《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》試題集

1、、填空題(每空2分，共20分)TOC o 1-5 h z閉環(huán)負(fù)反饋控制的基本特征是。閉環(huán)控制系統(tǒng)里，不同輸出與輸入之間的傳遞函數(shù)分母。慣性環(huán)節(jié)的主要特點(diǎn)是，當(dāng)其輸入量發(fā)生突然變化時(shí)，其輸出量不能突變，而是按變化。靜態(tài)誤差系數(shù)是系統(tǒng)在典型外作用下精度的指標(biāo)，靜態(tài)誤差系數(shù)越大，精度。5系統(tǒng)的相穩(wěn)定裕度M，定義為開環(huán)頻率特性在截止頻率叫處。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)。零階保持器是一個(gè)相位滯后環(huán)節(jié)，它的相頻特性中co)。若已知閉環(huán)系統(tǒng)自然頻率為on,經(jīng)驗(yàn)上，采樣頻率os應(yīng)取。通常把疊加在被測(cè)信號(hào)上的干擾信號(hào)稱為。為使傳感器特性與A/D變換器特性相匹配，通常

2、應(yīng)在傳感器與A/D之間加入。二、選擇題(每題2分，共10分)在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)里，通常當(dāng)采樣周期T減少時(shí)，由于字長有限所引起的量化誤差將。A增大；B減?。籆不變。控制算法直接編排實(shí)現(xiàn)與串聯(lián)編排實(shí)現(xiàn)相比，有限字長所引起的量化誤差。A較大；B較??；C相當(dāng)。某系統(tǒng)的Z傳遞函數(shù)為G(z)=0.5(z+0.5)/(z+1.2)(z-0.5)，可知該系統(tǒng)是。A穩(wěn)定的；B不穩(wěn)定的；C臨界穩(wěn)定的。若以電機(jī)軸的轉(zhuǎn)角為輸入量，電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速為輸出量，則它的傳遞函數(shù)為環(huán)節(jié)。A積分；B微分；C慣性。在確定A/D變換器精度時(shí)，通常要求它的精度應(yīng)傳感器的精度。A大于；B小于；C等于。三、簡答題（每小題5分，共20分）1圖1為

3、水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)，試說明基本工作原理。丁QiQi圖12已知單位負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差為0.1，試問該系統(tǒng)為幾型系統(tǒng)，系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)為多少?3試簡單說明系統(tǒng)穩(wěn)定性與穩(wěn)態(tài)誤差相互矛盾的關(guān)系。4試表述采樣定理，并說明若一高頻信號(hào)采樣時(shí)不滿足采樣定理，采樣后將會(huì)變成何種信號(hào)。四、（10分）已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G（s）=n2/s（s+2叫）實(shí)測(cè)求得單位階躍響應(yīng)的,=4.3%,t=2.5秒，試寫出閉環(huán)傳遞函數(shù)并求,sn匚為多少。五、（10分）現(xiàn)已知某爐溫變化范圍為01000C，測(cè)試時(shí)，采用9位的A/D變換器（帶符號(hào)位），試問此時(shí)系統(tǒng)對(duì)爐溫變化的分辯率為多少。若測(cè)試時(shí)

4、，通過變送器將測(cè)試起點(diǎn)遷移到500C,保持同樣的系統(tǒng)對(duì)爐溫變化的分辯率，試問此時(shí)可采用幾位的A/D變換器就可以了。六、（10分）已知系統(tǒng)方塊圖如圖2所示圖21）試寫出系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)(z)=CR(z)2）若K=2,試求使系統(tǒng)穩(wěn)定的T取值范圍。已知Z1/s2=Tz/(z-1)2)七、（20分）已知調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為G（s）（s+1）=U4s）,T=0.5秒c（s+0.2）E（s）1）試用一階向后差分變換法，將其離散，求Gc（z）=?2）將Gc用第二種直接程序法編排實(shí)現(xiàn)，試求u（k）表達(dá)式，并畫出結(jié)構(gòu)圖；3）將該算法分成算法I與算法H,并畫出編程的流程圖。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)試題（3）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（參考）一、

