计算机控制系统试题答案
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S的通断，若IN+的电压高于IN-的电压，则S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S断开，外接电容保持S断开时刻的电压，并经A3组成的跟随器输出至
A。
out
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，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。
7. 什么是振铃现象？如何消除振铃现象？
答：所谓振铃(Ringing)现象，是指数字控制器的输出以二分之一采样频率大幅度衰减的振荡。有两种方法可用来消除振铃现象。第一种方法是先找出D(z)中引起振铃现象的因子(z=-1附近的极点)，然后令其中的z=1，根据终值定理，这样处理不影响输出量的稳态值。第二种方法是从保证闭环系统的特性出发，选择合适的采样周期T及系统闭环时间常数T c，使得数字控制器的输出避免产生强烈的振铃现象。
8. 什么是嵌入式系统？如何理解嵌入式系统的定义？
答：目前国内普遍被认同的嵌入式系统定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。通常，从以下几个方面来理解嵌入式系统的定义：
(1)以应用为中心是指嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的。
(2)嵌入式系统以计算机技术为基础，是计算机技术、通信技术、半导体技术、微电子技术、语音图像数据传输技术，甚至传感器等先进技术和Internet网络技术与具体应用对象相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
嵌入式系统可以根据实际系统的需要对软、硬件进行剪裁以适应实际系统在功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面的要求。说明嵌入式系统存在着一个较为通用的软、硬件内核。这个内核往往是几kB到几十kB之间的微内核，正是由于微内核的存在，才使得嵌入式系统能够根据实际应用系统的需要在软、硬件方面得以顺利地裁剪或扩充。
9. 简述网络控制系统的特点。
答：网络控制系统通常具备下述特点：
(1) 非定常性。数据到达的时刻不再是定常和有规则的, 更不能再用简单的采样时间来刻画。
(2) 非完整性。由于数据在传输中可能发生丢失和出错，数据不再是完整的，当然数字控制中也可能有类似的现象，但在网络控制中
发生的可能性要大得多。
(3) 非有序性。由于网络传输时间的不确定，先产生的数据可能迟于后产生的数据到达远程控制系统。因此, 数据到达的次序可能不再遵守原有的时间顺序。
(4) 非确定性。由于数据到达的随机性，整个控制过程已不再是一个确定性的系统,而是一个随机系统。
10. 简述故障诊断技术所包含的内容。
答：故障诊断主要包括以下几个方面的内容。
(1) 故障的特征提取
通过测量用定量和定性的信息处理技术获取反映系统故障的特征描述。
(2) 故障的分离与估计
根据获得的故障特征确定系统是否出现故障以及故障的程度。
(3) 故障的评价和决策
根据故障分离与估计的结论对故障的危害及严重程度做出评价，近而决策出是否停止任务的进程以及是否需要维修更换故障元部件。
二、已知系统的差分方程为 （10分）
)2()1()(-=-+k r k y k y
输入信号是
?
??<≥=0001)(k k k r 初始条件为1)0(=y ，试写出输出脉冲序列()y k 。
解：1)0(=y
1)0()1()1(-=--=y r y
2)1()0()2(=-=y r y
1)2()1()3(-=-=y r y
2)3()2()4(=-=y r y
1)4()3()5(-=-=y r y
…
三、设被控对象传递函数为)
1()(p +=s s K s G ，在对象前接有零阶保持器，试求广义对象的脉冲传递函数。 （10分）
解：广义对象传递函数
)
1(e 1)(+-=-s s K s s G Ts 对应的脉冲传递函数为
[]11
1212111
1111e ()()(1)111 (1)(1)(1)(1)11e e e 1(e
1)1e 1 (1)(1e )Ts T T T T T T K G z G s s s s Tz K z K z s s z z z T K T z z T z z -----------------??-==??+??
????=-=--+????+---??????+-+--??+-??
=--Z Z Z 四、已知被控对象传递函数为
)
11.0)(18(20)(++=s s s G 试用“二阶工程最佳”设计法确定模拟控制器G c (s )，并用后向差分法给出等效的数字控制器形式。（10分）
解：经动态校正后系统的开环传递函数为
)
11.0)(18(20)()()()(c c 0++==s s s G s G s G s Φ 应选择G c (s)为PI 控制器，其基本形式为
s T s s G I c 1
)(+=τ
为使PI 控制器能抵消被控对象中较大的时间常数，可选择
8=τ
则有
0c I I 81201()()()(81)(0.11)(0.11)20
s Φs G s G s T T s s s s s +===+++ 根据二阶工程最佳设计法则，应有
??
???==22I 2211.0220T T T 解之得
4I =T
于是得到模拟控制器的传递函数为
)811(2)11(418)(I P c s
s K K s s s G +=+=+= 对以上的模拟PI 控制器，根据后向差分近似的等效变换方法，得等效的数字控制器：
1
1)81(2)()(1
1c --+==--=z z T s G z D T z s 五、已知广义被控对象:)
1(1e 1)(+-=-s s s s G Ts , 给定T =1s (20分) 针对单位斜坡输入设计最小拍有纹波控制系统, 并画出系统的输出波形图。
解：由已知条件，被控对象含有一个积分环节，有能力产生单位斜坡响应。
求广义对象脉冲传递函数为
[]11
121211111111e 1()()(1)111 (1)(1)(1)(1)11e 0.368(10.718) (1)(10.368)Ts G z G s s s s z z z s s z z
z z z z z ------------??-==??+??
