计算机控制与仿真技术期末复习题
计算机控制技术期末复习试题(含答案)
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第一章 计算机控制系统概述 1、计算机控制系统的概念是什么?计算机控制系统是以计算机技术、控制理论及自动化技术相结合并应用于工业生产过程的结果,是以自动控制理论为基础,以计算机为手段的控制系统。
2、计算机系统由哪些部分组成?并画出方框图。
计算机控制系统由计算机、外部设备、操作台、输入通道、输出通道、检测装置、执行机构、被控对象以及相应的软件组成。
3、计算机控制系统的主要性能指标有哪些?稳定性/动态指标/稳态指标/能控性与能观性4、计算机控制系统的主要特点有哪些?各项 连续控制系统 计算机控制系统 信号形式 都是模拟信号 模拟信号、数字信号皆有 控制规律实现 由模拟电路实现 由计算机通过程序实现 控制形式 整个过程始终连续控制 整个过程始终离散控制控制器作用 一个控制器控制一个回路 一个控制器分时控制多个回路 功能强度 简单控制 具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能 自动化程度 自动化程度低 便于实现控制与管理的一体化5、计算机控制系统是怎样分类的?按功能和控制规律可分为几类?一、按控制系统的功能及结构特点分类 ①操作指导控制系统 ②直接数字控制系统DDC ③监督控制系统 SCC ④计算机分级控制 ⑤集散控制系统 DCS ⑥现场总线控制系统FCS外部设备 操作台 输入通道 检测装置输出通道执行机构计 算 机被 控 对 象二、按控制规律分类 ①程序和顺序控制 ② PID 控制 ③最少拍控制 ④复杂规律的控制 ⑤智能控制第二章 离散控制系统及Z 变换分析法1、计算机控制系统的信号形式有哪些?连续模拟信号:时间与幅值上均连续,如 r(t)、y(t)、u(t) 离散模拟信号:时间是离散的,幅值上连续,如y*(t)、u*(t) 离散数字信号:时间离散的,幅值为数字量,如y(kT)、u(kT)2、香农(Shannon)采样定理是如何描述的?一个连续时间信号f(t),设其频带宽度是有限的,其最高频率为ωmax(或fmax),如果在等间隔点上对该信号f(t)进行连续采样,为了使采样后的离散信号f *(t)能包含原信号f(t)的全部信息量。
东北大学《计算机控制系统》期末考试必备真题集(含答案)76
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计算机控制系统复习题一、选择题(每题4分)1.单位阶跃输入下输出响应,经过( )周期就稳定在设定值上。
A. TB. 4T C 3T2.下列哪个不是计算机控制系统控制过程的步骤?( )A.数据采集B. 计算机控制量C. 数据转换D.输出控制信号3.连续控制系统的稳定性条件是S平面的( )部分。
A单位圆内 B. 单位圆外 C. 右半 D.左半4.连续控制系统的不稳定性条件是S平面的( )部分。
B.单位圆内 B. 单位圆外C. 左半D.右半5.二阶系统的超调量与( )?A.固有频率无关,阻尼比无关B. 固有频率有关,阻尼比无关C. 固有频率有关,阻尼比有关D. 固有频率无关,阻尼比有关6. 低通滤波器可以让高于( )Hz虑掉。
A 80 B. 60 C. 707.计算机控制系统稳定性条件是Z平面的( )部分。
A 左半B. 单位圆外 C. 单位圆内 D.右半8.下列属于共模干扰?( )A电容的静电耦合 B. 长线传输的互感 C变压器漏电 D.磁场耦合9.下列哪个不属于计算机控制系统的过程输入通道。
( )C.温度 B. 压力 C. 继电器D.流量10.计算机控制系统是以( )为核心部件的自动控制系统。
D.控制器 B. 计算机C. 转换器 D.保持器选择题参考答案1. D 4. D二、判断题(每题2分)1. PID的积分环节经常单独使用。
()2. 转速传感器的激励绕组与输出绕组之间在空间相差180°()3. 空间辐射干扰中来自通道的干扰最大。
()4. 一般采用多路通道共享采样/保持或模数转换器。
()5.被控对象可以是模拟量,不可以是开关量。
()6. 低通滤波器可让80Hz的工频信号无衰减地通过。
()7. 计算机控制系统的分析与设计是以系统的数学模型为基础。
()8. 计算机的硬件对计算机控制系统的非常重要,管理计算机的程序及过程控制的应用程序。
()9. 连续控制系统的传递函数分母式系统的特征多项式,代表系统的固有特性?()10.输入输出通道时计算机控制系统的核心。
计算机控制复习资料及试题答案
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一填空题〔每空2分,共30分〕1、按照系统功能划分,电脑控制系统可分为:〔1〕操作指导控制系统〔2〕直接数字控制系统〔3〕监督控制系统〔4〕集散控制系统〔5〕现场总线系统。
2、A/D转换的常用方法有:(1)计数器式A/D转换;(2) 逐次逼近型(3) 双积分式(4)V/F 变换型A/D转换。
3、单片机检查判断A/D转换结束的方法有以下几种:〔1〕中断〔2〕查询方式〔3〕软件延时方法。
4、常用的键位置判别方法有〔1〕扫描法和〔2〕线反转法两种。
5、根据位选线与段选线的接法,LED有两种显示方式:〔1〕静态和〔2〕动态方式。