5、填空題（每空2分，共20分）1測(cè)量偏差、糾正偏差；2相同；3按指數(shù)規(guī)律變化；4越高；5相角與180度之差；6.采樣周期；7.-,/2；8.10叫；9.串模干擾；10.調(diào)理電路。二、選擇題（每空2分，共10分）A；2.A；3.B；4.B；5B。三、簡答題（每小題5分，共20分）1由于出水干擾QO使水位下降時(shí)，浮子下降，進(jìn)水口打開，水位逐漸增高，浮子逐漸上浮，當(dāng)達(dá)到給定高度時(shí)，浮子將進(jìn)水口堵死，從而保持設(shè)定高度。1）零型系統(tǒng)；2）0.1=1/（1+K）K=9通常，在系統(tǒng)正向通道加入積分環(huán)節(jié)或增大開環(huán)放大系數(shù)，將會(huì)減少穩(wěn)態(tài)誤差，但將會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。若連續(xù)信號(hào)所含頻率分量的最高頻率為,，為使其米

6、樣信號(hào)不失真，米樣max頻率,2,；若不滿足采樣定理，一個(gè)高頻信號(hào)將會(huì)變成低頻信號(hào)。smax四、（10分）1）28=(1000o)/,故厶=3.9；(5分)2)2n=(1000o-500o)/3.9，故n二lg128.2/lg2=75分）評(píng)分：于計(jì)算有誤導(dǎo)致第2問有誤，但計(jì)算方法正確，可給3分。六、（10分）1)G(z)=KzHT=0.5K(1，z“)亠(z一1)2(z一1)0.5KT0.5KT(z)=1+G(z)(z-1+0.5KT)2)(z)=z，1+0.5KT=0，要求，Iz1=IT-111-1(1-T)1T0評(píng)分：1）每小問各為5分2）若因仗）有錯(cuò)，導(dǎo)致T有錯(cuò)，但求T方法正確，可得3分

7、;3）求（z）方法正確，但計(jì)算有誤，可得3分。七、(20分)1)S=(1-z-1)/TGC(z)=(1.5-z-1)/(1.1-z-1)(1067z-1)UU)=1.36(10.9z一1)E(z)u(k)=0.9u(k1)+1.36e(k)0.67e(k1)u（k）=1.36e（k）+u】II：u1=0.9u（k）-0.91e（k）評(píng)分：1）第1小題10分，其余兩小題各5分；2）由于第1小題計(jì)算有誤，使第2、3小題有誤，但方法正確，可給5分；返回3）在第2小題中，若采用減小延遲方法繪結(jié)構(gòu)圖時(shí)亦算正確。典型的工業(yè)生產(chǎn)過程分為哪幾種？答:典型的工業(yè)過程分為3種:連續(xù)過程,離散過程和批量過程.計(jì)算機(jī)

8、控制系統(tǒng)的工作步驟分為哪幾步？答:計(jì)算機(jī)的工作步驟分為3步:實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)決策和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的工作方式有哪幾種？答:計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的工作方式有2種,即在線方式和離線方式.為什么要強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)控制中的實(shí)時(shí)性？答:所謂實(shí)時(shí)性,就是指信號(hào)的輸入,計(jì)算和輸出都要在一定的時(shí)間范圍內(nèi)完成,亦即計(jì)算機(jī)對(duì)輸入信息,以足夠快的速度進(jìn)行控制,超出了這個(gè)時(shí)間,就失去了控制的時(shí)機(jī),控制也就失去的意義.所以要強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)控制中的實(shí)時(shí)性.常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主機(jī)有哪幾種？答:常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主機(jī)有可編程控制器,工控機(jī),單片機(jī),DSP和智能調(diào)節(jié)器.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中集散控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)分為哪幾部分？

