MOOC 计算机控制系统-北京交通大学 中国大学慕课答案

MOOC计算机控制系统-北京交通大学中国大学慕课答案第1周第1章计算机控制导论。单元测试1、问题：习题1.1:计算机控制系统已经得到了广泛应用，从数字计算机参与系统的控制方式可分为直接数字控制(DDC)、计算机监督控制(SCC)和分散型计算机控制系统(DCS)。下列说法错误的是：选项：A、DDC是将计算机取代常规的模拟式控制器而直接对生产过程或被控对象直接控制；B、DCS是将控制系统分成若干个独立的局部子系统，用以完成被控过程的自动控制任务；C、DCS是针对某一生产过程或被控对象，产生最佳设定值，并将其自动作为执行级DDC的设定控制目标值；D、SCC是针对某一生产过程或被控对象，产生最佳设定值，并将其自动作为执行级DDC的设定控制目标值；E、在分散控制基础上进一步发展形成了集散型综合控制系统，“控制要分散，管理要集中”的实际需要推动集散型计算机控制系统的发展；正确答案:【DCS是针对某一生产过程或被控对象，产生最佳设定值，并将其自动作为执行级DDC的设定控制目标值；】2、问题：习题1.2下面关于计算机控制系统表述错误的是：选项：A、严格来说，计算机控制系统不是时不变系统。系统对同样外作用的响应，在不同时刻研究、观察时可能是不同的。所以，它的特性与时间有关；B、对于计算机控制系统而言，当输入为正弦信号时，其稳态响应与输入信号频率和采样周期有关；C、计算机控制系统特征可以用连续控制理论解释，但还有很多现象是不能用连续系统理论加以解释的；D、严格来说，一个稳定的连续时不变系统达到稳态的时间是无限的，所以所有计算机控制系统达到稳态的时间也是无限的；E、由于A/D或D/A变换器、计算机内存及计算器的字长是有限的，由于数字字长有限，在某些情况下，将会使计算机控制系统响应产生极限环振荡；正确答案:【严格来说，一个稳定的连续时不变系统达到稳态的时间是无限的，所以所有计算机控制系统达到稳态的时间也是无限的；】3、问题：习题1.3计算机控制系统有两种工程设计方法，下面说法正确的是：()选项：A、拉普拉斯变换方法和傅里叶变换方法B、连续域设计离散化方法和拉普拉斯变换方法C、直接数字域(离散域)设计和时域设计方法D、连续域设计离散化方法和直接数字域(离散域)设计方法E、时域设计方法和采样方法正确答案:【连续域设计离散化方法和直接数字域(离散域)设计方法】4、问题：习题1.4下面关于计算机控制系统中的A/D字长说法正确的是：()选项：A、A/D的字长对计算机控制系统没有影响；B、A/D的字长对计算机控制系统有一些影响，但不会影响控制性能C、如果A/D的字长选择不合适有可能会使计算机控制系统产生极限环振荡D、如果采样周期满足要求，A/D字长对系统没有影响E、A/D字长可自由选择正确答案:【如果A/D的字长选择不合适有可能会使计算机控制系统产生极限环振荡】5、问题：习题1.5计算机广泛应用于计算机控制系统的原因有多种，下列说法错误的是：()选项：A、计算机计算能力越来越强B、计算机成本越来越低C、计算机控制器比人工控制的效果一定更好D、计算机中的算法更容易修改E、计算机控制系统可以实现控制和管理的协调正确答案:【计算机控制器比人工控制的效果一定更好】6、问题：习题1.6下列哪种现象是对控制系统有益的:()选项：A、采样引起的差拍现象B、计算机控制系统的有限调节时间现象C、计算机控制系统有限字长引起的振荡现象D、大采样周期引起的振荡现象E、采样所引入的干扰现象正确答案:【计算机控制系统的有限调节时间现象】7、问题：习题1.7下面关于DCS系统说法错误的是：()选项：A、DCS系统采用分散控制的原理B、DCS系统从上到下分成生产管理级、控制管理级和过