計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)試題二答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)試卷二答案班級： 姓名： 學(xué)號： 成績：一、 簡答題（每小題4分，共40分）1、連續(xù)控制系統(tǒng)相比，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有哪些特點(diǎn)？答：與連續(xù)控制系統(tǒng)相比，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：(1) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是模擬和數(shù)字的混合系統(tǒng)。(2) 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律是由計(jì)算機(jī)通過程序?qū)崿F(xiàn)的（數(shù)字控制器），修改一個控制規(guī)律，只需修改程序，因此具有很大的靈活性和適應(yīng)性。(3) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)模擬電路不能實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜控制規(guī)律。(4) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)并不是連續(xù)控制的，而是離散控制的。(5) 一個數(shù)字控制器經(jīng)?？梢圆捎梅謺r控制的方式，同時控制多個回路。(6) 采用

2、計(jì)算機(jī)控制，如分級計(jì)算機(jī)控制、集散控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，便于實(shí)現(xiàn)控制與管理一體化，使工業(yè)企業(yè)的自動化程度進(jìn)一步提高。2、簡述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般控制過程。答：(1) 數(shù)據(jù)采集及處理，即對被控對象的被控參數(shù)進(jìn)行實(shí)時檢測，并輸給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。 (2) 實(shí)時控制，即按已設(shè)計(jì)的控制規(guī)律計(jì)算出控制量，實(shí)時向執(zhí)行器發(fā)出控制信號。3、簡述典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中所包含的信號形式。答：(1) 連續(xù)信號連續(xù)信號是在整個時間范圍均有定義的信號，它的幅值可以是連續(xù)的、也可以是斷續(xù)的。(2) 模擬信號模擬信號是在整個時間范圍均有定義的信號，它的幅值在某一時間范圍內(nèi)是連續(xù)的。模擬信號是連續(xù)信號的一個子集，在大多數(shù)場合

3、與很多文獻(xiàn)中，將二者等同起來，均指模擬信號。(3) 離散信號離散信號是僅在各個離散時間瞬時上有定義的信號。(4) 采樣信號采樣信號是離散信號的子集，在時間上是離散的、而幅值上是連續(xù)的。在很多場合中，我們提及離散信號就是指采樣信號。(5) 數(shù)字信號數(shù)字信號是幅值整量化的離散信號，它在時間上和幅值上均是離散的。4、線性定常離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差是否只與系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)？答：線性定常離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，不但與系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，而且與輸入序列的形式及幅值有關(guān)。除此之外，離散系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與采樣周期的選取也有關(guān)。5、增量型PID控制算式具有哪些優(yōu)點(diǎn)？答：(1)計(jì)算機(jī)只輸出控制增量，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)

4、位置的變化部分，因而誤動作影響小；(2)在i時刻的輸出ui，只需用到此時刻的偏差，以及前一時刻，前兩時刻的偏差ei-1，ei-2和前一次的輸出值ui-1，這大大節(jié)約了內(nèi)存和計(jì)算時間；(3)在進(jìn)行手動-自動切換時，控制量沖擊小，能夠較平滑地過渡。6、如何利用試湊法調(diào)整PID算法的參數(shù)？答：(1)先整定比例部分：將比例系數(shù)KP由小調(diào)大，并觀察相應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)趨勢，直到得到反映快、超調(diào)小的響應(yīng)曲線。如果系統(tǒng)沒有靜差或靜差已小到允許范圍之內(nèi)，同時響應(yīng)曲線已較令人滿意，那只須用比例調(diào)節(jié)器即可，最優(yōu)比例系數(shù)也由此確定。(2)如果在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的靜差不能滿足設(shè)計(jì)要求，則須加入積分環(huán)節(jié)。整定時一般先置一

5、個較大的積分時間系數(shù)TI,同時將第一步整定得到的比例系數(shù)KP縮小一些(比如取原來的80%)，然后減小積分時間系數(shù)使在保持系統(tǒng)較好的動態(tài)性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的靜差得到消除。在此過程中，可以根據(jù)響應(yīng)曲線的變化趨勢反復(fù)地改變比例系數(shù)KP和積分時間系數(shù)TI,從而實(shí)現(xiàn)滿意的控制過程和整定參數(shù)。(3)如果即使有比例積分控制器消除了偏差，但動態(tài)過程仍不盡滿意，則可以加入微分環(huán)節(jié)，構(gòu)成PID控制器。在整定時，可先置微分時間系數(shù)TD為零，在第二步整定的基礎(chǔ)上，增大微分時間系數(shù)TD，同時相應(yīng)地改變比例系數(shù)KP和積分時間系數(shù)TI，逐步試湊，以獲得滿意的調(diào)節(jié)效果和控制參數(shù)。7、簡述對偶原理的基本內(nèi)容。答：對偶原理：

