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计算机控制技术期末复习试题附答案

计算机控制技术期末复习试题附答案
计算机控制技术期末复习试题附答案

第一章 计算机控制系统概述 1、计算机控制系统的概念是什么?

计算机控制系统是以计算机技术、控制理论及自动化技术相结合并应用于工业生产过程的结果,是以自动控制理论为基础,以计算机为手段的控制系统。

2、计算机系统由哪些部分组成?并画出方框图。

计算机控制系统由计算机、外部设备、操作台、输入通道、输出通道、检测装置、执行机构、被控对象以及相应的软件组成。

3、计算机控制系统的主要性能指标有哪些?

稳定性/动态指标/稳态指标/能控性与能观性

4、计算机控制系统的主要特点有哪些?

各项 连续控制系统 计算机控制系统 信号形式 都是模拟信号 模拟信号、数字信号皆有 控制规律实现 由模拟电路实现 由计算机通过程序实现 控制形式 整个过程始终连续控制 整个过程始终离散控制

控制器作用 一个控制器控制一个回路 一个控制器分时控制多个回路 功能强度 简单控制 具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能 自动化程度 自动化程度低 便于实现控制与管理的一体化

5、计算机控制系统是怎样分类的?按功能和控制规律可分为几类?

一、按控制系统的功能及结构特点分类 ①操作指导控制系统 ②直接数字控制系统DDC ③监督控制系统 SCC ④计算机分级控制 ⑤集散控制系统 DCS ⑥现场总线控制系统FCS

外部设备 操作台 输入通道 检测装置

输出通道

执行机构

计 算 机

被 控 对 象

二、按控制规律分类 ①程序和顺序控制 ② PID 控制 ③最少拍控制 ④复杂规律的控制 ⑤智能控制

第二章 离散控制系统及Z 变换分析法

1、计算机控制系统的信号形式有哪些?

连续模拟信号:时间与幅值上均连续,如 r(t)、y(t)、u(t) 离散模拟信号:时间是离散的,幅值上连续,如y*(t)、u*(t) 离散数字信号:时间离散的,幅值为数字量,如y(kT)、u(kT)

2、香农(Shannon)采样定理是如何描述的?

一个连续时间信号f(t),设其频带宽度是有限的,其最高频率为ωmax(或fmax),如果在等间隔点上对该信号f(t)进行连续采样,为了使采样后的离散信号f *(t)能包含原信号f(t)的全部信息量。则采样角频率只有满足下面的关系: ωs ≥2ωmax

采样后的离散信号f *(t)才能够无失真地复现f(t)。否则不能从f *(t)中恢复f(t)。其中,ωmax 是最高角频率,ωs 是采样角频率。它与采样频率fs 、采样周期T 的关系为:

3、简述信号的恢复过程。零阶保持器的作用是什么?其传递函数形式是什么?

零阶保持器作用:将前一个采样时刻的采样值f(kT)恒定地保持到下一个采样时刻(k+1)T 。也就是说在区间[ kT ,(k+1)T ]内零价保持器的输出为常数。 零阶保持器的传递函数

设零阶保持器在 (t)作用下的脉冲响应h(t),而h(t)又可以看成单位阶跃函数1(t)与1(t-T)的迭加即:h(t)=1(t)-1(t-T)。

取拉氏变换,得零阶保持器的传递函数:

4、掌握常用信号的Z 变换

T

f

s s π

πω22=

=1()Ts

e

H s s

--=

6、Z变换的滞后定理和超前定理是如何描述的?

零初始条件下,离散输出信号的Z 变换与离散输入信号的Z变换之比。

Y(z)

G(z)=

R(

z)

10、开环Z 传递函数的求法:

15、采样系统稳定的条件是什么?

采样系统稳定的条件:闭环脉冲传递函数的极点均位于z 平面上以原点为圆心的单位圆内。即|zi|<1 16、

17、

求该系统在三种典型信号的作用下的稳态误差。

0.368(0.718)()1(1)(0.368)

z G Z T s z z +=

=--

18、掌握计算机控制系统的稳定性分析:劳斯判据。

19、已知一采样控制系统,试求:

(1)系统的闭环脉冲传递函数。

(2)判定系统的稳定性。

(3)系统对阶跃输入和斜坡输入的稳态误差。

???

第三、四章计算机控制系统的离散化设计

1、D(z)的设计方法常见有哪两种?

(1)离散化设计方法--直接设计方法(重点)

思想:已知被控对象的Z传递函数G(Z) ,根据所要求的性能指标,设计数字控制器。(2)连续化设计方法--间接设计方法

思想:先设计控制器的传递函数D(s),然后采用某种离散化方法,将它变成计算机算法。

2、最少拍系统概念?最少拍控制中主要研究哪三种类型的设计方

法?

最少拍设计:就是系统在典型输入下,设计数字控制器D(z) 使闭环系统输出在最少个采样周期内能准确跟踪输入(或系统输出稳态误差为0)。

(1)最少拍控制器的设计:系统无误差,简单,但是本身缺陷多。

(2)最少拍有纹波控制器的设计:系统无误差,考虑了系统稳定性,但输出有纹波。

(3)最少拍无纹波控制器的设计:系统无误差,考虑了系统稳定性,输出无纹波。

3、简述数字控制器的离散化设计步骤。

(1)求广义对象的脉冲传递函数G(z);

(2)根据控制系统的性能指标要求和其它约束条件,确定所需要的闭环脉冲传递函数Ф(z)和闭环误差脉冲传递函数Фe(z);

(3)求取数字控制器的脉冲传递函数D(z);

(4)根据D(z)求取控制算法的递推计算公式,就可编写控制算法程序。

4、不同输入时,最少拍控制器设计综合:

5、最少拍控制器的局限性体现在哪几个方面?

最少拍控制器的设计只是使系统对某一典型输入的响应为最少拍,但对其他典型输入不一定为最少拍,甚至引起静差和超调:

当针对某一典型的输入函数R(z)设计的D(z),用于次数较高的R(z),系统将不能完全跟踪,产生稳态误差。

当针对某一典型的输入函数R(z)设计的D(z),用于次数较低的R(z),系统将出现超调;

显然,一种典型的最少拍控制器只适应一种特定的输入,而不能

适用于各种输入。

6、最少拍有纹波控制器的设计

7、实例:设计最少拍有纹波控制系统。

8、最小拍有纹波控制器出现纹波的原因?

数字控制器输出u(k)在若干拍后,不为0或常值,是震荡收敛的。 9、最小拍有纹波控制器出现纹波后对系统有什么影响?消除纹波办法?

输出在采样点之间有偏差;增加了执行元件的功率损耗和机械元件的磨损。

最小拍无纹波控制器能够消除输出纹波。 10、有纹波和无纹波设计唯一区别是什么? 有纹波和无纹波设计唯一区别在于:

有纹波设计时,

包含G(z)单位圆上和单位圆外的零点; 无波纹设计时, 包含G(z)单位圆内、单位圆上、单位圆外的所有零点。

)(z Φ)(z Φ

第五章计算机控制系统的模拟化设计

1.模拟控制器的离散化方法有哪些?各有什么特点?