????=-=--+????+---????+=--Z Z Z 可以看出，G (z )的零点为-0.718(单位圆内)、极点为1(单位圆上)、0.368(单位圆内)，故u =0,v =0(单位圆上除外),m =1。根据稳定性要求，G (z )中z =1的极点应包含在Φe (z )的零点中，由于系统针对等速输入进行设计，故p =2。为满足准确性条件另有Φe (z)=(1－z -1)2F 1(z ),显然准确性条件中已满足了稳定性要求，于是可设
1101()()Φz z c c z --=+
011(1)1
(1)20Φc c Φ'c c =+==+=
解得 1,210-==c c 。
闭环脉冲传递函数为
1112
12e ()(2)2()1()(1)Φz z z z z Φz Φz z -----=-=-=-=-
则 1111e () 5.435(10.5)(10.368)()()()(1)(10.718)
Φz z z D z Φz G z z z ------==-+ 1
1223412()()()(2)234(1)z Y z R z Φz z z z z z z -------==-=+++
-
（图略）。
]
计算机控制系统试卷二答案
班级：姓名：学号：成绩：
一、简答题（每小题4分，共40分）
1. 连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？
(1) 计算机控
(2) 在计算机控制系统中，控制规律是由计算机通过程序实现的（数字控制器），修改一个控制规律，只需修改程序，因此具有很大的灵活性和适应性。
(3) 计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规
(4)
(5) 一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多
(6) 采用计算机控制，如分级计算机控制、集散控制系统、计算机网络等，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进
2. 简述计算机控制系统的一般控制过程。
答：(1) 数据采集及处理，即对被控对象的被控参数进行实时检测，并输给计算机进行处理。
(2) 实时控制，即按已设计的控制规律计算出控制量，实时向执行器发出控制信号。
3. 简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。
答：(1)连续信号
连续信号是在整个时间范围均有定义的信号，它的幅值可以是连续的,也可以是断续的。
(2)模拟信号
模拟信号是在整个时间范围均有定义的信号，它的幅值在某一时间范围内是连续的。模拟信号是连续信号的一个子集，在大多数场合与很多文献中，将二者等同起来，均指模拟信号。
(3) 离散信号
离散信号是仅在各个离散时间瞬时上有定义的信号。
(4) 采样信号
采样信号是离散信号的子集，在时间上是离散的、而幅值上是连
续的。在很多场合中，我们提及离散信号就是指采样信号。
(5) 数字信号
数字信号是幅值整量化的离散信号，它在时间上和幅值上均是离散的。
4. 线性定常离散系统的稳态误差是否只与系统本身的结构和参数有关？
答：线性定常离散系统的稳态误差，不但与系统本身的结构和参
数有关，而且与输入序列的形式及幅值有关。除此之外，离散系统的
稳态误差与采样周期的选取也有关。
5. 增量型PID控制算式具有哪些优点？
答：(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i时刻的输出u i，只需用到此时刻的偏差，以及前一时刻、
前两时刻的偏差e i-1、e i-2和前一次的输出值u i-1，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。
6. 如何利用试凑法调整PID算法的参数？
答：(1)先整定比例部分：将比例系数K P由小调大，并观察相应
的系统响应趋势，直到得到反应快、超调小的响应曲线。如果系统没
有静差或静差已小到允许范围之内，同时响应曲线已较令人满意，那
只需用比例调节器即可，最优比例系数也由此确定。
(2)如果在比例调节的基础上系统的静差不能满足设计要求，则需
加入积分环节。整定时一般先置一个较大的积分时间系数T I,同时将
第一步整定得到的比例系数K P缩小一些(比如取原来的80%)，然后
减小积分时间系数，使在保持系统较好的动态性能指标的基础上，系
统的静差得到消除。在此过程中，可以根据响应曲线的变化趋势反复
地改变比例系数K P和积分时间系数T I,从而实现满意的控制过程和整
定参数。
(3)如果即使有比例积分控制器消除了偏差，但动态过程仍不令人
满意，则可以加入微分环节，构成PID控制器。在整定时，可先置微
分时间系数T D为零，在第二步整定的基础上，增大微分时间系数T D，
同时相应地改变比例系数K P和积分时间系数T I，逐步试凑，以获得满意的调节效果和控制参数。
7. 简述对偶原理的基本内容。
答：对偶原理：设S1=(A,B,C)、S2=(AT, CT, BT)是互为对偶的两个系统，则S1的能控性等价于S2的能观测性；S1的能观测性等价于S2的能控性。或者说，若S1是状态完全能控的(完全能测观的)，则S2是状态完全能观测的(完全能控的)。
8. 与应用了传统的通用计算机的数字产品相比，嵌入式系统有哪些特点？
答：系统内核小；系统精简；高实时性和高可靠性；智能化和网络化；专用性强；需要有专用的开发工具和环境。
9. 尖峰干扰是一种频繁出现的叠加于电网正弦波上的高能随机脉冲，如何防治尖峰脉冲干扰？
答：尖峰干扰是一种频繁出现的叠加于电网正弦波上的高能随机脉冲，其幅度可达几千伏，宽度只有几个毫微秒或几个微秒，出现的位置也无规律，因此采用常规的抑制办法是无效的，而必须采取综合治理的办法：
(1)“远离”干扰源。
(2) 用硬件设备抑制尖峰干扰的影响。
较常用的抑制方法有三种：在交流电源的输入端并联压敏电阻；采用铁磁共振原理，如采用超级隔离变压器；在交流电源输入端串入均衡器。
(3) 在大功率用电设备上采取措施抑制尖峰干扰的产生。
(4)采用“看门狗”(Watchdog)技术。
10.什么是硬件故障冗余系统？
答：硬件故障冗余系统的定义是：如果一个系统在出现一定的运行性故障时，依靠系统冗余硬件的内驻能力，仍能保持系统连续正确地执行其程序和输入、输出功能，则称这一系统为硬件故障冗余系统。
二、已知系统框图如下所示：T=1s (15分)
试确定闭环系统稳定时K 的取值范围。
解：广义对象传递函数
1e ()(1)
Ts K G s s s s --=+ 对应的脉冲传递函数为
[]11
1212111111121e ()()(1)111 (1)(1)(1)(1)11e 0.368(10.718)0.3680.264 (1)(10.368) 1.3680.368Ts K G z G s s s s z K z K z s s z z z Kz z z K z z z z ------------??-==??+??
????=-=--+????+---????
