【2012】計(jì)算機(jī)控制技術(shù)-試卷B-無答案

姓名學(xué)號姓名學(xué)號學(xué)院專業(yè)座位號(密封線內(nèi)不答題)……………………密………………封………線……線………_____________________…華南理工大學(xué)期末考試《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（2012）》試卷B注意事項(xiàng)：1.考前請將密封線內(nèi)各項(xiàng)信息填寫清楚；2.所有答案請直接答在試卷上(或答題紙上)；3．考試形式：閉卷；4.本試卷共五大題，滿分100分， 考試時(shí)間120分鐘。題號一二三四五總分得分評卷人一、填空題（每題1分共20分）1）整個(gè)采樣信號f*(t)可看作一個(gè)（）。2）采樣信號F*(jw)由形狀相似的（）疊加而成，間隔為采樣頻率ws。3）量化單位被用作對采樣信號（）量化的標(biāo)準(zhǔn)尺度。4）A/D轉(zhuǎn)換器的（），量化轉(zhuǎn)換精度越高。5）當(dāng)采用n位雙極性編碼的編碼器，（）量化級2n-1。6）由數(shù)/模D/A轉(zhuǎn)換器物理實(shí)現(xiàn)的保持器稱（）。7）在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，把數(shù)字控制器給出的二進(jìn)制數(shù)字量通過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為能作用于過程的時(shí)間連續(xù)模擬信號，這一轉(zhuǎn)換過程就稱為（）。8）零階保持器重現(xiàn)模擬信號時(shí)會引入幅值衰減和（）。9）在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，采樣頻率的選擇以閉環(huán)系統(tǒng)階越響應(yīng)的上升時(shí)間tr為根據(jù)。實(shí)踐中，采樣頻率的在系統(tǒng)階越響應(yīng)上升時(shí)間內(nèi)采樣（）次。10）零階保持器有相位滯后.頻率越高,滯后越大,類似與滯后環(huán)節(jié).它的引入不利于閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,但與其他濾波器相比,相位滯后較小,固常用.在可能的情況下應(yīng)增加（）,可以減少零階保持器的相位滯后。11）n位D/A轉(zhuǎn)換器分辨率r一般定義為：（）。12）（）的任務(wù)是把計(jì)算機(jī)送出的數(shù)字信號或開關(guān)信號傳送給開關(guān)器件，如指示燈、繼電器，控制它們的通斷、閉合或亮、滅等。13）為了較小數(shù)字控制器D(Z)極點(diǎn)對參數(shù)變化的敏感性，通常優(yōu)先采用的D(Z)實(shí)現(xiàn)方法是：（）。14）A/D轉(zhuǎn)換有一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，為達(dá)到所規(guī)定的精度，要求在在轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)輸入模擬電壓的變換量不大于±q/2，因此先用（）對模擬輸入電壓采樣，然后再用A/D轉(zhuǎn)換器將采樣幅值量化為數(shù)字量，保證轉(zhuǎn)換精度。15）（）反映系統(tǒng)或環(huán)節(jié)在輸入單位脈沖函數(shù)時(shí)的輸出響應(yīng)脈沖特性或唯一地描述系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的特性。16）對與數(shù)字調(diào)節(jié)器中極點(diǎn)位置位于（）上的因子，通常令該因子的Z=1，可消除振鈴現(xiàn)象，這樣處理雖然會使調(diào)整時(shí)間延長，但不會影響其輸出的（）。