（完整版）计算机控制系统试题库

1、本word文档可编辑可修改 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=2 =255 N0=0 Nx=171，8，则Ax =400 +（1200-400）*（171-0）/（255-0

2、）=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)4V12解：（1）1.25/52102412（2）4/523276.8关注我 实时更新 最新资料 323、已知 G1（S），G2（S），试分别求出他们中间没SS 3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)ZZ 1 Z e 3Tz 2()（3分）(2)中间有采样开关时：3Z2Z6Z 2G(

3、Z) G (Z)G (Z) ZG (S) ZG (S)1212Z 1 Z e 3TZ 1 Z e 3T4.用双线性变换法、后向差分法离散下列连续函数1D(S)2S 2S 1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12 1 Z令 S代入式中得1T 1 Z1210.25(1 2ZZ ) U (Z)D(Z)S2 2S 111 0.5ZE(Z)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11 Z令 ST14U (Z )E(Z)D(Z)S2 2S 1 9 6Z12Z等效差分方程为 u(k)=4e(k)/

4、9+2u(k-1)/3-u(k-2)/9 5 、 设计算机控制系统中广义对象 的脉冲传递函数0.000392Z (1 2.78Z )(1 0.2Z 1)11G(Z )1 2(1 Z ) (1 0.268Z 1)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， =1TZ 1已知输入信号为斜坡信号，则 R(Z)，故 m=2.由于 G(Z)(1 Z 1) 2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，

5、因此两者合并为一项 (1-Z -1)2令 m+v=2.，则P=m+v-1=1q=l+w-1=1阶次确定后，可令( z) z (1 2.78z )( 0 1z 1)11(z) (1 z ) (1 f z 1)1 211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 +1.544Z -1.277Z-3-1-2所求 的最少拍数字控制器1G(Z) 1 (Z) 0.000392Z (1 2.78Z )(1 0.2Z 1)(Z)(1 Z ) (1 0.286Z 1)1 2D(Z)11 6.某连续控制器设计为1 T1sD s1 T s2试

6、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)。2 z 1双线形变换法：把代入，则s?T z 12 z 11 T ?1T 2T z T-2T1T z 12 z 11D z D z|s2Tz 1z 1T 2T z T 2T22?1 T ?2T z 1z-1T前向差分法：把 z代入，则z 11 T11 T sT1z T T1T1D z D s|sz 1z 11 T s2T z T T22T1 T2Tz 1Tz后向差分法：把代入，则sz 11 T11 TsT1z T T1T z T T2Tzz 11D z D s |sz 1Tz1 T s21 T22Tz7.已知模拟调节器 的传递

7、函数为1 0.17sD s1 0.085s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。U sE s1 0.17sD s1 0.085s则 U s 0.085SU s E s 0.17SE sdu tdtde tdtu t0.085e t0.170.085 u ku k 1T0.17 e ke k 1Tu ke k把 T=0.2S代入得1.425u k 0.425u k 1 4.5e k 3.5e k-1 位置型 u k3.1579e k 2.4561e k 1 0.2982u k 1增量型u k u k u k 1 3.1579e k 2.4561e k 1 0

8、.7018u k 18.被控对象 的传递函数为1s2G sc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；D z(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-Ts2-111 e1s21s3T z 1 zG z c?Z 1 e Ts22 1 z 1s将 T=1S代入，有z-1 1 z 1G zc221 z 1由于输入 r(t)=t，则2G z 1 z -1e1z 1 z 11 G zeD zG z G ze2(2)系统闭环脉冲传递函数 z 2z 1 z- 2则当输入为单位速度信号时，系统输

9、出序列Z变换为Tz 11Y z R z z 2z z 22Tz 2 3Tz 3 4Tz 421 z 1 543210T2T3T4T5T6Ty(0)=0,y(1)=0,y(2)=2T,y(3)=3T,9.被控对象 的传递函数为1s 1G sce s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；u kD zu k式。(1)采用 Smith补偿控制广义对象 的传递函数为Ts1 ess1 eHG s H s G s? e?e s HG s ?e sPC0Css 1 s s 11 e ss s 1b1z 1s1 z L1

10、 a z 1D z Z D s Z? 1 e1T其中T111a e1e ,b 1 e , L1,T 1S1tU zE z0.6321 z 1 z 21 0.3679z 1则 D zU z 0.3697z U z 0.6321 z 1 z E z12u k 0.6321e k 1 0.6321e k 2 0.3679u k 1(2)采用大林算法设计数字控制器取 T=1S, 1,K=1,T =1,L= / T =1,设期望闭环传递函数 的惯性时1 间常数 T =0.5S0则期望 的闭环系统 的脉冲传递函数为G z Z 1 e Ts?e LTsz 1 e 22B1sT s 101 z e 2广义被控

11、对象 的脉冲传递函数为HG z Z 1 e sT?e LTs1 z z Z 1s 1 sz- 2 1 e 11 z e 1K11-1C1s1 T s1则2z 1 e 22z 1 e 2G zBD zHG z 1 z e 2 z 1 e 2122z 1 e 1HG z 1 G z1 z e 2 z 1 e 212CBC11 z e 11 z e 1 e 2111 e 1 z e 2 1 e z 211211 0.3679z 1 0.13531 0.3679 1 0.1353z 1 1 0.1353 z 21.3680 0.5033z 11 0.1353z 1 0.8647 z 2U z又 D z

12、E z则 U z10.1353z U zz U z 1.3680E z 0.5033z E z210.8647上式反变换到时域，则可得到u k 1.3680e k0.5033e k 1 0.1353u k 1 0.8647u k 210.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 x =4,y =6，F =0，我们设置一个总 的计数器 N ,e e 0 xyyE(-4,6)654321x0-6-5-4-3-2-1 其初值应为 N =|6-0|+|-4-0|=10 ，则插

13、补计算过程如表 3 1所xy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 3 1步数偏差判别坐标进给起点偏差计算终点判别F0=0N =10xy12F =0-XF =F -y =-6N =9xy010e1F 0+Y+Y-X2F =F1+xe=-2N =8xy3F 04F =F3-ye=-4N =6xy5F 0+Y-XF =F +x =0N =5xy454e6F5=00F6=F5-y+xee=-6Nxy=4=37F6+Y+Y-XF7=F6=-2Nxy8F 00F9=F8-ye=-4Nxy=1=010F9+YF10=F9+xe=0Nxy11.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 3 2 所示。终点判别仍采用第二种方法，设一个总 的计数器 N，每走一步便减 1操作，当 N =0时，加工xy xy到终点，插补运算结束。下图为插补过程中 的走步轨迹。 y654NR1321x0123456表 3 2步 偏差判 坐标进坐标计算终点判别偏差计算数起点别给x0=6,y=5,y0=0=00F =0Nxy=12=11=10F1=0-12+1=-1 x111123F0=0-XNxyF =-11+0+1=- x =5,y =1222F100+Y+