6、設(shè)S1=(A,B,C)、S2=(AT, CT, BT)是互為對偶的兩個系統(tǒng)，則S1的能控性等價于S2的能觀測性；S1的能觀測性等價于S2的能控性?；蛘哒f，若S1是狀態(tài)完全能控的(完全能測觀的)，則S2是狀態(tài)完全能觀測的(完全能控的)。8、與應(yīng)用了傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)的數(shù)字產(chǎn)品相比，嵌入式系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)？答：系統(tǒng)內(nèi)核小；系統(tǒng)精簡；高實(shí)時性和高可靠性；智能化和網(wǎng)絡(luò)化；專用性強(qiáng)；需要有專用的開發(fā)工具和環(huán)境。9、 尖峰干擾是一種頻繁出現(xiàn)的疊加于電網(wǎng)正弦波上的高能隨機(jī)脈沖，如何防治尖峰脈沖干擾？答：尖峰干擾是一種頻繁出現(xiàn)的疊加于電網(wǎng)正弦波上的高能隨機(jī)脈沖，其幅度可達(dá)幾千伏，寬度只有幾個毫微秒或幾個微秒，出現(xiàn)

7、的位置也無規(guī)律，因此采用常規(guī)的抑制辦法是無效的，而必須采取綜合治理辦法：(1)“遠(yuǎn)離”干擾源。(2) 用硬件設(shè)備抑制尖峰干擾的影響較常用的抑制方法有三種：在交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻；采用鐵磁共振原理，如采用超級隔離變壓器；在交流電源輸入端串入均衡器。 (3) 在大功率用電設(shè)備上采取措施抑制尖峰干擾的產(chǎn)生(4)采用“看門狗”(Watchdog)技術(shù)10、 么是硬件故障冗余系統(tǒng)？答：硬件故障冗余系統(tǒng)的定義是：如果一個系統(tǒng)在出現(xiàn)一定的運(yùn)行性故障時，依靠系統(tǒng)冗余硬件的內(nèi)駐能力，仍能保持系統(tǒng)連續(xù)正確地執(zhí)行其程序和輸入、輸出功能，則稱這一系統(tǒng)為硬件故障冗余系統(tǒng)。二、已知系統(tǒng)框圖如下所示： T=1s (

8、15分)y(t)Tr(t)- 試確定閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定時K的取值范圍。解：廣義對象傳遞函數(shù)對應(yīng)的脈沖傳遞函數(shù)為此時系統(tǒng)的特征方程為采用雙線性變換可得等效的特征方程為此時，勞斯表為 w2 （1-0.0381K） 0.924K K< 26.2 w1 0.924-0.386K K< 2.39 w0 0.924K K> 0故K的變化范圍為 0< K < 2.39。三、已知某連續(xù)控制器的傳遞函數(shù)為 （10分）試用雙線性變換法求出相應(yīng)的數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)，并給出控制器的差分形式。其中。解：令 控制器的差分形式為四、已知離散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下所示，采樣周期，輸入信號，求該系統(tǒng)的

9、穩(wěn)態(tài)誤差。 （10分）r(t)y(t)解：系統(tǒng)開環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為則誤差脈沖傳遞函數(shù)為穩(wěn)態(tài)誤差為五、已知廣義被控對象為 （15分）其中，T=1s。期望的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)中的時間常數(shù)取為Tc=0.5s,應(yīng)用史密斯預(yù)估器方法確定數(shù)字控制器。解：不含純滯后的廣義對象脈沖傳遞函數(shù)為廣義對象脈沖傳遞函數(shù)為不考慮純滯后，閉環(huán)系統(tǒng)理想脈沖傳遞函數(shù)為，進(jìn)而求得于是得史密斯預(yù)估器如下六、采用逐點(diǎn)比較法法插補(bǔ)圓弧OP，起點(diǎn)坐標(biāo)O(0，5)，終點(diǎn)坐標(biāo)P(5，0)，圓心在原點(diǎn)。要求以表格形式給出插補(bǔ)計(jì)算過程，并畫出插補(bǔ)運(yùn)動軌跡。（10分）解：步數(shù)誤差判別坐標(biāo)進(jìn)給下一步誤差計(jì)算進(jìn)給后動點(diǎn)坐標(biāo)終點(diǎn)判別初始化F0x=0,y=5=101F=0-yF=F-2y+1=-9x=0，y=y-1=4=-1=92F<0+xF=F+2x+1=-8x=x+1=1,y=4=-1=83F<0+xF=F+2x+1=-5x=x+1=2,y=4=-1=74F<0+xF=F+2x+1=0x=x+1=3,y=4=-1=65F=0-yF=F-2y+1=-7x=3，y=y-1=3=-1=56F<0+xF=F+2x+1=0x=x+1=4,y=3=-1=47