++==---+Z Z Z 此时系统的特征方程为
2(0.3680.624)1()1 1.3680.368
K z G z z z ++=+-+ 采用双线性变换w
w w T w T z 5.015.01)2/(1)2/(1-+=-+= 可得等效的特征方程为
0924.0)386.0924.0()0381.01(2=+-+-K w K w K
此时，劳斯表为
w 2 （1-0.0381K ） 0.924K → K < 26.2
w 1 0.924－0.386K → K < 2.39
w 0 0.924K → K > 0
故K 的变化范围为 0< K < 2.39。
三、已知某连续控制器的传递函数为 （10分）
2n 22n n
()2D s s s ωωξω=++ 试用双线性变换法求出相应的数字控制器的脉冲传递函数)(z D ，并给出控制器的差分形式。其中1s T =。
解：令 1
1
11112112112----+-=+-=+-=z z z z T z z T s 1
1
2221n n 22222121n n n n n n n 21(21)()()()2(44)(28)44z s z z z U z D z E z s s z z ωωωξωωωξωωωξ-------=+++===++-++-+++控制器的差分形式为
222n n n n 222n n n n n n 2844()(1)(2)(()2(1)(2))444444
u k u k u k e k e k e k ωωωξωωωξωωξωωξ--++-+-=+-+-++++++
四、已知离散控制系统的结构如下所示，采样周期s T 2.0=，输入信号
21()12
r t t t =++，求该系统的稳态误差。 （10分）
解：系统开环脉冲传递函数为
[]21111
1312131112
1e 10(0.51)()()5100.4(1) (1)(1)(1)2(1)(0.8 1.2) (1)Ts s G z G s s s s z z z z z s z z z z z -----------??-+==????
??++??=-=--????--????-=-Z Z Z 则误差脉冲传递函数为
12
e 12
()1(1)()()1()1 1.20.2E z z Φz R z G z z z ----===+-- 11112
112131310.20.04(1) 1.02 1.780.8()1(1)2(1)(1)
z z z z z R z z z z z ---------+-+=++=---- 稳态误差为
1e 1
()lim(1)()()()0.1z e z E z Φz R z -→∞=-== 五、已知广义被控对象为 （15分）
21e 1()e 1
Ts s G s s s ---=+ 其中，T =1s 。期望的闭环脉冲传递函数中的时间常数取为T c =0.5s ,应用史密斯预估器方法确定数字控制器。
解：不含纯滞后的广义对象脉冲传递函数为
[]001111e 1()()110.632 (1)(1)10.368Ts G z G s s s z z s s z
----??-==??+????=-=??+-??Z Z Z 广义对象脉冲传递函数为
5
401
0.632()()10.368z G z G z z z ---==- 不考虑纯滞后，闭环系统理想脉冲传递函数为
01()0.51Φs s =+，进而1011e 10.865()0.5110.135Ts z Φz s s z ---??-==??+-??
Z 求得100100()10.368() 1.369[1()]()1Φz z D z Φz G z z
---==-- 于是得史密斯预估器如下
101500()10.368() 1.3691(1)()()10.1350.865N D z z D z z D z G z z z
-----==+--- 六、采用逐点比较法插补圆弧OP ，起点坐标O (0，5)，终点坐标P (5，0)，圆心在原点。要求以表格形式给出插补计算过程，并画出插补运动轨迹。（10分）
解：
（图略）
计算机控制系统试卷三答案
班级：姓名：学号：成绩：
一、简答题（每小题4分，共40分）
1. 简述开关量光电耦合输入电路中，光电耦合器的作用。
答：开关量光电耦合输入电路，它们除了实现电气隔离之外，还具有电平转换功能。
2. 回答下述电路中克服共模干扰的工作原理。
答：平时，开关S1i(i=1,2,...,n)处于闭合状态，C i的电压跟踪V i 的输入值，开关S2i(i=1,2,...,n)处于断开状态。需检测V i时，则令S1i 断开,S2i闭合，放大器A的输出经采样保持器送至A/D转换器化为数字量，然后开关再恢复平时的状态。在采样、转换过程中，放大器A 不与任何模拟量信号输入共地，电容C i的电压均为差模电压，这样就克服了共模电压的影响。
3.什么是采样或采样过程？
答：采样或采样过程，就是抽取连续信号在离散时间瞬时值的序列过程，有时也称为离散化过程。
4.线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么？
答：线性离散系统的脉冲传递函数定义为零初始条件下，系统或环节的输出采样函数z变换和输入采样函数z变换之比。
5.何为积分饱和现象？
答：在标准PID位置算法中，控制系统在启动、停止或者大幅度提降给定值等情况下，系统输出会出现较大的偏差，这种较大偏差，不可能在短时间内消除，经过积分项累积后，可能会使控制量u(k)很大，甚至超过执行机构的极限u max。另外，当负误差的绝对值较大
时，也会出现u
6.等效离散化设计方法存在哪些缺陷？
答：等效离散化设计方法存在以下缺陷：
(1) 必须以采样周期足够小为前提。在许多实际系统中难以满足这一要求。
(2) 没有反映采样点之间的性能。特别是当采样周期过大，除有可能造成控制系统不稳定外，还使系统长时间处于“开环”、失控状态。因此，系统的调节品质变坏。
(3) 等效离散化设计所构造的计算机控制系统，其性能指标只能接近于原连续系统(只有当采样周期T=0时，计算机控制系统才能完全等同于连续系统)，而不可能超过它。因此，这种方法也被称为近似设计。
7.何为最少拍设计？
答：最少拍设计，是指系统在典型输入信号(如阶跃信号，速度信号，加速度信号等)作用下，经过最少拍(有限拍)，使系统输出的稳态误差为零。
8.给出单输入—单输出线性定常离散系统的能控性和能观性与其脉冲传递函数之间的关系。
答：单输入—单输出线性定常离散系统完全能控和完全能观的充分必要条件是脉冲传递函数不存在零、极点相消。如果存在着零、极点相消，系统或者是不完全能控，或者是不完全能观，或者既不完全能控又不完全能观。
9.嵌入式处理器可分为哪几种类型？
答：嵌入式处理器又可以分为以下四类：
(1) 嵌入式微控制器MCU（MicroController Unit）
(2) 嵌入式微处理器MPU（MicroProcessor Unit）
(3) 数字信号处理器DSP（Digital Signal Processor）
(4) 嵌入式片上系统（System on Chip，SoC）
10.针对实际系统可能发生的故障，通常从哪几个方面对故障进行分类？
答：实际系统可能发生的故障是多种多样的，可以从下面几个方面对故障进行分类：
(1) 从故障发生的部位看，分为传感器故障、执行器故障和受控对象故障。
(2) 根据故障性质，分为突变故障和缓变故障。
(3) 从建模角度出发，可分为乘性故障和加性故障。
(4) 从故障间的相互关系，分为单故障和多故障、独立故障和局部故障。
试写出离散系统的动态方程。
解：所给系统的脉冲传递函数为
[]1112121111112
1112()1e 1()()()(1)111 (1)(1)(1)(1)11e 0.368(10.718)0.3680.264 (1)(10.368)1 1.3680.368Ts Y z G z G s R z s s s z z z s s z z
z z z z z z z z z ----------------??-===??+??