1、冲激不变法

2、加零阶保持器的Z变换法(常用)

3、差分变换法

4、双线性变换法

5、频率预畸变双线性变换法

6、零极点匹配法

冲激不变法的特点:

①D(z)与D(s)的脉冲响应相同。

②若D(s)稳定,则D(z)也稳定。

③D(z)不能保持D(s)的频率响应。(缺点)

④D(z)将ωs的整数倍频率变换到Z平面上的同一个点的频率,因而出现了混叠现象。(缺点)

加零阶保持器Z变换法的特点:

①若D(s)稳定,则D(z)也稳定。

②D(z)不能保持D(s)的脉冲响应和频率响应。(缺点)

后向差分变换法的特点:

①稳定的D(s)变换成稳定的D(z)。

②D(z)不能保持D(s)的脉冲响应和频率响应。(缺点)

前向差分变换法的特点:

稳定的D(s)不能保证变换成稳定的D(z),且不能保证有相同的脉冲响应和频率响应。

双线性变换的特点:

①将整个S平面的左半面变换到Z平面的单位圆内,因而没有混叠效应。

②稳定的D(s)变换成稳定的D(z)。

③D(z)不能保持D(s)的脉冲响应和频率响应。(缺点)

2.什么叫模拟PID 调节器的数字实现?它对采样周期有什么要求?理由何在?

?

3.位置式PID 算法和增量式PID 算法是什么?各有什么样的优缺点?

1.位置式

2、增量式

()

()(1) ()[()()]

=()()()-(-1)

I

k

P D

j

I

k

P D

j

T e k e k

u k K e k e j T

T T

K e k K e j K e k e k

=

=

--=++

++

()()()

P I D

u k u k u k

=++

当执行机构不需要控制量的全值,而是其增量,由位置式可以导出增量PID 控制算法。

利用增量型PID 控制算法,可得到位置型PID 控制算法的递推形式,即

两者本质相同,只是后者需要使用有附加积分作用的执行机构。但有如下优点:

(1)计算机只输出控制增量,即执行机构位置的变化部分,因而误动作影响小;

(2)在k 时刻的增量输出△u(k),只需用到此时刻的偏差e(k)、以及前一时刻的偏差e(k-1)、前两时刻的偏差e(k-2),这大大节约了内存和计算时间;

(3)在进行手动——自动切换时,控制量冲击小,能够较平滑地过渡;

4.试描述PID 调节器中比例系数,积分时间常数和微分时间常数的变化对闭环系统控制性能的影响(分别对动态响应性能和稳态响应性能影响)。

1、比例控制对系统性能的影响

(){()()[()(1)]}k

D

P j I

T T

u k K e k e j e k e k T T

==+

+

--∑10

(1){(1)()[(1)(2)]}k D

P j I

T T

u k K e k e j e k e k T T

-=-=-+

+

---∑(){[()(1)]()[()2(1)(2)]}

D P I T T

u k K e k e k e k e k e k e k T T

?=--++--+-)

()1()(k u k u k u ?+-=

对动态性能影响

Kp加大,使系统的动作灵敏,速度加快;但当Kp太大时,系统会趋于不稳定;当Kp太小时,使系统动作缓慢。

对稳态性能影响

加大比例控制Kp,在系统稳定的情况下,可以减少稳态误差,提高控制精度,但不能完全消除稳态误差。

2、积分控制Ti对系统性能的影响

对动态性能影响

积分控制Ti通常使系统的稳定性下降。当Ti太大时,系统会趋于不稳定;当Ti小时,对系统的性能影响减少。当Ti合适时,过渡特性比较理想。

对稳态性能影响

Ti能消除系统的稳态误差,提高控制精度,但Ti太大时,积分作用太弱,以至不能减小稳态误差。

3、微分控制Td对系统性能的影响

对动态性能影响

微分可以改善动态特性,如减少超调量、调节时间缩短等。

对稳态性能影响

微分控制中允许加大比例控制,使系统的稳态误差减小,提高控制精度。但Td太大时,超调量较大、调节时间较长。Td偏小时,超调量也较大、调节时间也较长。只有合适时,可以得到比较满意的过渡过程。

5.PID 参数整定有些什么样的方法?它们各自的特点和适应范围如何?

试凑法(常用) 扩充临界比例度法 归一参数整定法 扩充响应曲线法 优选法

变参数的PID 控制(常用) 各自特点和适应范围:略

第六章 离散系统的离散状态空间分析法

1、线性离散系统的离散状态空间表达式的表示形式? 状态方程 输出方程

2、由差分方程导出离散状态空间表达式:

1.(2)0.2()0.5()()

2.(3)0.5(2)0.2()()() 1.2()

y kT T y kT T y kT u kT y kT T y kT T y kT T y kT u kT T u kT ++++=++++++=++

第十二章 计算机控制系统设计与实现

1. 简述计算机控制系统的总体方案设计的主要内容? 1.研究被控对象、确定控制任务 2.确定系统整体方案 (1)确定系统的性质和结构 (2)确定执行机构方案

(3)控制系统总体“黑箱”设计

(4)控制系统层次以及硬件、软件功能划分3.建立数学模型,确定控制算法

4.硬件的设计

(1)确定过程的输入、输出通道及其处理方式

(2)计算机系统选择

(3)过程通道及接口设计

(4)控制台设计

(5)可靠性设计

(6)硬件调试

5.软件的设计

(1)选择编程语言

①汇编语言

②高级语言

③混合语言

(2)软件设计步骤

①问题定义

②细化设计

③编制源程序

④形成可执行代码

⑤调试

6.系统仿真与调试

(1) 实验室硬件联调

(2) 实验室软件联调

(3) 实验室系统仿真

7.现场安装调试

2.简述过程输入输出通道的分类,组成及功能。

一、过程输入输出通道的组成与功能

根据过程信息的性质及传送方向,过程通道包括:模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道。

计算机控制生产现场的控制通道也有两种:即模拟量输出通道及数字量输出通道。

功能?

3.简述计算机控制系统的主要抗干扰措施。

1.接地技术

2.屏蔽技术3.隔离技术4.串模干扰的抑制

5.共模干扰的抑制

6.电源噪声的抑制

7.提高软件可靠性

13、闭环脉冲传递函数求法:

(2)

解:系统的开环脉冲传递函数:(有问题)