9、答:計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中集散控制系統(tǒng)(DCS)的體系結(jié)構(gòu)分為分散過程控制級(jí),集中操作監(jiān)控級(jí),綜合信息管理級(jí)三部分.現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式分為哪幾部分？答:現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)的結(jié)構(gòu)模式為操作站-現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表兩層結(jié)構(gòu)(DCS為操作站-控制站-現(xiàn)場(chǎng)儀表三層結(jié)構(gòu)模式)什么是計(jì)算機(jī)的總線？答:所謂總線,就是計(jì)算機(jī)各模塊之間互聯(lián)和傳送信息(指令,地址和數(shù)據(jù))的一組信號(hào)線.分為內(nèi)部總線和外部總線.計(jì)算機(jī)的外部總線有哪幾種？答:計(jì)算機(jī)的外部總線有RS-232C,RS-485,IEEE-488,USB等等.RS-232C串行通信總線采用什么傳輸方式？為什么RS-232C的傳輸距離不遠(yuǎn)？答:RS-23

10、2C串行通信總線采用的是不平衡傳輸方式.由于發(fā)送器和接收器之間有公共的信號(hào)地線,共模信號(hào)不可避免地要進(jìn)入信號(hào)傳送系統(tǒng)中.當(dāng)傳輸距離過遠(yuǎn)時(shí),發(fā)送器與接收器各自會(huì)形成不同的對(duì)地電位.4.RS-485串行通信總線采用什么傳輸方式？它與RS-422A串行通信總線的區(qū)別是什么？答:RS-485串行通信總線采用的是不平衡傳輸方式.區(qū)別在于RS-485為半雙工工作方式,而RS-422A為全雙工工作方式.且RS-422A適用于兩點(diǎn)之間進(jìn)行高速,遠(yuǎn)距離通信,而RS-485適用于多點(diǎn)之間進(jìn)行高速,遠(yuǎn)距離通信.數(shù)字量I/O的接口芯片有什么作用？有哪些典型芯片？P30積分電路對(duì)數(shù)字量信號(hào)的調(diào)理過程。P31為了清除由于

11、接點(diǎn)的機(jī)械抖動(dòng)而產(chǎn)生的振蕩信號(hào),一般都就應(yīng)加入有較長時(shí)間常數(shù)的積分電路來消除這種振蕩.采用光電耦合器的大功率輸入調(diào)理電路的工作過程。P32什么是香農(nóng)采樣定理？香農(nóng)采樣定理:如果模擬信號(hào)(包括噪聲干擾在內(nèi))頻譜的最高頻率為fmax,只要按照采樣頻率f=2fmax進(jìn)行采樣，那么采樣信號(hào)就能惟一地復(fù)觀.什么是量化誤差？量化過程實(shí)際上是一個(gè)用q去度量采樣值幅值高低的小數(shù)歸整過程,由于量化過程是一個(gè)小數(shù)歸整過程,因而存在量化誤差,量化誤差為(+_l/2)q.什么是孔徑時(shí)間和孔徑誤差？完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間稱為孔徑時(shí)間.孔徑時(shí)間決定了每一個(gè)采樣時(shí)刻的最大轉(zhuǎn)換誤差,即為孔徑誤差.11.采樣保持器的工作

12、原理？P4112.結(jié)合具體電路，分析以AD574A為核心的A/D過程通道的工作過程。P45VINS什么是串模干擾，抑1制的方法有哪些？矽VOUTVVOUT串模干擾是指疊加在被測(cè)信號(hào)上的干擾信號(hào).采樣保持高通,低通,帶通濾波器.尖峰型串模干擾民為主要干擾電路時(shí)，用雙積分A/D轉(zhuǎn)換器波性圖2-8采樣保持器采用雙絞線作信號(hào)引線（減少電磁感應(yīng)）什么是共模干擾，抑制的方法有哪些？所謂共模干擾，是指A/D轉(zhuǎn)換器兩個(gè)輸入端公有的干擾電壓.抑制方法:變壓器隔離光電隔離浮地屏蔽什么是長線傳輸干擾，抑制的方法有哪些？長線傳輸干擾是指:長線傳輸受到外界干擾,具有信號(hào)延時(shí),高速度變化的信號(hào)在長線中傳輸時(shí),還會(huì)出現(xiàn)波反

