计算机控制技术复习

1、一、填空题1. 计算机控制系统与连续控制系统在本质不有许多不同，需采用专门的理论来分析和设计，最常用的两种设计方法是 模拟调节规律离散化设计方法一和直接设计法_.2.在计算机控制系统中，由于计算机具有高速的运算处理能力，一个控制器经常可采用分时控制的方式控制多个回路。3. SCC系统是指_计算机监督控制系统_ 。4.A/D转换器中_孔径时间 决定了每一个采样时刻的最大转换误差?对于一定的转换时间，误差的百分数和信号频率成正 _比。若一个10位的A/D转换器，若要求转换精度为0.1% ,孔径时间为10 微秒，则允许转换的正弦模拟信号的最大频率为0.1%/(2n*10*10)=16 HZ.5.若m

2、ax为信号雄) 的最高角频率，则采样频率国 S 的下限是_3S=2&)max _?7. _零阶保持器是一个相位_滞后环节。&对于满刻度值为5.12V ，单极性输出，8位D/A转换器的分辨率为_(1/256)*5.12V=20mV _;D/A转换器的分辨率取决于它的位数的多少_。DDC 系统是 计算机直接数字控制系统 _ 。10?连续系统稳定的充要条件是系统特征方程所有根均应位于_ S 平面左半面内_；离散系统稳定的充要条件是系统特征方程所有根均应位于_Z平面的单位圆内。12.对于满刻度值为5.12V, 单极性输出，10 位 D/A转换器的分辨率为5mV； D/A转换器的分辨率取决于它的 位数的

3、多少_。13.积分时间常数T太小时，系统动态特性将不稳定,T偏小，则系统的振荡次数较多。积分控制能消除系统的_静态误差_，提高控制系统的控制精度。但是由于积分的存在会使系统产生积分饱和_现象。二、简答题?什么是采样开关？常见的采样方式有几种？答：采样开关：完成采样操作的开关 周期采样同步采样非同步采样多速采样随机采样2?什么是最少拍系统？最少拍系统有什么不足之处？、6.1 解：最少拍控制系统是指系统在典型输入信号作用经过最少护使系统输出稳态误弟为零。不足之处：只针对某种典型输入进行设计，当输入形式改变时，系统性能变坏，输出响应不一定理想 ?简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。答： (

4、1)连续信号连续信号是在整个时间范围均有定义的信号， 它的幅值可以是连续的、也可 以是断续的。模拟信号模拟信号是在整个时间范围均有定义的信号，它的幅值在某一时间范围内是连续的。模拟信号是连续信号的一个子集，在大多数场合与很多文献中，将二 者等同起来，均指模拟信号。离散信号离散信号是仅在各个离散时间瞬时上有定义的信号。采样信号采样信号是离散信号的子集，在时间上是离散的、而幅值上是连续的。在很 多场合中，我们提及离散信号就是指采样信号。数字信号数字信号是幅值整量化的离散信号，它在时间上和幅值上均是离散的。?算术平均值滤波法，加权平均值滤法二者间有什么区别？答案：算术平均滤波是在采样周期T 内,对测

5、量信号 y 进行 m 次采样 ，把 m 个采样值相加后的算术平均值作为本次的有效采样值 ,即1 丄y(k)= 一工Yim fti加权平均滤波是对每次采样值赋以不同的权系数而以增加新鲜采样值的权重相加my( k) =cy i=l?简述计算机控制系统的一般控制过程。答： ( 1)数据采集及处理，即对被控对象的被控参数进行实时检测，并输给计算 机进行处理。(2) 实时控制，即按已设计的控制规律计算出控制量，实时向执行器发出控制信号。6?选择采样周期时，应考虑哪些因素?(1)采样周期应比对象的时间常数小得多，否则，采样信号无法反应瞬变过程 (2)采样周期应远小于对象扰动信号的周期，一般便扰动信号周期与

