計算機控制復(fù)習(xí)

一、簡答題1、什么是計算機控制系統(tǒng)？2、根據(jù)計算機在控制系統(tǒng)中的控制功能和控制目的，可以將計算機控制系統(tǒng)分為哪幾種類型？3、離散系統(tǒng)穩(wěn)定性的充分必要條件是什么？4、什么是最少拍計算機控制系統(tǒng)設(shè)計？5、什么是波紋，波紋有什么危害？6、什么是復(fù)合控制？復(fù)合控制的最大優(yōu)點是什么？復(fù)合控制系統(tǒng)的設(shè)計特點是什么？7、PID控制器的控制作用包括哪幾種？畫出其框圖基本形式。8、什么是積分分離PID算法？它的優(yōu)點是什么？9、計算機控制系統(tǒng)由哪幾部分組成，畫出方框圖？10、采樣周期選取的一般原則是什么？11、什么是Z傳遞函數(shù)？12、連續(xù)系統(tǒng)中，傳遞函數(shù)的物理可實現(xiàn)條件是什么？13、 寫出W變換的表達式（不帶系數(shù)），并簡述其作用。14、 寫出最少拍計算機控制系統(tǒng)設(shè)計中的控制器D（Z）表達式，并說明表達式中各個函數(shù)的意義。15、 數(shù)字控制器計算機程序?qū)崿F(xiàn)方法包括哪幾種？16、 模擬控制器的離散化方法包括哪幾種？17、 簡述計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟。18、 什么是最小拍系統(tǒng)？最小拍系統(tǒng)有什么不足？19、 什么是計算機控制系統(tǒng)的模擬化設(shè)計？說明其一般設(shè)計步驟。21、 大林算法的主要設(shè)計思想是什么？22、 微分先行PID控制算法包括哪兩種形式？分別說明其主要解決什么問題。23、 什么情況下可以考慮采用前饋-串級控制？24、 A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標包括哪些方面？25、 寫出位置式PID和增量式PID控制算法的表達式。26、 為什么在實際應(yīng)用中不采用理想PID控制？27、 什么是前饋控制？28、 在大林算法中，什么是振鈴現(xiàn)象？29、 計算機控制系統(tǒng)有哪些過程通道？30、 在計算機控制系統(tǒng)中，采樣周期的選擇受哪些因素影響？31、 計算機控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？計算機在計算機控制系統(tǒng)中的主要任務(wù)是什么？32、 什么是采樣定理？采樣周期是越小越好嗎？為什么？33、 什么是不完全微分（實際微分）？為什么在實際PID控制系統(tǒng)中多采用實際微分？34、 畫出工程實現(xiàn)上的數(shù)字PID控制模塊框圖，并說明偏差處理模塊都可以實現(xiàn)哪些主要功能？35、 計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計原則主要有哪些？36、 畫出前饋-反饋控制系統(tǒng)框圖，并說明前饋-反饋控制系統(tǒng)的主要優(yōu)點？37、 簡述W變換法的設(shè)計步驟。38、 簡述過程輸入通道和過程輸出通道的作用。39、 試說明計算機控制系統(tǒng)干擾的主要來源。40、 簡要說明積分分離PID算法和抗積分飽和PID算法主要解決了理想PID控制器在實際應(yīng)用中的哪些問題？二、判斷題、選擇題、填空題1、計算機是計算機控制系統(tǒng)的核心。（ ）2、零階保持器是計算機控制系統(tǒng)中采用最廣泛的保持器。（ ）3、 如果Z傳遞函數(shù)是物理可實現(xiàn)的，則要求其分子的階次大于等于分母的階次。（）4、 W變換后，W域的左半平面對應(yīng)Z域的單位圓內(nèi)部。（）5、離散系統(tǒng)的極點不但決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且還決定了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。（ ）6、最少拍系統(tǒng)對不同類型輸入適應(yīng)性較強。（ ）7、 數(shù)字PID控制器容易編程實現(xiàn)，具有很高的靈活性和適應(yīng)性。