6、实现直线插补和二次曲线插补的方法有多种,常见的有〔1〕数字脉冲插补法(又称MIT 法 )〔2〕数字积分法(又称数字微分分析器,即DDA法)和〔3〕逐点比较 (又称富士通法或醉步法)等。
7、假设一个有序表的数据项长度为n,如采用顺序查表法,平均查找次数约等于(1) n/2,而采用折半查找次数约为(2) 次。
8、单片机应用系统的软件抗干扰技术有〔1〕软件滤波法〔2〕数据冗余技术〔3〕输入信号重复检测方法〔4〕输出端口数据刷新方法〔5〕指令冗余技术〔6〕程序拦截技术〔7〕软件“看门狗”技术〔8〕使用程序监视跟踪定时器〔9〕使用实时嵌入式操作系统RTOS几种。
K(2)(3)〔4〕采样周期T的值9、PID控制器参数选择,是指选取合适的(1)P10、典型的电脑控制系统有〔1〕基于PC总线的板卡与工控机组成的电脑控制系统〔2〕基于PLC的电脑控制系统〔3〕基于单片机的电脑控制系统〔4〕基于嵌入式系统的电脑控制系统等。
11、组态软件建立动画连接是指建立〔1〕变量和图形画面中的〔2〕图形对象的连接关系。
12、PLC内部主要由〔1〕CPU模块〔2〕输入模块〔3〕输出模块〔4〕编程器组成。
13、工控软件类型有〔1〕操作系统〔2〕数据采集软件〔3〕组态软件〔4〕过程监督和控制软件和〔5〕单元监控软件。
计算机控制试题及答案
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计算机控制试题及答案一、单项选择题(每题1分,共10分)1. 计算机控制系统中,以下哪个不是典型的控制策略?A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制D. 模糊控制答案:D2. 在计算机控制系统中,系统响应时间指的是:A. 系统从接收到控制命令到开始执行的时间B. 系统从接收到控制命令到完成执行的时间C. 系统从接收到控制命令到输出结果的时间D. 系统从接收到控制命令到输出稳定结果的时间答案:D3. 以下哪个不是计算机控制系统的优点?A. 精度高B. 响应快C. 易于维护D. 能耗高答案:D4. 在计算机控制系统中,闭环控制系统与开环控制系统的主要区别在于:A. 是否有反馈B. 是否有传感器C. 是否有执行器D. 是否有控制器答案:A5. 计算机控制系统的稳定性分析通常采用哪种方法?A. 频率响应法B. 时域分析法C. 状态空间法D. 所有上述方法答案:D6. 在计算机控制系统中,以下哪个参数不是系统性能指标?A. 稳态误差B. 响应时间C. 系统复杂度D. 带宽答案:C7. 以下哪个不是计算机控制系统的组成部分?A. 传感器B. 执行器C. 显示器D. 电源答案:D8. 计算机控制系统中,以下哪个不是典型的干扰?A. 电源波动B. 温度变化C. 机械振动D. 人为操作答案:D9. 在计算机控制系统中,以下哪个不是控制器的设计方法?A. PID控制B. 模糊控制C. 神经网络控制D. 机械控制答案:D10. 计算机控制系统的实时性要求是指:A. 系统响应时间必须小于一个固定的阈值B. 系统响应时间必须大于一个固定的阈值C. 系统响应时间必须等于一个固定的阈值D. 系统响应时间可以是任意值答案:A二、多项选择题(每题2分,共10分)1. 计算机控制系统的输入设备包括:A. 传感器B. 键盘C. 鼠标D. 扫描仪答案:A2. 计算机控制系统的输出设备包括:A. 显示器B. 打印机C. 执行器D. 扬声器答案:C3. 计算机控制系统的设计目标通常包括:A. 稳定性B. 快速性C. 准确性D. 经济性答案:A, B, C, D4. 计算机控制系统的干扰可能来自:A. 电源B. 环境C. 人为操作D. 系统内部答案:A, B, C, D5. 计算机控制系统的稳定性分析方法包括:A. 根轨迹法B. 奈奎斯特准则C. 李雅普诺夫方法D. 频域分析答案:A, B, C, D三、简答题(每题5分,共20分)1. 简述计算机控制系统的工作原理。
东北大学22春“冶金工程”《冶金工程计算机控制与仿真》期末考试高频考点版(带答案)试卷号:4
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东北大学22春“冶金工程”《冶金工程计算机控制与仿真》期末考试高频考点版(带答案)一.综合考核(共50题)1.串级控制系统的整定都是先整定主环再整定副环。
()A.正确B.错误参考答案:B2.过渡过程常出现如下几种形式:①非振荡衰减过程②衰减振荡过程③等幅振荡过程④发散振荡过程⑤非振荡发散过程其中,属于稳定过程的有()。
A.①③B.②④C.③⑤D.①②参考答案:D3.模糊控制只是在一定程度上模仿人的模糊决策和推理,用它解决较复杂问题时,还需要建立数学模型。
()A.正确B.错误参考答案:B4.对于干扰通道,时间常数越大则越有利于调节。
()A.错误B.正确参考答案:B在控制系统的方块图中,被控变量总是随着给定值增加而增加。
()A.错误B.正确参考答案:B6.下面关于补偿导线说法不正确的有()。
A.补偿导线与对应的热电偶在0~100℃的温度范围内有相同的热电特性B.补偿导线无极性C.不同的热电偶用的补偿导线也不同D.热电偶测温时使用补偿导线是为了将冷端延伸到温度比较恒定的地方参考答案:B7.温度控制系统如图所示,当物料为温度过高时易结焦或分解的介质、调节介质为过热蒸汽时,则调节阀和调节器的作用形式为()。
A.气开调节阀,反作用调节器B.气关调节阀,正作用调节器C.气开调节阀,正作用调节器D.气关调节阀,反作用调节器参考答案:A8.分层递阶智能控制按照自上而下精确程度渐减、智能程度渐增的原则进行功能分配。