6、采样周期成整数倍关系。半系统纯滞后占主导地位时，应按纯滞后大小选取 T. 尽可能使纯滞后时间接近或等丁采样周期的整数倍。考虑执行器的响应速度，如果执行器的响应速度比较 慢，那么过小的采样周期将失去意义。?模拟信号调理的主要目的是什么？信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。1?传感器输出的电信号很微弱，大多数不能直接输送到显示、记录或分析仪器中去，需要进一步放大，有的还要进行阻抗变换有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声，需要去掉噪声，提高信噪比。某些场合，为便于信号的远距离传输，需要对传感器测量信进行调制解调处理。电源抗干扰有哪几种方法？采用交流稳压器。电源滤波器。在要求供电质量很高的特殊

7、情况下，可以采用发电机组或逆变器供电电源变压器采取屏蔽措施。在每块印刷电路板的电源与地之间并接去耦电容，采用分立式供电。分类供电方式。?何为最小拍控制系统，它的四个性能指标是什么？答：它是指系统对应于典型的输入具有最快的响应速度，被控量能最少采样周期达到设定值，且稳态误差为零。四个性能指标：稳定性快速性物理可实性可靠性三、已知控制系统的被控对象的传递函数G(s 2T7 s 为，采样周期 T=0.9s ，若选闭环系统的时间常数T0 = 0.5s?试用大林算法设计数字控制器。?判断有无振铃现象，若有请计算振铃幅度，并消除振铃现象。?绘制系统的单位阶跃响应曲线。四、已知某连续控制系统的传递函数为1

8、0.15sGc(s)0.05s现用数字 PID 算法实现，试分别写出其相应的位置型和增量型PID 算法的表达式，设采样周期T=1s 。7.已知某连续控制器的传递函数为1+010.085J现用数字 PTb 算法来实规它，试分别711 其和曲的位置型利増量型PID 斃袪输出表达式 .设采样 MiUr = h oP1D 控制笄法的模拟衣达式为呛)= Kfte(t)+#匸 e(tdt + 几讐 位置型输出表达式为讹） =?锹） +心召立心） +心牛咏）锹 1） f f j=a 増童型输出表达式为：以幻 =心 1）+（心十匚令十气￥）讹）（心十2 心￥）申一 1）+心￥锹一2而对模拟表达式 盘（竹 求拉

9、式变换铝u(s) = Kftl + TS DJ)心 )=?1卜护 7+豊+ 5es)1 + 0,175 _1 0J7%)= ().0K5f0.0S5J ().085亠心=2Tf=0,17 丁 尸 0It 位置表达式为：u(k) = 2e(k) + U65e(j)y=o其増量表达 式为： 伙 )= 13? 765 亡仗 ) 2/伙1)G(s).Se五、设被控对象的传递函数为( 2 s * 1)( s * D，期望的闭环系统时间常数T。= 0.5S ，取采样周期 T=1 s ,?试用大林算法设计数字控制器。?判断有无振铃现象，若有请计算振铃幅度，并消除振铃现象。3?绘制系统的单位阶跃响应曲线。解：

10、采样周期匸山，期望闭坏脉冲传递函数为eZe0.5s + 1 s + 2进而J 2es 1 _0 卫6 女鼻s + 2 1 -0.368z _l被控装置广义脉冲传递函数0J54z 2a + 0.610z l?严J (2J + 1)(5 + 1)G(z) =-(1-0368; _, )(1 - 0.607Z -1 )则1 (专5.617(1 -0.368_, )( -0.607; -1 )DQ) 二=iG(z) 1 -( g)(1 + 0.6102l)(l-0368z _ ，-0.865 -2)4617(1-0*368 厂)(1 - 広607汀) (1 + 0.61 Qz 1XI + 0.7632 _)(1 -L13lz l)由振铃现象产生的原理知，用常规大林算法设计的被控对象为二阶的系统必产生振铃现彖。在 D 仗) 屮的靠近 z = -l 的两个因子中令忑 =1 来消除振铃现象，即1d(z)5.617(1-0368 _l)(l0.607 -1 )O(z)= - - - = -G(z)l-0(z)(1 + 0.610)(1 + 0.763)(1 -L131I1_ 1.979(1