计算机控制系统习题(1-5章)

计算机控制系复习题（1-5章）

第一章绪论

主要内容：计算机控制系统的基本概念、组成、特点、类型。

一、画出计算机控制系统的基本结构框图，并简述其工作

过程。

基本结构框图：

二、和连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？

三、计算机控制系统有哪几种类型？简述计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是什么？

第二章过程通道

主要内容：过程通道的概念、一般结构及其实现。

一、在计算机控制系统中，过程通道有哪几种类型？每一种类型的作用是什么?

二、开关量输入通道中，转换电路的主要作用是什么？如下转换电路，分析说明开关量闭合时对应的数字量是什么？

三、利用两片74LS274和1片74LS138设计一个16路的开关量输入信号与8086的接口电路，要求16路开关量对应的端口地址为00H-0FH。

四、模拟量输入通道的一般结构如下：

（1）简述通道中每个环节的主要功能。

（2）模拟量输入通道中是否必须加采样保持器？为什么？

五、某热工过程有64点温度信号，传感器测温变化范围：150℃～850℃，采用微机监测。

求解下列问题：

1）若经A/D转换后的数字量每个脉冲对应的实际温度小于等于0.68 C，则A/D分辨率至少为多少位才能保证

该精度？

2）写出被测点实际温度T与A/D转换后的数字量之间的关系式。

3）该测量方式中温度零点迁移量为多少？

六、简述采样定理的内容，采样周期取得过大或过小对计算机控制系统有什么影响？

第三章 计算机控制系统的理论基础

主要内容：离散系统的描述、离散系统的稳定性分析、离散系统的稳态误差

一、线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么？

二、已知系统的差分方程为

)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 ，写出Y(z)表达式的前5项。

三、已知某离散系统如下图所示：

计算：?)()()(==z r z y z φ ?)

()()(==z r z e z e φ

计算：?)()

()(==z r z y z φ ?)()()(==z r z e z e φ

四、线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？

五、已知系统框图如下所示：T=1s

（1）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。

（2）若系统的输入信号为单位阶跃输入，求系统的稳态误差。

第四章控制算法的模拟化设计方法

主要内容：模拟化设计方法的基本原理、PID控制算法、Smith预估控制算法、串级PID控制算法

一、简述模拟化设计方法的基本原理是什么？应用的前提是什么?

二、把连续控制器D(s)离散化为D(z)的方法主要有：脉冲响应不变法、阶跃响应不变法、双线性变换法、后向差分法等，请完成下列题目。

1、脉冲响应不变法的基本思想是什么？

2、阶跃响应不变法的基本思想是什么？

3、用后向差分法求下列模拟滤波器D(s)的等效数字滤波器，并给出差分递推算式，设T=1s,

三、写出增量型PID的差分控制算式。

四、积分分离PID的设计思想是什么？偏差阈值选取的过大或过小对系统的控制性能有何影响？

五、PID数字控制算法中设计不灵敏区（或死区）的主要作用是什么，对系统的性能会产生哪些影响？

六、解释积分饱和的概念。若控制器为PID，控制算法中如何抑制积分饱和？给出流程框图。

七、实际微分PID 控制器如下图所示，试推导出控制算法。

八、某电厂主汽温系统采用计算机Smith 预估补偿控制，如下图所示。 阀V 0t 1e 2e ()p G s 0()(1)

s G s e τ--0()s G s e τ-U W t

1y 2k 设包括零阶保持器在内的广义被控对象为：

s T e k s e e s G s Ts s 11

01.1)(+-=---ττ

(m T =τ

取整，T 为采样周期)，图中k 2为阀门系数，W 为减温水流量，控制器为PID 规律。求解问题：

1）在控制系统框图上标明内外控制回路极性；

2）推导控制算法（写出推导过程）。

第五章 控制算法的离散化设计方法

主要内容：离散化设计方法的基本原理、最少拍控制系统设计、大林算法

1、离散化设计法的具体设计步骤。

2、何谓最少拍设计？

3、已知广义被控对象:)1(11)(+-=-s s s e s G Ts , 给定T=1s

（1）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；（2）若设计为最少怕无纹波控制系统，试求构造的闭环传递函数)(z φ。

4、 什么是振铃现象？如何消除振铃现象？

5、已知控制系统的被控对象的传递函数为

()(21)(1)s

e G s s s -=++，采样周期T ＝1s ，若选闭环系统的时间常数0.5T s τ=，试用大林算法设计数字控制器()D z 。若出现振铃现象，修正数字控制器，消除振铃现象。