17）要使所設(shè)計(jì)最小拍系統(tǒng)穩(wěn)定，廣義對象在Z單位園外的零、極點(diǎn)應(yīng)分別包含在（）表達(dá)式中。18）量化：采用有限字長的一組數(shù)碼（）來去（）時(shí)間離散幅值連19）具有與采樣周期T成整數(shù)倍關(guān)系的時(shí)延環(huán)節(jié)增加了系統(tǒng)（）。二、判斷題（正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”，每題1分共10分）1）系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)與采樣開關(guān)的位置無關(guān)。（）2）常態(tài)干擾是噪聲侵入線路和地線間，噪聲電流在兩條線上各流過一部分，以地為公共回路。（）3）振鈴現(xiàn)象的表征值RA定義為：單位階躍輸入作用下數(shù)字調(diào)節(jié)器第1拍輸出和第0拍輸出之差。（）4）舍入誤差不會引起輸出偏離，截尾誤差引起輸出偏離。（）5）同一系統(tǒng)，不同采樣周期T影響系統(tǒng)響應(yīng)特性G(z)增益和H(z)極點(diǎn)位置。（）6）Z變換F(Z)與采樣信號f(kT)或f*(t)是一一對應(yīng)關(guān)系;而F(Z)與原信號f(t)之間的對應(yīng)關(guān)系并不唯一。（）7）非最少有線拍系統(tǒng)設(shè)計(jì)能降低對控制量序列幅值的要求，但不能降低系統(tǒng)最參數(shù)變化的敏感性。（）8）所謂數(shù)字調(diào)節(jié)器可實(shí)現(xiàn)性指實(shí)現(xiàn)D(Z)的算法中不允許出現(xiàn)未來時(shí)刻的偏差。（）9）臨界比例法屬于開環(huán)整定的數(shù)字PID調(diào)節(jié)器參數(shù)選擇方法。（）10）慣性數(shù)字濾波適用于高頻干擾。（）三．選擇題（下列選擇有一個(gè)或多個(gè)正確選項(xiàng)）（每題1分共20分）1）下列有關(guān)模擬量輸出通道設(shè)計(jì)的描述正確的是：（）（A）通道數(shù)由D/A轉(zhuǎn)換器所允許的最大轉(zhuǎn)換頻率及采樣周期確定；（B）每個(gè)通道穩(wěn)定時(shí)間主要由D/A穩(wěn)定時(shí)間及后續(xù)部件響應(yīng)時(shí)間決定；（C）輸出分辨率由每個(gè)通道負(fù)載特性、線性范圍和精度決定；（D）刷新率與各通道采樣周期有關(guān)。2）雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器適應(yīng)于下列哪些系統(tǒng)。（）（A）快速計(jì)算機(jī)過程控制和精度要求較高的系統(tǒng)；（B）非快速計(jì)算機(jī)過程控制和精度要求較高的系統(tǒng)；（C）快速計(jì)算機(jī)過程控制和精度要求不高的系統(tǒng)；（D）非快速計(jì)算機(jī)過程控制和精度要求不高的系統(tǒng)；3）下列哪些是數(shù)字PID調(diào)節(jié)器PID參數(shù)的工程整定方法：（）（A）帶死區(qū)的PID控制算法；（B）臨界比例法；（C）擴(kuò)充臨界比例法；（D）純滯后補(bǔ)償算法。4）下列哪種方法不屬于直接數(shù)字設(shè)計(jì)方法。（）（A）最少拍系統(tǒng)設(shè)計(jì)法；（B）達(dá)林算法；（C）非最少有限拍系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（D）PID設(shè)計(jì)。5）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：（）（A）實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律,而且修改方便（B）具有系統(tǒng)組態(tài)的靈活性（C）適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高（D）控制質(zhì)量于同樣的模擬系統(tǒng)相比較高6）防止或抑制常態(tài)干擾通?？