控制系统习题及部分答案
计算机控制系统部分习题参考答案1
第一章1.1 计算机控制系统是怎么样分类的？按功能和控制规律可各分几类？答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。
按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。
（2）直接数字控制（简记为DDC）。
（3）监督控制（简记为SCC）。
（4）分级控制。
（5）集散控制。
（6）计算机控制网络。
按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。
（2）比例积分微分控制（简称PID控制）。
（3）有限拍控制。
（4）复杂规律控制。
（5）智能控制。
1.2 计算机控制系统由哪些部分组成？并画出方框图。
答：计算机控制系统由控制对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。
方框图：P115 图1.21 输出反馈计算机控制系统1.9 简述采样定理及其含义。
答：采样定理：如果采样角频率=2/T大于2，即≥2，则采样的离散信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)。
式中是连续信号y(t)的频谱特性中的最高角频率。
含义：要使采样信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)，必须正确选择采样角频率，使≥1.10 多路巡回检测时，采样时间，采样周期T和通道数N之间的关系。
答：采样时间是足够短的时间，y(kT)y(kT+),0<<。
应满足 T≥N。
1.12 设有模拟信号(0～5)V和(2.5～5)V，分别用8位、10位和12位A/D转换器，试计算并列出各自的量化单位和量化误差。
答：量化单位q=,量化误差根据以上公式可求得(05)V：量化误差(2.5)V：量化误差1.14 试述数模转换器的作用？如何选择转换器的位数？答：数模转换器把数字量u(kT)转换成离散的模拟量(t)。
转换的精度取决模-数转换器的位数n，当位数足够多时，转换可以达到足够高的精度。
1.19 计算机控制系统有哪些主要的性能指标？如何衡量？答：计算机控制系统主要有动态指标，稳态指标和综合指标1.20 如何衡量系统的稳定性？答：用相角裕量和幅值裕量来衡量计算机控制系统的稳定程度。
计算机控制系统课后习题答案1
第一章课后参考答案1-1简述计算机控制系统的控制过程。
计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下三个步骤：1)实时数据采集：对被控量进行采样测量，形成反馈信号；2)实时控制计算：根据反馈信号和给定信号，按一定的控制规律，计算出控制量；3）实时控制输出，向执行机构发出控制信号，实现控制作用。
1-2什么是实时性？有哪些因素影响系统的实时性？硬件：1）控制器计算速度2）传感器采集速度3）执行器反应时间4）A/D、D/A转换速度软件：1）操作系统调度2）中断响应处理方式（包括定时器）3）延时函数的设置实时性：即信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内即时完成的，超出这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
1-3计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分作用是什么？计算机的硬件主要包括主机、输入输出通道和外部设备。
主机：主机是计算系统的核心，通过接口向系统的各个部分发出各种指令，对被控对象进行检测和控制。
输入输出通道：输入输出通道是计算机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成计算机可以接收的数字信号，过程输出通道把计算机输出的控制命令和数据，转化成可以对生产对象进行控制的的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
外部设备：外部设备是实现计算机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备（操作台）、输入输出设备（磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等）和外存贮器，其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容，还应有按键或开关，完成系统的启、停等功；操作台还要保证操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。
1-4计算机控制系统的软件由哪几部分组成？各部分作用是什么？计算机控制系统软件分为系统软件、应用软件及数据库。
系统软件是有计算机生产厂家提供的专门用来使用和管理计算机的程序。
对用户来说，系统软件只是用来开发应用软件的工具，不需要自己设计。
计算机控制系统复习题答案 (1)
《计算机控制系统》课程复习题答案一、知识点：计算机控制系统的基本概念。
具体为了解计算机控制系统与生产自动化的关系；掌握计算机控制系统的组成和计算机控制系统的主要特性；理解计算机控制系统的分类和发展趋势。
回答题：1.画出典型计算机控制系统的基本框图；答：典型计算机控制系统的基本框图如下：2.简述计算机控制系统的一般控制过程；答：(1) 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；(2) 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.简述计算机控制系统的组成；答：计算机控制系统由计算机系统和被控对象组成，计算机系统又由硬件和软件组成。
