计控复习题

一、填空题（每空1分，10小题，共15分）1、一般的计算机控制系统由计算机、I/O接口电路、通用外部设备和工业生产对象等部分组成。

2、数字程序控制系统一般由输入装置、控制器、插补器和输出装置等四部分组成。

3、顺序控制与数字程序控制是自动控制领域的重要方面，均属于开环控制。

4、模拟量输出通道的核心部件是D/A转换器。

5、最少拍随动系统的主要指标是调节时间，而纯滞后系统的主要性能指标是超调量。

6数字控制器的设计方法主要有间接设计和直接设计方法两种。

7、零阶保持器具有信号的复现的功能。

8、P ID算法的离散形式有位置型控制算法和增量型控制算法两种。

9、模糊控制不需要确定的系统模型，是一种基于规则的控制。

10、常用的软件抗干扰技术有数字滤波技术、指令冗余技术、软件陷阱技术1、衡量A/D转换器分辩模拟量最小变化程度的技术指标是分辨率o2、数字程序控制系统由输入装置、输出装置、控制器和插补—4部分组成。

3、P W M Pulse Width Modulation ）是在在频率不变的情况下，通过改变输出脉冲的宽度（脉冲的占空比），从而使输出信号的平均值（即直流成分）发生改变，达到控制外部对象的目的。

4、数字PID有二种形式，分别是位置式和增量式。

5、D/A转换经历解码和复现两个过程。

6 PID控制器是一种线性控制器，可根据对象的特性和控制要求, 将模拟控制器D（s）离散化为数字控制器D（z）。

7、常用整定PID参数的方法有扩充临界比例度法、扩充响应曲线法和归一参数整定法。

8、软件抗干扰技术包括数字滤波技术、指令冗余技术、软件陷阱技术和看门狗技术。

1、数字控制系统中，将连续的控制对象与一保持器_____ 起称为广义对象2、模拟量输入通道是把从系统中检测的模拟信号，变成二讲制数字信号，经接口送往计算机3、史密斯预估算法和达林算法都是解决系统纯滞后问题的算法4、对防脉冲干扰比较有效的数字滤波方法是中值滤波___。

5、P ID算法的离散形式有位置型控制算法和增量型控制算法两种。

6数字控制器的设计方法主要有「间接设计和直接设计方法两种。

7、程序因受干扰而出现死循环，可应用看门狗—技术强迫程序回到已安排的出错处理程序的入口处，使系统恢复正常运行。

8、衡量振铃现象的参数是振铃幅度。

9、模糊控制器是由模糊化接口、知识库(数据库和规则库)、推理机和清晰化接口组成、选择题 (每小题2分，10小题，共20 分)1、在计算机控制系统中的模拟量输入通道中，最关键的器件是__C.A多路开关B光电隔离器C A/D转换器D D/A转换器2、计算机监督系统(SCC)中，SCC计算机的作用是__B ______ 。

A接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机B按照一定的数学模型计算给定值并提供给DDC计算机C当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作D SCC计算机与控制无关3、某温度控制系统的温度范围是0至200 C，要求分辨率D0为0.005,贝U所需A/D转换器的字长为 C 。

A 11.65B 15C 7.65D 6.754、根据香农定理，如果随时间变化的模拟信号f(t)的最高频率为f max,只要按照A进行采样，则采样信号f*(t)能无失真地恢复原连续信号f(t)。

A f》2f maxB f》f maxC f》1.5f maxD f》2.5f max5、用于描述模糊集合，并在[0, 1]闭区间连续取值的特征函数叫A特征函数B隶属函数C传递函数D复变函数A单位阶跃B单位速度C单位加速度D单位加速度阶跃7、已知有110只晶体管，工作到500小时后，有10只失效。

则此产品在500小时的可靠度为_D_。

A 80.91%B 89%C 98%D 90.91%8、设模拟输入电压为0-5V，对8位的A/D转换器来说，可表示的最小单位为B 。

A 10mVB 21mVC 19.6mVD 12.2mV9、程序因受干扰而出现死循环时，可以用程序监视技术来监测，并使程序脱离死循环，这就是C技术A软件陷阱B指令冗余C看门狗D模糊控制10、为了克服突加的给定值给系统带来冲击，引起超调量过大，执行机构剧烈动作，应采用的控制算法是______________ 。

A 不完全微分PID控制算法B 微分先行PID控制算法C 抗积分饱和PID控制算法D 时间最优PID控制算法11、采用ADC0809构成模拟量输入通道，ADC0809在其中起_A 作用。

A模拟量到数字量的转换B数字量到模拟量的转换C模拟量到数字量的转换和采样/保持器D模拟量到数字量的转换和多路开关12、取N为奇数，对某一参数连续采样N次，然后把N次采样的值从小到大或从大到小排列，再取其中间位置上的值作为本次采样值的方法是A。

A中值滤波B平均值滤波C低通滤波D程序判断滤波13、在PID调节系统中，若想增强微分作用，正确的作法是二。

A 加大系数T IB 加大系数K PC加大系数K I D加大系数T14、模糊控制系统的核心是CA输入输出接口B执行机构C模糊控制器D测量装置15、零阶保持器具有D的功能A采样B 量化C 解码D 复现16、在计算机控制系统中的模拟量输出通道中，最关键的器件是__B___。

A多路开关 B D/A转换器C A/D转换器D 光电隔离器17、步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是 B 。

A 步进电机可以直接接受数字量B步进电机可以直接接受模拟量C 步进电机可实现转角和直线定位D步进电机可实现顺时针、逆时针转动18、数字程序控制系统一般由输入装置、输出装置、控制器和 C 等四大部分组成。

