天津大学计算机控制系统考试复习提纲(2011年6月、本科生).pdf

第一章 绪论 概念 1 计算机控制系统的组成 PPT15 页图 2 计算机控制系统的信号流程 3 计算机控制系统有几种主要类型 各有什么特点 PPT23 27 页图 第二章 过程通道 概念和设计 1 编址方式的种类和特点 2 常用的地址译码方法 重点理解译码器译码的设计方法 设计 题 3 过程通道的概念及组成 几种类型 4 总线接口常用芯片的使用 5 数字量输入通道的结构 并了解其信号调理方式 6 数字量输出通道的结构 并了解其输出调理电路设计 7 模拟量输入通道的结构 常见到信号处理形式 8 了解信号放大 多路转换 I V 变换的种类以及原理 9 理解采样保持的使用以及采样 保持器的概念和作用 10 A D 转换器的技术指标 分辨率与位数的关系分辨率与位数的关系 11 A D 转换器与计算机的接口方法 12 模拟量输出通道的一般结构和特点 13 D A 转换器的技术指标 精度与位数的关系精度与位数的关系 DAC0832 与 CPU 的接口方法及输出极性的变换 设计题 14 第三章 数据通信基础 概念 1 数据通信的有效性和可靠性指标 2 理解介质带宽以及其对信号传输的影响 3 通信线路的工作方式 4 了解各种差错校验方法 5 了解各种总线的知识 重点对 RS232 和 RS485 进行理解 6 比特率与波特率的区别6 比特率与波特率的区别 第四章 数据处理与抗干扰技术 概念 1 什么是线性化处理 线性化方法有几种 2 理解标度变换 3 了解超限报警的类型和方法 4 了解干扰的来源和传播途径 5 了解硬件抗干扰的常用方法 6 数字滤波的特点 有几种常用的数字滤波方法 各有何特点 7 了解输入 输出软件抗干扰措施 软件冗余以及程序运行失常的 软件抗干扰 8 看门狗的原理 9 指令冗余技术可将跑飞的程序纳入正轨 第六章 计算机控制系统理论基础 概念 1 理解计算机控制系统中的信号流程 2 如何理解采样定理 3 采样周期的经验选择方法 4 对于离散系统 采用 Z 变换有什么好处 5 如何理解 Z 传递函数 它有什么局限性 6 开环及闭环系统的脉冲传递函数表达 第七章 计算机控制系统分析 1 S 平面与 Z 平面之间的映射关系 2 离散控制系统稳定性的判别方法 特征根 朱里判据 双线性 变换的劳斯判据 概念 3 理解采样周期与离散系统稳定性的关系 4 掌握 Z 平面上不同位置的极点对系统过渡过程的影响 5 三种典型输入信号下计算机控制系统稳态误差的计算 6 理解采样周期对离散系统稳态误差的影响 7 离散系统频率特性特点 8 计算机控制系统的闭环脉冲传递函数8 计算机控制系统的闭环脉冲传递函数 设计 9 理想脉冲采样函数的数学表达及物理含义 10 Z 平面上不同位置的实数极点对离散控制系统过渡过程的影 响 9 理想脉冲采样函数的数学表达及物理含义 10 Z 平面上不同位置的实数极点对离散控制系统过渡过程的影 响 概念 第八章 计算机控制系统经典设计 1 理解数字控制器的连续化设计和离散化设计思想 2 掌握数字 PID 位置型控制算法和增量型控制算法 理解两者的 优缺点 概念 3 理解 PID 三个参数对控制系统动态和稳态性能的影响 概念 4 掌握 PID 及改进型的 PID 数字控制算法 积分分离 带死区的 PID 不完全微分 PID 微分先行 PID 理解每种改进算法的要 点 设计 5 什么是积分饱和 它是怎样引起的 如何消除 概念 6 采样周期的选择需要综合考虑哪些因素 7 三种数字 PID 参数整定方法的思想及步骤 8 给出基于扩充响应曲线法整定数字 PID 参数的步骤给出基于扩充响应曲线法整定数字 PID 参数的步骤 9 掌握最小拍 或称快速 最小拍 有 无纹波控制系统的设计方 法及具体步骤 输入可能是三种典型函数 被控对象可能是连 续的传递函数表达 设计 10 理解最小拍控制系统两种改进方法的思想 11 掌握达林算法的设计方法和步骤 概念 12 理解在本章出现的一些重要概念 如振铃现象 纹波等 概 念 第九章 计算机控制系统现代设计方法 概念和设计 1 将高阶差分方程 不含输入函数的高阶差分项 转换为状态方 程和输出方程的形式 2 将 Z 传递函数转换为状态方程和输出方程的形式 并行 串行 直接 嵌套四种方法 3 采用零阶保持器将连续状态方程转换成离散状态方程 4 计算机控制系统闭环离散状态方程的表达 设计 5 离散状态空间的极点配置方法 概念 6 离散系统全维状态观测器设计 概念 7 简述单输入离散控制系统状态反馈极点配置及全阶状态观测器 设计的基本过程 7 简述单输入离散控制系统状态反馈极点配置及全阶状态观测器 设计的基本过程 复习分析设计题的相关例题复习分析设计题的相关例题 1 设不完全微分的连续 PID 控制器用 D