計算機控制系統(tǒng)試題及答案

1、計算機控制系統(tǒng)試卷一答案一、簡答題（每小題5分，共50分）1、畫出典型計算機控制系統(tǒng)的基本框圖。答：典型計算機控制系統(tǒng)的基本框圖如下：2、根據采樣過程的特點，可以將采樣分為哪幾種類型？答(1)周期采樣指相鄰兩次采樣的時間間隔相等，也稱為普通采樣。(2)同步采樣如果一個系統(tǒng)中有多個采樣開關，它們的采樣周期相同且同時進行采樣，則稱為同步采樣。(3)非同步采樣如果一個系統(tǒng)中有多個采樣開關，它們的采樣周期相同但不同時開閉，則稱為非同步采樣。(4

2、)多速采樣如果一個系統(tǒng)中有多個采樣開關，每個采樣開關都是周期采樣的，但它們的采樣周期不相同，則稱多速采樣。(5)隨機采樣若相鄰兩次采樣的時間間隔不相等，則稱為隨機采樣。3、簡述比例調節(jié)、積分調節(jié)和微分調節(jié)的作用。答：(1)比例調節(jié)器：比例調節(jié)器對偏差是即時反應的，偏差一旦出現(xiàn)，調節(jié)器立即產生控制作用，使輸出量朝著減小偏差的方向變化，控制作用的強弱取決于比例系數KP。比例調節(jié)器雖然簡單快速，但對于系統(tǒng)響應為有限值的控制對象存在靜差。加大比

3、例系數KP可以減小靜差，但是KP過大時，會使系統(tǒng)的動態(tài)質量變壞，引起輸出量振蕩，甚至導致閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。(2)積分調節(jié)器：為了消除在比例調節(jié)中的殘余靜差，可在比例調節(jié)的基礎上加入積分調節(jié)。積分調節(jié)具有累積成分，只要偏差e不為零，它將通過累積作用影響控制量u，從而減小偏差，直到偏差為零。積分時間常數TI大，則積分作用弱，反之強。增大TI將減慢消除靜差的過程，但可減小超調，提高穩(wěn)定性。引入積分調節(jié)的代價是降低系統(tǒng)的快速性。(3)微分調節(jié)器：

4、為加快控制過程，有必要在偏差出現(xiàn)或變化的瞬間，按偏差變化的趨向進行控制，使偏差消滅在萌芽狀態(tài)，這就是微分調節(jié)的原理。微分作用的加入將有助于減小超調，克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。4、線性離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是什么？答：線性離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是：閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的所有根的模｜zi｜1，即閉環(huán)脈沖傳遞函數的極點均位于z平面的單位圓內。5、為什么會出現(xiàn)比例和微分飽和現(xiàn)象？答：當給定值發(fā)生很大躍變時，在PID增量控制算法中的比例部分和

5、微分部分計算出的控制增量可能比較大(由于積分項的系數一般小得多，所以積分部分的增量相對比較小)。如果該計算值超過了執(zhí)行元件所允許的最大限度，那么，控制作用必然不如應有的計算值理想，其中計算值的多余信息沒有執(zhí)行就遺失了，從而影響控制效果。二、已知系統(tǒng)的差分方程為（10分）)2()1()(????krkyky輸入信號是則有)11.0(201)11.0)(18(2018)()()(0????????ssTsssTssGsGsIIc根據二階工程

6、最佳設計法則，應有???????222211.0220TTTI解之得4?IT于是得到模擬控制器的傳遞函數為)811(2)11(418)(ssKKsssGIPc??????對以上的模擬PI控制器，根據后向差分近似的等效變換方法，得等效的數字控制器：11)81(2)()(11????????zzTsGzDTzsc五、已知廣義被控對象:給定T=1s(20分))1(11)(????sssesGTs針對單位斜坡輸入設計最小拍有紋波控制系統(tǒng)并畫出系

7、統(tǒng)的輸出波形圖。解：由已知條件，被控對象含有一個積分環(huán)節(jié)，有能力產生單位斜坡響應。求廣義對象脈沖傳遞函數為??)368.01)(1()718.01(368.01111)1()1()1(1)1()1(11)()(1111111211121????????????????????????????????????????????????zzzzzezzzzssZzssseZsGZzGTs可以看出，G(z)的零點為0.718(單位圓內)、極點為

8、1(單位圓上)、0.368(單位圓內)，故u=0v=0(單位圓上除外)m=1。根據穩(wěn)定性要求，G(z)中z=1的極點應包含在Φe(z)的零點中，由于系統(tǒng)針對等速輸入進行設計，故p=2。為滿足準確性條件另有Φe(z)=(1z1)2F1(z)顯然準確性條件中已滿足了穩(wěn)定性要求，于是可設)()(1101?????zcczz02)1(1)1(110?????????cccc解得。1210???cc閉環(huán)脈沖傳遞函數為212111)1()(1)(2