A运算器B寄存器C插补器D存储器19、微分先行PID控制和标准PID控制的不同之处在于_A ______ ，A 只对被控量y(t)微分，不对偏差e(t)微分B 不对被控量y(t)微分，仅对偏差e(t)微分C 不仅对被控量y(t)微分，还对偏差e(t)微分D 以上说法都不对20、凸模糊集合的实质是B_。

A隶属函数具有双峰特性B隶属函数具有单峰特性C隶属函数具有多峰特性 D 以上说法均不正确四、简答题1、简述与连续控制系统相比，计算机控制系统的特点。

答：(1)结构上是数字式处理器。

表现在其所有信号均为数字信号，模拟信号通过A/D转换器转成数字信号。

(2)功能强大。

具有很强的运算和逻辑判断功能，可实现复杂的控制规律。

(3)是一个实时采样控制系统。

能在限定的时间内对外来事件做出反应。

(4)可进行多回路控制。

连续系统中一个控制器只能控制一个回路，计算机控制系统中可采用分时控制的方式控制多个回路，而算法完全靠程序实现不同回路的控制要求。

(5)控制功能由软件实现。

易实现工作状态的转换，实现不同控制功能，适应性灵活性咼，易于修改，具有很咼柔性。

2、简述计算机控制系统的工作原理：参考答案：①实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。

②实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。

③实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

3、直接数字控制（DDC）系统的工作原理。

参考答案：DDC系统是通过一台计算机对一个或多个被控参数进行巡回检测，结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。

4、试简述数字控制器的连续化设计方法步骤。

答：第1步：用连续系统的理论设计假想的连续控制器D（s）；第2步：选择采样周期T;第3步：将模拟控制器D（s）离散化为数字控制器D（z）;第4步：设计由计算机实现的控制算法；第5步：校验，检查系统的设计与程序编制是否正确。

5、试说明脉冲宽度调制（PWM）的工作原理及其作用。

答：脉冲宽度调制（PWM），在频率不变的情况下，通过改变输出脉冲的宽度（就是脉冲的占空比）从而使输出信号的平均值（即直流成分）发生改变，达到控制外部对象的目的。

作用：改变对电机的通电时间达到调整电机转速。

6简述算术平均滤波、加权平均滤波和滑动平均滤波之间的区别及各自的用途。

参考答案：算术平均滤波每一次采样值所占的比例均相等；可用于任何场合，如压力、流量等。

加权平均滤波则每次采样值所占的比例不等，可以突出某些部分，使其所占的比例增大，但各次采样的系数总和为刀Ci=0;这种滤波主要用于那些想突出采样的某些部分的场合。

滑动平均滤波则是每次只更新一个采样值，因而采样速度快。

此滤波主要用于实时性要求比较快的场合。

7、简述数字PID控制器的改进方法有哪些？参考答案：1、积分项的改进（1）积分分离（2）抗积分饱和（3）梯形积分（4）消除积分不灵敏区；2、微分项的改进（1）不完全微分PID控制算法（作用：消除高频干扰，延长微分作用的时间）（2）微分先行PID控制算法；3、时间最优PID 控制；4、带死区的PID控制算法。

8、简述常用整定PID参数的方法有哪些？参考答案：（1）扩充临界比例度法；（2）扩充响应曲线法；（3）归一参数整定法。

9、简述模糊控制器设计步骤。

参考答案：（1）模糊控制器的结构设计（2）模糊规则的选择和模糊推理（3）清晰化（4）模糊控制器论域及比例因子的确定（5）编写模糊控制器的算法程序（6）双输入单输出模糊控制器设计。

五、计算题1、设论域U为U二{X!,X2,X3,X4,X5}，A和B均为U上的模糊子集，且A/、「0.2 丄0.5 丄1 丄0.6 丄0.1、》、0.3 0.5 0.8 0.7 1A(x) ={ } B(X) ={ }X1 X2 X3 X4 X5 X1 X2 X3 X4 X5求A u B , A n B , A C, B C O解：A B ={ 0.2 0.3 0.5 0.5 1 0.8 . 0.6 0.7 0.1 \X1 X2 X3 X4 X5讯咚.空丄22.1}X1X2X3X4X5A0.2 门0.3丄0.5°0.5丄1门0.8丄0.6・0.7丄0.1门1、A B叫}X1 X2 X3 X4 X50.2 0.5 0.8 0.6 0.1={ }X1X2X3X4X50.8 0.5 0.4 0.9、鬥}X1 X2 X4 X50.7 . 0.5 , 0.2 . 0.3 . 0}X1 X2 X3 X4 X52、设加工第一象限直线0A，起点坐标为0（0,0）,终点A的坐标为（6,4）,按逐点比较法进行插补计算，并作出走步轨迹图。

3请用双线性变换法求模拟控制器的等效数字控制器D（Z）。

4、系统结构如图所示，其中Gh（S）为零阶保持器, ($ +1)(,5 + 2)求丫（Z）参考答案:n F ⑴=(1 -才1 X^'1 )2［-_丄_ ］陀)=(1 —』X 『冋工一一 俱亠］陀).Hs + lX^ + 2) 2 s ■霽+ 1 2^ + 2n 玖冇■ (1 _ 戶冥占)(1 _L__ __L__ + 1 __)/?(z)2 1 —1—<* S 2 1—e 2 六、设计题系统结构如图所示，设被控对象的传递函数为 G 0(S)=10 ，采样周期T=1s , S (S +1)试设计(1)在单位速度输入函数时的最少拍有纹波数字控制器 D(z)(2)在单位速度输入函数时的最少拍无纹波数字控制器 D(z)。