()A.错误B.正确参考答案:A对于始点为0的电子电位差计,当输入端短路时,仪表指针应指在()。
A.始点B.室温C.终点D.原位置参考答案:B10.一个间歇反应器的温度控制系统,其控制方案如右图所示,图中所采用了()控制方案完成控制。
{图}A.串级B.选择性C.分程D.均匀参考答案:C11.空气燃料双交叉系统可以实现燃料的充分燃烧,当系统增加负荷时其动作顺序是()。
A.先增风,后增燃料B.先增燃料后增风C.先增风后减燃料D.先减燃料后增风参考答案:A12.对某PI控制系统,为了防止积分饱和,采取以下措施,问哪一条是不起作用的?()A.采用高低值阻幅器B.采用调节器外部积分反馈法C.采用PI-P调节器D.采用PI-D调节器参考答案:D13.均匀控制系统的调节器参数整定可以与定值控制系统的整定要求一样。
计算机控制系统复习题及答案
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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-1-1-20.1z Y(z)Gc(z)==1-0.4z+0.8z R(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+0.1zGc(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0.5266zD(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。
计算机控制系统期末试题
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一、填空题(每空 2 分,共20 分)1.闭环负反馈控制的基本特征是。
2.闭环控制系统里,不同输出与输入之间的传递函数分母。
3.惯性环节的主要特点是,当其输入量发生突然变化时,其输出量不能突变,而是按变化。
4.静态误差系数是系统在典型外作用下精度的指标,静态误差系数越大,精度。
5.系统的相稳定裕度M,定义为开环频率特性在截止频率c 处。
6.离散系统稳定性与连续系统不同,它不仅与系统结构和参数有关,还与系统的有关。
7.零阶保持器是一个相位滞后环节,它的相频特性φ 。
8.若已知闭环系统自然频率为n,经验上,采样频率s 应取。
9.通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为。
10.为使传感器特性与A/D 变换器特性相匹配,通常应在传感器与A/D 之间加入。
二、选择题每题2 分,共10 分1.在计算机控制系统里,通常当采样周期T 减少时,由于字长有限所引起的量化误差将。
A 增大;B 减小;C 不变。
2.控制算法直接编排实现与串联编排实现相比,有限字长所引起的量化误差。
A 较大;B 较小;C 相当。
3.某系统的Z 传递函数为Gz 0.5z0.5 / z1.2z0.5 ,可知该系统是。
A 稳定的;B 不稳定的;C 临界稳定的。
4.若以电机轴的转角为输入量,电机轴的转速为输出量,则它的传递函数为环节。
A 积分;B 微分;C 惯性。
5.在确定A/D 变换器精度时,通常要求它的精度应传感器的精度。
A 大于;B 小于;C 等于。
三、简答题(每小题 5 分,共20 分)1.图1 为水箱水位自动控制系统,试说明基本工作原理。
Qi H Qi 图1 2.已知单位负反馈闭环控制系统的单位阶跃响应的稳态误差为0.1,试问该系统为几型系统,系统的开环放大系数为多少3.试简单说明系统稳定性与稳态误差相互矛盾的关系。
4.试表述采样定理,并说明若一高频信号采样时不满足采样定理,采样后将会变成何种信号。
四、(10 分)已知单位负反馈系统开环传递函数为Gsn2/ss2n 实测求得单位阶跃响应的4.3,s2.5 秒,t 试写出闭环传递函数并求n,为多少。
计算机控制技术期末复习题
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计算机控制技术期末复习题计算机控制技术期末复习题近年来,计算机控制技术在各个领域得到了广泛应用,从工业自动化到智能家居,计算机控制技术的发展为我们的生活带来了巨大的便利。
而期末复习是我们巩固知识、提高能力的重要环节。
下面,我将为大家准备了一些计算机控制技术的期末复习题,希望能帮助大家复习和加深对该领域知识的理解。
一、简答题1. 什么是计算机控制技术?计算机控制技术是指利用计算机对各种设备、系统进行控制和管理的技术。
它通过采集传感器信号,经过计算机处理后,控制执行机构实现对设备的控制和管理。
2. 计算机控制技术的应用领域有哪些?计算机控制技术广泛应用于工业自动化、智能交通、智能家居、机器人技术等领域。
它可以提高生产效率、降低成本、提升设备的智能化水平。
3. 什么是PLC?PLC(Programmable Logic Controller)可编程逻辑控制器,是一种专门用于工业自动化控制的计算机控制设备。
它具有可编程性、可靠性和灵活性等特点,广泛应用于工业生产线的控制系统中。
4. 什么是PID控制器?PID控制器是一种常用的反馈控制器,它通过比较被控对象的实际输出值与期望值之间的差异,通过调整控制量来实现对被控对象的控制。