s 表示 其中比例系数 Kp 2 积分系数 Ki 2 微分系数 Kd 1 采样周期 T 0 5 秒 一阶 惯性环节的时间常数 Tf 2 秒 试给出基于一阶后向差分法的不完 全微分 PID 数字控制器 D z 表达式 指出在数字 PID 控制器设计中 采样周期的选择要综合考虑哪些因素 给出基于扩充临界比例度法整 定数字 PID 参数的步骤 2 设计算机控制系统如下图所示 试设计在单位速度输入情况下的 最小拍无纹波数字调节器 其中 采样周期为T 0 8秒 为降低 闭环系统对输入函数的适应性 试给出改进方法 1 设不完全微分的连续 PID 控制器用 D s 表示 其中比例系数 Kp 2 积分系数 Ki 2 微分系数 Kd 1 采样周期 T 0 5 秒 一阶 惯性环节的时间常数 Tf 2 秒 试给出基于一阶后向差分法的不完 全微分 PID 数字控制器 D z 表达式 指出在数字 PID 控制器设计中 采样周期的选择要综合考虑哪些因素 给出基于扩充临界比例度法整 定数字 PID 参数的步骤 2 设计算机控制系统如下图所示 试设计在单位速度输入情况下的 最小拍无纹波数字调节器 其中 采样周期为T 0 8秒 为降低 闭环系统对输入函数的适应性 试给出改进方法 zD 3 已知计算机控制系统如下图所示 其中数字控制器3 已知计算机控制系统如下图所示 其中数字控制器 2 0 2 z zD 由零阶保持器 ZOH 和被控对象组成的广义被控对象的 Z 传递 函数为 由零阶保持器 ZOH 和被控对象组成的广义被控对象的 Z 传递 函数为 sGp 5 0 1 0 zz z zG 试列写出此离散控制系统的闭环离散 状态方程和输出方程 说明 请给出方块图 并详细标注状态变量 的选取 试列写出此离散控制系统的闭环离散 状态方程和输出方程 说明 请给出方块图 并详细标注状态变量 的选取 4 若测控现场有四路 4 20mA 电流输出的仪表 微机系统只有一个 A D 转换通道 且该通道要求 0 5V 电压输入 为完成对四个模拟量 的巡回测量 试画出四个仪表的电流输出与微机系统 A D 通道输入间 的原理性接口电路 5 利用地址线 A0 A9 IOW和 AEN 并使用 1 个 4 输入或门 一个 4 输入与门和一个 74LS138 实现下列地址的译码 并写出设计过程 包 括地址线状态与选通地址的对应关系表及设计说明 其中 AEN 在进 行 IO 操作时为低电平有效 8 分 6 若测控现场有三路 4 20mA 电流输出的仪表 微机系统只有一个 A D 转换通道 且该通道要求 0 5V 电压输入 试画出原理性接口电 路 6 若测控现场有三路 4 20mA 电流输出的仪表 微机系统只有一个 A D 转换通道 且该通道要求 0 5V 电压输入 试画出原理性接口电 路 7 某热处理炉温度测量表的量程为 200 到 1000 量程为 0 10V 在某一测量时刻 计算机采样并经数字滤波后的数字量为 64H 求此 时对应的温度值是多少 7 某热处理炉温度测量表的量程为 200 到 1000 量程为 0 10V 在某一测量时刻 计算机采样并经数字滤波后的数字量为 64H 求此 时对应的温度值是多少 8 给某热处理炉控制系统 两个温度变送器 1 个多路转换器 1 个采样保持器 1 个 CPU 1 个译码器和 1 个缓冲器 8 位 设计采 集系统的原理性框图 考虑两个温度变送器的量程和标度变换色设 计 9 试设计在单位速度输入情况下的有限拍有纹波数字调节器 为降低闭环系统对输入函数的适应性 试给出改进方法 8 给某热处理炉控制系统 两个温度变送器 1 个多路转换器 1 个采样保持器 1 个 CPU 1 个译码器和 1 个缓冲器 8 位 设计采 集系统的原理性框图 考虑两个温度变送器的量程和标度变换色设 计 9 试设计在单位速度输入情况下的有限拍有纹波数字调节器 为降低闭环系统对输入函数的适应性 试给出改进方法 采用阻尼因 zD 子法 2009 年 一 填空题 共 10 分 每空 1 分 一 填空题 共 10 分 每空 1 分 二 判断题 共 7 分 每小题 1 分 三 简答题 共 33 分 每小题 3 分 四 分析设计题 共 50 分 判断题 共 7 分 每小题 1 分 三 简答题 共 33 分 每小题 3 分 四 分析设计题 共 50 分 PID 控制控制 9 有限拍设计 有限拍设计 9 分 分 闭环离散状态方程 闭环离散状态方程 10 分 分 计算题 计算题 8 分 分 分析设计题 共 12 分 分析设计题 共 12 分 2010 一 填空题 共 17 分 每空 1 分 一 填空题 共 17 分 每空 1 分 二 判断题 正确的在括号内打 错误的打 共 10 分 每小题 1 分 三 简答题 共 27 分 每小题 3 分 四 计算机控制系统地址译码设计 6 分 判