（）8、 不完全微分PID通過串接高通濾波器來抑制高頻影響。（）9、 微分先行PID算法包括兩種形式：輸出量微分和偏差微分。（）10、 D/A轉(zhuǎn)換器可以采用逐次逼近方法和雙積分方法。（）11、 史密斯預(yù)估算法為模擬化設(shè)計方法。（）TOC\o"1-5"\h\z12、工業(yè)控制計算機需要很高的應(yīng)對惡劣環(huán)境的能力。 （）13、PID控制器中的積分時間常數(shù)Ti增大，可增強積分作用，達到減小超調(diào)量和提高穩(wěn)定性的目的。（）14、在一般串級控制中，副回路的響應(yīng)速度快于主回路的響應(yīng)速度。（ ）15、計算機過程控制系統(tǒng)中，手動和自動方式之間的切換應(yīng)當(dāng)做到無擾切換。（ ）16、一般來說，計算機控制系統(tǒng)的采樣周期越小，系統(tǒng)穩(wěn)定性越高。（ ）17、計算機是計算機控制系統(tǒng)的核心。（ ）18、可靠性高是計算機控制系統(tǒng)設(shè)計最重要的一個性能指標。（ ）19、生產(chǎn)過程設(shè)備直接與計算機連接的方式，稱為“在線”方式。（ ）20、 W變換后，W域的右半平面對應(yīng)Z域的單位圓內(nèi)部。（ ）21、最少拍系統(tǒng)對各種典型輸入信號的適應(yīng)能力較強。（ ）22、 在串級控制中，副回路可以減弱擾動f（t）對被控量y（t）的影響。（ ）23、 PID控制器中的“I”為微分作用，有助于減少超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。（ ）24、 采用數(shù)字PID控制方法，當(dāng)給定值波動大時可采用微分先行算法。（ ）25、 設(shè)計A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)考慮分辨率、轉(zhuǎn)換時間和精度等性能指標。（ ）26、計算機控制系統(tǒng)的控制過程可以歸結(jié)為實時數(shù)據(jù)采集、實時決策和實時控制三個步驟。（ ）27、一般來說，在硬件系統(tǒng)確定后，計算機控制系統(tǒng)的性能主要取決于軟件的設(shè)計。（ ）28、過程輸出通道把被控對象的被控參數(shù)轉(zhuǎn)換成計算機可以接受的數(shù)字代碼。（ ）29、大林算法是一種針對純滯后被控對象的直接設(shè)計法。（ ）30、 在工程應(yīng)用實踐中，可根據(jù)系統(tǒng)被控對象的慣性大小和加在該對象上的預(yù)期干擾程度和性質(zhì)來選擇采樣周期。（）31、 Z變換是從拉氏變換直接引申出來的一種變換方法，實際上是采樣函數(shù)的拉氏變換的變形。（ ）32、 離散系統(tǒng)閉環(huán)Z傳遞函數(shù)的全部極點必須在Z平面中的單位圓內(nèi)時，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。（ ）33、 采用試湊法進行參數(shù)整定數(shù)字PID控制器時，對參數(shù)的調(diào)整步驟可為先比例后積分再微分的整定步驟。（）34、前饋控制是一種直接根據(jù)偏差進行校正的控制方式。（ ）1、計算機控制系統(tǒng)按功能可分為計算機操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)、 和集散控制系統(tǒng)。2、模擬控制器的離散化方法一般有沖激響應(yīng)不變法、 和零極點匹配設(shè)計法等。3、設(shè)計D/A轉(zhuǎn)換器應(yīng)考慮 和 等性能指標。4、典型串級控制系統(tǒng)框圖如下，請寫出各部分名稱。(1) ；(2) (3) ；(4) (1) ；(2) (3) ；(4) 5、 上題中關(guān)于(4)的描述不正確的是()A.“細調(diào)”的作用；B.應(yīng)包含盡可能多的干擾；C.串級控制系統(tǒng)中可以有多個；6、采樣周期應(yīng)()對象的時間常數(shù)。 A.小于；B.大于；C.等于；7、 在最少拍控制系統(tǒng)中設(shè)計數(shù)字控制器時必須考慮的兩方面問題是()A.可控性和可觀測性；B.