????=-=--+????+---????++==---+Z Z Z 令12()()1 1.3680.368U z X z z z
--=-+进而12() 1.368()0.368()()X z z X z z X z U z ---+= 则12()(0.3680.264)()Y z z z X z --=+
取21121()()
()()()X z z X z X z z X z zX z --===于是得如下状态方程
1221212(1)() (1)0.368() 1.368()()()0.264()0.368() x k x k x k x k x k u k y k x k x k +=??+=-++??=+?
写成矩阵形式为
1122(1)()010()(1)()0.368 1.3681x k x k u k x k x k +????????=+????????+-?
??????? []12()()0.2640.368()x k y k x k ??=????
三、已知广义被控对象为 （15分）
21e 1()e (1)
Ts s G s s s ---=+ 其中，T =1s 。期望的闭环脉冲传递函数中的时间常数取为T c =0.5s ,应用大林算法确定数字控制器。
解：广义对象脉冲传递函数为
[]451411e 1()()e 110.632 (1)(1)10.368Ts Ts G z G s s s z z z s s z
------??-==??+????=-=??+-??Z Z Z 闭环系统理想脉冲传递函数为
45
11e e 0.865()0.5110.135Ts Ts z Φz s s z ----??-==??+-??
Z 得大林控制器如下
1
15()10.368() 1.369[1()]()10.1350.865Φz z D z Φz G z z z
----==--- 四、已知被控对象 （15分）
)(22)(025.015.0)1(k u k x k x ??
????-+??????-=+ []()10()y k x k =
设计一个特征值为1,20.5j0.25z =±的全维状态观测器，并画出相应的状态变量结构图。
解：能观性矩阵o 100.51Q ????==????????
C CA 满秩，故系统能观测，可设计状态观测器。令输出误差反馈矩阵12h h
??
=????H 观测器期望特征方程为
212()()(0.5j0.25)(0.5j0.25)0.31250z z z z z z z z --=---+=-+=
观测器特征方程为
212()(0.5)0.250z z h z h --=+-++=I A HC
比较上面两式，可得120.5,0.0625h h =-=
(状态变量图略)。
五、已知某系统连续控制器的传递函数 （15分）
)
2)(1(2)(++=s s s D 试分别用阶跃响应和脉冲响应不变法求)(s D 的等效数字控制器，并写出相应的差分方程表达式。其中采样周期1s T =。
解：1. 阶跃响应不变法
11112112
123
1e 12121()[()](1)(1)(2)11e 1e 0.3990.148 =1 1.5030.5530.05Ts
D z D s z s s s s z z z z z z z z ------------??-??==-=-+ ???++---?
???+-+-Z Z 由()()()
U z D z E z =可推得数字控制器的差分方程形式如下 () 1.503(1)0.553(2)0.05(3)0.399(1)0.148(2)u k u k u k u k e k e k =---+-+-+-
2. 脉冲响应不变法
1121112
211()[()](1)(2)1e 1e 0.233 =10.5030.05D z T D s s s z z z z z -------????===- ???++--????-+Z Z
由()()()
U z D z E z =可推得数字控制器的差分方程形式如下 ()0.503(1)0.05(2)0.233(1)u k u k u k e k =---+-
计算机控制系统课后习题附标准答案
1 计算机控制系统概述 习题参考答案 1.计算机控制系统的控制过程是怎样的? 计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤： (1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。 (2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 (3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？ (1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。 (2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。 (3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。 3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 由四部分组成。 图1.1微机控制系统组成框图 (1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优
化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。 (2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。 (3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。 (4)检测与执行机构 a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成mV信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号(0～5V或4～20mA)后，再送入微机。 b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。例如，在温度控制系统中，微机根据温度的误差计算出相应的控制量，输出给执行机构(调节阀)来控制进入加热炉的煤气(或油)量以实现预期的温度值。常用的执行机构有电动、液动和气动等控制形式，也有的采用马达、步进电机及可控硅元件等进行控制。 4.微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各部分软件的作用。 软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。 (1)系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对用户来说，系统软件只是作为开发应用软件的工具，是不需要自己设计的。系统软件包括： a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等； b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序； c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装 2
