計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)題及答案

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)題及答案PAGE第2頁共6頁《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》課程復(fù)習(xí)資料一、簡答題：1.什么是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)？它由哪幾部分組成？各有什么作用。2.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)主要區(qū)別是什么？計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有哪些優(yōu)點(diǎn)？3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的保持器有何作用，簡述保持器的特點(diǎn)?4.簡述PID調(diào)節(jié)器的作用，有哪幾種改進(jìn)型數(shù)字PID算法？5.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有哪四種形式的信號？各有什么特點(diǎn)?6.簡要說明什么是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)？模擬調(diào)節(jié)器與數(shù)字調(diào)節(jié)器有何區(qū)別?二、分析和計(jì)算題：1.已知一系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為,其中輸入為單位階躍信號,求輸出y(KT)。2.已知一系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為當(dāng)輸入為單位階躍信號時(shí),求輸出y(KT)及y(∞)。3.用長除法或Z反變換法或迭代法求閉環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。4.已知低通數(shù)字濾波器,求D（z）的帶寬ωm;并求當(dāng)輸入E(z)為階躍信號時(shí)數(shù)字濾波器的控制算法。取采樣周期T=2ms。5.設(shè)系統(tǒng)如圖所示，試求:①系統(tǒng)的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)。②判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。③分別求系統(tǒng)對單位階躍輸入和單位斜坡輸入時(shí)的參考答案一、簡答題：1.答：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)又稱數(shù)字控制系統(tǒng),是指計(jì)算機(jī)參與控制的自動控制系統(tǒng),既:用算機(jī)代替模擬控制裝置,對被控對象進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制?？刂葡到y(tǒng)中的計(jì)算機(jī)是由硬件和軟件兩部分組成的.硬件部分:計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件主要是由主機(jī)、外部設(shè)備、過程輸入輸出設(shè)備組成；主機(jī):通常包括中央處理器(CPU)和內(nèi)存儲器(ROM，RAM)，它是控制系統(tǒng)的核心。內(nèi)存儲器中預(yù)先存入了實(shí)現(xiàn)信號輸入、運(yùn)算控制和命令輸出的程序，這些程序就是施加被控對象的調(diào)節(jié)規(guī)律。外部設(shè)備:操作臺，又稱為人機(jī)聯(lián)系設(shè)備,通常包括CRT顯示器和鍵盤、專用的操作顯示面板或操作顯示臺等。打印和制表裝置：主要包括有打印機(jī)相繪圖機(jī)。磁盤設(shè)備：一般稱為外存儲器，它兼有輸入和輸出兩種功能，用來存放程序和數(shù)據(jù)存儲器的后備存儲設(shè)備。通信設(shè)備；報(bào)警設(shè)備：用來顯示被控對象的非正常工作狀態(tài)。過程輸入輸出設(shè)備計(jì)算機(jī)與被控對象是用過程輸入輸出，它在兩者之間進(jìn)行信息傳遞和變換。二、軟件部分：軟件是各種程序的統(tǒng)稱，通常分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。2.解：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)又稱數(shù)字控制系統(tǒng),是指計(jì)算機(jī)參與控制的自動控制系統(tǒng),既:用計(jì)算機(jī)代替模擬控制裝置,對被控對象進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。計(jì)算機(jī)采用的信號是數(shù)字信號，因此為了信號匹配，在計(jì)算機(jī)與被控對象之間采用模／數(shù)轉(zhuǎn)換器(A／D)和數(shù)／模轉(zhuǎn)換器(D／A)，以實(shí)現(xiàn)兩種信號之間的相互轉(zhuǎn)換。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)(1)控制規(guī)律靈活，可以在線修改。(2)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，提高系統(tǒng)的性能指標(biāo).