4.简述计算机控制系统的特点；答：计算机控制系统与连续控制系统相比，具有以下特点：⑴计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。
⑵计算机控制系统修改控制规律，只需修改程序，一般不对硬件电路进行改动，因此具有很大的灵活性和适应性。
⑶能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。
⑷计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。
⑸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。
⑹采用计算机控制，便于实现控制与管理一体化。
5.简述计算机控制系统的类型。
答：（1）操作指导控制系统；（2）直接数字控制系统；（3）监督计算机控制系统（4）分级计算机控制系统二、知识点：计算机控制系统的硬件基础。
具体为了解计算机控制系统的过程通道与接口；掌握采样和保持电路的原理和典型芯片的应用，掌握输入/输出接口电路：并行接口、串行接口、A/D和D/A的使用方法，能根据控制系统的要求选择控制用计算机系统。
回答题：1.给出多通道复用一个A/D转换器的原理示意图。
2.给出多通道复用一个D/A转换器的原理示意图。
3.例举三种以上典型的三端输出电压固定式集成稳压器。
答：W78系列,如W7805、7812、7824等；W79系列，如W7805、7812、7824等4.使用光电隔离器件时，如何做到器件两侧的电气被彻底隔离？答：光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。
计算机控制系统课后习题答案
1-1 什么是计算机控制系统？画出一个实际计算机控制系统原理结构图，并说明一个计算机控制系统由哪些部分组成及各部分的作用。
利用计算机参与控制的系统称为计算机控制系统。
1-2 简述计算机控制系统的控制过程。
实时数据采样实时计算控制量实时控制实时管理1-3 实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：生产过程和计算机系统直接连接，并接受计算机直接控制的方式称为在线或联机方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制的方式叫做“脱机”方式或“离线”方式。
1-4 计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
(3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。
(4)生产过程装置a.测量变送单元：为了测量各种参数而采用的相应检测元件及变送器。
b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构。
1.5 计算机控制系统的软件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。
系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。
系统软件包括：a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等；b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序；c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装配程序和编辑程序)、模拟主系统(系统模拟、仿真、移植软件)、数据管理系统等；d.信息处理：指文字翻译、企业管理等。
自动控制系统第一二章习题解答
习题课N N NN N NN N n D n n D s c s n s n D n n n n n S n n D ∆+∆=↓⇒↓=∆-∆=∆+∆=∆==D s n )1(N min 0min maxkn C I R n op e d op +∆=∆=∆∑1n cl opcl op op cl op D k s s ks n n )1(D 1s cl cl 00+==+== e s p C K K k α=第一章 闭环控制的直流调速系统1－1 为什么PWM —电动机系统比晶闸管—电动机系统能够获得更好的动态性能？答：PWM —电动机系统（1） 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。
（2） 低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右。
（3） 若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。
（4） 无需加电抗器，主回路电磁时间常数TL 小。
1-4 11135148515150151500min 0max 0min max ==--=∆-∆-==N N n n n n n n D1-694.116311513011113.4831168301151n 1111n ns 11)1( D )1(11n n 1n 1n 1212cl121212cl2cl12112122cl21112cl2cl12cl21cl1==++=++==⨯=⨯++=∆++=∆++=∆∆=++=+=+=++=∆∆+∆=∆+∆=∆k k D D k k n k k s k k D D D k D k D k k k n k n cl cl cl cl cl opop cl op op1-5某闭环调速系统的调速范围是1500~150r/min ，要求系统的静差率，那么系统允许的静态速降是多少？如果开环系统的静态速降是100r/min ，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？ 