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
计算机控制系统A试卷带答案
*********** 2015－2016 学年第一学期出题教师： 【计算机控制系统】课程试题(A卷) 【闭卷考试】 姓名学号专业及班级 本试卷共有4道大题 一、填空题（共14分，每空1分，共11道小题） 1. 描述连续系统所用的数学模型是微分方程，描述离散系统所用的数学模型是差分方程。。 2.离散系统稳定性不仅与系统结构和参数有关，还与系统的采样周期有关。 3.在计算机控制系统中存在有五种信号形式变换，其中采样、量化、零阶保持器等三种信号变换最重要。 4. 计算机控制系统通常是由模拟与数字部件组成的混合系统。 5. 在连续系统中，一个系统或环节的频率特性是指在正弦信号作用下，系统或环节的稳态输出与输入的复数比随着正弦信号频率变化的特性。 6.采样周期也是影响稳定性的重要参数，一般来说，减小采样周期，稳定性增强。 7.对于具有零阶保持器的离散系统，稳态误差的计算结果与T无关，它只与系统的类型、放大系数及输入信号的形式有关。 8.若D(s)稳定，采用向前差分法离散化，D(z)不一定稳定。 9.双线性变换的一对一映射，保证了离散频率特性不产生频率混叠现象，但产生了频率畸变。 10.计算机控制系统分为三类：直接数字控制 (Direct Digital Control，DDC) 系统、 计算机监督控制 (Supervise Control by Computer，SCC) 系统和分散型计算机控制系统(Distributed Control System，DCS) 二、选择题（满分20分，每小题2分，共10道小题） 1.电力二极管属于 A 。
A.不可控器件 B. 全控器件 C.半控器件 2．电力电子器件不具有的特征有 B 。 A.所能处理电功率的大小是其最重要的参数 B.一般工作在放大状态 C.一般需要信息电子电路来控制 D.不仅讲究散热设计，工作时一般还需接散热器 3. 晶闸管内部有 C 个PN结。 A 一 B 二 C 三 D 四 4.下列哪种功能不属于变流的功能 C A.有源逆变 B. 交流调压 C. 变压器降压 D. 直流斩波 5.下列不属于使晶闸管关断的方法是 A 。 A.给门极施加反压 B.去掉阳极的正向电压 C.增大回路阻抗 D.给阳极施加反压 6.Buck Converter指的是 A A.降压斩波电路 B. 升压斩波电路 C. 升降压斩波电路 7.全波整流电路中，变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，故不存在变压器直流磁化问题，变压器绕组的利用率 B A.降低 B. 提高 C. 不变 8.下面的电路中V2、V4、V6的接法是 C A. 同相输入端 B. 9.对单相交流调压电路进行谐波分析时可知，只含有 A 次谐波，且随着次数的增加谐波含量减少。 A.奇 B. 偶 C. 零 10.如某晶闸管的正向阻断重复峰值电压为745V，反向重复峰值电压为825V，则该晶闸管的额定电压应为 A A、700V B、750V C、800V D、850V 三、简答题（共5道小题，满分35分） 1. 简述计算机控制系统的优点。（6分）
计算机基础知识多选题
多项选择题 1．下列各项中属于B类私用IP地址的有______。 A.102.204.24.1 B.172.15.24.1 C.172.16.24.1 D.172.31.24.1 E.192.168.0.1 2．下列各项中，属于TCP/IP协议应用层的有______。 A.HTTP B.TCP C.SMTP D.SNMP E.ICMP 3．某全双工网卡标有“100BASE-TX”，关于该网卡的说法正确的有______。 A.该网卡可以用来接双绞线 B.该网卡可以用来接光缆 C.该网卡最大传输速度为100Mbps D.该网卡最大传输速度为200Mbps E.该网卡最大传输速度为1000Mbps 4．在一般情况下，下列关于局域网与广域网说法正确的有______。 A.局域网比广域网地理覆盖范围大 B.广域网比局域网速度要快得多 C.广域网比局域网计算机数目多 D.局域网比广域网误码率要低 E.局域网不能运行TCP/IP协议 5．解决IP地址资源紧缺问题的办法有______。 A.使用网页服务器 B.使用代理服务器 C.多台计算同时共用一个IP地址上网 D.使用地址转换 E.升级到IPv6 6．在未进行子网划分的情况下，下列各项中属于网络地址的有______。 A.10.0.0.0 B.100.10.0.0 C.150.10.10.0 D.200.200.0.0 E.200.200.200.0 1．计算机网络是通信技术和计算机技术相结合的产物。 解析：在信息化社会中，计算机已从单一使用发展到群集使用。越来越多的应用领域需要计算机在一定的地理范围内联合起来进行群集工作，从而促进了计算机和通信这两种技术的紧密结合，形成了计算机网络这门学科。 2．从网络功能上，计算机网络由用户资源子网和通信子网两部分组成。 解析：由计算机网络的概念可知，计算机网络是由计算机资源集合和连接这些计算机资源的通信设备和通信介质组成的，前者为用户资源子网，后者为通信子网。通信子网实际上是由通信线路和负责通信控制处理的接口处理机组成的通信网络，它的功能主要是为主机提供数据传输，实现信息交换。计算机资源在通信子网的支持下形成用户资源子网，负责数据处理任务，为用户提供透明的信息传输。 3．计算机网络的应用越来越普遍，它的最大特点是。 A．节省人力B．存储容量扩大C．可实现资源共享D．使信息存储速度提高 解析：资源共享是计算机网络最基本的功能，也是计算机网络的最大特点和主要功能。没有资源共享，也就没有计算机网络。资源共享包括硬件资源共享、软件资源共享和数据资源共享。 4．计算机网络的发展可分为计算机网络的产生阶段（面向终端的远程联机系统）、多标准共存的蓬勃发展阶段、统一标准的互联网阶段和信息高速公路阶段4个阶段。 解析：计算机网络的出现和发展经历了一个从简单到复杂的过程，通常把计算机网络的发展分为4个阶段。 （1）计算机网络产生阶段（面向终端的远程联机系统）：计算机网络的最初形式为远程终端利用通信线路与大型主机建立连接，组成计算机联机系统，远程终端共享主机上的各种资源。 （2）多标准共存的蓬勃发展阶段：这一阶段的典型代表是ARPANET，ARPANET是计算机网络技术发展的一个重要里程碑，它对推动计算机网络的发展具有深远的意义。1972年，美国Xerox公司开发了以太网技术，从此，各种局域网相继出现。 （3）统一标准的互联网阶段：由于单个计算机网络所提供的服务还很有限，不能满足越来越多用户的需求，不同的计算机网络所提供的服务也不尽相同，有许多资源可以相互补充。1984年国际标准化组织公布了开放系统互联参考模型（OSI/RM），促进了网络互联的发展，出现了许多网间互联网，其中最为突出的是Internet的出现及其广泛应用。 （4）信息高速公路阶段：1993年，美国提出了建设国家信息基础设施的计划，掀起了全球范围内信息高速公路建设的热潮。 填空题 1．下列各项中属于B类私用IP地址的有______。 A.102.204.24.1 B.172.15.24.1 C.172.16.24.1 D.172.31.24.1 E.192.168.0.1 2．下列各项中，属于TCP/IP协议应用层的有______。 A.HTTP B.TCP C.SMTP D.SNMP E.ICMP