计算机控制技术试卷及答案

一、]t b 填空题 1.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机,它包括硬件和软件两个组成部分。 2.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中,被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。 5.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号,变成二进制数字信号,经接口送往计算机。 6.信号接地方式应采用一点接地方式,而不采用多点接地方式。 7.按极点配置设计的控制器通常有两部分组成,一部分是状态观测器,另一部分是控制规律。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 9.线性表、数组、堆栈和队列的共同特点是要求连续的存储单元来顺序存放数据元素。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 二、名词解释 1.采样过程按一定的时间间隔T,把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号,变成在时刻0、T、2T、…kT的一连串脉冲输出信号的过程 2.地线”是信号电流流回信号源的地阻抗路径 3.数字程序控制就是计算机根据输入的指令和数据,控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制 4.数据是描述客观事物的数、字符,以及所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的集合 5.积分饱和如果执行机构已到极限位置,仍然不能消除偏差时,由于积分作用,尽管计算PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小,但执行机构已无相应的动作 三、选择题(合计15分,每题3分) 1.下列不属于数字控制方式的是(C ) A、点位控制 B、直线控制 C、网格控制 D、轮廓控制 2.8位的A/D转换器分辨率为( C ) A、0.01587 B、0.007874 C、0.003922 D、0.0009775 3.专家控制系统大致可以分为(D ) ①专家自整定控制②专家自适应控制③专家监督控制④混合型专家控制⑤仿人智能控制 A、①②③⑤ B、②④⑤ C、②③④⑤ D、①③④⑤ 4.一个8位的A/D转换器(量化精度0.1%),孔径时间3.18μm,如果要求转换误差在转换精度内,则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为(B ) A、5Hz B、50Hz C、100Hz D、500Hz 5.某热处理炉温度变化范围为0~1350℃,经温度变送器变换为1~5V的电压送至ADC0809,ADC0809的输入范围为0~5V,当t=KT时,ADC0809的转换结果为6A,此时炉温为(C ) A、588.98℃ B、288.98℃ C、361.23℃ D、698.73℃ 四、简答题(合计20分,每题5分) 1.什么是干扰,干扰来源,抗干扰措施。 答:就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。外部干扰和内部干扰。硬件措施,软件措施,软硬结合的措施 2.逐点比较法插补原理。 答:所谓逐点比较法插补,就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较,看这

计算机控制技术考试卷B卷

专业: 年级: 学区: 姓名: 学号: 考试日期: 装 订 线 计算机控制技术 试卷B 题 号 一 二 三 四 五 总 分 评卷人 复核人 分数 一、填空题(每空2分,共10空,总共 20 分)。 1.常用的AD 转换方法有: 计数法 、 双积分法 , 逐次逼近法 。 2. 常用的AD 转换的启动信号有 脉冲方式 和 电平方式 方式。 3. 8051单片机IO 接口编码方式为 统一编址 ,INTEL8088的IO 编码方式为 独立编址。 4. I/O 通道的干扰类型包括: 串模干扰 和 共模干扰 。 5. 大林算法的设计原则是 以大林算法为模型的数字控制器,使闭环系统的特性为时间滞后的一阶惯性环节,且滞后时间与被控对象的滞后时间相同 。 二、选择题(每小题 2 分,共10题,总共20 分)。 1.防止抖动是能否正确读取键值的必要环节,实现方法是( A )。 A .可以用硬件电路或软件程序实现 B .只能用滤波电路或双稳态电路实现 C .只能用软件程序实现 D .只能用延时程序实现 2. LCD 显示的关键技术是解决驱动问题,正确的作法是( D )。 A .采用固定的交流电压驱动 B .采用直流电压驱动 C .采用交变电压驱动 D .采用固定的交变电压驱动 3. 小功率直流电机控制控制系统中,正确的作法是( B ) A .改变定子上的通电极性,以便改变电机的转向 B .改变转子上的通电极性,以便改变电机的转向 C .在定子上通以交流电,电机可周期性变换转向 D .在转子上通以交流电,电机可周期性变换转向 4.在实际应用中,PID 调节可根据实际情况调整结构,但不能( D )。 A .采用增量型PID 调节 B .采用带死区的PID 调节 C .采用PI 调节 D .采用I D 调节 5. 若用4位共阳极LED 和74LS04构成光报警系统,使最高位发光其余位不发光的报警模型是( A )。 A .1000 B B .0001B C .1111B D .0000B 6. 关于ADC0809中EOC 信号的描述,不正确的说法是( D )。 A. EOC 呈高电平,说明转换已经结束 B. EOC 呈高电平,可以向CPU 申请中断 C. EOC 呈高电平,表明数据输出锁存器已被选通 D. EOC 呈低电平,处于转换过程中 7. 采样/保持器的逻辑端接+5V ,输入端从2.3V 变至2.6V,输出端为( A )。 A .从2.3V 变至2.6V B .从2.3V 变至2.45V 并维持不变 C .维持在2.3V D .快速升至2.6V 并维持不变 8. 计算机监督系统(SCC )中,SCC 计算机的作用是( B ) A .接收测量值和管理命令并提供给DDC 计算机 B .按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC 计算机 C .当DDC 计算机出现故障时,SCC 计算机也无法工作 D .SCC 计算机与控制无关

机电一体化控制技术与系统期末复习

机电一体化复习提纲 1. 机械系统和微电子系统有机结合,从而产生新功能和新性能的新产品是机电一体 化产品。机电一体化系统的基本结构要素有机械本体、执行与驱动、检测传感器、信息处理、动力。机电一体化系统中的机械系统通常由由传动机构、支承与导向机构、执行机构与机架等组成。机电一体化系统的基本组成是能量流、物料流、信息流。机电一体化系统的信息特征(微型化、嵌入式、实时性、分布化)、动力特征(结构分散化、功能智能化)、结构特征(模块化、简单化、高刚度、高精度)。机电一体化的技术基础有机械设计与制造技术、微电子技术、传感器技术、软件技术、通信技术、驱动技术、自动控制技术、系统技术。 2. 机电一体化对机械系统的基本要求是(快、准、稳):快速响应、高精度、良 好的稳定性。为确保机械系统的传动精度和工作稳定性,在设计中常提出无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。为达到上述要求,主要从a、采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件;b、缩短传动链,简化主传动系统的机械结构;c、提高传动与 支撑刚度;d、选用最佳传动比,尽可能提高加速能力;e、缩小反向死 区误差;f、改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振动、降低噪声这几个方面采取措施。机电一体化系统中的机械系统通常由传动机构、支承与导向机构、执行机构与机架等几个部分组成。 3. 机电一体化系统中的传动系统应满足足够的刚度、惯性小、阻尼适中等性能要 求。为确保机械系统的传动精度和工作稳定性,在设计中需满足无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比,为达到这些要求,主要采取

①采用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件② 缩短传动链,简化传动系统的机 械结构③提高传动与支撑刚度④选用最佳传动比,以达到提高系统分辨率、减少到执行元件输出轴上的等效转动惯量,尽可能提高加速能力⑤缩小反向死区误差 ⑥改进支撑及架体的结构设计以提高刚性、减少震动、降低噪声。 4. 滚珠丝杠螺母副中滚珠循环装置有外循环,内循环。滚珠丝杠支承方式有单推- 单推式、双推-双推式、双推-简支式、双推-自由式。具有最大刚度的的支承方式是双推-双推式。 5. 滚珠丝杠螺母副中按照滚珠循环方式划分外循环,内循环。滚珠丝杠螺母副中 调整间隙和预紧的方法有垫片调整式(调整垫片来改变轴向力)、双螺母调节式(调整螺母来消除间隙或预紧)齿差调节式(左右螺母外端凸缘制成齿数差1 的直齿圆柱齿轮),原理是什么?滚珠丝杠副的安装方式有单推-单推式(轴向刚度较高、预紧力较大、轴承寿命比双推-双推式低)、双推-双推式(刚度最高、易造成预紧力不对称)、双推-简支式(轴向刚度不太高、预紧力小、轴承寿命较长、适用于中速、精度较高的长丝杠传动系统)、双推-自由式(轴向刚度和承载能力低、多用于轻载、低速的垂直安装丝杠传动系统),特点分别是什么?滚珠丝杠副的选择方法是结构的选择、结构尺寸的选择(公称直径和基本导出的选择)。 6. 直齿圆柱齿轮侧隙的调整方法有中心距调整法、双片薄齿轮错齿调侧隙法、轴向 垫片调整法。要消除齿轮副间隙是因为侧隙会产生齿间冲击,影响传动平稳性、若出现在闭环系统中、则可能导致系统不稳定、使系统产生低频振荡,常用中心距调整法、双片薄齿轮错齿调侧隙法、轴向