解7.31106.310011min /06.302.0102.01501min min 0min max =-=-∆∆=+∆=∆=-⨯=-=∆∆+∆=∆==cl op op cl N NN N n n K Kn n r s s n n n n n n n S n n D 1－7 某调速系统的调速范围D=20，额定转速nN ，=1500r/min,开环转速降落为240r/min ，若要求系统的静差率由10%减少到5%，则系统的开环增益将如何变化？解； s=0.1时，8.27133.82401min /33.8)1.01(201.01500)1(=-=-∆∆==-⨯⨯=-=∆cl op N N n n K r s D s n n S=5%时，8.59195.32401min /95.3)05.01(2005.01500)1(=-=-∆∆==-⨯⨯=-=∆cl op N N n n K r s D s n n 1-10 有一V-M 调速系统，电动机参数为：,35k ,5.1R ,2.1R m in,/r 1500n ,A 5,12I ,V 220U ,KW 2.2P S REC s N N N N =Ω=Ω=====要求：（1）计算开环速降和调速要求所允许的闭环速降。
（完整版）过程控制习题与答案
（完整版）过程控制习题与答案第1章绪论思考题与习题1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1．控制对象复杂、控制要求多样2. 控制⽅案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的⼀种主要控制形式5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪⼏部分组成？解答：过程控制系统：⼀般是指⼯业⽣产过程中⾃动控制系统的变量是温度、压⼒、流量、液位、成份等这样⼀些变量的系统。
组成：控制器，被控对象，执⾏机构，检测变送装置。
1-3简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动（⼲扰）量、设定（给定）值和偏差的含义？解答：被控对象⾃动控制系统中，⼯艺参数需要控制的⽣产过程、设备或机器等。
被控变量被控对象内要求保持设定数值的⼯艺参数。
操纵变量受控制器操纵的，⽤以克服扰动的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。
扰动量除操纵变量外，作⽤于被控对象并引起被控变量变化的因素。
设定值被控变量的预定值。
偏差被控变量的设定值与实际值之差。
1-4按照设定值的不同形式, 过程控制系统可分为哪⼏类？解答：按照设定值的不同形式⼜可分为:1．定值控制系统定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统.定值控制系统的作⽤是克服扰动对被控变量的影响,使被控变量最终回到设定值或其附近.以后⽆特殊说明控制系统均指定值控制系统⽽⾔.2.随动控制系统随动控制系统的设定值是不断变化的.随动控制系统的作⽤是使被控变量能够尽快地,准确⽆误地跟踪设定值的变化⽽变化3.程序控制系统程序控制系统的设定值也是变化的，但它是⼀个已知的时间函数，即设定值按⼀定的时间程序变化。
1-5 什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？为什么说研究控制系统的动态⽐其静态更有意义？解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。
自动控制系统习题答案
2、9 有一V-M 调速系统:电动机参数P N =2、2kW, U N =220V , I N =12、5A, n N =1500 r/min,电枢电阻R a =1、5Ω,电枢回路电抗器电阻RL=0、8Ω,整流装置内阻R rec =1、0Ω,触发整流环节的放大倍数K s =35。
要求系统满足调速范围D=20,静差率S<=10%。
(1)计算开环系统的静态速降Δn op 与调速要求所允许的闭环静态速降Δn cl 。
(2)采用转速负反馈组成闭环系统,试画出系统的原理图与静态结构图。
(3)调整该系统参数,使当U n *=15V 时,I d =I N ,n=n N ,则转速负反馈系数 α应该就是多少？ (4)计算放大器所需的放大倍数。
解:(1)()()/22012.5 1.5/1500201.25/15000.134min/N N a ee n U I R C C V r=-⨯⇒=-⨯==()//12.5 3.3/0.134307.836/minN N eop N e n U I R C n I R C r ∑∑=-⨯⇒∆=⨯=⨯=()()/1150010%/20*90%8.33/min N N n n s D s r ∆=-=⨯=（）所以,min/33.8r n cl =∆(2)(3)(4)()()()()[]()()[]K C R I K KU K C R I U K K ne d n e d n s p +-+=+-=**1/1/1/α()/1307.836/8.33135.955op cl K n n =∆∆-=-=()()()150035.95515/135.95512.5 3.3/0.134135.955α⎡⎤=⎡⨯+⎤-⨯+⎣⎦⎣⎦r V min/0096.0=⇒α可以求得,*35.955*0.13414.34*35*0.0096e p s K C K K α===也可以用粗略算法:n U U n nα=≈*,01.0150015*===n U n α/p e s K KC K α=,()35.9550.134/350.0113.76p K =⨯⨯=2、4 直流电动机为P N =74kW,UN=220V ,I N =378A,n N =1430r/min,Ra=0、023Ω。
计算机控制系统_课后答案全解
第1章习题B 习题B1-1 举例说明2-3个你熟悉的计算机控制系统，并说明与常规连续模拟控制系统相比的优点。
B1-2 利用计算机及接口技术的知识，提出一个用同一台计算机控制多个被控参量的分时巡回控制方案。