程控制级等，形成分布式控制C、控制管理级通过协调过程控制器的工作实现生成过程的动态优化D、过程控制级完成制动生产计划和工艺流程管理E、DCS可以将PLC作为核心设备正确答案:【过程控制级完成制动生产计划和工艺流程管理】8、问题：习题1.8计算机控制系统的组成包括：()选项：A、A/D、D/A、传感器、执行器和计算机B、传感器、执行器和计算机C、传感器、执行器、计算机和通信网络D、A/D、D/A、滤波器和计算机E、传感器、滤波器和执行电机正确答案:【A/D、D/A、传感器、执行器和计算机】第3周，第3章计算机控制系统的数学描述-单元测试1、问题：习题3.1用Z变换法求解差分方程，已知输入信号选项：，初始条件r(0)=0:C(k)=().A、B、C、D、E、正确答案:【】2、问题：习题3.2已知以下离散系统的差分方程为:求该系统的脉冲传递函数：（）选项：A、B、C、D、E、正确答案:【】3、问题：习题3.3:求脉冲传递函数F(z)=z/(z-0.5)的Z的反变换为（）。选项：A、0.5tB、t/0.5C、0.5TD、E、正确答案:【】4、问题：习题3.4:确定函数选项：的初值和终值。A、初值为1，终值为2B、初值为2，终值为1C、初值为0.5，终值为1D、初值为1，终值为0.5E、初值为1，终值为1正确答案:【初值为1，终值为2】5、问题：习题3.5:用z变换定义求下列脉冲序列的z变换:()选项：A、B、C、D、E、正确答案:【】6、问题：习题3.6:定义为单位阶跃函数，则零阶保持器的时域表达式为：()选项：A、B、C、D、E、正确答案:【】7、问题：习题3.7求连续函数合形式)：()选项：的采样信号的拉普拉斯变换式(写成闭A、B、C、D、E、正确答案:【】8、问题：习题3.8求连续函数的采样信号的拉普拉斯变换式(写成闭合形式)：()选项：A、B、C、D、E、正确答案:【】9、问题：习题3.9求函数选项：的Z变换：(A)A、B、C、D、E、正确答案:【】第4周，第4章计算机控制系统分析1单元测试1、问题：4-3已知Z平面上的点置，设采样周期T=0.1s。s平面坐标表示为（）。选项：，试求其映射至s平面上的位A、B、C、D、E、正确答案:【】2、问题：4-5已知离散系统闭环特征方程分别为(1)(2)(3),系统的稳定性情况是（）。选项：A、三个系统都稳定B、（1）不稳定，（2）（3）稳定C、（1）（3）不稳定，（2）稳定D、（2）不稳定，（1）（3）稳定E、（1）（2）不稳定，（3）稳定正确答案:【（1）不稳定，（2）（3）稳定】3、问题：4-6已知系统的结构图如题图4-6所示，其中k=1,T=0.1s，输入r(t)=t，试用稳态误差系数法求稳态误差，并分析误差系数与T的关系。下面各选项中，正确的选项是（）。图4-6选项：A、稳态误差是0.5；误差系数和采样周期无关B、稳态误差是0.5；误差系数和采样周期成正比C、稳态误差是1；误差系数和采样周期无关D、稳态误差是1；误差系数和采样周期成正比正确答案:【稳态误差是1；误差系数和采样周期无关】4、问题：4-7汽车行驶速度控制系统的结构图如题图4-7所示。（1）设，试判断干扰力矩为单位阶跃信号时所产生的稳态误差（依图直接判断）。（2）若，求使系统稳定的k值范围。（3）若该系统为连续系统时，求使系统稳定的k值范围。下面各选项中，正确的选项是（）。习题4-7汽车行驶速度控制系统的结构图选项：A、,;B、;;;C、;;;D、;E、;正确答案:【,;】5、问题：4-8已知单位反馈离散系统开环传递函数为使得系统稳定，k与T应满足关系式（）。