计算机控制系统试卷四答案

计算机控制系统试卷四答案 班级:姓名:学号:成绩: 一、简答题(每小题3分,共30分) 1.使用光电隔离器件时,如何做到器件两侧的电气被彻底隔离? 答:光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。 2.给出多通道复用一个D/A转换器的原理示意图。 答: 3.什么是信号重构? 答:把离散信号变为连续信号的过程,称为信号重构,它是采样的逆过程。 4.写出零阶保持器的传递函数,引入零阶保持器对系统开环传 递函数的极点有何影响? 答:零阶保持器的传递函数为 1e () Ts H s s - - =。零阶保持器的引入并不影响开环系统脉冲传递函数的极点。 5.阶跃响应不变法的基本思想是什么? 答:阶跃响应不变法的基本思想是:离散近似后的数字控制器的阶跃响应序列与模拟控制器的阶跃响应的采样值一致。 6.如何消除积分饱和现象? 答:减小积分饱和的关键在于不能使积分项累积过大。因此当偏差大于某个规定的门限值时,删除积分作用,PID控制器相当于一个PD调节器,既可以加快系统的响应又可以消除积分饱和现象,不致使系统产生过大的超调和振荡。只有当误差e在门限ε之内时,加入积分控制,相当于PID控制器,则可消除静差,提高控制精度。 7.给出常规的直接设计法或离散化设计法的具体设计步骤。 答:直接设计法或称离散化设计法的具体设计步骤如下: (1)根据已知的被控对象,针对控制系统的性能指标要求及其它约束条件,确定理想的闭环脉冲传递函数() Φz。 (2)确定数字控制器的脉冲传递函数D(z);根据D(z)编制控制算法程序。

8. 采用状态反馈任意配置闭环系统极点的充分必要条件是什 么? 答:采用状态反馈任意配置闭环系统极点的充分必要条件是系统状态完全能控。 9. 说出实施信号隔离的主要方法。 答:信号隔离方法主要有变压器隔离和光电隔离,变压器隔离适用于模拟信号隔离,光电隔离则特别适合数字信号的隔离。 10. 故障诊断中的状态估计方法的基本思想是什么? 答:故障诊断中的状态估计方法的基本思想是:首先重构被控过程的状态,通过与可测变量比较构成残差序列,再构造适当的模型并用统计检验法,从残差序列中把故障诊断出来。因此,这就要求系统可观测或部分可观测,通常用各种状态观测器或滤波器进行状态估计。 二、已知系统框图如下所示:T =1s(15分) 试求闭环离散系统的闭环脉冲传递函数,并判别系统的稳定性。 解:广义对象脉冲传递函数为 系统闭环脉冲传递函数为 则闭环系统的特征方程为 由z 域直接判据 ①|W (0)|=0.632<1 ②W (1)=1-1+0.632>0 ③W (-1)=1+1+0.632>0 知闭环系统稳定。 三、已知某被控对象的传递函数为(15分) 要求设计成单位反馈计算机控制系统,结构如下图所示。采样周期为T =1s 。要求闭环特征根为0.4和0.6。试求数字控制器。 解:广义对象脉冲传递函数为 根据要求设定闭环脉冲传递函数为 r (t ) y (t ) -T

计算机控制技术考试题及答案

计算机控制技术考试题及答案 西北工业大学考试题(A 卷) (考试时间120分钟) 学院: 专业: 姓名: 学号: 一. 填空题(共30分,每空1.5分) 1. 采样,是指按一定的时间间隔T 对时间连续的模拟信号)(t X 取值,得到) (t X *或),2,1,0,1,)(( -=n nT X 的过程。 P12 2. D/A 转换器的基本结构由电阻网络、基准电源、模拟切换开关和运算放大器所组成。 P21 3. 计算机控制系统中的I/O 接口用作主机与外部设备的连接界面。 P39 4. RS-232C 又称为通用串行通信接口,它是美国电子工业协会颁布的串行总线标准。P63 5. 大部分过程控制的目的之一就是抑制作用于过程的各种扰动,以维持过程输出为恒定值。P104 6. 中值滤波法是指在kT 采样时刻,按小采样周期1T 连续进行奇数次采样。P137 7. 基于观测状态反馈的伺服系统极点配置设计方法的设计参数,一是采样周期T 的选择,二是配置系统的极点参数。 P177 8. 伺服系统,指的就是系统输出必须准确跟随指令信号的控制系统。P199 9. DMC 算法的计算机实现,是由初始化程序和主程序两部分组成。P232 10. 啤酒发酵是一个复杂的微生物代谢过程,啤酒发酵罐内的发酵温度始终 是决定啤酒质量的关键所在。P267 二. 判断题(共10分,每题1分) 1. 对同一个FSR 的值,A/D 转换器的位数越多,q 所代表的量值就越小。P18(√) 2. 时钟周期宽度为D T ,则接收/发送数位的位宽度为D nT 2。P55 (×) 3. 当受控工业对象有大的时延时间环节时,不管选择的采样周期T 是否与时延时间τ成整数倍,系统都是较难按常规方法综合的。P91 (√) 4. 最好的离散化方法是双线性变换。P120 (√) 5. PID 算法中的微分项,虽能增大超调和缩短调节时间,但却易于引入高频干扰。P129 (×) 6. 只要选择采样周期T 足够小,最少拍系统的响应调整时间S t 也可以足够小。P158 (√) 7. 当对象的纯延迟时间θ与对象惯性时间常数m T 之比小于0.5时,采用常规PID 算法难以获得良好的系统性能。P171 (×)