(3)抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好。(4)可以得到比較高的控制精度。(5)能同時(shí)控制多個(gè)回路，一機(jī)多用，性能價(jià)格比高。(6)便于實(shí)現(xiàn)控制、管理與通信相結(jié)合，提高工廠企業(yè)生產(chǎn)的自動化程度.(7)促進(jìn)制造系統(tǒng)向著自動化、集成化、智能化發(fā)展。3.解：保持器的原理是，根據(jù)現(xiàn)在時(shí)刻或過去時(shí)刻輸入的離散值用常數(shù)、線性函數(shù)或拋物函數(shù)形成輸出的連續(xù)值。它的插值公式:m代表階保持器。通常m＝0和m＝1分別稱為零階保持器和一階保持器。零階保持器的幅頻特性和相頻特性有如下特性：(1)低通特性：保持器的輸出隨著信號頻率的提高，幅值迅速衰減。(2)相位滯后持性：信號經(jīng)過零階保持器會產(chǎn)生相位滯后，它對控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性是不利的。4.解：PID調(diào)節(jié)器的控制作用有以下幾點(diǎn)：(1)比例系數(shù)Kp，直接決定控制作用的強(qiáng)弱，加大Kp可以減少系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度。過大會使動態(tài)質(zhì)量變壞，引起被控制量振蕩甚至導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定(2)在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上加上積分控制可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，因?yàn)橹灰嬖谄?，它的積分所產(chǎn)生的控制量總是用來消除穩(wěn)態(tài)誤差的，直到積分的值為零，控制作用才停止。但它將使系統(tǒng)的動態(tài)過程變慢，而且過強(qiáng)的積分作用會使系統(tǒng)的超調(diào)量增大，從而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變壞；(3)微分的控制作用是跟偏差的變化速度有關(guān)的。微分控制能夠預(yù)測偏差．產(chǎn)生超前的校正作用。它有助于減少超調(diào)，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。改進(jìn)型數(shù)字PID有：積分分離算法，遇限停止積分法,不完全微分算法，微分項(xiàng)的輸入濾波，不對設(shè)定值產(chǎn)生微分作用,具有不靈敏區(qū)的PID算法5.解：在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，通常既有連續(xù)信號也有離散信號，這些信號一般是指信息流,而不是能量流。既:(1)連續(xù)模擬信號：時(shí)間和信號的幅值都是連續(xù)的。(2)階梯模擬信號：時(shí)間是連續(xù)的，信號的幅值是階梯形的。(3)采樣信號：時(shí)間是離散的，信號的幅值是連續(xù)的脈沖信號。(4)數(shù)字信號：信號的時(shí)間以及幅值都是離散的，且幅值經(jīng)過了量化處理。6.答：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)又稱數(shù)字控制系統(tǒng),是指計(jì)算機(jī)參與控制的自動控制系統(tǒng),既:用算機(jī)代替模擬控制裝置,對被控對象進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制.控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)是由硬件和軟件兩部分組成的.硬件部分.內(nèi)存儲器中預(yù)先存入了實(shí)現(xiàn)信號輸入、運(yùn)算控制和命令輸出的程序，這些程序就是施加被控對象的調(diào)節(jié)規(guī)律。計(jì)算機(jī)采用的信號是數(shù)字信號，因此為了信號匹配，在計(jì)算機(jī)與被控對象之間采用模／數(shù)轉(zhuǎn)換器(A／D)和數(shù)／模轉(zhuǎn)換器(D／A)，以實(shí)現(xiàn)兩種信號之間的相互轉(zhuǎn)換。模擬調(diào)節(jié)器一般可以是電氣的，機(jī)械的，氣動的，液壓的等元器件組成；其控制量均為時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。二、分析和計(jì)算題：1.解：K=0y(0)=0K=1y(T)=0.1K=2y(T)=0.142.解：Y(kT)=0.37y(kT-T)+0.53r(kT)+0.1R(kT-T)r(kT)=1k≧0y(∞)=lim(z-1)[(0.53z+0.1)/(z-0.37)][z/(z-1)]=1Z→13.解：4.解：令：D(z)頻率特性：零頻值：由此得：5.解：①②系統(tǒng)穩(wěn)定。③a.b.6.解：7.解：1)單位階躍輸入：ess=02)單位斜坡階躍輸入：ess=0.13)單位拋物線輸入：ess=∞8.解：9.解：特征方程：由舒爾科恩得：系統(tǒng)不穩(wěn)定。10.解：11.解：.12.解：13.解：14.解：15.解：16.解：用雙線性變換：17.解：Kp=3.6Ki=0.418.解：19.解：HG(z)=Z[H（s）G(s)]=(1-z-1)Z[2/(s(s+2))]=0.865z-1/(1-0.135z-1)Ge(z)=1-z-1Gc(z)=z-1D(z)=(1.156-0.156z-1)/(1-z-