(完整版)计算机控制系统试题库1

1、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

2、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） 1.25/5 212= 1024（2） 4/5 >212= 3276.83、已知G1 (S)= 3 , G2(S)=丄，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/S 卞 2/(S+3)=2Z1/S - 1/(S+3)(3 分)(2)中间有米样开关时:G(Z) G(Z)G2(Z) ZG(S) ZG2(S)3ZZ 12

3、Z6Z23T3T4. 用双线性变换法、后向差分法离散下列连续函数D(S)1S2 2S 1D(Z)1S2 2S 1D(Z)1S2 2S 14U(Z)9 6Z 1 Z 2 E(Z)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S 2代入式中得T 1 Z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G(Z) 0.000392Z 1(1 2.78Z )(1 0.2Z 1)(1 Z 1)2(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)

4、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 =1已知输入信号为斜坡信号，则R(Z)(:丫，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=1q=l+w-1=1阶次确定后，可令(z) z 1(1 2.78z 1)( 0 1z 1)1(z) (1 z1)2(1 f1Z1)比较同次幂系数可得屮0=0.723，屮 仁-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-2-1.27

5、7Z-3所求的最少拍数字控制器D(Z) -(1 Z)2(1 °286Z1)1G(Z) 1(Z)0.000392Z 1(1 2.78Z 1)(1 0.2Z 1)6.某连续控制器设计为Ds ms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) o双线形变换法:把 s 2?- 1T z代入，则1Dz DM叱T z 1,T 2cZ 1 1T1 ?5z1T 2cZ11T2?Tz1T 2T1 z T-2T1T 2T2 z T 2T2前向差分法:T代入，D z D s| z1sT1 T1S1 T2S1T2z 1Tz 1TT1Z TT1T2Z TT2后向差分法:了代入,D z D

6、s|1T1sz 1s tT1 T2S",盖z 1Tz1 T2Tz TT2Z T T27.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 oDsU s10.17sE s 10.085s则us0.085SUs E su t0.085 如dtet 0.17u k0.085 Uku k 110.17SE sde t dtek0仃ek ；k 1把T=0.2S代入得1.425u k 0.425u k 14.5e k3.5e k-1系统输出序列Z变换为2 -1 1T z 1 z2 1 z2Tz 1 2 3Tz 3 4Tz 4位置型 u k 3.15

7、79ek2.4561e k 10.2982u k 1增量型 uk u k u k 13.1579e k 2.4561e k 10.7018u k 18. 被控对象的传递函数为Gc s 4s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Gc z Z 1?2Z 1 e Tss s将T=1S代入，有-z-1 1 z 1Gc z1 21 z 1由于输入r(t)=t1 2Ge z1 zy(0)=0,y(1)=0,y (2)=2T,y(3)=3T,9.

8、被控对象的传递函数为Gc 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uk ；(2)采用大林算法设计数字控制器D z，并求取u k的递推形式。(1)采用Smith补偿控制广义对象的传递函数为HGC s H 0 s GC sTss1 e ? e s s 18?es s 1HGp s ?e sDz 11 a1z 1其中a1D z ZDs-1,T 1S t0.6321 z -41L-6-5 z 211 0.3679Z间常数To=O.5S则期望的闭环系统的脉冲传递函数为2 2z 1 e1 21 z eTsLTs1 e eGB z Z?sT0s1广义被控对象的脉冲传递函数为H

9、GcKLTse1T；s-2 1z 1 e1 11 z eGB zHGC z 1 GB zz 2 1HGC z 1 z 1e 2 z 22彳 2z 1 e1Z1e1222T 1 z e z 1 e 1 z e1 1 21 z e 1 e- 1 2 " 2 21 e 1 z e 1 e z10.3679z 1 1 0.13531 21 0.3679 1 0.1353z1 0.1353 z11.3680 0.5033z1 21 0.1353z 10.8647z 2又U z乂 D zE z0.5033Z 1E z贝U U z 0.1353z 1U z 0.8647 z 2U z 1.3680

10、 E z上式反变换到时域，则可得到u k 1.3680ek0.5033e k 10.1353u k 10.8647u k 210. 若加工第二象限直线 OA起点0(0, 0),终点A (-4 , 6)O 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。y4E(-4,6)4-3-2-154321解：由题意可知Xe=4,y e=6, Fo=0，我们设置一个总的计数器 Ney,x其初值应为My=|6-0|+|-4-0|=10，则插补计算过程如表 3 1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3 1步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判别起

11、点Fo=OMy = 101Fo=0-XF1=Fo-y e=-6Ncy=92FEO+YF2=F1+Xe=-2NXy = 83F2VO+YF3=F2+Xe=2NXy=74F3>0-XF4=F3-y e=-4NXy=65F4V0+YF5=F4+Xe = 0NXy=56F5=0-XF6=F5-y e=-6NXy=47F6<0+YF7=F6+Xe=-2My = 38F7<0+YF8=F7+Xe=2My=29Fb>0-XF9=Fs-y e=-4My=110F9V0+YF1o=F9+Xe=ON<y = 011. 设加工第一象限的圆弧 AB,起点A(6, 0)，终点B(0，6)

12、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 My，每走一步便减1操作，当My=O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。y表32步数偏差判别坐标进给偏差计算坐标计算终点判 别起占J 、Fo=OXO=6,y o=ONcy=121Fo=0-XR=O-12+1=-11X1=5,y 1=ONcy=112F1VO+YFz=-11+O+1=-1OX2=5,y 2=1Ncy=1O3F2VO+YF3=-1O+2+1=-7X3=5,y 3=2Nky=94F3VO+YF4=

13、-7+4+1=-2X4=5,y 4=3Nky=85F4VO+YF5=-2+6+1=5X5=5,y 5=4Nky=76F5>O-XFo=5-1O+1=-4X6=4,y 6=4Nky=67F6<O+YF7=-4+8+1=5X7=4,y 7=5Nky=58F7>O-XFa=5-8+1=-2xa=3,y 8=5Nky=49FaVO+YF9=-2+1O+1=9X9=3,y 9=6Nky=310F9>O-XF1o=9-6+1=4X1O=2,y 1o=6Nky=211F1O>O-XF11=4-4+1=1xn=1,y 11=6Nky=112Fn>O-XF12=1-2+1=OX12=O,y 12=6Nky=O0.25(1 2Z 1 Z 2) U (Z)10.5Z 1E(Z)等效差分方程为U(k)=0.5u(k-1)+0.25e(k)+0.5e(k-1)+0.