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%/(2 n *10*10 ) =16

2、HZ. 5. 若max为信号雄)的最高角频率，则采样频率s的下限是_ 3 S=2 max 7. 零阶保持器是一个相位 _ 滞后环节。 D/A转换器的分辨率取决于它的位数的多少 。 9. 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_； 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。 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

3、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 1什么是采样开关？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2 经过最少柏使系统输出稳态误差为零。 不足2处：只针对菜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。 3简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。 答：(1)连续信号 连续信号是在整个时间围均有定义的信号，它的幅

4、值可以是连续的、也可以 是断续的。 (2) 模拟信号 模拟信号是在整个时间围均有定义的信号，它的幅值在某一时间围是连续 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。 (3) 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。 (4) 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。 (5) 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。 4 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,对测量信号y进行m

5、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 U y(k) =丄工 y； 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 m y(k) = Ciyi 1=1 5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。 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) 采样周期应远小于対彖扰动信号的周期，般便扰动 信号用期与采样周期成整数倍关系

6、7系统纯滞启占主导地位时.用按纯滞后大小选取 7；尽可能便纯滞后时间接近或等于采样周期的整数倍。 (4)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。 7 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 2. 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。 3. 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。 8. 电源抗干扰有哪几种方法？ (1) 采用交流稳压器。 (2)

7、电源滤波器。 (3) 在要求供电质量很高的特殊情况下，可以采用发电机组或逆变器供电 (4) 电源变压器采取屏蔽措施。 (5) 在每块印刷电路板的电源与地之间并接去耦电容， (6) 采用分立式供电。 (7) 分类供电方式。 9 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 G(s)汙v1.8s为，采样周期T=9s，若 三、已知控制系统的被控对象的传递函数 选闭环系统的时间常数 T00.5s 1 试用大林算法设计数字控制器。 2 判断有无振铃现象

8、，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。 四、已知某连续控制系统的传递函数为 G s 1 0.15s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 T=1s。 Gc(s)0.05sPID算法的表达式，设采样周期 7. lA知某连续控制器的传谨诙数为 0,0855 现用数字PID前壮來实观它、试分别写出其相应的位置型制堆员里PID囂魁愉出农达式匚 设采样周期丁 = 1C P【1J控制卽法的模拟表込式为 u(f) = H)+ 打e(t)di + Ta 響 Tj 山at uk)= Kpe(k) + Kj+ K 石 /*0* 堀试电输出表达式为】 T TTT 心

9、)二鍬-1屮心+ 令讥#W)-(K卫心#皿-) + #心-2) 丽対模拟衣达3(求拉氏变换衍 I 十(117$ 710857 川说+迅%诀+ 5 10,17 + 0.08550.085 KP=2 T!=(kl7 Td=0 K位置农达式为： 讹)=2讹)+ 1L765工心) 尸o 其增量表达式为: Atf(Zc) = 13/765锹)一 2e(k 一 1) G(s) 五、设被控对象的传递函数为 (2s1)(s1)，期望的闭环系统时间常数 T。0.5s，取采样周期 T=1 s, 1 试用大林算法设计数字控制器。 2 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

10、线。 解：采样周期7=15,期望闭坏脉冲传递函数为 -Jr 一 零 e2e 中(5)= 0.5 j + 15+2 被控装进广义脉冲传递函数 1 -严 G(z) = 2- 0.154(1 + 0.610s-1) 0,865;- )= (2j + 1)(j+ I) (1-O.368s*j)(l - 0.607l) ,】4(z)5,617(1 - 0368;-1 )(1 - 0.607 z_1) G(z) 1 -b(z)(1 + 0,10z )(1-0368 -0.865；) _5.617(-0.35腺7)(1-0()7厂) -(1 + 0.6l0z_l)(l + 0.763i_1)(l - 1J3lz_,) 由振铃现象产生的原理知，用常规人林算法设计的被控对彖为阶的系统必产生 振怜现彖。在D中的釜近之=一1的两个因了中令z = l來涓除振跑现象，即 I b(z)5.617(1 -0.36Hs_*)(l -0 6075-1) 。=,* G(z) l-0(z(1 + 0.610X1