B1-3 题图B1-3是一典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图。
由雷达测出目标的高低角、方位角和斜距，信号经滤波后，由模拟式计算机计算出伺服系统高低角和方位角的控制指令，分别加到炮身的高低角和方位角伺服系统，使炮身跟踪指令信号。
为了改善系统的动态和稳态特性，高低角和方位角伺服系统各自采用了有源串联校正网络和测速反馈校正，同时利用逻辑电路实现系统工作状态的控制(如偏差过大时可断开主反馈，实现最大速度控制，当偏差小于一定值后实现精确位置控制)。
试将其改造为计算机控制系统，画出系统原理结构图。
题图B1-3典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图B1-4水位高度控制系统如题图B.1-4所示。
水箱水位高度指令由W1 电位计指令电压u r确定，水位实际高度h由浮子测量，并转换为电位计W2 的输出电压u h。
用水量Q1 为系统干扰。
当指令高度给定后，系统保持给定水位，如打开放水管路后，水位下降，系统将控制电机，打开进水阀门，向水箱供水，最终保持水箱水位为指令水位。
试把该系统改造为计算机控制系统。
画出原理示意图及系统结构图。
题图B1-4 水箱水位控制系统原理示意图B1-5 题图B1-5为一机械手控制系统示意图。
将其控制器改造为计算机实现，试画出系统示意图及控制系统结构图。
题图B1-5机械手控制系统示意图B1-6题图B1-6为仓库大门自动控制系统示意图。
试将其改造为计算机控制系统，画出系统示意图。
题图B1-6 仓库大门自动控制系统示意图B1-7车床进给伺服系统示意图如题图B1-7所示。
电动机通过齿轮减速机构带动丝杠转动，进而使工作台面实现直线运动。
该系统为了改善系统性能，利用测速电机实现测速反馈。
试将该系统改造为计算机控制系统，画出系统示意图。
过程控制系统习题答案
什么是过程控制系统其基本分类方法有哪几种过程控制系统通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术中最重要的组成部分之一。
基本分类方法有：按照设定值的形式不同【定值，随动，程序】；按照系统的结构特点【反馈，前馈，前馈-反馈复合】。
热电偶测量的基本定律是什么常用的冷端补偿方式有哪些均质材料定律：由一种均匀介质或半导体介质组成的闭合回路中，不论截面和长度如何以及沿长度方向上的温度分布如何，都不能产生热电动势，因此热电偶必须采用两种不同的导体或半导体组成，其截面和长度大小不影响电动势大小，但须材质均匀；中间导体定律：在热电偶回路接入中间导体后，只要中间导体两端温度相同，则对热电偶的热电动势没有影响；中间温度定律：一支热电偶在两接点温度为t 、t0 时的热电势，等于两支同温度特性热电偶在接点温度为t 、ta和ta、t0时的热电势之代数和。
只要给出冷端为0℃时的热电势关系，便可求出冷端任意温度时的热电势,即由于冷端温度受周围环境温度的影响，难以自行保持为某一定值，因此，为减小测量误差，需对热电偶冷端采取补偿措施，使其温度恒定。
冷端温度补偿方法有冷端恒温法、冷端补偿器法、冷端温度校正法和补偿导线法。
为什么热电阻常用三线制接法试画出其接线原理图并加以说明。
电阻测温信号通过电桥转换成电压时，热电阻的接线如用两线接法，接线电阻随温度变化会给电桥输出带来较大误差，必须用三线接法，以抵消接线电阻随温度变化对电桥的影响。
对于DDZ－Ⅲ型热电偶温度变送器，试回答：变送器具有哪些主要功能变送器的任务就是将各种不同的检测信号转换成标准信号输出。
什么是变送器零点、零点迁移调整和量程调整热电偶温度变送器的输入电路主要是在热电偶回路中串接一个电桥电路。
电桥的功能是实现热电偶的冷端补偿和测量零点的调整。
大幅度的零点调整叫零点迁移。
实用价值是：有些工艺的参数变化范围很小，例如，某设备的温度总在500～1000度之间变化。
如果仪表测量范围在0 ～1000度之间，则500℃以下测量区域属于浪费。
计算机控制系统总习题(及答案)
u(k )T 2T2 T 2T2 u(k 1)
e(k )(T 2T1 ) (T 2T1 )e(k 1)
T 2T2 T 2T1 T 2T1 u (k ) u(k 1) e(k ) e(k 1) T 2T2 T 2T2 T 2T2
2 1
2
1
1
z 3z Y ( z) 1 3z Y ( z) 2 2 z 2 3z z z 3z 2 Y ( z) A B z z 1 z 2 z z Y ( z ) 2 5 z 1 z2
2
z k 因为 Z [ ]a za
E( z) R( z)e ( z)
1 (1 z 1 ) 1 1 z 1
z 1 Y ( z ) R( z )( z ) 1 z 1
z 1 z 2 z 3 ...
9 z 1 (1 0.111z 1 ) G( z ) (1 z 1 )(1 0.0000454 1 ) z
( z ) z 1 1 ( z ) D( z ) G ( z ) 1 ( z )
(1 z 1 )(1 0.0000454 1 ) z z 1 . 1 1 9 z (1 0.111z ) (1 z 1 ) 0.1111 0.0000454 1 ) ( z (1 0.111z 1 )
v j i 1
1 ( z ) z d [ (1 bi z 1 )]F2 ( z ) f 21 z
u
i 1
根据上两式，有
e ( z) 1 ( z)
1 f 21 z 1 (1 z 1 )
根据多项式相等，其系数相等的的性质，有
自动控制系统习题及答案
自动控制系统习题及答案自动控制系统习题及答案自动控制系统是现代工程领域中的重要学科，它涉及到机械、电子、计算机等多个学科的知识。
掌握自动控制系统的理论和实践对于工程师来说至关重要。
为了帮助学习者更好地理解和应用自动控制系统的知识，下面将介绍一些常见的习题及其答案。
1. 什么是自动控制系统？自动控制系统是一种能够自动地对给定的输入信号进行处理，并产生相应的输出信号以实现特定控制目标的系统。
它由传感器、执行器、控制器和反馈回路等组成。