PID控制器由比例(P)、积分(I)和微分(D)三个部分组成。
5. 什么是HMI?HMI(Human Machine Interface)人机界面,是指人与机器之间进行信息交互的界面。
它通过显示器、按键、触摸屏等设备,将计算机控制系统的信息直观地展示给操作人员,并接收操作人员的指令。
二、计算题1. 设有一个PLC控制系统,输入信号为X1、X2、X3,输出信号为Y1、Y2、Y3。
当X1与X2同时为1时,Y1输出1;当X1或X2为1时,Y2输出1;当X3为0时,Y3输出1。
请绘制该PLC控制系统的逻辑图。
2. 一个温度控制系统的被控对象为一个加热器,输入信号为温度传感器的测量值,输出信号为加热器的控制量。
控制系统仿真复习题及答案
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《控制系统仿真》复习题及参考答案1绪论1.1什么是仿真?它所遵循的基本原则是什么?答:仿真是建立在控制理论,相似理论,信息处理技术和计算技术等理论基础之上的,以计算机和其他专用物理效应设备为工具,利用系统模型对真实或假想的系统进行试验,并借助专家经验知识,统计数据和信息资料对试验结果进行分析和研究,进而做出决策的一门综合性的试验性科学。
它所遵循的基本原则是相似原理。
1.2在系统分析与设计中仿真法与解析法有何区别?各有什么特点?答:解析法就是运用已掌握的理论知识对控制系统进行理论上的分析,计算。
它是一种纯物理意义上的实验分析方法,在对系统的认识过程中具有普遍意义。
由于受到理论的不完善性以及对事物认识的不全面性等因素的影响,其应用往往有很大局限性。
仿真法基于相似原理,是在模型上所进行的系统性能分析与研究的实验方法。
1.3数字仿真包括那几个要素?其关系如何?答: 通常情况下,数字仿真实验包括三个基本要素,即实际系统,数学模型与计算机。
将实际系统抽象为数学模型,称之为一次模型化,它还涉及到系统辨识技术问题,统称为建模问题;将数学模型转化为可在计算机上运行的仿真模型,称之为二次模型化,这涉及到仿真技术问题,统称为仿真实验。
虽然两者有十分密切的联系,但仍有区别。
系统建模或系统辨识是研究实际系统与数学模型之间的关系,而系统仿真技术则是研究系统数学模型与计算机之间的关系。
结果分析建立仿真模型图1.1 计算机仿真三要素关系图1.4为什么说模拟仿真较数字仿真精度低?其优点如何?。
答:由于受到电路元件精度的制约和容易受到外界的干扰,模拟仿真较数字仿真精度低但模拟仿真具有如下优点:(1)描述连续的物理系统的动态过程比较自然和逼真。
(2)仿真速度极快,失真小,结果可信度高。
(3)能快速求解微分方程。
模拟计算机运行时各运算器是并行工作的,模拟机的解题速度与原系统的复杂程度无关。
(4)可以灵活设置仿真试验的时间标尺,既可以进行实时仿真,也可以进行非实时仿真。
计算机控制系统期末考试题答案
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计算机控制系统期末考试题答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 计算机控制系统的核心是(D)。
A. 传感器B. 执行器C. 控制算法D. 控制器2. 在PID控制器中,P、I、D分别代表(A)。
A. 比例、积分、微分B. 比例、微分、积分C. 积分、比例、微分D. 微分、积分、比例3. 下列哪种控制方式属于开环控制(C)。
A. 比例控制B. 积分控制C. 恒值控制D. PID控制4. 下列哪种控制策略适用于大滞后系统(B)。
A. PID控制B. Smith预测控制C. 模糊控制D. 神经网络控制5. 在数字控制系统中,以下哪个环节是必不可少的(D)。
A. 传感器B. 执行器C. 控制算法D. A/D转换器二、填空题(每题2分,共20分)1. 计算机控制系统主要由________、________、________和________四部分组成。
答案:控制器、执行器、传感器、被控对象2. PID控制器中,比例环节的作用是________,积分环节的作用是________,微分环节的作用是________。
答案:消除静态误差、减小超调量、改善动态性能3. 在数字控制系统中,A/D转换器的分辨率越高,系统的________越低。
答案:量化误差4. Smith预测控制算法的基本思想是________。
答案:预测未来输出,提前进行控制5. 模糊控制的核心是________。
答案:模糊推理三、简答题(每题10分,共30分)1. 简述计算机控制系统的基本原理。
答案:计算机控制系统通过控制器对被控对象进行控制。
控制器根据传感器采集到的被控对象状态信息,按照预定的控制策略,生成控制信号,通过执行器作用于被控对象,使其达到预期的控制目标。
2. 简述PID控制器的特点及适用范围。
答案:PID控制器具有以下特点:结构简单、易于实现、适用范围广。
它适用于线性、时不变、单输入单输出系统,尤其适用于工业控制领域。
3. 简述模糊控制的基本原理。
计算机控制系统期末考试卷
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班号学号姓名成绩《计算机控制系统》期末考试卷注意事项:1)接听手机发送短信等视同作弊 2)计算题不能只给结果,要有过程题目:一、填空……………………………………………………………( 30 分)1.(4分)计算机控制系统主要是在时间和幅值上将连续系统离散的,影响系统的主要因素是采样周期和计算机字长。