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、
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，
计算机基础知识试题综合(多项选择题)
1．根据编码规则是按照读音还是字形，汉字输入码可分为（）。 A．流水码B．音码C．形码D．音形结合码 E．自然码 2．下列数字中，可能是八进制数的是（）。 A．136 B．B23 C．310 D．268 E．457 3．目前大部分的计算机实现了资源的共享，这里的共享是指（）等。 A．存储资源B．数据资源C．信息资源D．专家资源E．计算资源 4．下列计算机术语中，显示系统的主要性能指标有（）。A．内存容量B．颜色质量C．刷新速度D．显示分辨率 E．打印效果
5．下列说法中正确的是（）。 A．计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数称为字长B．计算机内部的数据不一定都是以二进制形式表示和存储的C．计算机处理的对象可以分为数值数据和非数值数据 D．一个字通常由一个字节或若干个字节组成 E．常见的微处理器字长有8位、16位、30位和64位等6．下列有关数制的说法正确的是（）。 A．十六进制的基数为16 B．二进制数各位的位权是以2为底的幂 C．在计算机内都是用十进制数码表示各种数据的 D．八进制采用的基本数码是1、2、3……7、8
E．我们平时用的计时方式是六十进制 7．下列说法正确的是（）。 A．世界上第一台计算机未采用冯·诺依曼体系结构 B．将指令和数据同时存放在存储器中，是冯·诺依曼计算机方案的特点之一 C．内存储器又称为主存储器 D．冯·诺依曼提出的计算机体系结构奠定了现代计算机的结构理论 E．外存储器又称为辅助存储器 8．根据计算机的规模划分，可以将计算机分为（）等几类。 A．巨型机B．大型机C．小型机D．微型机 E．工作站 9．关于二进制，下列说法正确的是（）。
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。
计算机控制系统复习题及答案
计算机控制系统复习题及答案
《计算机控制系统》课程复习资料 一、简答题： 1.什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？各有什么作用。 2.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么？计算机控制系统有哪些优点？ 3.计算机控制系统中的保持器有何作用，简述保持器的特点? 4.简述PID 调节器的作用，有哪几种改进型数字PID 算法？ 5.计算机控制系统有哪四种形式的信号？各有什么特点? 6.简要说明什么是计算机控制系统？模拟调节器与数字调节器有何区别? 二、分析和计算题： 1.已知一系统的闭环脉冲传递函数为-1 -1 -2 0.1z Y(z)Gc(z)== 1-0.4z +0.8z R(z) ,其中输入为单 位阶跃信号,求输出y(KT)。 2.已知一系统的闭环脉冲传递函数为-1 -1 0.53+0.1z Gc(z)=1-0.37z 当输入为单位阶跃信号 时, 求输出y(KT)及y(∞)。 3.用长除法或Z 反变换法或迭代法求闭环系统2 z +0.5Gc(z)=8(z +0.1z -0.12) 的单位阶 跃响应。 4.已知低通数字滤波器0.5266z D(z)= z -0.4734 ,求D （z ）的带宽ωm;并求当输入E(z)为 阶跃信号时数字滤波器的控制算法。取采样周期T=2ms 。 5.设系统如图所示，试求: ①系统的闭环脉冲传递函数。
②判定系统的稳定性。 ③分别求系统对单位阶跃输入和单位斜坡输入时的稳态误差。 _ 6.设函数的La 氏变换为2 5F(s)= s (s +4) ，试求它的Z 变换F(z)。 7.数字控制系统如图所示,求当K=10,T=1s,a=1时，分别求当输入为单位阶跃、单位斜单位抛物线函数时的稳态误差。 8.已知单位负反馈系统的开环脉冲传递函数为 Gk(z)=K(0.1z+0.08)/[(z-1)(z-0.7)],问当K 为何值时系统稳定。 9.已知系统单位负反馈的开环传递函数为:z +0.8Gk(z)= z(z -1)(z -0.7) 问:K 为何值时系统稳定? 10.已知单位反馈系统的广义对象的Z 传递函数为: -1 -1 -1 -1 -1 0.26z (1+2.78z )(1+0.2z ) W1(z)= (1-z )(1-0.286z ) ,试按最少拍无波纹设计原则设计单位阶跃 输入时,计算机的调节模型D(z),并求其控制算法。 11.已知连续系统的传递函数G(s)=(s+1)/[s(s+2)]试用冲击不变法求其等效的Z 传递函数. 12.已知离散系统的Z 传递函数：22 z 2z 1Y(z) G(z)z 5z 6U(z) ++==++,试求离散系统的状态
计算机基础选择题.
1、计算机自诞生以来，无论在性能、价格等方面都发生了巨大的变化，但是下列______并没有发生多大的改变。 (A)耗电量(B)体积(C)运算速度(D)基本工作原理 2、微机的更新主要基于______的变革。 (A)软件(B)微处理器(C)存储器(D)磁盘容量 3、现代计算机之所以能自动地连续进行数据处理，主要因为_______。 (A)采用了开关电路(B)采用了半导体器件(C)具有存储程序的功能(D)采用了二进制 4、巨型计算机指的是______。 (A)重量大(B)体积大(C)功能强(D)耗电量大 5、我国开始研制电子数字计算机的时间是______。 (A)1949 (B)1952(C)1956 (D)1970 6、从第一代电子数字计算机到第四代计算机的体系结构都是相同的，都是由运算器、控制器、存储器以及输入/输出设备组成的，称为______体系结构。 (A)艾伦·图灵(B)罗伯特·诺伊斯(C)比尔·盖茨(D)冯·诺伊曼 7、计算机的发展阶段通常是按计算机所采用的______来划分的。 (A)内存容量(B)电子器件(C)程序设计语言(D)操作系统 8、我国自行设计研制的银河Ⅱ型计算机是______。 (A)微型计算机(B)小型计算机(C)中型计算机(D)巨型计算机 1、计算机最早的应用领域是_ _____。 (A)人工智能(B)过程控制(C)信息处理(D)数值计算 2、人工智能是让计算机能模仿人的一部分智能。下列______不属于人工智能领域中的应用。 (A)机器人(B)信用卡(C)人机对奕(D)机械手