2. 什么是负反馈控制？负反馈控制是一种常见的控制方式，它通过将输出信号与参考信号进行比较，并根据比较结果调节系统的输入信号，使输出信号逼近参考信号。
这种控制方式能够提高系统的稳定性和鲁棒性。
3. 什么是传递函数？传递函数是描述线性时不变系统输入与输出之间关系的数学函数。
它通常用Laplace 变换表示，可以通过对系统的微分方程进行变换得到。
4. 如何计算传递函数？传递函数可以通过系统的微分方程或状态空间方程进行推导和计算。
对于线性时不变系统，可以使用 Laplace 变换将微分方程转换为代数方程，然后求解得到传递函数。
5. 什么是稳定性？稳定性是指系统在受到扰动时能够保持有限的响应，而不会发生不可控的振荡或发散。
稳定性是自动控制系统设计中一个重要的考虑因素。
6. 如何判断系统的稳定性？系统的稳定性可以通过判断系统的极点位置来确定。
对于连续时间系统，如果所有的极点实部都小于零，则系统是稳定的；对于离散时间系统，如果所有的极点模长都小于1，则系统是稳定的。
7. 什么是根轨迹？根轨迹是描述系统极点随控制参数变化的轨迹。
通过绘制根轨迹可以分析系统的稳定性、动态响应和性能。
8. 什么是频率响应？频率响应是描述系统对不同频率输入信号的响应特性。
通过频率响应可以分析系统的幅频特性、相频特性和相位裕度等。
9. 如何设计 PID 控制器？PID 控制器是一种常用的控制器，它由比例、积分和微分三个部分组成。
现代控制理论课后习题及答案
《现代控制理论》课后习题及答案第一章控制系统的状态空间表达式1-1.试求图1-1系统的模拟结构图，并建立其状态空间表达式。
图1-27系统方块结构图图1-1 系统结构方块图解：系统的模拟结构图如下：图1-30双输入--双输出系统模拟结构图图1-2 双输入—双输出系统模拟结构图系统的状态方程如下：u K K x K K x K K x X K x K x x x x J K x J x J K x J K x x J K x x x pp p p n p b1611166131534615141313322211+--=+-==++--===••••••令y s =)(θ，则1x y =所以，系统的状态空间表达式及输出方程表达式为[]⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡-----=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡••••••6543211654321111111126543210000010000000000000010010000000000010x x x x x x y uK K x x x x x x K K K K K K J K J J K J K J K x x x x x x p p pp n p b1-2.有电路如图1-3所示。
以电压)(t u 为输入量，求以电感中的电流和电容上的电压作为状态变量的状态方程，和以电阻2R 上的电压作为输出量的输出方程。
U图1-28 电路图图1-3 电路图解：由图，令32211,,x u x i x i c===，输出量22x R y =有电路原理可知：•••+==+=++3213222231111x C x x x x R x L ux x L x R 既得22213322222131111111111x R y x C x C x x L x L R x u L x L x L R x =+-=+-=+--=•••写成矢量矩阵形式为：[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡----=⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡32121321222111321000*********x x x R y u L x x x CCL L R L L R x x x 。
计算机控制系统习题及答案
1.采样频率越高，采样数据描绘的曲线实际曲线。
为了提高控制精度，应尽可能。
2.在三相步进电机系统中，为了提高控制力矩，常常采用方法来实现。
3.在PID调节器中，比例系数KP的确定比微分和积分系数更重要，因为它关系到______。
4.采样/保持器有两种工作方式。
在采样方式中，采样-保持器的输出__________在保持状态时，采样-保持器的输出______。
5.在PID控制系统中，I的作用主要是______，它一般不单独使用的原因是__ _。
6.线性插值法最根本的问题是____________________。
7.CD4051是________路________向多路开关，当其INH端接_____伏时，芯片被选通。
8.在计算机控制系统中，采样周期T的确定很重要，因为它关系到_______,T太大_______。
9.步进电机的步距角指________,齿距角指______，拍是指________。
10.3相（A、B、C）步进电机有3种通电方式，是，和。
二、判断题（正确，在括号内划∨，错误，在括号内划╳，并改正（只对错误部分进行改正即可）（本题共5 小题，共10分）1. 在显示系统中，若为动态显示，需将待显示数变成显示码才能输出到显示器进行显示。
若在显示电路中增加一级锁存器，则可直接将待显示数输出到显示器进行显示。
（）2. DAC0832是常用的8位D/A转换器，内部设有两级缓冲器，目的是使转换数椐得到充分缓冲，确保转换精度。
（）3. 由于各种传感器提供的电压信号范围很宽，需要通过可编程增益放大器，对信号进行调整，使A/D转换器满量程信号达到均一化。
（）4. 某系统采用程序判断滤波方式进行数据处理，发现总有一些杂波无法滤掉，原因是采样时间间隔太大（）。
5. 在工业过程控制系统中，由于被控对象所处环境复杂，常使采样值偏离实际值。
所以一般要加入滤波环节，且常常将模拟滤波和数字滤波同时使用。
（）三、简答题（本题共6 小题，共35 分）1.（本题6 分）简要说明多路开关的主要特点。
