计算机控制系统

计算机控制系统复习题第一章一、下列知识点可出单选题或填空题1. 控制器将反馈信号与设定值进行比较并产生控制量。

2. 变送器将被控参量转换成电信号。

3. 模数转换器(A/D转换器)将模拟量转换成数字量。

4. 数模转换器(D/A转换器)将数字量转换成模拟量。

5. 测量检测器对被控对象的参数进行检测。

6. 自动控制系统通常由被控对象、检测传感装置、控制器组成。

7. 计算机控制系统的典型结构有：操作指导控制系统ODC直接数字控制系统DDC计算机监督控制系统SCC集散控制系统DCS现场总线控制系统FCS8. 计算机控制系统常用的时域指标有：延迟时间t d、上升时间t r、峰值时间t p、调节时间t s、超调量匚% ；_9. 计算机控制系统包括计算机和生产过程两大部分。

10. 计算机控制系统是指采用了数字控制器的自动控制系统。

二、下列知识点可出名词解释和简答题1. 实时数据采集：对被控参数按一定的采样时间间隔进行检测，并将结果输入计算机。

2. 实时计算：对采集到的被控参数进行处理后，按预先设计好的控制算法进行计算，决定当前的控制量。

3. 实时控制：根据实时计算得到的控制量，通过D/A转换器将控制信号作用于执行机构。

4. 实时管理：根据采集到的被控参数和设备的状态，对系统的状态进行监督与管理。

5. 直接数字控制系统：计算机代替模拟控制器直接对被控对象进行控制。

6. 与连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？(1) 计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。

(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，同时控制多个回路第二章一、下列知识点可出单选题或填空题1. 完成模拟量的采集并转换成数字量送人计算机的通道是模拟量输入通道。

2. 完成数字量的采集并送人计算机的通道是数字量输入通道。

3. 将数字量转换成模拟量并输出到控制回路的通道是模拟量输出通道。

4. 直接将数字量输出到控制回路的通道是数字量输出通道。

5•过程通道是连接计算机和生产过程必不可少的重要部分。

6. 计算机控制系统中标准电流和电压信号的范围为4-20mA和0-5V。

7. A/D转换器完成一次转换所需的时间称为孔径时间。

8. 采样保持器电路由输入缓冲放大器、模拟开关、模拟信号存储电容和输出缓冲放大器组成＜9. 采样保持器的两种工作状态分别为采样状态和保持状态。

10•电气控制系统的继电器触点具有闭合与断开两种状态，这种信号称为开关 _11. I/V转换器的作用是将电流转换成电压。

12. D/A转换器按工作方式可分成串行和并行两种。

二、下列知识点可出名词解释和简答题1. 模拟量输出通道：把计算机的运算结果转换成模拟量，并输出到被选中的某一控制回路上2. A/D转换器：模拟量输入通道的核心部件，它将模拟量转换成数字量，实现采样和量化。

3. 过程通道：连接计算机和生产过程的重要部分。

4. 输入输出过程通道有哪些基本类型？(1) 模拟量输入(2) 数字量输入(3) 脉冲计数器(4) 模拟量输出(5) 数字量输出第三章一、下列知识点可出单选题或填空题1. RS-232C、RS-485/422A属于串行通信,IEEE-488属于并行通信。

2. PLC指可编程序控制器。

3. IPC称为总线型工业控制机第四章一、下列知识点可出单选题或填空题1. 把连续信号变换为脉冲序列的装置称为采样开关或采样器。

2. 离散模拟信号的特点是时间离散幅值连续。

3. 时间和幅值均连续的信号是模拟信号。

4•时间和幅值均离散的信号是数字信号。

5. 采样定理中采样角频率• ‘s和采样周期T的关系是• ‘S 2二/T6. Z变换性质中的实数右位移定理公式为Z[f(t - kT)]二z」F(z)7. Z变换性质中的复数位移定理公式为Z[f(t)e「二F(ze at)。

8. Z变换性质中的终值定理公式为]im f (t) =1呵z-1)F(z)。

9. Z变换性质中的卷积定理公式为c(kT)八g[(k-n)T]r(nT)。

n=Q10. 闭环采样系统稳定的充分必要条件是Izk1。

11. 计算机控制系统静态速度误差系数为仏二啊』z-1)G(z)12. 计算机控制系统静态加速度误差系数为K a = 1抑Z-1)2G(Z)13. 计算机控制系统静态位置误差系数为心二lim( z 1)G(z)二、 下列知识点可出名词解释和简答题1. 离散模拟信号：时间离散和幅值连续的信号。

2. 采样定理：采样角频率应大于等于两倍的连续信号最大角频率时，才可以不失真地恢复原 信号。

3. 脉冲传递函数：系统离散输出信号的 Z 变换与离散输入信号的Z 变换之比。

4. 采样周期：计算机间隔采样一次所需的时间。

三、 下列知识点可出综合应用题初始条件为y (o )= 1，试写出输出脉冲序列y(k)的前五项1.已知系统的差分方程为输入信号是y(k) y(k -1) = r(k -2)1 r(k)0 k- 0k 0解：y (o )=iy(1)訂(—1)—y(0)「1 y(2) =r(0) -y(1) =2 y(3) = r(1) -y ⑵一1 y(4)= r (2) -y(3) =2 y(5) =r(3) -y(4) = -12.设被控对象传递函数为G p (s) K ，在对象前接有零阶保持器，试求广义对象的脉冲Ps(s + 1)传递函数。