13、射現(xiàn)象.抑制方法:終端匹配始端匹配計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中有哪些類型的地線？有模擬地線,數(shù)字地線,安全地線,系統(tǒng)地線,交流地線V0V7第三章圖3-198路12位A/D轉(zhuǎn)換模板電路逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)原理加工第三象限直線OA,起點(diǎn)為0(0,0),終點(diǎn)坐標(biāo)為A(-6,-4)，試進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算并作出走步軌跡圖。P84逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)原理加工第四象限逆圓弧AB,已知起點(diǎn)的坐標(biāo)為A(0,-4),終點(diǎn)的坐標(biāo)為B(4,0),試進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算并作出走步軌跡圖。P87根據(jù)已知的三相步進(jìn)電機(jī)的工作時(shí)序圖，分析說明其工作方式。A-B-C-A已知三相步進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)子為40個(gè)齒，定子為3對(duì)磁極，試求工作在三相六拍方式時(shí)的步距角和齒距角

14、。步距角:360/40/6=1度齒距角360/40=9度第四章1：求慣性環(huán)節(jié)D(s)=丄的差分方程Ts11解：由d(s)=1有(Ts1)U(s)=E(s)E(S)Ts111化成微分方程：du(t)T+u(t)=e(t)1dt以采樣周期離散上述微分方程得Tu(kT)+u(kT)e(kT)fTu(k)+u(k)=e(k)11用一階后項(xiàng)差分近似代替得：.u(k)_u(k_1)代入上式得u(t)uT整理得Tru(k)，u(k，1)+u(k)=e(k)TTTu(k)=1u(k一1)+e(k)T+TT+T11根據(jù)模擬PID的控制算法,分別寫出數(shù)字PID位置式和增量式算法。P105P106數(shù)字PID位置式和

15、增量式算法的各自特點(diǎn)是什么？增量算法不需要做累加,位置算法要用到過去的誤差的累加值,容易產(chǎn)生大的累加誤差增量算法得出的是控制量的增量,而位置算法的輸出是控制量的全量輸出,誤動(dòng)作影響大.采用增量算法,易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無沖擊切換.數(shù)字PID控制算法中,Kp、Ti、Td的物理調(diào)節(jié)作用分別是什么？Kp為比例增益,能減小誤差,但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差,但Kp加大會(huì)引起系統(tǒng)不穩(wěn)定.Ti為積分時(shí)間常數(shù)只要有足夠的時(shí)間,積分控制將能完全消除誤差但積分作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)加大,甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩.Td為微分時(shí)間常數(shù)可以減小調(diào)整時(shí)間,從而改變系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能.什么是積分飽和現(xiàn)象？積分分離算法的工作原理是什么？所謂積分

16、飽和現(xiàn)象是指若系統(tǒng)存在一個(gè)方向的偏差，PID控制器的輸出由于積分作用的不斷累加而加大，從而導(dǎo)致u(k)達(dá)到極限位置。此后若控制器輸出繼續(xù)增大，u(k)也不會(huì)再增大，即系統(tǒng)輸出超出正常運(yùn)行范圍而進(jìn)入了飽和區(qū)。一旦出現(xiàn)反向偏差，u(k)逐漸從飽和區(qū)退出。進(jìn)入飽和區(qū)愈深則退飽和時(shí)間愈長。此段時(shí)間內(nèi)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)仍停留在極限位置而不能隨著偏差反向立即做出相應(yīng)的改變，這時(shí)系統(tǒng)就像失去控制一樣，造成控制性能惡化。這種現(xiàn)象稱為積分飽和現(xiàn)象或積分失控現(xiàn)象積分分離算法的工作原理是:當(dāng)偏差較大時(shí),取消職分作用,當(dāng)偏差較小時(shí),才將積分作用投入.le(k)lB時(shí)，采用PD控制，當(dāng)le(k)lv=B,采用PID控制(B為積分分離閾值)最少拍控制算法