可控性和穩(wěn)定性；C.物理可實現(xiàn)性和穩(wěn)定性；8、 在實際工作中，如果對象的主要干擾頻繁且又劇烈，而生產(chǎn)過程對被控參數(shù)的控制精度要求又很高，適宜采用()A.Smith預(yù)估控制；B.單回路控制；C.前饋-串級控制；9、已知被控對象傳遞函數(shù)為G0(9、已知被控對象傳遞函數(shù)為G0(s)=5s(s+1)采樣周期T=Is適宜采用)方法設(shè)計控制器。A.模擬化設(shè)計；B.離散化設(shè)計；C.兩種方法均可；10、上題中，如果采樣周期T=0.1s，適宜采用()方法設(shè)計控制器。A.超前校正；B.滯后校正；C.兩種方法均可；三、計算題1-e-TS1、將下列被控對象加零階保持器后進行Z變換，零階保持器ZOH為G(s)= 1、將下列被控對象加零階保持器后進行sT二0.1sG(s)= —0 s(0.1s+1)'2、 求下列G(s)相應(yīng)的T二0.1sG(s)= —0 s(0.1s+1)'2、 求下列G(s)相應(yīng)的Z傳遞函數(shù)。6(1)G(s)= - ；(2)G(s)=。(1)e-0.2sG0(s)=s+2s(s+2) (s+1)(s+3)k3、控制系統(tǒng)如圖所示，G(s)=—-s(s+4)2 1-e-Ts⑶G(s)= ；⑷G(s)=s(0.5s+1)，T=0.25s，試用Routh準則確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的k值范圍。4、已知某控制系統(tǒng)的模擬控制器傳遞函數(shù)為D(s)二5(s+2)s+8采樣周期為T=°?1s，使用一階后向差分法和雙線性變換法將D(s)離散化為D(z)。5、已知系統(tǒng)的校正裝置為PID控制器，即D(s)=K(1+ +Ts)，其中，K=3，T=0.5，pTsd p iiT=2，采樣周期T二°?1s，試求其位置式和增量式數(shù)字PID控制表達式。d6、 求解差分方程y(k)+5y(k-1)二u(k)，設(shè)輸入u(t)二1(t)，且當(dāng)k<0時，y(k)二0。7、 y(k)+L3y(k-1)+0.4y(k-2)=u(k),設(shè)u(k)為單位階躍函數(shù)，零初始條件，(1)求系統(tǒng)的Z傳遞函數(shù)；(2)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。8、已知模擬PID控制器算式為u(t)=K[e(t)+Jte(t)dt+T ]，試推導(dǎo)位置式數(shù)字PID控pT0 ddt制算式。

9、已知模擬PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)D(s)二 ，T=1s。(1)寫出其對應(yīng)的數(shù)字PID9、0.05s和增量表達式；(2)按照標準數(shù)字PID調(diào)節(jié)器形式寫出K、T的值；(3)說明K和T對系統(tǒng)性能的影響。pipi設(shè)數(shù)字控制器D(z)=z2+1.7z+設(shè)數(shù)字控制器D(z)=z2+1.7z+0.72五、設(shè)計題前饋反饋控制系統(tǒng)如圖所示，回答下列問題如系統(tǒng)輸入為R(s)，擾動為F(s)，寫出系統(tǒng)輸出Y(s)的表達式。寫出前饋完全補償條件。寫出前饋-反饋控制的優(yōu)點。1、1)3)F(s)Df(s)+VD(s)Gf(s)G(s)2、設(shè)某控制系統(tǒng)如圖所示，采樣周期T=1s,可求得帶零階保持器的廣義對象Z2、G(z)=1.84zT(1+0.718zT)。試針對單位階躍輸入r(t)=1(t)，分別設(shè)計有波紋、無波紋最少拍系統(tǒng)。(1-z-1)(1-0.368z-1)3、離散后的廣義對象Z傳遞函數(shù)為G(Z)=L1353Z-1(1+0.5233Z-1)，采樣周期T=0.2s，分別設(shè)計單(1-Z-1)(1-0.1353Z-1)位階躍下的最少拍有紋波和無紋波的控制器D(z)。(8分)4、如圖所示系統(tǒng)，如果G(z)=0-76z-1(1+°.°45z-1)(1+1-14z-1)，試根據(jù)任意廣義對象最少拍設(shè)計準則