工业电气期末复习资料

工业电气期末复习资料 1、交流与直流电磁铁的区别 直流:由工程纯铁、软刚制成,线圈直接绕在铁心上。在U、R不变时,励磁电流I恒定,不受气隙δ的影响。 吸合过程中,电磁吸力随着长度空气隙的减小逐渐增加;当IN一定,电磁吸力与气隙大小乘反比;当气隙相同时,安匝数越大,电磁吸力越大。 交流:由硅钢片叠成,线圈绕在框架上,再套入铁芯柱,交流励磁电流随气隙δ成正比增大;电磁吸力大小随时间周期性变化。 2、电磁机构的吸力特性,返力特性,吸力与反力如何配合 ①吸力特性:铁心吸引衔铁的电磁吸力与气隙的关系曲线 ②反力特性:电磁机构使衔铁释放的力与气隙的关系曲线 ③电磁机构在衔铁的吸合过程中,吸力必须大于反力,但不宜过大,否则会影响电器的机械寿命。即在图中(P19图2.10)直流吸力特性曲线1或交流吸力特性曲线2应高于反力特性曲线3。而在释放衔铁时,其反力必须大于剩磁吸力才能保证衔铁可靠释放,因此要求电磁机构的反力特性必须介于电磁吸力特性和剩磁吸力特性之间。 3、返回系数或恢复系数Kf:复归值Xr与动作值X0之比。Kf=Xr/X0 (P20) 4、灭弧装置有哪些(P41) 1.简单灭弧 2.磁吹灭弧装置。 3.弧罩与纵缝灭弧装置。 4.栅片灭弧装置。 5.固体产气灭弧装置 6.石英砂灭弧装置。 7.油吹灭弧装置。 8.气吹灭弧装置。 9.真空灭弧装置。10.无弧分段 5、短路保护和过载保护的区别,热继电器为什么不能用作为短路保护,熔断器为什么不能作为过载保护? 短路保护:电流时额定电流的十几倍甚至几十倍,大电流引起的速断保护是瞬时的。 过载保护:由负载过大超出设备额定值,电流一般为额定电流的几倍到十几倍,其有适当的延时。 热继电器中发热元件由于热惯性。不能瞬时动作,不能用于短路保护。 6、交流接触器有何用途,主要有哪几部分组成,各有什么作用? 交流接触器是一种用于频繁地接通断开交流主电路,大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器。 结构包括:电磁机构:由线圈、静铁心和衔铁组成,是感测和判断部分; 主触头及灭弧罩:用于接通或断开主电路,能通较大电流,灭弧罩用于分合 主电路; 辅助触头:用于接通或断开控制电路,只能通较小电流; 反力装置:接触器的判断部分; 支架和底座:用于接触器的固定和安装。 7、中间继电器在电路中起到什么作用。 (1)扩展控制回路(2)扩大触点控制容量。(3)强弱电或交直流电转换。(4)作为中间元件。 8、什么是主令器?常用的主令器主要有哪几种? 主令器是一种机械操作的控制电器,对各种电气系统发出控制指令,使继电器和接触器动作,控制电力拖动系统中电动机的起动、停车和制动以及调速。 主要有:控制按钮和指示灯、行程开关、转换开关和万能转换开关。

计算机控制系统测试题

计算机控制系统试题 一、选择题(只有一个正确答案,每题2分,共40分) 1.劳斯稳定判据在离散系统中主要解决的是( C )。 A、S平面中系统的稳定性; B、Z平面中系统的稳定性; C、三阶以上特征方程稳定判据。 2.某系统的Z传递函数为 0.5(0.5) () ( 1.2)(0.5) z G z z z + = +- ,可知该系统是(B)。 A、稳定的; B、不稳定的;C 临界稳定的。 3、脉冲传递函数是表征(B)。 A、控制系统传递函数; B、计算机控制系统传递函数、 C、脉冲输入的传递函数。 4、有关PID控制算法,以下说法不正确的是(C) A、当系统有阶跃信号输入时,微分项剧增,易引起振荡; B、比例调节几乎贯穿整个控制过程; C、比例控制可以消除一切静差; D、一般来说,不使用纯微分控制。 5、下面关于标度变换的说法正确的是(C)。 A、标度变换就是把数字量转换成与工程量相关的模拟量; B、标度变换就是把模拟量转换成十进制工程量; C、标度变换就是把数字量转换成人们熟悉的十进制工程量; D、标度变换就是把模拟量转换成数字量。 6. 适用于某些生产过程对控制精度要求不是很高,但希望系统工作平稳,执行机构不要频繁动作的PID算法为(D )。 A、积分分离PID; B、变速积分PID; C、不完全微分PID; D、带死区的PID。 7、下列计算机控制系统中,属于单闭环控制系统的是(B)。 A、操作指导控制系统; B、直接数字控制系统; C、监督计算机控制系统; D、现场总线控制系统。 8、增量式PID算法解决了位置式PID算法(A)的缺点。 A、计算复杂、手/自切换不便; B、不易实现编程; C、控制准确性差; D、

山东科技大学2010-2011学年第二学期《计算机控制技术》考试试卷

山东科技大学2010-2011学年第二学期《计算机控制技术》考试试卷 一、简答题(每题4分,共40分) 1、简述计算机控制的典型形式有几种。 2、简述接口和过程通道的定义。 3、绘制计算机控制系统框图。 4、简要说明PID控制器的P、I、D作用。 5、简述数字滤波方法的种类。 6、简要回答DDC的含义。 7、简单说明模数转换和数模转换的物理意义。 8、简要说明采样定理的物理意义。 9、简要介绍采样保持器的作用,举一个例子。 10、采样周期的选定应注意什么问题? 二、计算题(每题10分,共10分) 利用后向差分法和双线性变换法将下式进行离散化。并写出差分方程和绘制程序流程图。 三、计算题(每题20分,共20分) 将离散化,求取位置算法和增量算法表达式,并绘制实时性较高的程序编写流程图。 四、计算题(每题10分,共10分) 若加工第一象限OA,起点O(0,0),终点A(11,7)。要求: (1)按逐点比较法插补进行列表计算; (2)做出走步轨迹图,并标明进给方向和参数。 五、设计题 假设ADC0809的端口地址经编译器译码得到为FOH,画出8051与ADC0809的连接器,并写出从IN7路采集信号的程序。 六、计算题(每题10分,共10分) 已知模拟调节器的传递函数,采用数字PID算式实现,试分别写出相应的连续位置型PID和增量型PID算式及其各自的离散化方程。设采用周期T=0.2s。

详细答案 一、 1、计算机控制系统的典型形式: (1)操作指导控制系统。优点:结构简单,控制灵活和安全,缺点是由人工操作,速度受到限制,不能控 制多个对象。 (2)直接数字控制系统(DDC),实时性好,可靠性高和适应性强。 (3)监督控制系统(SSC),是生产过程始终处于最优工况。 (4)分型控制系统(DCS),分散控制,集中操作,分级管理。 (5)现场总线控制系统(FCS),降低成本,提高可靠性,可实现真正的开放式互连系统结构 2、接口定义:接口是连接通道与计算机的中间设备,经接口联系,通道便于接受微机的控制,使用它可 达到由微机从多个通道中选择特定通道的目的。 过程通道:过程通道是主机与工业生产过程之间信号的传递和转换的连接通道。 4、比例控制作用:对当前时刻的偏差信号e(t)进行放大或衰减,控制作用的强弱取决于比例 系数;特点:它能迅速反应误差,从而减小误差,加快响应速度。 缺点:不能消除静态误差,过大甚至造成系统不稳定。 积分控制作用:通过对误差累积的作用影响控制量,并通过系统的负反馈作用减小偏差; 特点:与e(t)存在全部时段有关,只要有足够的时间,积分控制将能够消除稳态误差。 缺点:不能及时地克服扰动的影响 微分控制作用:反应e(t) 变化的速度,在偏差刚刚出现时产生很大的控制作用,具有超前控制作用; 作用:有助于减小超调和调整时间,改善系统的动态品质; 缺点:不能消除系统的稳态误差。 5、数字滤波方法的种类: 1、限幅滤波法(又称程序判断滤波法) 优点:能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰 缺点:无法抑制那种周期性的干扰平滑度差 2、中位值滤波法 优点:能有效克服因偶然因素引起的波动干扰;对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果缺点:对流量、速度等快速变化的参数不宜 3、算术平均滤波法 优点:适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。这样信号的特点是有一个平均值,信号在某一数值范围附近上下波动 缺点:对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用,比较浪费RAM 4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法) 优点:对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高,适用于高频振荡的系统 缺点:灵敏度低,对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差,不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差,不适用于脉冲干扰比较严重的场合,比较浪费RAM 5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法) 优点:融合了两种滤波法的优点,对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差缺点:测量速度较慢,和算术平均滤波法一样,比较浪费RAM 6、限幅平均滤波法 优点:融合了两种滤波法的优点,对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差

