計算機控制技術(shù)作業(yè)3

1、計算機控制技術(shù)作業(yè) 1連續(xù)控制系統(tǒng)分析(第1-3章)一、填空題1閉環(huán)負反饋控制的基本方法是 。2自動控制系統(tǒng)通常是由被控對象和 兩大部分構(gòu)成的。而后者是由指令生成、綜合比較、 等六個部件構(gòu)成的。3連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)定義為在零初始條件下,輸出量與輸入量的 。傳遞函數(shù)只取決于 ，與輸入信號特性無關(guān)。4系統(tǒng)傳遞函數(shù) 的分布狀況決定了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性。5積分環(huán)節(jié)的輸出量c(t)與輸入量r(t)的 成正比。微分環(huán)節(jié)的輸出量c(t)與輸入量r(t)的 成正比。6在一個閉環(huán)控制系統(tǒng)中，不同輸入與輸出量的傳遞函數(shù) 相同，而 是不同的。7連續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是它的特征根應(yīng)全部位于S平面的 。8穩(wěn)態(tài)誤差定義

2、為系統(tǒng)誤差響應(yīng)的 ，即ess= 。9一個線性系統(tǒng)，若其輸入信號為一定幅值及頻率的正弦信號，則它的穩(wěn)態(tài)輸出是 的正弦信號。10對數(shù)幅頻特性L(w)定義為L(w)= 。11截止頻率wc定義為L(wc)= 時的頻率。12通常，系統(tǒng)的相穩(wěn)定裕度M的大小反映了系統(tǒng)的 ，而截止頻率wc反映了系統(tǒng)的 。二、單項選擇題1圖21所示的有源RC網(wǎng)絡(luò)是一種 環(huán)節(jié)。 A 積分；B 微分；C 慣性。2若以電機軸的轉(zhuǎn)速為輸入量，電機軸的轉(zhuǎn)角為輸出量，則它的傳遞函數(shù)為 環(huán)節(jié) 。 A 積分；B 微分；C 慣性。3圖22是二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，從該曲線的形狀可知它的阻尼比 。 A 1 0； B 1； C = 0 。4圖2

3、3是一階慣性環(huán)節(jié)的單位階躍響應(yīng)曲線，從一階慣性環(huán)節(jié)特性可知，曲線中H等于 。 A 0.6；B 0.632；C 0.707。 5某系統(tǒng)的零極點分布如圖24所示，從中可知該系統(tǒng)是 的。 A 穩(wěn)定；B 臨界穩(wěn)定；C 不穩(wěn)定。6某系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s) = 0.5(s-0.5) / (0.5s+1) ，可知該系統(tǒng)是 。 A 穩(wěn)定的；B 臨界穩(wěn)定的；C 不穩(wěn)定的。7在單位閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)里，通常若增大系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)，則系統(tǒng)的穩(wěn)定程度 。 A 減弱；B 不變；C 增強。8單位閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)常常按其開環(huán)傳遞函數(shù)中所含 環(huán)節(jié)個數(shù)，分為“0” 型、“I” 型系統(tǒng)。 A 積分；B 微分；C 慣性。9系

4、統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖25所示，可知它的穩(wěn)態(tài)誤差ess為 。 A 0 ；B 1/ K ；C 。10穩(wěn)定的線性連續(xù)控制系統(tǒng)，其相穩(wěn)定裕度M應(yīng) 。 A 大于零；B 等于零；C 小于零。11某環(huán)節(jié)的漸近對數(shù)幅頻特性曲線如圖26所示，由該圖可知該環(huán)節(jié)為 。 A 積分環(huán)節(jié)；B 慣性環(huán)節(jié)；C 振蕩環(huán)節(jié)。12某系統(tǒng)的開環(huán)漸近對數(shù)幅頻特性曲線如圖27所示，由該圖可知系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù) 。 A K=1 ；B K=2 ；C K=5 。三、簡答題 1試列舉2個日常生活中閉環(huán)負反饋控制的系統(tǒng)，畫出其示意圖，說明其工作原理。2圖31是高炮自動控制系統(tǒng)，試說明其工作原理，畫出信號傳遞方塊圖。如將其改造為計算機控制系統(tǒng)，試畫出結(jié)構(gòu)

5、示意圖。 3控制系統(tǒng)動態(tài)指標常用單位階躍響應(yīng)曲線上的tp、ts，s%表示，試在圖32上標出上述三個指標。4依微分環(huán)節(jié)的特性，試說明為什么在閉環(huán)控制系統(tǒng)的正向通道中不能串聯(lián)純微分環(huán)節(jié)。5已知某系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)如圖33所示，試確定該系統(tǒng)的類型及開環(huán)放大系數(shù)。6試求圖34所示系統(tǒng)的總誤差e(t)=r(t)-c(t) 的穩(wěn)態(tài)值(不必計算) ，并說明原因 。四、計算題1 已知系統(tǒng)微分方程 x1(t)=y(t)-c(t) x2(t)=k1x1(t) x3(t)=x2(t)-x4(t) Tdx4(t) / dt =x3(t) d2c(t) / dt2 +dc(t) / dt=kox4(t) 式中k1,k0