选项：要A、B、C、D、E、正确答案:【】6、问题：已知K的取值范围()选项：，则稳定时A、B、C、D、E、正确答案:【】7、问题：已知单位反馈离散系统开环传递函数为求使系统稳定时的K与T的关系（）选项：，A、B、C、D、E、正确答案:【】8、问题：某一计算机控制系统的结构如图所示，当采样周期T＝0.5ｓ时，使系统稳定的K值范围是（）选项：A、B、C、D、E、正确答案:【】第5周第4章计算机控制系统分析2单元测试1、问题：4-9给定题图4-9所示系统，（1）试求使系统稳定的k值范围；（2）令采样周期T趋于0，求k值的范围（3）若将该系统作为连续系统，确定k值的范围。下面各选项中，正确的选项是（）。4-9习题离散系统结构图选项：题图A、;;;B、;;C、;;;D、;E、;正确答案:【;;】2、问题：4-10给定系统如题图4-10所示，设指令输入动输入,扰,，系统的稳态误差如何？（）,,当题图4-10系统结构图选项：A、系统不稳定B、系统稳定，系统稳态误差是0.33C、系统稳定，系统稳态误差是0D、系统稳定，系统稳态误差是0.36E、系统不稳定，系统稳态误差是0.99正确答案:【系统稳定，系统稳态误差是0】3、问题：4-11开环脉冲传递函数）选项：的脉冲响应表达式是（A、B、C、D、E、正确答案:【】4、问题：4-12如题图4-12所示的火星漫游车控制系统，若0.1s及1s，使系统稳定的k值范围是（）。题图4-12,分别为选项：A、B、C、D、E、正确答案:【】5、问题：计算机控制系统如下图所示，设抛物线函数时的闭环系统稳态误差（），试求当输入为单位选项：A、0B、0.1C、0.5D、2E、正确答案:【】6、问题：求如图所示系统对单位阶跃输入时的稳态误差（）选项：A、0B、0.31C、0.23D、3.5E、正确答案:【0】7、问题：计算机控制系统的框图如下，求当输入信号为单位斜坡时，系统的稳态误差（）选项：A、0B、0.1C、0.5D、1E、正确答案:【1】8、问题：考虑下图所示计算机控制系统，设采样周期T＝0.2ｓ，试求闭环系统稳定的k范围（）选项：A、B、C、D、E、正确答案:【】第6周第5章计算机控制系统的经典设计方法1单元测试1、问题：习题5.1:已知连续传递函数，采样周期T=1s，若采用向前差分法将其离散化，求出其Z域的极点，并说明其稳定性。（）选项：A、,稳定B、,不稳定,稳定C、D、,不稳定E、,不稳定正确答案:【,不稳定】2、问题：习题5.2:设连续传递函数为：点匹配法使之离散化，令T=1s。（）选项：，试用零极A、B、C、D、E、正确答案:【】3、问题：习题5.3:已知超前校正网络汀变换进行离散化，其脉冲传递函数为：()选项：，采样周期T=0.1s,试用突斯A、B、C、D、E、正确答案:【】4、问题：习题5.7：已知S平面上相应特征根为，计算特征根所对应的阻尼比和无阻尼自然频率：()选项：A、B、C、D、E、正确答案:【】5、问题：习题5.8:计算机控制系统的设计可以采用连续域—离散化设计方法，下面说法错误的是：()选项：A、需要设计抗混叠前置滤波器B、考虑ZOH的相位滞后，根据系统的性能指标和连续域设计方法，设计数字控制算法等效传递函数C、选择合适的离散化方法，将等效传递函数离散化，获得脉冲传递函数，使两者性能尽量等效；D、检验计算机控制系统闭环性能，若不满足指标要求需要重新设计；E、若所设计的脉冲传递函数D(z)不满足要求，一般可以通过降低采样频率满足控制指标要求；正确答案:【若所设计的脉冲传递函数D(z)不满足要求，一般可以通过降低采样频率满足控制指标要求；】6、问题：习题5.9:最常用的表征控制器特性的主要指标不包含：()选项：A、零极点个数B、系统的频带C、采样频率D、相位及幅值裕度E、阶跃响应或脉冲响应形状正确答案:【采样频率】7、问题：习题5.10:关