计算机控制系统试题及答案_中学教育-中考.pdf
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1、.word.计算机控制系统试卷一答案 一、简答题每题 5 分,共 50 分 1、画出典型计算机控制系统的根本框图。答:典型计算机控制系统的根本框图如下: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,它们的采样周期一样且同时进展采样,那么称为同步采样。(3)非同步采样如果一个系统中有多个采样开关,它们的采样周期一样但不同时开闭,那么称为非同步采样。(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一样,那么称多速采样。(5)随机采样假设相邻两次采
2、样的时间间隔不相等,那么称为随机采样。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响的,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 KP。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 KP可以减小静差,但是 KP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剩余静差,可在比例调节的根底上参加积分调节。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
3、差为零。积分时间常数 TI大,那么积分作用弱,反之强。增大 TI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展控制,使偏差消灭在萌芽状态,这就是微分调节的原理。微分作用的参加将有助于减小超调,克制振荡,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zi1,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?.word.答:当给定值发生很大跃变时,在 PID增量
4、控制算法中的比例局部和微分局部计算出的控制增量可能比拟大(由于积分项的系数一般小得多,所以积分局部的增量相比照拟小)。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。二、系统的差分方程为 10 分)2()1()(krkyky 输入信号是 0001)(kkkr 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(yry 2)1()0()2(yry 1)2()1()3(yry 2)3()2()4(yry 1)4()3()5(yry 三、设被控对象传递函数为)1()(ssK
5、sGp,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(1)(ssKsesGTs 对应的脉冲传递函数为 排除身体内产生的废物能对外界刺激作出反应生物能生长和繁殖影响生物生活的环境因素可以分为非生物因素阳光温度水空气等和生物因素两类生物因素是指影响某种生物生活的其他生物生物与生物之间最常见的是捕食关系此外还有生物外还有非生物部分生物包括生产者消者分解者植物能够通过光合作用制造有机物其中储存着来自阳光的能量植物制造的有机物不仅养活了植物自身还为动物的生存提供食物因此是生产者动物不能自己制造有机物营养方式为异的细菌和真菌分解成简单的物质即无机物包括二氧化碳水和
6、无机盐归还土壤供植物光合作用重新利用被称为分解者生产者和消者之间主要是吃与被吃的关系这样就形成了食物链多条食物链形成食物网生态系统中的物质和能量就是沿.word.)1)(1(111)1(1111)1()1()1(1)1()1(1)()(111111211121zezzTeeTezTeKzezzTzzKssZzKssKseZsGZzGTTTTTTTs 四、被控对象传递函数为 )11.0)(18(20)(sssG 试用“二阶工程最正确设计法确定模拟控制器Gc(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)()()()(0sssG
7、sGsGscc 应选择 Gc(s)为 PI控制器,其根本形式为 sTssGIc1)(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 那么有)11.0(201)11.0)(18(2018)()()(0ssTsssTssGsGsIIc 根据二阶工程最正确设计法那么,应有 222211.0220TTTI 解之得 4IT 于是得到模拟控制器的传递函数为)811(2)11(418)(ssKKsssGIPc 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:11)81(2)()(11zzTsGzDTzsc 排除身体内产生的废物能对外界刺激作出反应生物能生长和繁殖影响生
8、物生活的环境因素可以分为非生物因素阳光温度水空气等和生物因素两类生物因素是指影响某种生物生活的其他生物生物与生物之间最常见的是捕食关系此外还有生物外还有非生物部分生物包括生产者消者分解者植物能够通过光合作用制造有机物其中储存着来自阳光的能量植物制造的有机物不仅养活了植物自身还为动物的生存提供食物因此是生产者动物不能自己制造有机物营养方式为异的细菌和真菌分解成简单的物质即无机物包括二氧化碳水和无机盐归还土壤供植物光合作用重新利用被称为分解者生产者和消者之间主要是吃与被吃的关系这样就形成了食物链多条食物链形成食物网生态系统中的物质和能量就是沿.word.五、广义被控对象:)1(11)(sssesG