3、利用计算机进行图书馆管理，属于计算机应用中______。 (A)数值计算(B)数据处理(C)人工智能(D)辅助设计 4、办公自动化是计算机的一项应用，按计算机应用的分类，它属于______。 (A)科学计算(B)实时控制(C)数据处理(D)辅助设计 1、在下列存储器中，存取速度最快的是______。 (A)U盘(B)光盘(C)硬盘(D)内存 2、和外存相比，内存的主要特征是______。 (A)存储正在运行的程序(B)价格便宜(C)能存储大量信息(D)能长期保存信息 3、在下列四条叙述中，正确的一条是______。 (A)鼠标既是输入设备，又是输出设备(B)激光打印机是一种击打式打印机 (C)用户可对CD-ROM光盘进行读写操作(D)在微机中，访问速度最快的存储器是内存 4、在下列说法中，正确的是_______。 (A)打印机的打印分辨率越大，则能打印的汉字字体就越多(B)在微型计算机的性能指标中，CPU的主频越高，其运算速度越快 (C)两个显示器屏幕大小相同，则它们的分辨率必定相同(D)计算机体积越大，其功能就越强 5、CPU每执行一个_____，就完成一步基本运算或判断。 (A)软件(B)指令(C)硬件(D)语句 6、最能准确反映计算机主要功能的是______。 (A)计算机可以代替人的脑力劳动(B)计算机可以存储大量的信息 (C)计算机可以实现高速度的运算(D)计算机是一种信息处理机
计算机控制系统复习题答案
《计算机控制系统》课程复习题答案 、知识点：计算机控制系统的基本概念。具体为 了解计算机控制系统与生产自动化的关系；掌握计算机控制系统的组成和计算机控制系统的主要特性；理解计算机控制系统的分类和发展趋势。 回答题： 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. 简述计算机控制系统的一般控制过程； 答：（1）数据采集及处理，即对被控对象的被控参数进行实时检测，并输给计算机进行处理；（2）实时控制，即按已设计的控制规律计算出控制量，实时向执行器发出控制信号。 3. 简述计算机控制系统的组成； 答：计算机控制系统由计算机系统和被控对象组成，计算机系统又由硬件和软件组成。 4. 简述计算机控制系统的特点； 答：计算机控制系统与连续控制系统相比，具有以下特点： ⑴计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。 ⑵计算机控制系统修改控制规律，只需修改程序，一般不对硬件电路进行改动，因此具有很大的灵活性和适应性。 ⑶能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。 ⑷计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。 ⑸一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多个回路。 ⑹采用计算机控制，便于实现控制与管理一体化。 5. 简述计算机控制系统的类型。 答：（1）操作指导控制系统;
(2) 直接数字控制系统； (3) 监督计算机控制系统 (4) 分级计算机控制系统 二、知识点：计算机控制系统的硬件基础。具体为 了解计算机控制系统的过程通道与接口；掌握采样和保持电路的原理和典型芯片的应 用，掌握输入/输出接口电路：并行接口、串行接口、 A/D 和D/A 的使用方法，能根据控制 系统的要求选择控制用计算机系统。 回答题： 1. 给出多通道复用一个 A/D 转换器的原理示意图。 2. 给出多通道复用一个 D/A 转换器的原理示意图。 3. 例举三种以上典型的三端输出电压固定式集成稳压器。 答：W78系列,如 W7805 7812、7824 等；W79系列，女口 W7805 7812、7824 等 4. 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。 5. 说明隔离电源的基本作用。 答：为了实施隔离技术，隔离电源可以为被隔离的各个部分提供独立的或相互隔离 的电源供电，以切断各个部分间的电路联系。 6. 什么是采样或采样过程? 答：采样或采样过程，就是抽取连续信号在离散时间瞬时值的序列过程，有时也称 为离散化过程。 徹型计算机 接口 ?晡 A/D 转换 电路 采样/ 保持 ?雒 放大 微型计算机 丿， ” ? 通道选掙 调理 电路 CXf=I J 2r -j fl?? 保持电吝
计算机基础知识多选题附答案
计算机基础知识多选题附答案 1、下列关于比特的叙述中，正确的是（ABD） A、比特是组成信息的最小单位 B、表示比特需要使用具有两个稳定状态的物理器件 C、比特“1”大于比特“0” D、比特既可以表示数值或文字，也可以表示图像或声音 2、计算机在进行算术和逻辑运算时，运算结果不可能产生溢出的是（ABC） A、两个数作“逻辑加”运算 B、两个数作“逻辑乘”运算 C、对一个数作按位“取反”运算 D、两个数作“算术加”运算 3、计算机发展过程按使用的电子元件可分为四代，其中第二代和第三代计算机使用的基本元件分别为（AD） A、晶体管 B、大规模、超大规模集成电路 B、电子管D、中小规模集成电路 4、主要体现了计算机在“数据处理”方面应用的是（BC） A、天气预报 B、办公自动化 C、情报检索 D、CAT 5、下列属于电子商务关键技术的是（ABD） A、EDI技术 B、电子支付技术 C、位置服务技术 D、数据库技术 6、下列关于大数据的说法中，正确的是（ACD） A、大数据技术不是抽样统计，而是面向全体样本 B、数据价值密度高
C、不是因果关系，而是相互关系 D、允许不精确性和混杂性 7、为列的计算机将以超大规模集成电路为基础，向（ABCD）放向发展 A、巨型化 B、微型化 C、网络化 D、智能化 8、下面说法中，正确的是（AB） A、一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统组成 B、计算机区别于其他计算红酒的最主要的特点是能存储程序和程序控制 C、电源关闭后，ROM中的信息会丢失 D、16位字长计算机一次能处理16位十进制数 9、下列关于汉字编码的叙述正确的是（AB) A、在不同的汉字输入法中，同一个汉字的输入码通常不同 B、在GB2312中，汉字的国标交换码为该汉字的区号和位号分别加32之后得到的二进制代码 C、在GB2312中，汉字内码的每个字节的最高位是0或1 D、不同字体（宋体、仿宋体、楷体等）的字形描述信息存放在一个字库中 10、关于程序设计语言，正确的说法是（AC） A、寄去语言和汇编语言都是面向机器的语言 B、计算机中央处理器能直接识别寄去语言和汇编语言 C、寄去语言的效率最高，执行速度最快 D、高级语言的效率最高，执行速度最快 11、关于计算机内存，下面的说法（AB）是正确的 A、CPU和RAM中既可以读出信息又可以写入信息
计算机控制系统习题及答案