2.(2分)离散系统频率特性的主要特点是采样频率s 的周期函数。
3.(6分)计算机控制系统中,A/D ,D/A,乘法,右移,常数存储可能产生量化,一个量化单位是1/2(b-1),b为计算机字长。
4.(3分)零阶保持器对系统频率特性有什么影响引起-T/2的相位延迟,在采样周期大,系统频带高时不可忽略。
5.(2分)离散系统由于量化产生的极限环振荡与系统传递函数的极点有关;产生的不灵敏区与系统传递函数的零点有关。
6.(4分)量化的非线性效应是由运算的量化误差引起的,形成的本质是由于阶梯非线性特性。
7.(2分)被控对象离散化应当采用z变换,在离散域实现连续控制律一般应当采用Tustin或其他差分、零极匹配 变换。
8.(3分)选择计算机控制的动态范围时,应当考虑 被控对象动态最大最小值 和 计算机数最大最小值 ,满足 计算机动态范围大于物理系统最大范围 的条件。
9.(2分)连续系统可控可观,采样系统仍然可控可观的条件是对于相异特征根si 和sj ,满足:si-sj j2k /T ,T 为采样周期 。
10.(2分)在计算机中实现时,P z z a za nn n ()=+++-11中哪个系数变化使根偏移量最大 a n ,特征根靠得太近会产生什么问题 离散化造成的根的偏移量增大 。
二、作图题 …………………………………………………………… ( 10 分)2.1(5分)试画出图1Z 平面上两对极点各自对应的脉冲响应序列的大致形状。
图1 图22.1解:对于P1,2: 000T T =T=/3,=2/T T==326πθωπωππ∴ (2分),图形为: (1分)对于P3:000T T =T=,=2/T T==22θωπωπππ∴ (1分) ,图形为: 或(1分)2.2(5分)连续信号幅频|F(jw)|如图2所示,试画出它的采样信号的幅频谱 |F *(jw)|,(不考虑相位)。
计算机控制复习题
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一、选择题1.由于计算机只能接收数字量,所以在模拟量输入时需经( A )转换。
A.A/D转换器 B.双向可控硅C.D/A转换器 D.光电隔离器2.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构,需要接入( D )器件完成控制量的切换工作。
A.锁存器锁存 B.多路开关C.A/D转换器转换 D.反多路开关3.某控制系统中,希望快速采样,保持器的保持电容CH应取值( A )。
A.比较小 B.比较大 C.取零值 D.取负值4.在LED显示系统中,若采用共阳极显示器,则将段选模型送至( B )。
A.阳极 B.阴极 C.阴极或阳极 D.先送阴极再送阳极5.电机控制意味着对其转向和转速的控制,微型机控制系统的作法是通过( B )实现的。
A.改变定子的通电方向和通电占空比B.改变转子的通电方向和通电占空比C.改变定子的通电电压幅值D.改变转子的通电电压幅值6.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植并提供给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7. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是(C )。
A.0.3 伏以下 B.0.7伏以上C.-3伏以下 D.+3伏以上8.在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号,( D )提高信/躁比。
A.只能通过模拟滤波电路B.只能通过数字滤波程序C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路9.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10.如图1所示,V out为8位D/A转换器的双极性输出端,若输入数字量D=11100000(B),基准参考电V REF=5V,则V out为:( C )A、4.375VB、-4.375VC、3.75VD、-3.75V11.对于电动组合仪表DDZ-Ⅲ型采用的标准电动信号是:( B )A、DC 0~10mA、DC0~20VB、DC4~20mA、 DC1~5VC 、DC 0~10mA 、DC1~5VD 、DC4~20mA 、DC0~20V12. 某热处理炉温度变化围为0~1350℃,经温度变送器变换为1~5V 的电压送至ADC0809,ADC0809的输入围为0~5V ,当t=KT 时,ADC0809的转换结果为6A ,此时炉温为(C )A 、588.98℃ B、288.98℃ C 、361.23℃ D 、698.73℃13. 如果模拟信号频谱的最高频率为m ax f ,只要按照采样频率(A )进行采样,那么采样信号就能无失真地恢复。
微型计算机控制技术期末考试复习简答题
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微型计算机控制技术期末考试复习简答题第二章模拟量输入/输出通道的接口技术1、采样保持器有什么作用?试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响。