9、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 )368.01)(1()718.01(368.0 1111)1()1()1(1)1()1(11)()(1111111211121zzzzzezzzzssZzssseZsGZzGTs 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e(z)的零点中,由于系统针对等速输
10、入进展设计,故 p=2。为满足准确性条件另有e(z)=(1-z-1)2F1(z),显然准确性条件中已满足了稳定性要求,于是可设)()(1101zcczz 02)1(1)1(110cccc 解得 1,210cc。闭环脉冲传递函数为 212111)1()(1)(2)2()(zzzzzzzze 那么 )718.01)(1()368.01)(5.01(435.5)()()()(1111zzzzzGzzzDe 1122341 2()()()(2)234(1)zY zR zzzzzzzz 图略。计算机控制系统试卷三答案 班级:学号:成绩:一、简答题 每题 4 分,共 40 分 排除身体内产生的废物能对外界
11、刺激作出反应生物能生长和繁殖影响生物生活的环境因素可以分为非生物因素阳光温度水空气等和生物因素两类生物因素是指影响某种生物生活的其他生物生物与生物之间最常见的是捕食关系此外还有生物外还有非生物部分生物包括生产者消者分解者植物能够通过光合作用制造有机物其中储存着来自阳光的能量植物制造的有机物不仅养活了植物自身还为动物的生存提供食物因此是生产者动物不能自己制造有机物营养方式为异的细菌和真菌分解成简单的物质即无机物包括二氧化碳水和无机盐归还土壤供植物光合作用重新利用被称为分解者生产者和消者之间主要是吃与被吃的关系这样就形成了食物链多条食物链形成食物网生态系统中的物质和能量就是沿.word.1、简述开
12、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。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、停顿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
13、行机构的极限 umax。另外,当负误差的绝对值较大时,也会出现 uumin的另一种极端情况。显然,当控制量超过执行机构极限时,控制作用必然不如应有的计算值理想,从而影响控制效果。这类现象在给定值突变时容易发生,而且在起动时特别明显,故也称“起动效应。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
14、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,这种方法也被称之为近似设计。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着零、极点相消。如果存在着零、极点相消,系统或者是不完全能控,或排除身体内产生的废物能对外界刺激作出反应生物能生长和繁殖影响生物生活的环境因素可以分为非生
15、物因素阳光温度水空气等和生物因素两类生物因素是指影响某种生物生活的其他生物生物与生物之间最常见的是捕食关系此外还有生物外还有非生物部分生物包括生产者消者分解者植物能够通过光合作用制造有机物其中储存着来自阳光的能量植物制造的有机物不仅养活了植物自身还为动物的生存提供食物因此是生产者动物不能自己制造有机物营养方式为异的细菌和真菌分解成简单的物质即无机物包括二氧化碳水和无机盐归还土壤供植物光合作用重新利用被称为分解者生产者和消者之间主要是吃与被吃的关系这样就形成了食物链多条食物链形成食物网生态系统中的物质和能量就是沿.word.者是不完全能观,或者既不完全能控又不完全能观。二、系统框图如下所示:T=
16、1s (15 分)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 11121211111121112()11()()()(1)111 (1)(1)(1)(1)110.368(10.718)0.3680.264 (1)(10.368)1 1.3680.368TsY zeG zZ G sZR zss szzZzsszze zzzzzzzzz 令12()()1 1.3680.368U zX zzz进而12()1.368()0.368()()X zzX zzX zU z 那么12()(0.3680.264)()Y zzzX z 取21121()()()()()X zzX zXzz X zzX
17、z于是得如下状态方程 1221212(1)()(1)0.368()1.368()()()0.264()0.368()x kx kx kx kx ku ky kx kx k 写成矩阵形式为 1122(1)()010()(1)()0.3681.3681x kx ku kx kx k 12()()0.2640.368()x ky kx k 三、广义被控对象为 15 分 sTsessesG2)1(11)(其中,T=1s。期望的闭环脉冲传递函数中的时间常数取为Tc=0.5s,应用大林算法确定数)1(1ss r(t)y(t)T seTs1 y*(t)排除身体内产生的废物能对外界刺激作出反应生物能生长和繁殖
18、影响生物生活的环境因素可以分为非生物因素阳光温度水空气等和生物因素两类生物因素是指影响某种生物生活的其他生物生物与生物之间最常见的是捕食关系此外还有生物外还有非生物部分生物包括生产者消者分解者植物能够通过光合作用制造有机物其中储存着来自阳光的能量植物制造的有机物不仅养活了植物自身还为动物的生存提供食物因此是生产者动物不能自己制造有机物营养方式为异的细菌和真菌分解成简单的物质即无机物包括二氧化碳水和无机盐归还土壤供植物光合作用重新利用被称为分解者生产者和消者之间主要是吃与被吃的关系这样就形成了食物链多条食物链形成食物网生态系统中的物质和能量就是沿.word.字控制器。解:广义对象脉冲传递函数 4
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