計算機控制習題

1、一、填空 （20 分）1、典型計算機控制系統(tǒng)原理圖如下，請寫出各部分名稱：（1） （2）（3） （4）（5），（），）式轉換器，圖 2 為（）式（ ）、（）、）。）和（），圖 4 屬于）。2 、計算機控制 系統(tǒng)按功 能可分為： （ （ ），分級計算機控制系統(tǒng)。3、在 A/D 轉換器的原理中，圖 1 為（ 轉換器。圖 1 圖24、數(shù)字控制器設計時，常用的連續(xù)域離散化方法有： 一階差分近似法、零極點匹配設計法和突斯汀變換法。5、振鈴幅度（4V，現(xiàn)若輸入1.8V模擬電壓，試分6、 D/A 轉換器常用的電阻網絡有兩種： （ （ ）。在 DAC0832 內部的電阻網絡是（、（ 10 分）某 4 位逐次逼

2、近式 A/D 轉換器，滿量程為 析其逐次逼近的轉換過程。三、（12 分）請推導出下圖逐點比較法圓弧插補算法的偏差公式。四、（12分）連續(xù)控制器傳函為：，（T = 1s）（1 ）采用一階差分近似法求 D（Z） ；（ 2）采用突斯汀變換法求 D（Z） 。五、（ 16 分）已知模擬 PI 調解器的傳遞函數(shù) ， T=1 ，（ 1 ）寫出其對應的數(shù)字 PI 位置表達式和增量表達式；（2）按照標準數(shù)字 PID 調節(jié)器形式寫出 和 的值；（3）說明 和 對系統(tǒng)性能的影響。六、（ 16 分）已知廣義被控對象， T=1, 在單位速度信號輸入作用下，求： 1. 設計最少拍有波紋控制器 ；2. 若 ，求控制器輸出

3、的表達式；3. 系統(tǒng)的輸出響應 ，并畫出輸出響應曲線。七、（ 14 分）已知離散的狀態(tài)空間方程為，采樣周期 T=0.1s（1）判斷系統(tǒng)的能控性；（2）用狀態(tài)反饋法將閉環(huán)系統(tǒng)的極點配置在 ，求所用的反饋陣 K。一、簡答題（共 28 分） 1試說明計算機控制系統(tǒng)的組成及完成的主要任務。（6 分）2在計算機控制系統(tǒng)中，實時、在線與離線工作方式的含義是什么。（6 分）3操作指導系統(tǒng)與直接控制數(shù)字控制系統(tǒng)的主要區(qū)別是什么。（4 分）4. A/D 轉換器的主要技術指標是什么。 （5 分）4試簡要說明大林算法的設計目標及振鈴產生的原因。（7 分）二、計算題（共 72 分）1. 寫出第一象限逐點比較直線差補算

4、法的原理；對（0，0）到（ 4， 3）的直線進行差補，繪制出差補過程并填表完成差補計算。 （共 12 分）步數(shù) 偏差判別 步進方向 偏差計算 終點起點F=0 N =2. 已知按大林算法設計的閉環(huán)控制器 ，輸入為 ，求 1. 振鈴幅度 RA； 2.給出消除振鈴的 方法及消除振鈴后控制器。（8 分）3. 已知模擬調節(jié)器，T = 1,分別利用階躍響應不變法以及突斯汀變換法求離散控制器D（Z）,并分別寫出 U（k） 的差分方程。 （ 12 分）4. 已知當 T=1 時，由連續(xù)系統(tǒng) PID 控制器 ，按照標準數(shù)字 PID 的算法，得到數(shù)字 PID 控 制器 的輸出控制信號 的遞推位置算式是：求： 1.

5、由表達式寫出 PID 控制器的參數(shù) 、 和 的值2. 按照上述離散差分方程試寫出連續(xù) PID 控制器的傳遞函數(shù) 的表達式。3. 說明參數(shù) 對系統(tǒng)性能的影響。 （12 分）5. 已知廣義被控對象，T=1,在單位階躍信號輸入作用下，求： 1. 設計最少拍有波紋控制器 ；2. 若 ，求控制器輸出 的表達式；3. 系統(tǒng)的輸出響應 ，并畫出輸出響應曲線。 （16分）六. 已知離散的狀態(tài)空間方程為（1）判斷系統(tǒng)的能控和能觀性；（2）如期望觀測器的極點為 ，求觀測器反饋陣 L。（12 分）一、簡答題（共 30 分）1 列舉工業(yè)控制機的五個特點。 （5 分）2計算機控制系統(tǒng)按功能可分為哪四類。（4 分）3逐次

6、逼近式 A D 轉換器原理圖如下，試解釋其工作原理。（5 分）4試說明 S 平面與 Z 平面的映射關系，并給出線性離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件。 （6 分）5列舉出連續(xù)域離散化設計中一階差分近似法以外的其它四種離散化方法。（4 分）6解釋振鈴幅度及消除振玲現(xiàn)象的方法。（6 分）二、已知模擬調節(jié)器，T = 1 ,利用一階差分近似法求離散控制器D（Z）,并寫出U（k）的差分方程。（ 10 分）三、寫出第一象限逐點比較直線差補算法的原理；對（0， 0）到（ 2， 5）的直線進行差補，繪制出差補過程并填表完成差補計算。 （共 15 分）步數(shù) 偏差判別 步進方向 偏差計算 終點起點F=0 N =四. 已知