采样保持器的作用:A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。
在进行A/D转换时间内,希望输入信号不再变化,以免造成转换误差。
这样,就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。
保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响。
保持电容值小,则采样状态时充电时间常数小,即保持电容充电快,输出对输入信号的跟随特性好,但在保持状态时放电时间常数也小,即保持电容放电快,故保持性能差;反之,保持电容值大,保持性能好,但跟随特性差。
2.为什么高于8位的D/A转换器与8位的微型计算机的接口必须采用双缓冲方式?这种双缓冲工作与DAC0832的双缓冲工作在接口上有什么不同?答:在要求分辨率较高的场合,采用的D/A转换器常常大于8位。
而常用的微机多采用8位数据线。
此时若采用单缓冲的工作方式,将高位和低位分为两个地址的数据锁存器,则在向它送数据时,由于高位和低位送数据的时间差,将引起输出电压产生"毛刺"。
为保证D/A转换器的高位数据与低位数据同时送入,通常采用双缓冲的工作方式,将高位与低位的数据分别送入各自的输入寄存器,然后再将它们同时送输入DAC寄存器中,使输出发生变化。
高于8位的D/A转换器与8位数据线的CPU相连时,将高8位数据输入线与CPU 的数据总线相连,而低4位的数据输入线与高8位输入线中的高4位并连。
采用双缓冲工作模式。
而DAC0832的双缓冲方式是先使输入寄存器接收资料,再控制输入寄存器的输出资料到DAC寄存器,即分两次锁存输入资料。
第三章人机交互接口技术1. 键盘为什么要防止抖动?在计算机控制系统中如何实现防抖?答:主要目的是为了提高按键输入可靠性,由于机械触点的弹性振动,按键在按下时不会马上稳定地接通而在弹起时也不能一下子完全地断开,因而在按键闭合和断开的瞬间均会出现一连串的抖动,这称为按键的抖动干扰。
成人教育《计算机控制系统》期末考试复习题及参考答案
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成⼈教育《计算机控制系统》期末考试复习题及参考答案计算机控制系统练习题A⼀、回答题1、简述积分调节的作⽤2、为什么会出现⽐例和微分饱和现象?3、线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么?4、何为最少拍设计?5、如何消除积分饱和现象?6.简述积分调节的作⽤?⼆、设被控对象传递函数为p ()(1)K G s s s =+,在对象前接有零阶保持器,试求⼴义对象的脉冲传递函数。
三、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 。
(15分)2()(1)(2)D s s s =++ 四、采样周期T =1s ,试对单位阶跃输⼊设计最少拍⽆纹波数字控制器五、已知闭环离散系统的特征⽅程式为试⽤修正劳斯-霍尔维茨判据判断该系统是否稳定。
五、设对象的传递函数1e 1()1Ts G s s s --=+ 采样周期T =1s ,试对单位阶跃输⼊设计最少拍⽆纹波数字控制器。
32() 1.030.430.00540W z z z z =-++=计算机控制系统练习题A答案⼀、回答题1、简述积分调节的作⽤答:为了消除在⽐例调节中的残余静差,可在⽐例调节的基础上加⼊积分调节。
积分调节具有累积成分,只要偏差e不为零,它将通过累积作⽤影响控制量u,从⽽减⼩偏差,直到偏差为零。
积分时间常数T I⼤,则积分作⽤弱,反之强。
增⼤T I将减慢消除静差的过程,但可减⼩超调,提⾼稳定性。
引⼊积分调节的代价是降低系统的快速性。
2、为什么会出现⽐例和微分饱和现象?答:当给定值发⽣很⼤跃变时,在PID增量控制算法中的⽐例部分和微分部分计算出的控制增量可能⽐较⼤(由于积分项的系数⼀般⼩得多,所以积分部分的增量相对⽐较⼩)。
如果该计算值超过了执⾏元件所允许的最⼤限度,其中计算值的多余信息没有执⾏就遗失了,从⽽影响控制效果。
3、线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么?答:线性离散系统的脉冲传递函数定义为零初始条件下,系统或环节的输出采样函数z 变换和输⼊采样函数z变换之⽐。
计算机控制复习题库
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1、计算机控制系统的控制过程可以归结为、、三个步骤。
2、计算机控制系统是由和两大部分组成。
3、计算机控制系统中计算机的作用:(3个)4、计算机控制系统的特点、、等。
5、采样器、保持器和数字控制器的结构形式和控制规律决定系统,是研究的主要对象。
A/D和D/A转换器只影响系统。
6、在计算机控制系统中,信号是以脉冲序列或数字序列的方式传递的,把连续信号变成数字序列的过程叫做;实现采样的装置叫。
7、香农(Shannon)采样定理采样的角频率、频率、周期只有满足下面的关系、、采样后的离散信号f *(t)才能够无失真地复现f(t)。
否则不能从f *(t)中恢复f(t)。
8、在Z变换的过程中,由于仅仅考虑的是f(t)在采样瞬间的状态,所以上式只能表征连续时间函数f(t)在的特性,而不能反映两个的特性,从这个意义上来说,连续时间函数f(t)与相应的离散时间函数f *(t)具有相同的Z变换。