梢圆扇∠铝心男┐胧?。（）（A）盡早前置放大；（B）降低信躁比；（C）盡可能早完成A/D轉(zhuǎn)換；（D）采取隔離和屏蔽措施。7）下列描述正確的是：（）（A）Z變換是拉氏變換的一種擴(kuò)展，也稱離散的拉氏變換(或采樣拉氏變換)，Z變換分析方法是研究線性離散系統(tǒng)的重要方法；（B）在A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)中通常包含有A/D轉(zhuǎn)換器；（C）對于具有純滯后的二階慣性環(huán)節(jié)或滯后時(shí)間大的一階慣性環(huán)節(jié)，一般不適應(yīng)采用數(shù)字PID控制；（D）數(shù)字濾波與RC濾波器結(jié)合使用，可抑制大多數(shù)引入過程的干擾。8）振鈴現(xiàn)象與下列哪些因素有關(guān)：（）（A）被控對象的特性（B）閉環(huán)時(shí)間常數(shù)（C）采樣時(shí)間（D）純滯后時(shí)間的大小9）下列積分分離PID算法描述正確的是：（）（A）當(dāng)被控值與設(shè)定值偏差較大時(shí)，取消積分作用，以免由于積分作用使系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，超調(diào)量增大；（B）當(dāng)被控值接近設(shè)定值時(shí)，引入積分控制，以便消除靜差，提高控制精度；（C）即使控制量進(jìn)入飽和區(qū)，因積分累計(jì)小而能很快的退出，從而減小了超調(diào)；（D）減緩系統(tǒng)暫態(tài)上升過程。10）下列有關(guān)采樣周期的描述正確的是：（）（A）采樣周期越小，采樣信號的信息損失越小，信號恢復(fù)精度越高，控制系統(tǒng)的性能越好；（B）采樣周期過大，會使系統(tǒng)調(diào)節(jié)過于頻繁，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能及時(shí)響應(yīng)而加快磨損；同時(shí)運(yùn)算次數(shù)增加，計(jì)算機(jī)負(fù)擔(dān)加重。（C）采樣周期過小，使采樣信號不能及時(shí)反映連續(xù)測量信號的基本變化規(guī)律，同時(shí)由于控制不及時(shí)使系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)惡化；（D）采樣周期不能過大也不能過小。11）常態(tài)干擾的抑制，從干擾信號特性和來源入手，描述正確的有：（）（A）常態(tài)干擾信號與被測信號在不同頻帶位置，采用濾波器可有效消除；（B）尖峰型常態(tài)干擾：不能采用積分式A/D轉(zhuǎn)換削弱此影響，而只能采用數(shù)字濾波技術(shù)（白躁聲）；（C）常態(tài)干擾來自電磁感應(yīng)：盡早前置放大，提高信躁比，盡可能早完成A/D轉(zhuǎn)換，或采取隔離和屏蔽措施。（D）選擇合適的邏輯器件，如低速邏輯器件抑制高頻干擾；良好的電磁屏蔽，如信號線選用帶屏蔽的雙絞線、良好的接地和數(shù)字濾波技術(shù)。12）達(dá)林算法的振鈴現(xiàn)象是指數(shù)字控制器的輸出以多少倍采樣周期大幅度上下擺動？（）。（A）1倍；（B）2倍；（C）3倍；（D）4倍。13）最小拍系統(tǒng)按某典型輸入信號設(shè)計(jì)，在相對高階典型輸入信號下會出現(xiàn)：（）（A）穩(wěn)態(tài)誤差；（B）很大的超調(diào)量；（C）振鈴現(xiàn)象；（D）紋波14）模擬設(shè)計(jì)法的離散化方法中，哪些方法能將穩(wěn)定的模擬控制器轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的數(shù)字控制器？（）（A）雙線性變換法；（B）后向差分法；（C）沖激響應(yīng)不變法；（D）均不能保證。