解：广义对象传递函数对应的脉冲传递函数为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 D(z)，并给出控制器的差分形式其中T =1s 。

解：令2zT 21-z c1_z—-G(s)s s(s 1)-JsG(z)=zG(s)】 = z[土亠]]s s(s+1)= K(1 _z 」)Z —]s 2(s+1)」—T 八Te J +e J -1 _iK(e +T -1)z卩-二z= -e +T-1 一-(1_z4)(1_eT)3.已知某连续控制器的传递函数为= K(1—z*|- 亠](1-z 」)空 1 1 _4.21丁」1 - z 1 - e zD(s)二s 2 2- 'n S 亠心2——A—厶A T z 1 T 1 z 1 zr(t)1 - e JTs1-------------- y (t )可推得数字控制器的差分方程形式如下u(k) =1.503u(k -1) -0.553u(k -2)0.05u(k -3) 0.399e(k -1) 0.148e(k -2)(2)脉冲响应不变法二0.233z 1= 1-0.503z -1 0.05z ，可推得数字控制器的差分方程形式如下u(k) =0.503u(k -1) -0.05u(k -2)0.233e(k -1)5. 已知系统框图如下所示：D(z)二U(z)E(z) 1eo n (z — +2z — +1)s 壬兰 - 4 亠4)Z” (2 ■ n -8)z J • 4，n ：亠4控制器的差分形式为u(k) 22u(k -1)「4 n 4 4 ■/ 4u(k -2)二 (e(k) 2e(k -1) e(k-2))4. 已知某系统连续控制器的传递函数D(s)=2 (s 1)(s 2)试分别用阶跃响应和脉冲响应不变法求 D(s)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T =1s 。

解：(1)阶跃响应不变法1 _e 」s 1一 1 2 D(z)=Z[ D(s)] =(1-z 」)Zs ]s(s + 1)(s + 2)■ 1 _2Z2 de--J1 Z--.11Z_2 e-1-1.503z -1 0.553z ，-0.05z" 由D(z)」(z)E(z)D(z)二 TZ[D(s)]二 Z_(s 1)(s2)二 4 -e zD(z)=U(z) E(z)系统闭环脉冲传递函数为 c 、 G(z) 0.368Z"1+0.632Z」(Z )121 +G(z) 1-z +0.632Z则闭环系统的特征方程为 2W(z) =z-z 0.632 =0 由z 域直接判据 ① | W(0) | =0.632<1 ② W(1)=1-1+0.632>0 ③ W(-1)=1+1+0.632>0 知闭环系统稳定。

6. 已知系统框图如下所示：T=1sr(t)T—y(t)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 G(z) -一一--e 」s 1_ 0.368z 」(1 0.718z 」)-(1 -乙二)(1 -0.368z 」)试判别系统稳定性。

解：系统开环传递函数为-11G(z)=Z [G(s)]=Z]s(s 十1) __Z; i i i i ]s(s+1) 一〔1—z」1 -e J z JL j0.632z」0.632z，一(1一乙二)(1 —0.368z」)一L —L.368z」0.368z，系统闭环特征方程L G⑵二z2 -0.736z 0.368 =0采用双线性变换L wz =L -w (2 分)得w平面特征方程为22.L04W L.264W 0.632 = 0建立劳斯表w2 2.L04 0.632wL L.264w00.632由劳斯判据可知系统稳定计算机控制系统复习题第五章一、下列知识点可出单选题或填空题L.数字PID控制指比例控制、积分控制和微分控制。

2. 比例控制用于减少偏差，积分控制用于消除静差、微分控制用于加快系统响应减少调节时间。

3. 典型过程控制量的采样周期经验数据：流量L-5秒，压力3-L0秒，液位3-8秒，温度L5-20秒，成分L5-20秒。

4. 数字PID控制中k p称为比例系数F列知识点可出名词解释和简答题1. 采样周期：计算机间隔采样一次所需的时间。

2. 微分控制：反映偏差信号的变化趋势并进行早期及时调整。

3. 积分控制：用于消除静差，提高系统的无差度。

比例控制：成比例地反映控制系统的偏差，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用。

第六章一、下列知识点可出单选题或填空题1. 模糊控制适用于非线性时变、大滞后、大惯性、大延迟系统。

2. 串级控制、前馈-反馈控制均属于多回路控制。

3. 史密斯预估控制、大林算法都适用于温度、液位等纯滞后控制。

二、下列知识点可出名词解释和简答题1. 纯滞后：工业过程中，物料或能量的传输延迟，使得被控对象具有纯滞后性质。

2. 串级控制：在原控制回路中增加PID控制的内回路，用以提高系统的快速性。

3. 模糊控制：以模糊集合、模糊语言和模糊逻辑推理为基础的智能控制。