《现代电气控制技术》期末复习资料

第1章常用低压电器 【填空题】 1.电器一般具有两个基本组成部分:感测部分(电磁机构)和执行部分(触头)。 2.电弧熄灭方法:降低电场强度和电弧温度。 3.接触器:用来频繁接通和切断电动机或其它负载主电路的一种自动切换电器。具有远距离操作功能和失(欠)压保护功 能;但没有低压断路器所具有的过载和短路保护功能。 4.接触器按其主触头通过的电流种类,分为直流接触器和交流接触器。 5.接触器符号: 6.继电器:是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器。由承受机构、中间机构和执行机构三部分构成。 7.继电器返回系数,是继电器重要参数,吸合时间和释放时间。 8.继电器的主要特点是具有跳跃式的输入-输出特性。 9.继电器符号: 10.中间继电器:用来放大信号,增加控制电路中控制信号的数量,以及作为信号传递、连锁、转换及隔离用。 11.中间继电器符号: 12.时间继电器:在敏感元件获得信号后,执行元件要延迟一段时间才动作的电器。 13.时间继电器符号:通电延时(b,d,e),断电延时(c,f,g) 14.速度继电器也称反接制动继电器,用在异步电动机的反接制动控制。 15.速度继电器符号: 16.热继电器:利用电流的热效应原理来工作的保护电器,用作三相异步电动机的过载保护。(双金属片) 17.热继电器符号: 18.行程开关:又称限位开关,根据生产机械运动的行程位置发出命令以控制其运动方向或行程长短的小电流开关电器。

19.行程开关触点符号: 20.低压熔断器:利用熔体的熔化作用而切断电路的、最初级的保护电器,适用于交流低压配电系统或直流系统,作为线路 的过负载及系统的短路保护用。 21.低压断路器:按结构形式分为万能式和塑料外壳式两类。用于电路过载、短路和失压保护。 【简答题】 1.12 时间继电器和中间继电器在电路中各起什么作用? 时间继电器:分为 通电延时:接收输入信号延时一定的时间,输出信号才发生变化,当输入信号消失时,输出瞬时复原; 断电延时:接收输入信号时,瞬时产生相应的输出信号,当信号消失后,延迟一点过时间,输出复原。 中间继电器:实质上是一种电压继电器,特点是触头数目多,电流容量可增大,起到中间元件的作用。 1.13 热继电器与熔断器的作用有何不同? 答:都是利用电流的热效应实现动作的。但热继电器发热元件为两个不同膨胀系数的金属片,受热弯曲,推动相应的机械结构使触点通断;一般用于过载保护;而熔断器是低熔点熔体在高温作用下,通过自身熔化切断电路,可用于过载及短路保护。 1.14 什么是接触器?什么是隔离开关?什么是断路器?各有什么特点?主要区别是什么? 答:接触器:用来频繁接通和切断电动机或其它负载主电路的一种自动切换电器;根据电路电压的大小而通断电路; 隔离开关:在断开位置能起符合规定的隔离功能要求的低压开关;只能通断“可忽略的电流”即无载通断;因为具有明显的开断点,也可用在维修时起到电源隔离; 断路器:可通断正常负荷电流、短路电流;具有过载保护、低压保护功能;但不适宜频繁操作。功能强,动作后不需更换器件。主要区别在:开关操作的频率和通断电流的大小上。 第2章基本电气控制线路及其逻辑表示 【填空题】 1.短路保护:熔断器FU1或FU2熔体熔断实现; 过载保护:热继电器FR实现。过载或电动机单相运行时,FR动作,其常闭触点打开;KM线圈失电,KM主触点打开,切断电动机主电路。 零压保护:当电源电压消失或严重下降时,电动机应停转;电源恢复后,要求电动机不能自行起动。 2.连续工作(长动)与点动控制 实现方法:长动:自锁电路,点动:取消自锁触点或使其失去作用 长动:按下按钮SB2,KM自锁; 点动:将点动按钮SB3的常闭触点串联在KM的自锁电路中; 实现: 按下点动按钮SB3,KM带电;但SB3的常闭触点使自锁电路断开; 松开按钮SB3,KM失电;当接触器KM的释放时间小于按钮恢复时间;KM常开触点先 于SB3常闭触点断开,电动机停转。 触点竞争:当接触器KM的释放时间大于按钮恢复时间,点动结束,SB3常闭触点复位 时,KM常开触点还未断开,自锁电路继续通电,无法实现点动。

计算机控制系统试题一答案

计算机控制系统试卷一答案 班级:姓名:学号:成绩: 一、简答题(每小题5分,共50分) 1、画出典型计算机控制系统的基本框图。 答:典型计算机控制系统的基本框图如下: 2、根据采样过程的特点,可以将采样分为哪几种类型? 答:根据采样过程的特点,可以将采样分为以下几种类型。 (1) 周期采样 指相邻两次采样的时间间隔相等,也称为普通采样。 (2) 同步采样 如果一个系统中有多个采样开关,它们的采样周期相同且同时进行采样,则称为同步采样。 (3) 非同步采样 如果一个系统中有多个采样开关,它们的采样周期相同但不同时开闭,则称为非同步采样。 (4) 多速采样 如果一个系统中有多个采样开关,每个采样开关都是周期采样的,但它们的采样周期不相同,则称多速采样。 (5) 随机采样 若相邻两次采样的时间间隔不相等,则称为随机采样。 3、简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。 答:(1)比例调节器:比例调节器对偏差是即时反应的,偏差一旦出现,调节器立即产生控制作用,使输出量朝着减小偏差的方向变化,控制作用的强弱取决于比例系数K P。比例调节器虽然简单快速,但对于系统响应为有限值的控制对象存在静差。加大比例系数K P可以减小静差,但是K P过大时,会使系统的动态质量变坏,引起输出量