于PID算法中积分饱和的说法错误的是：()选项：A、因长时间出现偏差或偏差较大，计算出的控制量很大，超出D/A转换器所能表示的数值范围，所以出现积分饱和现象；B、当控制量达到饱和后，闭环控制系统相当于被断开；C、可以采用积分分离法实现积分饱和抑制；D、可以采用遇限削弱积分发实现积分饱和抑制；E、可以采用不完全微分PID方法实现积分饱和抑制；正确答案:【可以采用不完全微分PID方法实现积分饱和抑制；】8、问题：习题5.11:下面关于试凑法确定PID参数的说法错误的是：()选项：A、A)先调整比例参数；B)C)D)E)B、若稳态误差不能满足设计要求，则需加入积分控制；C、在调整积分时间常数时，先把积分时间设定为较小值，并将整定得到的比例参数增大些，然后经过反复调整确定积分时间常数和比例系数；D、若使用PI调节器消除了稳态误差，但动态过程仍不能满意，则可加入微分环节；E、在整定的比例系数和积分时间常数的基础上，逐步增大微分时间常数，同时相应的改变比例系数和积分常数，逐步试凑以获得满意的调节效果；正确答案:【在调整积分时间常数时，先把积分时间设定为较小值，并将整定得到的比例参数增大些，然后经过反复调整确定积分时间常数和比例系数；】第8周第7章计算机控制系统的组成以及实现技术单元测试1、问题：7-10设12位A/D转换器的输入电压为0~+5V,求出当输入模拟量为2.5V时的输出数字量（）选项：A、200HB、400HC、600HD、800HE、850H正确答案:【800H】2、问题：7-13数字滤波与模拟滤波相比，哪个不是数字滤波的优点？()选项：A、不涉及硬件设备，可靠性高B、参数修改方便C、一个数字滤波器可以被许多通道“共用”D、当高频干扰与有用信号一起被采样时，高频干扰对系统输出无影响E、可以对频率很低的信号实现滤波正确答案:【当高频干扰与有用信号一起被采样时，高频干扰对系统输出无影响】3、问题：在选择采样周期T时，以下哪个说法是错误的（）选项：A、要满足香农定理B、采样周期要小，使离散接近连续C、采样周期应接近对象扰动信号的周期D、对单回路系统而言，采样周期的下限是使计算机完成采、运算和输出三件工作所需要的时间E、如果执行器的响应速度比较慢，则采样周期过小将失去意义正确答案:【采样周期应接近对象扰动信号的周期】4、问题：相比普通软件，以下关于计算机控制软件的特点，哪项是错误的（）选项：A、计算机控制程序的实时性B、偶然故障的自动恢复C、对模拟量及不合理数据的处理D、模块化结构程序设计E、计算机控制软件不允许时间延迟正确答案:【计算机控制软件不允许时间延迟】5、问题：以下关于计算机控制系统的地线配置，哪项是错误的（）选项：A、高频电路就近多点接地B、低频电路一点接地C、交流地和信号地可以合并D、数字地和模拟地分开走线，只在一点汇在一起E、信号地以5Ω导体一点入地正确答案:【交流地和信号地可以合并】6、问题：以下关于电源系统的抗干扰措施，哪项是错误的（）选项：A、需要考虑给定信号的变化频率B、需要考虑被控对象的特性C、需要考虑执行机构的类型D、与使用的控制算式无关E、需要考虑控制的回路数正确答案:【与使用的控制算式无关】7、问题：采样周期的选择需要考虑多种因素，以下哪项是错误的（）选项：A、合理配置和使用低通滤波器B、可以不使用交流稳压装置C、采用抗干扰能力强的开关电源D、采用分布式独立供电E、采用备用电源或不间断电源正确答案:【可以不使用交流稳压装置】8、问题：被测温度变化范围是0～1000℃，要求误差不超过0.4，应选用分辨率为多少位的A/D转换器（）选项：A、4B、8C、12D、14E、16正确答案:【12】9、问题：以下哪种滤波器不是计算机控制系统常用的噪声滤波方法（）选