1.采样频率越高，采样数据描绘的曲线实际曲线。为了提高控制精度，应尽可能。 2.在三相步进电机系统中，为了提高控制力矩，常常采用方法来实现。 3.在PID调节器中，比例系数KP的确定比微分和积分系数更重要，因为它关系到______。 4.采样/保持器有两种工作方式。在采样方式中，采样-保持器的输出__________在保持状态时，采样-保持器的输出______。 5.在PID控制系统中，I的作用主要是______，它一般不单独使用的原因是__ _。 6.线性插值法最根本的问题是____________________。 7.CD4051是________路________向多路开关，当其INH端接_____伏时，芯片被选通。 8.在计算机控制系统中，采样周期T的确定很重要，因为它关系到_______,T太大_______。 9.步进电机的步距角指________,齿距角指______，拍是指________。 10.3相（A、B、C）步进电机有3种通电方式，是，和。 二、判断题（正确，在括号内划∨，错误，在括号内划╳，并改正（只对错误部分进行改正即可）（本题共5 小题，共10分） 1. 在显示系统中，若为动态显示，需将待显示数变成显示码才能输出到显示器进行显示。若在显示电路中增加一级锁存器，则可直接将待显示数输出到显示器进行显示。（） 2. DAC0832是常用的8位D/A转换器，内部设有两级缓冲器，目的是使转换数椐得到充分缓冲，确保转换精度。（） 3. 由于各种传感器提供的电压信号范围很宽，需要通过可编程增益放大器，对信号进行调整，使A/D转换器满量程信号达到均一化。（） 4. 某系统采用程序判断滤波方式进行数据处理，发现总有一些杂波无法滤掉，原因是采样时间间隔太大（）。 5. 在工业过程控制系统中，由于被控对象所处环境复杂，常使采样值偏离实际值。所以一般要加入滤波环节，且常常将模拟滤波和数字滤波同时使用。（） 三、简答题（本题共6 小题，共35 分） 1.（本题6 分）简要说明多路开关的主要特点。 2.（本题6分）PID调节系统中，微分调节起何作用？为什麽在有些系统中采用不完全微分算式，它与常规算式有哪些区别？ 3.（本题6分）写出数字PID控制算法的位置式和增量式两种标准算法 4.（本题6分）平均滤波有几种？并说明各自的特点。 5.（本题6分）根据转换结束信号EOC的不同接法，能构成哪几种A/D工作方式？具体怎样接线？ 6.（本题5分）手动后援是控制系统中的一个环节，在系统运行时它有何作用？在手动与自动之间进行切换时要求什麽？ 四、设计题（本题共1 小题，共25 分） 设某步进电机为A、B、C、D四相。 说明图中芯片4N25、达灵顿管T的作用。（3分） 画出此步进电机单四拍、双四拍以及四相八拍三种控制方式正向通电顺序图。（6分）
计算机控制系统测试题
一、填空 1、计算机控制系统，从本质上看，它的控制过程可以归纳为 ，，和四个步骤。一个实时控制系统必定是一个在线系统，这里“在线”的含义是指 而“实时控制”的含义是指 。 2、A/D转换器的分辨率和精度是两个不同的概念。分辨率是指 ；而相对精度是指 ;一个10位A/D转换器，基准电源的信号电压为5.12V时，它的绝对精度是mv，它的相对精度为，它的分辨率为mv。 3、计算机控制系统中，直接数字控制（DDC）的含义是 。 4、过程通道包括、、和。 5、模拟量输入通道中，选用“采样保持器”的作用是 。 6、为了克服积分饱和作用，主要有，，三种方法。 二、简答题 1、什么是顺序控制？ 2、简述最少拍控制的具体要求。 3、简述模拟量输入通道的一般组成，并画出示意图。 4、什么是分布式控制系统。 三、现已知某炉温变化范围为0~1000℃，测试时，采用9位的A/D变换器(带符号位)，试问此时系统对炉温变化的分辩率为多少。若测试时，通过变送器将测试起点迁移到500℃，保持同样的系统对炉温变化的分辩率，试问此时可采用几位的A/D变换器就可以了。
四、写出数字PID 控制算法的位置式和增量式两种标准算法并简要回答下列问 题： 1. 简述积分分离法克服位置式PID 积分饱和作用的原理。 2. PID 数字控制器参数整定的含义是什么？简述工程实现时，参数整定的 步骤。 五、已知系统方块图如图2所示（已知Z[1/s 2]=Tz/(z-1)2） 1）若如果D(s)=K ＝2,试求使闭环系统稳定的T 取值范围。 2) 在闭环系统稳定的情况下，设计针对单位速度输入112()(1)W z Tz z --=-时，理想最少拍闭环传递函数为12()2M z z z --=-，试设计最少拍控制器D(z)。 测试（2） 一、名词解释 （1）DDC （2）DCS （3）PLC （4）直线插补 （5）最少拍控制 （6）联机控制 二、填空 （1）计算机控制系统由（ ）和（ ）两大部分组成。 （2）过程通道包括（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。
最新计算机控制技术试卷及答案(新)
一、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。 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。 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。 ------------------------------------------------------------------------------------- 1.计算机系统由和两大部分组成。计算机、生产过程 2.集散控制系统（DCS）的结构模式为：.操作站—控制站—现场仪表 3.变送器输出的信号为或的统一信号。0~10mA、4~20mA 10.采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1、实时的概念不能脱离具体的过程，一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时系统必定是在线系统。 2、典型的工业生产过程可分为：连续过程、离散过程、批量过程。 3、计算机控制系统的典型型式：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、综合自动化控制系统。 4、计算机控制系统的发展趋势：控制系统的网络化、智能化、扁平化、综合化。 5、数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。 6、在计算机控制系统中，模拟量输入通道的任务是把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。 7、计算机控制系统的CPU抗干扰措施常采用看门狗、电源监控（掉电检测及保护）、复位等方法。 9、香农采样定理：如果模拟信号（包括噪声干扰在内）频谱的最高频率为f max，只要按照采样频率f≥2f max进行采样，那么采样信号y* (t)就能唯一地复观y(t). 10、程序设计通常分为5个步骤，即问题定义、程序设计、编码、调试、改进和再设计。 二、名词解释 信号调理——为了将外部开关量信号输入到计算机、必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，这些功能称为信号调理。 有源I/V变换——主要是利用有源器件运算放大器、电阻来实现将变送器输出的标准电流信号变换成标电压信号。 积分分离——在PID控制中，为了提高控制性能，当偏差e(k)较大时，取消积分作用（采用PD 控制）；当偏差e(k)较小时才将积分作用投入（采用PID控制）。 模糊集合——在人类思维中，有许多模糊的概念，如大、小、冷、热等，都没有明确的内涵和外延的集合。 软件陷阱——就是一条引导指令，强行将捕获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。