9、Z传递函数的物理可实现性从物理概念上说就是系统的输出只能产生于输入信号作用于。
10、由知,k时刻的输出y(k)不依赖于k时刻之后的输入,只取决于k时刻及k时刻之前的输入和k时刻之前的输出。
故G(z)是的11、不失一般性,假定其中的系统m≥0,n≥0,其余系数为任意给定值,则如果G(z)是物理可实现的,则要求。
否则,物理不可实现的。
12、在连续系统中,如果其闭环传递函数的极点都在S平面的,或者说它的闭环特征方程的根的实部小于零,则该系统是稳定的。
由此可以想见,离散系统的闭环Z传递函数的全部极点(特征方程的根)必须在Z平面中的,系统是稳定的。
13、离散系统稳定的充分必要条件是:。
14、这种变换称为W变换,它将Z特征方程变成W特征方程,这样就可以用Routh准则来判断W特征方程的根是否在W平面的,即系统是否稳定15、线性定常离散系统的稳态误差,不但与系统本身的结构和参数有关,而且与输入序列的形式及幅值有关,除此之外,离散系统的与的选取也有关。
计算机控制与仿真技术期末复习题
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一、理论:1.实际系统、数学模型、计算机称为系统仿真的三要素。
2.按照系统输入信号特点和有无测量反馈信号,可将系统控制方式分为开环控制和闭环控制两大类。
3.控制系统按照系统中信号的变化规律分类,可以分为线性连续系统,采样系统,离散事件系统。
4.控制系统按照系统的数学模型分类,可以分为线性系统和非线性系统。
5.一个系统应具备三大要素:实体,属性,活动。
6.建立数学模型的方法通常可采用分析计算法(解析法)和工程实验法。
7.系统在给定信号作用下的输出随时间变化的状况称为系统的响应。
系统在到达稳定之前的响应称为暂态响应,系统到达稳态后的响应称为稳态响应。
8.根据被控对象的性质和微机在过程控制中的实际应用情况,可以将微机控制系统分为数据采集与处理系统、直接数字控制系统、计算机监督控制系统和分级控制系统。
9.常用的数字滤波方法包括程序判断滤波、算术平均滤波、一阶惯性滤波、中值滤波、加权平均滤波和防脉冲干扰平均滤波等。
10.系统仿真过程的误差可以分为初始误差、舍入误差、截断误差3种情况。
一、问答题1、什么是振铃的幅度?答:衡量振铃现象的强烈程度的量是振铃幅度。
它的定义为:数字控制器在单位阶跃信号输入作用下,第0拍输出与第1拍输出的差值。
2、什么是增广矩阵法?答:增广矩阵法是将系统的控制量增广到状态变量中,使原来的非齐次常微分方程变为一个齐次方程。
3、在非线性特性中饱和非线性对系统过渡过程的影响有哪些?答:饱和非线性对系统过渡过程的影响主要有:(1)使系统的稳定性变好。
(2)过渡过程时间增长,快速性能降低。
(3)超调量下降,动态的平衡性有所改善。
4、什么是程序判断滤波?答:程序判断滤波的方法是根据际经验确定出相邻两次采样信号之间可能出现的最大偏差值ΔX。
每次采样后,将本次采样值与上一次采样值进行比较,若其差值超过偏差ΔX,则表明本次输入信号中串入了干扰信号,应该去掉;若小于偏差ΔX,可将此信号作为本次采样值。
这种方法称为上下限滤波或限幅滤波。
计算机控制系统期末试卷及答案2套
![计算机控制系统期末试卷及答案2套](https://img.taocdn.com/s3/m/0e18e38e59f5f61fb7360b4c2e3f5727a4e9246a.png)
《计算机控制系统》考试试卷(A)卷考试形式:闭卷考试时间: 120 分钟满分: 100 分。
题号一二三四五总分得分评阅人注意:1、所有答题都须写在此试卷纸密封线右边,写在其它纸上一律无效。
2、密封线左边请勿答题,密封线外不得有姓名及相关标记。
得分一、填空题(共10空,每空2分,共20分)1.计算机控制系统就是利用来实现生产过程。
2.最少拍设计,是指系统在典型输入信号作用下经过,使系统输出的为零。
3.已知时间函数T,则该函数的星号拉式变换为,其z变换为。
4.的z反变换为。
5.已知时间函数的z变换,则其初值为,终值为。
6.已知数字控制器为,设采样周期为T,则按低增益零极点匹配法设计,数字控制器D(z)为。
敛的,位于负实轴上的极点对应的暂态响应也是单调一致收敛的。
()(2)大林算法的设计目标是使闭环传递函数相当于一个纯滞后环节和一个惯性环节的串联,并且期望纯滞后环节的滞后时间与被控对象的纯滞后时间完全相同。
()(3)离散控制系统能够通过状态反馈实现任意极点配置的前提条件是系统是能观。
()(4)零阶保持器是一个低通滤波器,高频信号通过零阶保持器不能完全滤除,同时产生相位超前。
()(5)模拟控制器稳定,则采用脉冲响应不变法离散近似后的数字控制器也可保证稳定。
()(6)离散控制系统中的振铃现象是指数字控制器的输出以二分之一采样频率大幅度衰减的振荡。
()(7,则零初始条件下,其低频增益为0.75。
()(8)最少拍设计是采用z变换进行的,在采样点处和采样点间均是闭环反馈控制。
()(9)离散闭环系统稳定的充要条件是所有的闭环极点的幅值要小于1。
()(10)对于采样后的离散系统如果能观,则原连续系统一定也是能观的。
()得分三、简述题(共3小题,每小题5分,共15分)1.z变换有哪几种基本定理?2.简述一下计算机控制中的采样及采样过程,并说明采样信号与数字信号的联系与区。
3.简述一下计算机控制系统中的数字控制器的直接设计法,并说明有什么特点。