6、,T為常數(shù), 且系統(tǒng)初始狀態(tài)為零。1) 試求各式拉氏變換式;2) 畫出系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖, 3) 求系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)C(s) / Y(s) 2已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s) = K/s(0.1s+1) , 試計算K=10和K=20時, 閉環(huán)系統(tǒng)的阻尼比、自然頻率n、超調(diào)量%、tp及ts, 并討論K對響應(yīng)特性的影響。 3 已知系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 G(s)=wn2/s(s+2zwn)實測求得單位反饋系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的s%=4.3%，ts=1.24秒，試求wn，z為多少。 4已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 G(s) = K /(s+1)(0.1s+1), 試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍。5

7、已知單位負反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為 G(s) = 50 /(2s+1)(0.1s+1), 試求系統(tǒng)的靜態(tài)位置、速度誤差系數(shù)。6已知系統(tǒng)開環(huán)漸近對數(shù)幅頻特性曲線如圖41所示。試求靜態(tài)誤差系數(shù)、截止頻率C和相位穩(wěn)定裕度M 。五、綜合題已知某單位反饋系統(tǒng)的開環(huán)對數(shù)漸近幅頻特性曲線如圖51所示。1 試求系統(tǒng)的開環(huán)及閉環(huán)傳遞函數(shù)；2 試根據(jù)所求閉環(huán)傳遞函數(shù)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；3 試求系統(tǒng)的靜態(tài)誤差系數(shù)。計算機控制技術(shù)作業(yè) 2計算機控制系統(tǒng)分析 (第4-6章)一、 填空題1采樣周期T與采樣角頻率ws的關(guān)系是 。2連續(xù)信號f(t) 的采樣信號f*(t) 可以表示為 。3在計算機控制系統(tǒng)中存在有五種信號形式變換

8、，其中 、 、 等三種變換最重要。4若連續(xù)信號的最高頻率為wmax，按采樣定理要求采樣頻率ws應(yīng)大于 。如不滿足采樣定理，一個高頻連續(xù)信號采樣后將會變成 。5從相頻特性上可見，零階保持器是一個 環(huán)節(jié)，其相頻特性h()= 。 6脈沖傳遞函數(shù)定義為在零初始條件下系統(tǒng)輸出與輸入量的 之比。7s平面的虛軸，通過z變換將其映射為z平面上的 。8離散系統(tǒng)穩(wěn)定性的充分必要條件是，系統(tǒng)特征方程所有的特征根均應(yīng)位于 。9離散系統(tǒng)穩(wěn)定性與連續(xù)系統(tǒng)不同，它不僅與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，還與系統(tǒng)的 有關(guān)。10在采樣系統(tǒng)里，由于 位置不同，所得閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)也不同。二、 單項選擇題1一個連續(xù)系統(tǒng)改造為計算機控制系統(tǒng)后，當(dāng)

9、系統(tǒng)的控制算法及參數(shù)都保持不變時，與原連續(xù)系統(tǒng)相比，計算機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性將 。 A 變好；B 變壞；C 保持不變。 2當(dāng)系統(tǒng)中含有零階保持器時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與采樣周期T 。 A 無關(guān)；B 有關(guān)；C 的關(guān)系不定。 3連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的一個極點P=-5，Z變換后將映射到Z平面的 。 A 單位園外；B 單位園上；C 單位園里。 4雙線性變換的一個特性是，連續(xù)傳遞函數(shù)經(jīng)過雙線性變換后所得Z傳遞函數(shù)的穩(wěn)態(tài)增益 。 A 增大；B 不變；C 減小。 5控制算法并聯(lián)實現(xiàn)與直接實現(xiàn)和串聯(lián)實現(xiàn)相比，有限字長所引起的量化誤差 。 A 較大；B 較?。籆 相當(dāng)。三、 簡答題 1 如圖31所示，已知A點信號x(t)

10、=sin(t),試畫出A、B、C點的信號圖形，設(shè)采樣周期T=p/2。 2若圖31上A點信號為x(t)=cos(2t) ，采樣周期T=p，試畫出A、B、C點的波形圖，并討論說明之。 3已知x(t)=(0.5+5sin3t)，采樣周期T=2p/3，試求采樣信號x*(t)。4已知計算機控制系統(tǒng)的信號變換結(jié)構(gòu)圖如圖32所示，試說明A、B、C、D、G、H各點信號特征。5試簡述零階保持器的時域響應(yīng)和頻域響應(yīng)的特點。6已知系統(tǒng)方塊圖如圖33所示。試寫出C(z) 的表達式。7已知系統(tǒng)方塊圖如圖34所示，試求它的靜態(tài)位置誤差系數(shù)和速度誤差系數(shù)。若n(t)=1(t) 時，它能引起多大誤差(不必計算) 。8已知閉環(huán)