振荡,甚至导致闭环系统不稳定。 (2)积分调节器:为了消除在比例调节中的残余静差,可在比例调节的基础上加入积分调节。积分调节具有累积成分,只要偏差e不为零,它将通过累积作用影响控制量u,从而减小偏差,直到偏差为零。积分时间常数T I大,则积分作用弱,反之强。增大T I将减慢消除静差的过程,但可减小超调,提高稳定性。引入积分调节的代价是降低系统的快速性。 (3)微分调节器:为加快控制过程,有必要在偏差出现或变化的瞬间,按偏差变化的趋向进行控制,使偏差消灭在萌芽状态,这就是微分调节的原理。微分作用的加入将有助于减小超调,克服振荡,使系统趋于稳定。 4、采样保持器LF398工作原理图如下图,试分析其工作原理。 答:LF398的电路原理:放大器A2作为比较器来控制开关K的通断,若IN+的电压高于IN-的电压,则K闭合,由A1、A3组成跟随器,并向C H端外接的保持电容充电;IN+的电压低于IN-的电压时,则K断开,外接电容保持K断开时刻的电压,并经A3组成的跟随器输出至Aout。 5、线性离散控制系统稳定的充要条件是什么? 答:线性离散控制系统稳定的充要条件是:闭环系统特征方程的所有根的模|z i|<1,即闭环脉冲传递函数的极点均位于z平面的单位圆内。 6、为什么会出现比例和微分饱和现象? 答:当给定值发生很大跃变时,在PID增量控制算法中的比例部分和微分部分计算出的控制增量可能比较大(由于积分项的系数一般小得多,所以积分部分的增量相对比较小)。如果该计算值超过了执行元件所允许的最大限度,那么,控制作用必然不如应有的计算值理想,

计算机控制技术考试样题及答案

西安交通大学现代远程教育考试卷 课 程:计算机控制技术 专业班号 考试日期 年 月 日 姓 名 学号 期中 期末 注:所有答题都写在答题纸上。 一、单项选择题(每题4分,共20分) 1.为了减少有限字长产生的量化误差,采样周期应( )。 A. 不变 B. 增大 C. 减少 D. 不确定 2. 已知离散系统脉冲传递函数为 0.5 ( 1.2)(0.8) z z z +-+,则该系统是( )的。 A. 稳定 B. 临界稳定 C. 稳定性不确定 D. 不稳定 3. 当系统中还有零阶保持器时,系统的稳态误差与采样周期( )。 A. 无关 B. 有关 C. 的关系不确定 D. 以上都不是 4. 字符C 的ASCII 码为43H ,字符c 的ASCII 码为( )。 A .43H B. 63H C .62H D. 61H 5. 一个有符号十进制正数13,在数据单元中的二进制表示为( )。 A .00000011 B. 10000001 C. 00001110 D. 00001101 成绩 第 1 页 共 2 页 二、分析计算题 1.(20分)模拟PID 调节器的传递函数为1 ()(1)P D I D s K T s T s =+ +。当采样周期相当短时,用求和代替积分、用后向差分代替微分,试从模拟PID 推导出数字PID 的位置型及增量型控制算法。

解: PID 调节器的时域表达式为 1 ()()()+ ()t P D I de t u t K e t e t dt T T dt ?? =+???? ? 把上式变换为差分方程,可作如下近似 ()() k t i e t dt Te i =≈∑? ()()(1) de t e k e k dt T --≈ 式中,T 为采样周期,k 为采样序号。 由上述三式可得数字PID 的位置型控制算法 ()(1)()()+ ()k P D i I T e k e k u k K e k Te i T T T =?? --=+??? ? ∑ 在上式中令1k k =-,则得 1 (1)(2)(1)(1)+ ()k P D i I T e k e k u k K e k Te i T T T -=?? ----=-+??? ? ∑ 将上述2式相减,即得数字PID 的增量型控制算法 ()()(1)u k u k u k ?=-- [][] ()(1)()()2(1)(2)P I D K e k e k K e k K e k e k e k =--++--+- =Ae(k)+Be(k-1)+Ce(k-2) 其中:A=Kp+K I +K D B=-(Kp+2K D ) C=K D 其中, P K 为比例增益, I P I T K K T =为积分系数, D D P T K K T =为微分系数。 2.(20分)某炉温度变化范围为0~1500℃,要求分辨率为3℃,温度变送器输出范围为0~5V 。若A/D 转换器的输入范围也为0~5V ,则请在ADC0809和AD574A 之间选择A/D 转换器,要求写出计算过程。选定A/D 转换器后,通过变送器零点迁移而将信号零点迁移到600℃,此时系统对炉温变化的分辨率为多少? 解:分辨率为C ?3,分辨率也可定义为 002 .0015003 =-= D 则A/D 转换器的字长 501log )002.011(log )11(log 222=+=+ ≥D n 82256= 92512= 981<<∴n ∴在ADC0809(8位)与AD574A(12位)间选择AD574A 通过零点迁移将信号迁移到C ?600,则此时系统对炉温的变化分辨率为 C ?=--220.012600 150012 3.(20分)信号采集中,为什么要进行采样保持,对模拟量的采样频 率是依据什么来确定?

计算机控制技术试卷及答案仅供参考

一、填空题(合计20分,每题2分) 1.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机,它包括硬件和软件两个组成部分。 2.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中,被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。 5.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号,变成二进制数字信号,经接口送往计算机。 6.信号接地方式应采用一点接地方式,而不采用多点接地方式。 7.按极点配置设计的控制器通常有两部分组成,一部分是状态观测器,另一部分是控制规律。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 9.线性表、数组、堆栈和队列的共同特点是要求连续的存储单元来顺序存放数据元素。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 二、名词解释(合计30分,每题5分) 1.采样过程按一定的时间间隔T,把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号,变成在时刻0、T、2T、…kT的一连串脉冲输出信号的过程。 2.地线是信号电流流回信号源的地阻抗路径。” 3.数字程序控制就是计算机根据输入的指令和数据,控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制 4.数据是描述客观事物的数、字符,以及所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的集合。 5.积分饱和如果执行机构已到极限位置,仍然不能消除偏差时,由于积分作用,尽管计算PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小,但执行机构已无相应的动作 三、选择题(合计15分,每题3分) 1.下列不属于数字控制方式的是( C ) A、点位控制 B、直线控制 C、网格控制 D、轮廓控制 2.8位的A/D转换器分辨率为( C ) A、0.01587 B、0.007874 C、0.003922 D、0.0009775 3.专家控制系统大致可以分为(D ) ①专家自整定控制②专家自适应控制③专家监督控制④混合型专家控制⑤仿人智能控制 A、①②③⑤ B、②④⑤ C、②③④⑤ D、①③④⑤ 4.一个8位的A/D转换器(量化精度0.1%),孔径时间3.18μm,如果要求转换误差在转换精度内,则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为( B ) A、5Hz B、50Hz C、100Hz D、500Hz 5.某热处理炉温度变化范围为0~1350℃,经温度变送器变换为1~5V的电压送至ADC0809,ADC0809的输入范围为0~5V,当t=KT时,ADC0809的转换结果为6A,此时炉温为(C ) A、588.98℃ B、288.98℃ C、361.23℃ D、698.73℃ 四、简答题(合计20分,每题5分) 1.什么是干扰,干扰来源,抗干扰措施。答:就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。外部干扰和内部干扰。硬件措施,软件措施,软硬结合的措施。 2.逐点比较法插补原理。答:所谓逐点比较法插补,就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较,看这点在给定轨迹的上方或下方,或是给定轨迹的里面或外面,从而决定下一步的进给方向。 3.简述数字滤波技术,其算法有哪些?答:所谓数字滤波,就是通过一定的计算或判断程序减少干