项：A、平均值滤波B、中值滤波C、带阻滤波D、限幅滤波E、惯性滤波正确答案:【带阻滤波】10、问题：无论是内部干扰还是外部干扰，都能通过某种途径作用于系统，但不包括哪种途径（）选项：A、传导耦合B、静电耦合C、公共阻抗耦合D、光电耦合E、电磁耦合正确答案:【光电耦合】第7周第5章计算机控制系统的经典设计方法2单元测试1、问题：习题5.4:已知计算机控制系统的连续被控对象为，采样周期T=0.1s，将G(s)变换至域：()选项：A、B、C、D、E、正确答案:【】2、问题：习题5.5:试用零极点匹配法求控制器的等效离散控制器。()选项：A、B、C、D、E、正确答案:【】3、问题：习题5.6:已知某连续控制器的传递函数为：，试用双线性变换法求出相应的数字控制器的脉冲传递函数D(z)，其中T=1s。()选项：A、B、C、D、E、正确答案:【】4、问题：习题5.12:增量式PID的表达式为：（）选项：A、B、C、D、E、正确答案:【】5、问题：习题5.13:下面关于增量式PID的说法错误的是：()选项：A、增量式PID比较安全，因为一旦计算机出现故障，输出控制指令为零时，执行机构的位置仍可保持前一步的位置，不会给被控对象带来较大的扰动；B、计算时不需要进行累加，仅需最近几次误差的采样值；C、增量式PID控制器可以从位置式PID控制器变换得到；D、增量式PID的控制效果比位置PID控制控制效果好；E、执行机构的实际位置需要用计算机以外的其他硬件(如步进电机)实现；正确答案:【增量式PID的控制效果比位置PID控制控制效果好；】6、问题：习题5.14:控制系统的时域控制指标不包括：()选项：A、上升时间;B、峰值时间；C、超调量；D、调节时间；E、采样时间；正确答案:【采样时间；】7、问题：习题5.15:假设系统的特征根为算公式错误的是：()选项：，下面的计A、超调量B、上升时间C、峰值时间D、调节时间(5%误差带)E、单位阶跃响应为正确答案:【上升时间】8、问题：习题5.16：下面关于控制系统开环频域性能指标说法错误的是：()选项：A、低频段的形状及幅值大小充分反映了系统的稳定性，其结论与连续系统类似；B、中频段的形状主要反映系统动态特性要求；C、系统的动态性能通常以开环系统的截止频率、相位稳定裕度、幅值稳定裕度及其在附近幅频特性的斜率要求来描述；D、高频段反映系统抑制高频噪音的能力；E、通常要求开环频率特性高频度幅值衰减要慢.正确答案:【通常要求开环频率特性高频度幅值衰减要慢.】第2周第2章计算机控制系统的信号分析2单元测试1、问题：2-1已知f（t)的拉氏变换式F(s)，试求采样信号的拉氏变换式F*(s)（写成闭合形式）。选项：A、B、C、D、E、正确答案:【】2、问题：2-2已知f（t)的拉氏变换式F(s)，试求采样信号的拉氏变换式F*(s)（写成闭合形式）。选项：A、B、C、D、E、正确答案:【】3、问题：2-3已知信号x=sin(t)和y=sin(4t)，若ws=1,3,4，试选择正确的各采样信号的x(kT)及y(kT)为（）。选项：A、B、C、D、E、正确答案:【】4、问题：2-4若数字计算机的输入信号为，试根据采样定理选择合适的采样周期T为（）,设信号中的最高频率为定义为选项：.A、50B、100C、200D、500E、1000正确答案:【200】5、问题：2-5若加到采样-零阶保持器上，采样周期，该保持器选项：rad/s处有一输出分量，其幅值与相位分别为()A、B、C、D、E、正确答案:【】6、问题：2-6已经采样周期T=0.5s，在系统截止频率rad/s，计算零阶保持器所产生的相移为（）选项：A、B、C、-0.5radD、E、正确答案:【-0.5rad#】7、问题：设一个