15）數(shù)字PID算法飽和效應(yīng)和改進(jìn)算法描述正確的是：（）（A）工業(yè)上對于純滯后的慣性環(huán)節(jié)，可采用Smith補(bǔ)償器（B）不完全微分法之微分先行PID控制算法，要求控制作用少變動或防止容易磨損的執(zhí)行裝置因頻繁正反向操作導(dǎo)致壽命短的情況。（C）帶死區(qū)的PID控制算法，避免因給定值變化給控制系統(tǒng)帶來超調(diào)量過大、調(diào)節(jié)閥動作劇烈的沖擊。（D）不完全微分算法，能均勻產(chǎn)生微分作用,克服給定值突變時(shí)控制量容易進(jìn)入飽和區(qū)或容易形成微分沖擊缺點(diǎn),提高系統(tǒng)抗干擾能力16）對數(shù)字濾波的描述下列哪些是正確的。（）（A）平均值濾波適用于周期性干擾；（B）加權(quán)平均遞推濾波適用于純滯后較大的過程；（C）中值濾波不適用于偶然出現(xiàn)的脈沖干擾；（D）慣性濾波適用于高頻干擾。17）達(dá)林算法的振鈴現(xiàn)象與下列哪些因素有關(guān)？（）（A）被控對象的特性；（B）閉環(huán)時(shí)間常數(shù)；（C）采樣時(shí)間；（D）純滯后時(shí)間的大小。18）關(guān)于采樣周期或頻率選擇描述正確的是：（）（A）采樣周期不能太小，否則，零階保持器和傳輸線路存在延遲時(shí)間，PID計(jì)算出的控制量來不及提供給執(zhí)行原件就被修改；（B）采樣頻率越高，PID計(jì)算的差值相差太小，降低了每一次PID輸出的調(diào)節(jié)作用；（C）采樣頻率越低，計(jì)算機(jī)能控制的回路數(shù)更少；（D）采樣頻率應(yīng)至少為8倍以上的模擬系統(tǒng)閉環(huán)截止頻率，19）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)要考慮的因素有：（）（A）采樣周期；（B）計(jì)算機(jī)字長；（C）擾動模型；（D）程序?qū)崿F(xiàn)法。20）下列有關(guān)振鈴現(xiàn)象描述正確的是：（）（A）一階或二階純延時(shí)工業(yè)對象，慣性時(shí)間參數(shù)比達(dá)林算法設(shè)計(jì)的期望閉環(huán)系統(tǒng)的時(shí)間參數(shù)小，存在振鈴現(xiàn)象，（B）通常在選擇采樣周期是選擇設(shè)計(jì)閉環(huán)系統(tǒng)的慣性時(shí)間參數(shù)和采樣周期同數(shù)量級，將有利于削弱振鈴現(xiàn)象；（C）一階或二階純延時(shí)工業(yè)對象，慣性時(shí)間參數(shù)比達(dá)林算法設(shè)計(jì)的期望閉環(huán)系統(tǒng)的時(shí)間參數(shù)大，無振鈴現(xiàn)象。（D）當(dāng)振鈴表征值RA小于0無振鈴現(xiàn)象，RA大于0有振鈴現(xiàn)象。四、簡答題（每題5分共20分）1）模擬化設(shè)計(jì)思想和直接數(shù)字設(shè)計(jì)思想是什么？2）模擬PID調(diào)節(jié)規(guī)律的離散化中，采用位置PID算法和增量式PID算法，試寫出這兩種算法的表達(dá)式。增量式PID算法與位置式PID相比哪些優(yōu)點(diǎn)？3）數(shù)字PID算法飽和效應(yīng)產(chǎn)生的原因是什么?通常飽和效應(yīng)會發(fā)生在什么時(shí)刻？PID算法中為什么采樣周期不能選擇太?。?）最少拍設(shè)計(jì)的思想是什么？達(dá)林算法的設(shè)計(jì)目標(biāo)是什么？試描述香農(nóng)采樣定理。五、計(jì)算分析題（每題10分，共30分）1、給定，請按并聯(lián)程序法求其狀態(tài)空間模型（包括輸出方程和狀態(tài)方程）和編程實(shí)現(xiàn)框圖。2、某隨動系統(tǒng)的伺服電機(jī)傳遞函數(shù)，采用零階保持器，且采樣周期T＝0.1s，試設(shè)計(jì)：1）單位速度輸入信號下的最少拍數(shù)字控制器D(z)、及其閉環(huán)系統(tǒng)輸出序列和數(shù)值控制器D(z)的輸出序列；2）判