7、模擬調解器的傳遞函數(shù)， T=1 。（15 分）（1）寫出其對應的數(shù)字 PID 位置表達式和增量表達式；（2）按照標準數(shù)字 PID 調節(jié)器形式寫出 、 的值；（3）說明 和 對系統(tǒng)性能的影響。五. 已知廣義被控對象， T=0.5, 在單位速度信號輸入作用下 ，設計最小拍有波紋控制器寫出誤差輸出序列表達式 。（15 分）六. 已知離散的狀態(tài)空間方程為（1）判斷系統(tǒng)的能控和能觀性；（2）若采樣同期T=0.1秒，設計狀態(tài)反饋矩陣K,使閉環(huán)反饋系統(tǒng)的特征值位于處；（3）如期望觀測器的極點為 ，求觀測器反饋陣 L。（15 分）一、填空及選擇題（共 15 分）1計算機控制系統(tǒng)按功能可分為操作指導控制系統(tǒng)、

8、（）2工業(yè)控制機的特點是具有高可靠性和可維護性、（ （ ）、3 振（ 消除振玲現(xiàn)象的方法是（4常用的連續(xù)域離散化設計方法有五種， 擊響應不變法、 （ 5增量式 PID 算式為 （）。）。）；）。A.B.).）、）、分別是雙線性變換法、）、（一階差分近似法、沖）。C.6 當數(shù)字 PID 位置算法的積分飽和誤差量較大時，常采用 ( )A. 積分分離法；B. 不完全微分 PID 法C. 擴充響應曲線法7 從計算機的工作量及成本方面考慮，采樣周期 ( )A. 不宜過長 B. 不宜過短 C. 采樣周期的大小無影響 8在最少拍控制系統(tǒng)中設計數(shù)字控制器時必須考慮的兩方面問題是： ( ) A. 物理可實現(xiàn)性和

9、穩(wěn)定性 B. 可控性和可觀測性 C. 可控性和穩(wěn)定性 二、問答題(共 11 分)1. 模擬量輸出通道有兩種基本結構形式， 請繪制出一個輸出通道設置一個 D/A 轉換器的結構 形式。2微機控制系統(tǒng)設計的步驟是什么？三、計算題1. (14 分)設加工第一象限逆弧 ，起點 A(3.0), 終點 B(0,3) 。要求：(1) 按逐點比較法插補進行列表計算(2) 作出走步軌跡圖，并標明進行方向和步數(shù)步數(shù) 偏差判別 步進方向 偏差計算 坐標計算起點123452. 已知數(shù)字調節(jié)器 ,如果用采用并行法實現(xiàn)該調節(jié)器，請畫出其實現(xiàn)的原理框圖， 并寫出控制量輸出 的差分方程表達式。 (10 分 )3. 用雙線性變換

10、法和一階差分近似法將控制器 離散化。( ) (10 分)4. (15 分 ) 已知 ， T=1s 。要求：(1 )分別寫出D1(s)相對應的位置型 PID、增量型PID算法的輸出表達式。(2)、 和 的值是多少？并說明 、 和 對系統(tǒng)動態(tài)特性我穩(wěn)態(tài)特性的影響。5. 已知廣義被控對象 ， T=1 秒,在單位階躍信號輸入作用下 .設計最小拍無波紋控制器 ，并 畫出控制量 和系統(tǒng)輸出 。 (15 分)6. 數(shù)字控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程為一、簡答題1.繪制出典型的計算機控制系統(tǒng)原理框圖。2. 說出工業(yè)控制機的特點。3. 解釋振鈴幅度。4. 下圖是 ADC0832 的的原理框圖，請指出圖中 1至 5 分別代表

11、什么。A. 比較器 B. 開關樹組 C. 八通道多路模擬開關 D. 控制邏輯 E. 逐次逼近寄存器 SAR請選擇：1 2 3 4 55. 繪制出多個輸出通道共用一個 D/A 轉換器的結構形式。二、計算題1請寫出逐點比較第二象限直線插補算法的偏差公式Fm,設當前點位置坐標為（Xm,Ym ）,終點坐標（Xe,Ye）。說明如何根據(jù) Fm的值判斷當前點位置，并求出當工作點分別向-X,+Y方向步進一步時的偏差判別式 Fm+1。2 已知數(shù)字調節(jié)器 ,如果采用并行法實現(xiàn)該調節(jié)器,請畫出其實現(xiàn)的原理框圖,并寫出控制 量輸出 的差分方程表達式。3.用一階差分近似法和階躍響應不變法將控制器離散化。（）4 已知模擬調解器的傳遞函數(shù), T=1 ,寫出其對應的數(shù)字 PID 位置表達式和增量表達式