运动控制系统习题及答案
补充题1：V--M 系统反并联可逆线路的四种工作状态如下图所示。
试在图中指出整流装置是正组还是反组，给出控制角α的数值，整流电压U d 和反电势E 的极性，功率P 的传递方向以及直流电流I d 、转距T 和转速n 等的方向。
正向运行 正向制动
反向运行 反向制动
补充题2：可逆系统正向制动时有哪两个主要阶段?它们的实质分别是什么?
补充题3：某自整角机位置随动系统未考虑校正装置时的动态结构图如图所示。
已知自整角机的检测误差︒=2.0d e ，自整角机的放大系数)(1︒=V K bs ，相敏整流器放大系数1.6=ph K ，负载扰动所引起的相应电压为V RI dL 18.7=，减速器速比200=i ；又知电机参数为：110V ，1.9A ，3000rpm ，Ω=3a R 。
试计算当输入轴最高转速s m
)(90*︒=。
θ，系统的稳态误差为︒=2.1s e 的情况下，系统的开环放大倍数K 和功率放大器的放大系数K s 。
补充题4 复合控制位置随动系统的结构图如图所示，其中 1002.0007.0)(1+=s s W )102.0(1000)(2+=s s s W 要求系统在单位加速度输入时的原理稳态误差︒≤001.0s e ，试选择前馈控制环节)(s F 结构和参数。
过程控制系统章节练习题及答案 习题解答
过程控制系统章节练习题及答案习题解答1. 什么是过程控制系统？过程控制系统是一种用于监测、控制和优化工业过程的系统。
它通常由传感器、执行器、控制器和人机界面等组成。
过程控制系统的主要功能是收集过程数据、分析数据、做出决策并自动调整参数，以提高生产效率、产品质量和工作安全性。
2. 过程控制系统的主要组成部分有哪些？过程控制系统主要由以下几个组成部分组成：•传感器：用于收集流程中的各种参数，如温度、压力、流量等。
•执行器：根据控制器的指令，调整流程中的参数，如开关阀门、调节电动机速度等。
•控制器：根据传感器的反馈信号和设定值，计算控制算法，并生成控制信号送给执行器。
•人机界面：供操作人员监视和操作过程控制系统，如显示仪表盘、报警信息和设定参数等。
3. 过程控制系统的工作原理是什么？过程控制系统的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.传感器收集流程中的各种参数，并将数据传输给控制器。
2.控制器接收传感器数据，与设定值进行比较，并计算出控制信号。
3.控制信号送给执行器，执行器根据控制信号的大小和方向来调整流程中的参数。
4.执行器调整参数后，传感器再次收集参数，并将数据传输给控制器。
5.控制器不断进行数据分析，判断是否需要调整控制算法，并生成新的控制信号。
6.过程控制系统循环执行上述步骤，以实现对工业过程的监控和控制。
4. 什么是开环控制和闭环控制？•开环控制：也称为无反馈控制，是指控制器输出信号不受过程参数变化的影响。
开环控制系统只根据预先设定的参数进行控制，没有考虑实际过程的反馈信息。
这种控制方式比较简单，但容易受到外界因素的干扰，控制精度较低。
•闭环控制：也称为有反馈控制，是指控制器根据过程的反馈信息来调整输出信号。
闭环控制系统通过与设定值进行比较，获取过程的实际状态，并根据反馈信息调整控制算法，从而实现对过程的精确控制。
闭环控制具有良好的鲁棒性和可靠性。
5. 过程控制系统常见的控制策略有哪些？过程控制系统常见的控制策略包括以下几种：•比例控制：根据当前误差的大小，按比例调整控制器输出信号。
计算机控制系统复习题及答案
计算机控制系统复习题及答案《计算机控制系统》课程复习资料一、简答题：1.什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？各有什么作用。
2.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么？计算机控制系统有哪些优点？3.计算机控制系统中的保持器有何作用，简述保持器的特点?4.简述PID 调节器的作用，有哪几种改进型数字PID 算法？5.计算机控制系统有哪四种形式的信号？各有什么特点?6.简要说明什么是计算机控制系统？模拟调节器与数字调节器有何区别?二、分析和计算题：1.已知一系统的闭环脉冲传递函数为-1-1-20.1zY(z)Gc(z)==1-0.4z+0.8zR(z),其中输入为单位阶跃信号,求输出y(KT)。
2.已知一系统的闭环脉冲传递函数为-1-10.53+0.1z Gc(z)=1-0.37z当输入为单位阶跃信号时,求输出y(KT)及y(∞)。
3.用长除法或Z 反变换法或迭代法求闭环系统2z +0.5Gc(z)=8(z +0.1z -0.12)的单位阶跃响应。
4.已知低通数字滤波器0.5266z D(z)=z -0.4734,求D （z ）的带宽ωm;并求当输入E(z)为阶跃信号时数字滤波器的控制算法。
取采样周期T=2ms 。
5.设系统如图所示，试求:①系统的闭环脉冲传递函数。
②判定系统的稳定性。
③分别求系统对单位阶跃输入和单位斜坡输入时的稳态误差。
_6.设函数的La 氏变换为25F(s)=s (s +4)，试求它的Z 变换F(z)。
7.数字控制系统如图所示,求当K=10,T=1s,a=1时，分别求当输入为单位阶跃、单位斜单位抛物线函数时的稳态误差。
8.已知单位负反馈系统的开环脉冲传递函数为 Gk(z)=K(0.1z+0.08)/[(z-1)(z-0.7)],问当K 为何值时系统稳定。
9.已知系统单位负反馈的开环传递函数为:z +0.8Gk(z)=z(z -1)(z -0.7)问:K 为何值时系统稳定?10.已知单位反馈系统的广义对象的Z 传递函数为:-1-1-1-1-10.26z (1+2.78z )(1+0.2z )W1(z)=(1-z )(1-0.286z ),试按最少拍无波纹设计原则设计单位阶跃输入时,计算机的调节模型D(z),并求其控制算法。
过程控制部分习题答案-完整版
第一章思考题与习题1－3 常用过程控制系统可分为哪几类?答：过程控制系统主要分为三类：1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。