计算机控制系统试题及答案

计算机控制系统试卷一答案 一、简答题(每小题5分,共50分) 1、画出典型计算机控制系统的基本框图。答:典型计算机控制系统的基本框图如下: 2、根据采样过程的特点,可以将采样分为哪几种类型? 答 (1) 周期采样指相邻两次采样的时间间隔相等,也称为普通采样。 (2) 同步采样如果一个系统中有多个采样开关,它们的采样周期相同且同时进行采样,则称为同步采样。 (3) 非同步采样如果一个系统中有多个采样开关,它们的采样周期相同但不同时开闭,则称为非同步采样。 (4) 多速采样如果一个系统中有多个采样开关,每个采样开关都是周期采样的,但它们的采样周期不相同,则称多速采样。 (5) 随机采样若相邻两次采样的时间间隔不相等,则称为随机采样。 3、简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。 答:(1)比例调节器:比例调节器对偏差是即时反应的,偏差一旦出现,调节器立即产生控制作用,使输出量朝着减小偏差的方向变化,控制作用的强弱取决于比例系数K P。比例调节器虽然简单快速,但对于系统响应为有限值的控制对象存在静差。加大比例系数K P可以减小静差,但是K P过大时,会使系统的动态质量变坏,引起输出量振荡,甚至导致闭环系统不稳定。 (2)积分调节器:为了消除在比例调节中的残余静差,可在比例调节的基础上加入积分调节。积分调节具有累积成分,只要偏差e不为零,它将通过累积作用影响控制量u,从而减小偏差,直到偏差为零。积分时间常数T I大,则积分作用弱,反之强。增大T I将减慢消除静差的过程,但可减小超调,提高稳定性。引入积分调节的代价是降低系统的快速性。 (3)微分调节器:为加快控制过程,有必要在偏差出现或变化的瞬间,按偏差变化的趋向进行控制,使偏差消灭在萌芽状态,这就是微分调节的原理。微分作用的加入将有助于减小超调,克服振荡,使系统趋于稳定。 4、线性离散控制系统稳定的充要条件是什么? 答:线性离散控制系统稳定的充要条件是:闭环系统特征方程的所有根的模|z i|<1,即闭环脉冲传递函数的极点均位于z平面的单位圆内。 5、为什么会出现比例和微分饱和现象? 答:当给定值发生很大跃变时,在PID增量控制算法中的比例部分和微分部分计算出的控制增量可能比较大(由于积分项的系数一般小得多,所以积分部分的增量相对比较小)。如果该计算值超过了执行元件所允许的最大限度,那么,控制作用必然不如应有的计算值理想,其中计算值的多余信息没有执行就遗失了,从而影响控制效果。

15自动化计算机控制技术复习题

题型:填空题、简答题、综合题 第一章 1.常规仪表组成的自动控制系统,一般分成闭环控制与开环控制两种结构形 式。 2.计算机控制系统的硬件一般是由主机、常规外部设备、过程输入/输出通道、 操作台和通信设备等组成。 3.软件通常分为系统软件和应用软件两大类。 4.计算机控制系统主要分为:数据采集系统、操作指导控制系统、直接数字控 制系统、监督计算机控制系统、分散控制系统、现场总线控制系统。 5.计算机控制装置主要分为:可编程控制器、可编程调节器、总线式工控机、 嵌入式计算机系统和其他控制装置。 第二章 1.DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及 输入控制电路四部分组成。 2.模拟量输出通道的任务:把计算机处理后的数字量信号转换成模拟量电压或 电流信号,去驱动相应的执行器,从而达到控制的目的。 3.模拟量输出通道(称为D/A通道或AO通道)构成:一般是由接口电路、数/ 模转换器(简称D/A或DAC)和电压/电流变换器等组成。 4.模拟量输出通道基本结构:多D/A结构和共享D/A结构。 5.D/A转换器的性能指标有分辨率、转换精度、偏移量误差、线性误差、稳定 时间。 6.DAC0832的内部结构组成及其作用:DAC0832主要由8位输入寄存器、8 位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。8位输入寄存器用于存放主机送来的数字量,使输入数字量得到缓冲和锁存;8位DAC 寄存器用于存放待转换的数字量;8位D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流;输入控制电路来控制2个寄存器的选通或锁存状态。 7.结合图,计算DAC0832的地址,分析说明由DAC0832组成的接口电路的工 作过程,并编写完成一次D/A转换的接口程序。

自动控制原理总复习资料(完美)

总复习 第一章的概念 1、典型的反馈控制系统基本组成框图: 2、自动控制系统基本控制方式:(1)、反馈控制方式;(2)、开环控制方式;(3)、复合控制方式。 3、基本要求的提法:可以归结为稳定性(长期稳定性)、准确性(精度)和快速性(相对稳定性)。 第二章要求: 1、掌握运用拉氏变换解微分方程的方法; 2、牢固掌握传递函数的概念、定义和性质; 3、明确传递函数与微分方程之间的关系; 4、能熟练地进行结构图等效变换; 5、明确结构图与信号流图之间的关系; 6、熟练运用梅逊公式求系统的传递函数; 例1 某一个控制系统动态结构图如下,试分别求系统的传递函数: )()(,)()(1211s R s C s R s C ,) () (,)()(2122S R S C s R s C 。

4 3213211243211111)() (,1)()()(G G G G G G G s R s C G G G G s G s R s C --= -= 例2 某一个控制系统动态结构图如下,试分别求系统的传递函数: ) () (,)()(,)()(,)()(s N S E s R s E s N s C s R s C 。 例

例4、一个控制系统动态结构图如下,试求系统的传递函数。 X r 5 214323 211)()(W W W W W W S X S X r c ++= 例5 如图RLC 电路,试列写网络传递函数 U c (s)/U r (s). 解: 零初始条件下取拉氏变换: 例6某一个控制系统的单位阶跃响应为:t t e e t C --+-=221)(,试求系统的传递函数、微分方程和脉冲响应。 解:传递函数: )1)(2(2 3)(+++=s s s s G ,微分方程:)(2)(3)(2)(3)(2 2t r dt t dr t c dt t dc dt t c d +=++ 脉冲响应:t t e e t c 24)(--+-= 例7一个控制系统的单位脉冲响应为t t e e t C ---=24)(,试求系统的传递函数、微分方程、单位阶跃响应。 (t) )()() ()(2 2t u t u dt t du RC dt t u d LC r c c c =++11 )()()(2 ++==RCs LCs s U s U s G r c ) ()()()(2s U s U s RCsU s U LCs r c c c =++=?k K K P 1

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