11、系統(tǒng)的特征方程為(z+1)(z-0.5)(z+2)=0，試問該系統(tǒng)穩(wěn)定嗎？9試簡單比較控制器三種編排實現(xiàn)方法的優(yōu)缺點。10PID增量算法與位置算法比較各有何優(yōu)缺點。四、計算題1 已知采樣周期T=0.5秒，試求在c =2rad/s處，零階保持器產(chǎn)生的相移h(c)=？若使該相移h(c)=-50，試問應(yīng)取多大的采樣周期T。2 已知連續(xù)信號x(t)=sin(2t) ，y(t)=sin(8t) ，若采樣頻率=6rad/s，試分別寫出x(kT) 及y(kT) 的最終表達式，并討論所得結(jié)果。3 已知圖41所示系統(tǒng)，求系統(tǒng)開環(huán)及閉環(huán)傳遞函數(shù)，并求誤差傳遞函數(shù)E(z)/R(z) 。設(shè)T=1秒，K=1。 4已知圖

12、41所示系統(tǒng)，試求T=1秒及T=0.5秒時使系統(tǒng)穩(wěn)定的臨界放大系數(shù)K值，并說明采樣周期對穩(wěn)定性的影響。 5已知圖41所示系統(tǒng)，設(shè)T=0.1秒，K=1，輸入r(t)=1(t)+t，試用靜態(tài)誤差系數(shù)法求穩(wěn)態(tài)誤差。6已知連續(xù)控制器的傳遞函數(shù)為 Gc(s)= 1/(s+2) 試用一階向后差分法及雙線性變換法離散化，求Gc(z) 。設(shè)T=0.1秒。 7已知Gc=(z+1) / (z2-1.5z+0.5) ，將其用串聯(lián)編排及并聯(lián)編排實現(xiàn)，畫出實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖，寫出迭代方程。 8已知系統(tǒng)如圖42所示，Gh(s) 零階保持器傳遞函數(shù)，G0(s)=1/s, GC(s)=K。1）試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的K的范圍；2）若將該系

13、統(tǒng)改為連續(xù)系統(tǒng)（即取消采樣開關(guān)及ZOH）； 試問使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍。3）比較兩個K值，得出結(jié)論。五、綜合應(yīng)用題 1數(shù)字慣性濾波器是RC模擬濾波器數(shù)字化， ，Tf=RC1）試用一階向后差分法將其離散化，求Gf(z)；2）將該Gf(z)用直接程序?qū)崿F(xiàn)法編排實現(xiàn)，寫出u(k)表達式，畫出實現(xiàn)框圖。 2已知離散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖51所示，其中 G(z)=0.75(z+0.72) / z(z-1) GC(z)=KC 1) 求使系統(tǒng)穩(wěn)定的KC值范圍； 2) 若要求速度誤差系數(shù)KV4，試確定KC值。設(shè)T=0.2秒。 計算機控制技術(shù)作業(yè) 3計算機控制系統(tǒng)分析 (第7-9章)一、填空題1若已知系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間為ts，

14、經(jīng)驗上采樣周期T應(yīng)取 。2若信號的動態(tài)范圍為N，計算機字長n 。3常用的數(shù)字濾波方法有慣性濾波、限幅濾波、中值濾波和 。4產(chǎn)生共模干擾的主要原因是 之間存在共模電壓。5D/A變換器的精度主要由線性誤差、偏置誤差和 的大小決定的。6平均值濾波是對信號y進行m次采樣，濾波器的輸出y(k)= 。7為使傳感器特性與A/D變換器特性相匹配，通常應(yīng)在傳感器與A/D之間加入 。 8通常把 的干擾信號稱為串模干擾。 9采用差分放大器作為信號前置放大是抑制 的方法之一。二、單項選擇題1小的采樣周期T，在計算機字長有限時，系統(tǒng)的量化誤差 。 A 將增大；B 將減??；C 保持不變。 2在確定D/A變換器字長時，應(yīng)保

15、證它的最小輸出信號 后續(xù)的執(zhí)行機構(gòu)的死區(qū)。 A 大于；B 小于；C 等于。 3計算機控制系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)相比，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與參數(shù)不變的條件下，抑制干擾的能力 。 A 增強； B 減弱； C 不變。 4在計算機控制系統(tǒng)接地設(shè)計時，對低頻電路應(yīng)按 接地的原則進行設(shè)計。 A 一點； B 多點； C 任意。 三、簡答題 1畫出計算機控制系統(tǒng)的計算機機系統(tǒng)硬件組成框圖，說明各部分的主要作用。 2設(shè)計計算機控制系統(tǒng)時應(yīng)考慮選擇哪些部件的字長，應(yīng)根據(jù)什么原則來選擇，這些部件的字長有什么關(guān)系。C 3試說明A/D變換器精度與分辨率的含義以及兩者的關(guān)系。4為了使系統(tǒng)輸出響應(yīng)比較光滑，通常應(yīng)怎樣選用采樣周期。 5 A/D前采用的某傳感器的最大輸出為10伏，其精度為0.1%，試選擇A/D板的字長位數(shù)及精度。 6試簡述在計算機系統(tǒng)中加入看門狗電路的作用。四、計算題 1現(xiàn)已知某爐溫變化范圍為01500，要求測試時，分辨率為3，試確定A/D變換器的字長應(yīng)選為多少？若A/D字長n不變，通過變送器將測試起點遷