它是最常用、最基本的过程控制系统。
2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。
由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。
由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。
3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。
3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？答：1. 余差(静态偏差）e ：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。
它是一个静态指标，对定值控制系统。
希望余差越小越好。
2.衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即：n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。
衡量系统稳定性也可以用衰减率φ4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。
5．过程过渡时间ts ：过渡过程时间定义为从扰动开始到被控参数进入新的稳态值的±5%或±3％（根据系统要求）范围内所需要的时间。
它是反映系统过渡过程快慢的质量指标，t s 越小，过渡过程进行得越快。
6．峰值时间tp: 从扰动开始到过渡过程曲线到达第一个峰值所需要的时间，（根据系统要求）范围内所需要的时间。
称为峰值时间tp 。
控制系统的数学模型习题及答案
控制系统的数学模型习题及答案控制系统的数学模型是研究和描述系统的一种数学工具。
通过建立系统的数学模型，可以更好地理解系统的行为，并设计出合适的控制策略。
下面是一些关于控制系统数学模型的习题及答案，帮助读者更好地理解和掌握这一知识点。
习题1：给定一个质量为m的物体，通过一个弹簧与墙壁相连。
弹簧的劲度系数为k，物体的阻尼系数为b。
建立该物体的数学模型，并分析其稳定性。
答案：根据牛顿第二定律，可以建立如下的微分方程来描述该系统：m * x'' + b * x' + k * x = 0其中，x表示物体的位移，x'表示位移的导数，x''表示位移的二阶导数。
该系统的稳定性可以通过判断其特征根的实部是否小于零来确定。
特征根是微分方程的解，可以通过特征方程来求解。
对于上述微分方程，特征方程为：m * s^2 + b * s + k = 0其中，s表示特征根。
如果特征方程的实部都小于零，那么系统是稳定的；如果特征方程存在实部大于零的根，那么系统是不稳定的。
习题2：一个控制系统由比例控制器和一个传递函数为G(s)的过程组成。
比例控制器的增益为Kp。
建立该控制系统的闭环传递函数，并确定系统的稳定性。
答案：该控制系统的闭环传递函数可以通过比例控制器的输出与过程的传递函数相乘得到。
闭环传递函数表示了系统输出与输入之间的关系。
闭环传递函数为：Gc(s) = Kp * G(s)系统的稳定性可以通过判断闭环传递函数的极点是否位于左半平面来确定。
极点是传递函数的零点，可以通过求解传递函数的特征方程来得到。
特征方程为：1 + Kp * G(s) = 0如果特征方程的极点都位于左半平面，那么系统是稳定的；如果特征方程存在极点位于右半平面，那么系统是不稳定的。
习题3：一个控制系统由比例控制器和一个传递函数为G(s)的过程组成。
比例控制器的增益为Kp。
系统的传递函数为：G(s) = 1 / (s^2 + 2s + 1)建立该控制系统的闭环传递函数，并确定系统的稳定性。
计算机控制系统习题参考答案
1
计算机控制系统习题参考答案
2) 直接数字控制系统：可完全取代模拟调节器，实现多回路的 PID 控制，而且只要改变 程序就可实现复杂的控制规律。
3) 监督控制系统：可考虑许多常规调节器不能考虑的因素，如环境温度和湿度对生产过 程的影响，可以进行在线过程操作的在线优化；可以实现先进复杂的控制规律，可靠性 好。
第二章 线性离散系统的数学描述和分析方法 P42
2-1 简述离散控制系统中信号变换的原理。 先经过采样过程，即采样开关按一定的周期进行闭合采样，使原来在时间上连续的 信号 f(t) 变成时间上离散、幅值上连续的离散模拟信号 f * (t) 。再经过量化过程，采用一组 数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换成数字信号。 2-2 已知函数 f(t) ，求取 Z 变换 F(z) 。
10 ，采样周期 T=1s，采用零阶保持器，单位负反馈系 s(0.1s+1)
7
计算机控制系统习题参考答案
G(z)=Z[
1-e-Ts 10 10 9z -1 (1+0.11z -1 ) ]=(1-z −1 )Z[ 2 ]= ⋅ s s(0.1s+1) s (0.1s+1) (1-z -1 )(1-e-10 z -1 )
1)
f(t)=a mt
* -k mT -1 2mT -2 Z [ f(t) ] =Z f (t) = ∑ f(kT)z =1+a z +a z +... k=0 ∞
①ห้องสมุดไป่ตู้
①-① ⋅a mT ⋅ z -1 得：
Z[f(t)]=
1 1-a z
mT -1
2)
f(t)=1-e-at
1 1 (1-e-aT )z -1 F(z)=Z[1-e ]= -1 - -aT -1 = 1-z 1-e z (1-z -1 )(1-e-aT z -1 )
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1、液压控制系统是由哪些组成部分的？
指令元件，比较元件，反馈元件，放大元件，执行元件，被控对象，能源装置及其他辅助装置
2、液压控制系统工作的基本原理?
