计算机控制系统试题及答案2.docx

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1、计算机控制系统试卷二及答案一、简答题(每题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答：与连续控制系统相比，计算机控制系统具有以下特点：(1)计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。 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。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 律。(4)计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。(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 个回路。 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

2、理一体化，使工业企业的自动化程度进 一步提高。2 .简述计算机控制系统的一般控制过程。答：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。 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：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

3、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。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：计算机只输出控制增量，即执行机构位置的变化局部，因 而误动作影响小。在/时刻的输出u.,只需用到此时刻的偏差，以及前一时刻、 前

4、两时刻的偏差e、e和前一次的输出值u ,这大大节约了内存和/-Ii-2i-1计算时间。在进行手动一自动切换时，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）先整定比例局部：将比例系数（由小调大，并观察相应 的系统响应趋势，直到得到反响快、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。如果在比例调节的基础上系统的静差不能满足设计要求，那么需 加入积分环节。整定时一般先置一个较大的积分时间系数兀眄时将第 一步整定得到的比例系数（缩小一些（比方取原来的80%）,然后减小 积

5、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（和积分时间系数彳,从而实现满意的控制过程和整定参 数。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，那么可以加入微分环节，构成PID控制器。在整定时，可先置微 分时间系数丁为零，在第二步整定的基础上，增大微分时间系数了， DD同时相应地改变比例系数K和积分时间系数7,逐步试凑，以获落 pI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=（ABQ、S =（47；C7；8T）是互为对偶的两个系 统，那么5的能控性等价 5的能

6、就测性；5的能观测性等价于S的212能控性。或者说，假设5是状态完全能控的（完全能测观的），那么$2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方法是无效的，而必须采取综合治 理的方法：“远离”干扰源。用

7、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。在大功率用电设备上采取措施抑制尖峰干扰的产生。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，那么称这一系统为硬件故障冗余系统。二、系统框图如下所示：T=ls （15分）y(f)y(f)s(s+1)1 - e-rsS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C

8、 1-e-TsG二SKs(s +1 )G(z) = Z g(s)= Z1 - e-Ts对应的脉冲传递函数为/1, x Z-111= K(1 z-i)Z =K(1 _2-1)-+|_52(5+1 )J|_(1 - Z-1)2 1-2-11 - 6-1 Z-1 J0.368fci(1 + 0.718z-i) v 0.368z+0.264二二K(1-z-i )(1-0.368z-i)z2-1.368z + 0.368此时系统的特征方程为采用双线性变换2 =匕12/型二1AP包 1 -(T/2)w 1 -0.5vv可得等效的特征方程为(1- 0.0381 K)w2 + (0.924 - 0.386K)

9、w + 0.924K= 0此时，劳斯表为W2 ()f Kwi 一 K0故K的变化范围为0K1五、广义被控对象为（15 分）_C02(Z-2 + 2z-I +1)二(32 4co 2 + 4)z+ (232- 8)zi +(02+43 2 + 41 - e-仆 1G(s) =e-2ss 5+1其中，r=iso期望的闭环脉冲传递函数中的时间常数取为/=，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G(z)=ZG(s)=z二-二二00s 5+1-、 1 10.632z-i=(1-z-i)Z=1s(s+1)_| 1-0.368z-i广义对象脉冲传递函数为G(z) = G

10、(z)z-40G(z) = G (z)z-400.632z-51 -0.368z-i不考虑纯滞后，闭环系统理想脉冲传递函数为G(s)=1，进而(z) =z l-e-仆 1_ 0.865z-io 0.55+1o 50.55+1 J 1-0.135Z-1求得哽于是得史密斯预估器如下D(z) =Djz) 369 1一0.368z-i1 + (1 z-n)。G (z) - ,1-0.135z-i -0.865z-500六、采用逐点比拟法插补圆弧OP,起点坐标。(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：步数误差判别坐标进给下一步误差

11、计算进给后动点坐 标终点判别初始化F=0x=0, y=5S=101F=0-yF=F-2y+l= -9x=0, y=y-l=4E = E-1=92F0+xF=F+2x+l=-8x=x+l=l,y=4S = S-1=83F0+xF=F+2x+l= -5x=x+l=2,y=4E = L-1=74F0+xF=F+2x+l=0x=x+l=3,y=4Z = S -1=65F=0-yF=F-2y+l= -7x=3, y=y-l=3L = S -1=56F0+xF=F+2x+l=0x=x+l=4, y=3Z = 12-1=47F=0-yF=F-2y+l= -5x=4, y=y-l=2E = S-1=38F0-yF=F-2y+l=lx=5, y=y-l=lE = E-1=110F0-yF=F-2y+l=0x=5, y=y-l=0Z = Z -l=0End（图略）