进给，偏差运算，终点判别。2. 什么是最少拍无差控制，说明最少拍无差系统对于典型输入函数的适应性。答：所谓最少拍控制，就是要求闭环系统对于某种特定的输入在最少个采样周期内达到无静差的稳态，且闭环脉冲传递函数为可能情况下的最少项加和形式。针对一种典型输入函数设计得到的最少拍无差系统，若用于次数较低的输入函数时，系统将出现较大的超调，响应时间也会增加，但在采样时刻的误差为零。反之，当用于次数较高的输入函数时，输出将不能完全跟踪输入，存在静差。可见，一种典型的最少拍闭环脉冲传递函数的设计只适应一种特定的输入，而不能适用于各种输入。3. 简述与模拟RC滤波器相比数字滤波的优点。答：（1）不需要增加任何硬件设备，只要在程序进入数据处理和控制算法之前，附加一段数字滤波程序即可；（2）由于数字滤波器不需要增加硬件设备，所以系统可靠性高，不存在阻抗匹配问题；（3）模拟滤波器通常是每个通道都有，而数字滤波器则可多个通道共用，从而降低了成本；（4）可以对频率很低的信号进行滤波，二模拟滤波器由于受到电容容量的影响，频率不能太低；（5）使用灵活、方便，可根据需要选择不同的滤波方法，或改变滤波器的参数。4. 分别列举抗共模干扰和抗串模干扰的几项措施。答：抗共模干扰的措施：平衡对称输入，选用高质量的差动放大器，控制系统的接地技术；抗串模干扰的措施：光电隔离，继电器隔离，变压器隔离，布线隔离，硬件滤波电路，过压保护电路。5. 简述采样保持器和零阶保持器在计算机控制系统中应用的位置及其作用。答：采样保持器用在A/D转换前。模拟信号进行 AD 转换时，从启动转换到转换结束输出数字量，需要一定的转换时间，当输入信号频率较高时，会造成很大的转换误差。采样保持器，可在AD转换时保持住输入信号电平，在AD转换结束后跟踪输入信号的变化。零阶保持器用在D/A转换后，执行机构前。若执行机构是连续装置，则需要将计算机控制系统输出的数字信号转换为连续信号，再传输至执行机构。然而，数字信号经D/A转换后，为离散的模拟信号，零阶保持器可以将其复现为连续信号。6. 数字PID控制算法中，三个系数Kp、Ti、Td分别对控制性能有什么影响。答：比例系数Kp：适当加大，可提高系统相应速度；偏大，增加振荡，调节时间加长；太大，系统不稳定；太小，系统响应慢；可以减小稳态误差，但不能消除。积分时间常数Ti：积分作用会降低系统稳定性；Ti太小，系统不稳定；偏小，振荡次数较多；太大，积分作用降低；可消除稳态误差。积分时间常数Td：微分作用可以改善动态特性，减小超调，缩短调节时间，减小稳态误差；偏大或偏小，都会出现超调较大，调节时间较长。三、系统分析及控制器设计1. 推导下列各图输出量的Z变换（直接给出结果即可）（1）（2）答案（1） （2）2如图2所示系统，被控对象，采样周期，试设计一单位阶跃输入时的最小拍无纹波控制器，并判断设计的控制器是否可实现。图2解：广义对象的脉冲传递函数为设计闭环脉冲传递函数和误差脉冲传递函数两式联立得， 所以 控制器 经判断，此控制器可实现。3 已知系统的校正装置为PID调节器，即，求其位置式与增量式输出的差分方程。（12分）解：位置式 增量式 4.如图2所示，离散控制系统 已知：，采样周期，输入为单位阶跃函数。求：（1）分析系统的稳定性；（7分）（2）分析系统的过渡过程（至少求到y(3)）；（7分）（3）计算系统的稳态误差。（6分）