以液压速度控制系统为例说明，当指令电位器给出一个指令信号ur时，通过比较器与反馈信号uf比较，输出偏差信号Δu，偏差信号经伺服放大器输出控制电流i，控制电液伺服阀运动，电液伺服阀输出流量、压力来控制液压伺服缸，推动工作台运动。
3、液压控制系统的主要优点和缺点是什么？
优点：①加速性好，结构紧凑，质量小；②系统刚度大，定位准确，控制精度高；③控制系统频带宽，响应速度快；④散热性能好；⑤润滑性能好，系统寿命长。
缺点：控制系统的制造成本。
①抗污染性能差；②温升对系统稳定和密封性能有不利影响；
③制造精度要求高，成本较高；④能源供给不方便，进一步提高了液压
4、液压控制阀在液压控制系统中的作用是什么？
液压控制阀是一个集能量转换、功率放大和系统控制的原件。
故作为能量转换器、功率放大器、控制器。
5、正开口四通滑阀，与零开口阀相比较，在零位时各个阀系数有何不同之处？
与零开口四通阀阀系数比较：正开口阀流量增益大一倍，正开口阀稳态特性曲线线性度好，正开口阀泄漏量大。
6、零开口四通滑阀，当处于零位工作时，各个阀系数（流量增益、压力增益、流量压力系数）以及阻尼比处于最大值还是最小值？零位工况点，是工况最好的点还是最差的点？
流量增益最大，流量-压力系数最小，压力增益最高，系统阻尼比最小。
最差
7、圆柱滑阀的边、通的概念是什么？从控制性能看，哪种圆柱滑阀最好，哪种最差？
从控制性能来看，四边阀最好，单边阀最差。
8、作用在阀芯上的液动力分为哪两种？其中哪种液动力的方向恒为使阀芯关闭的方向？
分为稳态液动力和瞬态液动力；稳态液动力
9、四通滑阀与三通滑阀的阀系数相比较，有何不同之处？
①流量增益Kq：零开口阀是正开口阀的一半；开口型式相同，流量增益相同；②流量压力系数Kc：三通阀是四通阀的2倍；正开口是零开口的2倍；③压力增益Kp：三通阀是四通阀的一半；通道数相同，压力增益相同
10、设计滑阀时应注意什么因素？
①为确保滑阀正常稳定地工作，设计时注意保证正阻尼总长度必须大于负阻尼总长度。
；②为确保阀芯有足够强度，阀芯台肩直径d与阀芯轴直径dr应满足：dr≥0.5d。
通常取0.7d；
③通常阀芯总长度为L≈6d；④总的阻尼长度包括正阻尼长度和负阻尼长度之和，即L1+L2应为阀芯总长度的三分之一；⑤面积梯度w、滑阀最大位移χvmax的确定要防止阀腔内流量饱和现象的产生，以及满足节流口可控的条件。
11、喷嘴挡板阀处于零位时，控制腔内的压力为多少？（与供油压力ps相比较）
12、液压动力机构的组成部分是什么？按控制方式分，液压动力机构分为哪两种？
①液压动力机构由液压控制元件、执行元件和负载组成；②泵控系统、阀控系统，又称节流式控制系统。
液压源通常是恒压源。
13、液压固有频率对液压控制系统有何影响？如何提高液压固有频率？
（1）液压固有频率限制了系统的响应速度。
（2）①增大液压缸活塞面积A。
注意与A
不成比例关系。
同样的负载速度，所需负载流量增大，阀、连接管道、液压能源装置的尺寸重量也随之增大。
②减小总压缩容积Vt，使阀靠近液压缸，最好装在一起；选择合适执行元件：长行程输出力小时用液压马达，反之用液压缸。
③
减小折算到活塞上的总质量m。
④提高油液的有效体积模量βe，避免使用软管。
14、什么是液压弹簧？液压弹簧刚度的定义是什么？
假定一个理想无摩擦无泄漏的液压缸，两个工作腔内充满液压油，并被完全封闭，液体弹性模量为常数。
负载质量与液压缸工作腔中的油液压缩性所形成的液压弹簧，由于液体的压缩性，当活塞受到外力作用产生位移时，一腔压力升高，另一腔压力降低，被压缩液体产生的复位力与活塞位移成比例，其作用相当于一个线性液压弹簧。
总液压弹簧刚度是液压缸两腔液压弹簧刚度的并联。
15、负载折算的原则是什么？
①弹性负载折算前的形变能等于折算后的形变能；②惯性负载折算前的动能等于折算后的动能；③阻尼负载折算前的阻尼能等于折算后的阻尼能。
16、负载轨迹的概念是什么？
负载轨迹是描述负载力和负载速度之间的关系曲线。
在v-F平面上绘出曲线族，其边界称为负载轨迹。
17、摩擦负载、惯性负载和粘性负载的负载轨迹图形是什么样的？
摩擦负载轨迹图形：
惯性负载轨迹图形：（因惯性力随速度增大而减小，因此负载轨迹点沿逆时针旋转）
粘性负载轨迹图形：
18、四通阀控液压缸动态刚度和动态柔度的概念。
①动态柔度传递函数Y/F的倒数F/Y称为阀控液压缸动态刚度。
动态刚度表示系统的抗干扰能力。
②传递函数Y/F表示在外干扰力的作用下，对输出位移y的影响。
这个传递函数称为阀控液压缸动态柔度特性。
负号表示外扰动增加时，会引起液压缸速度降低。
19、液压阻尼比表示系统的什么？液压伺服系统一般低阻尼，提高的办法有那些？
液压阻尼比表示系统的相对稳定性。
液压伺服系统一般低阻尼，提高的办法有：①设置旁路泄漏通道②采用正开口阀③增加负载的粘性阻尼
20、电液伺服阀的主要功能？信号转换、功率放大、伺服控制
21、单级电液伺服阀分为？动铁式单级伺服阀、动圈式单级伺服阀
22、位置反馈电液伺服阀中，按伺服阀芯位置的感受方法不同，可以分为？直接反馈、力反馈、弹簧对中（不常用）
23、当换向液动阻力较大的时候，应选用单级电液伺服阀还是多级电液伺服阀？为什么？（多级）
24、伺服阀控制线圈连接方式有哪几种？
①串联（2R, i/2）：额定电流和电控功率小，但易受电源电压变动的影响；②并联（R/2, i）：如果一个控制线圈因故障断开，系统也能继续工作。
工作可靠性高，但易受电流电压变动的影响；③差动（i/2）：不易受电子放大器和电源电压变动的影响。
25、判断位置控制系统的稳定性判据是什么？。