计算机控制复习题
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计算机控制复习题
1. 填空题:1.通过应用计算机监控技术,可以稳定和优化
生产工艺,提高产品质量,还可以降低劳动者的生产强度,并且提高管理
水平。
12.一般的,一个计算机监控系统可以由计算机、输入装置或模块、
检测、变送机构、执行机构组成。
3.计算机监控系统的硬件主要由计算机、输入输出装置、检测变送装置、执行机构组成。
2
4.计算机监控系统是由_______________________、
________________________、_________________________、
________________________组成。
5.数据传输方式主要有基带传输、数字信号频带传输、模拟信号数字
传输三种。
236.ZigBee制定了四层的通信协议分别为_物理层(PHY)、_
介质访问控制层(MAC)、_网络层(NWK)、应用层(APL)。
477.工业以
太网协议由ModbusTCP/IP、ProflNet、HES、Ethernet/IP组成。
568.接
口部件的作用是数据缓冲功能、信号转换功能、驱动功能、中断管理功能。
609.从功能上可以将过程通道划分为信号调理、I/O接口、传输介质。
6010.一般来说,现场信号有开关量信号、模拟信号、脉冲信号。
6211.通
常采用的I/O控制方式有程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取
方式62。
控制系统仿真期末考试题及答案
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《自动控制系统计算机仿真》习题参考答案1-1什么是仿真?它的主要优点是什么?它所遵循的基本康JM是什么?答:所谓仿耳,畝是使用其它相似的系统来樓仿曳实的需要研究的系统.计算机仿真是指以数字计算机为主要工具,编写并且运行反映真实系统运行状况的程序.对计算机■出的信息进行分析和研究,从而对实际系统运行状杏和演化规律进行編合评估与预测.它是非的设计自动控制系统或甘评价系统性能和功能的一种技术手段.仿真的主要优点是,方便快捷、成本低巌、工作效車和计算II度都很高.它所遵循的基本原则是相似性原理.1-2你认为计算机仿真的发展方向是什么?各;向模型更加准确的方向发展,向虐拟现实技术,以及高技术智能化、一体化方向发尺.向更加广■的时空发展.1-3计算机敷字仿真包括■些要素?它们的关系如何?答,计算机仿真的三要素是:系一丸的对象、模一系统的抽象、计算机一真的工具和手段.它<1的关系是相互依存.2-1控制算法的步长应该如何选择?«:控制算法步长的选择应该怡当.如果步长太小,就会增加迭代次数,增加计算量;如果步长太大,计算碳養将显著堆加,甚至造成计算结杲失真.2-2通常控制系统的建模有■几种方法?4t. i\ *»、1、绘厶2-2通常控制系统的建模有■几种方法?I)机理建模法,2)实鲨麓模法;3)综合建模法.2-3用欧拉法求以下系统的■出响应)•(/)在0W/W1上"0.1时的效值解・y + y = 0, y(0) = 0.8解,输入以下语句dt=0. 1; X set stepy=0.8; % set initial valuefor 1=1:10;尸y-y拿dt; yl (i+l)=y;endt=0:0. 1:1; yl (1)=0. 8;plot (t,yl)2-4用二阶龙格库塔法对2・3恳求敬值解.并且比较两种方法的结杲.解:•入以下语句 dt=O. 1: X set rtopy=0. 8. kl=-0. 8; k2=-0. 8. X set initial value for i«l: 10;y=y+(dt/2)•(kl+k2); k2=-y. yl(i*l)=y; endt=0:0. 1:1, yl (1)=0. 8.plot (t^yl) 经过比较两种方法的结杲•发现它们几乎汉有什么差别•2<X)3-1編写两个m 文件.分别使用for 和Mhile 循环语句计算工mi解:■入语句A=(l 0 2;1 1 3;3 1 2); B=(2;l;l]; X=inv(A) *B3-3已知矩阵"0 1 3'■ ■2 1 8A= 1 2 1,B= 4 1 4.5 4 23 3 2 ■ ■试分别求出A 阵和B 阵的秩、转豪、行列式.逆矩阵以及特征值.解■第1个m 文件,尸0;for k=l:200;尸s+k'3;enddispCThe SUM is*), s5=0; k=l;Th© sum iswhile k<=200;s=s+k"3; k=k+l; s =enddispCThe is 9), s 4040100003- 2求解以下钱性代敷方程:计算结果0.4000 -1.80000. 8000 绘制的曲践图第2个m 文件 运行结果祁是求矩阵的秩、行列式.逆矩阵、特征值的函效分别为* rank(), det( ), inv( ), ei R ( )•求矩阵转覽的命令为S0 1 5求出A 阵的秩为3、转事为A = 1 2 4 、行列式为-15、逆矩阵3 1 2 ■ ■■ 0 -0.6667 0.3333"6.1926'A'* = -0.21 -0.2 以及转征值eig(A) =-30.4033330.06670.8074 ■ ■2 4 3求出 R 阵的秩为3、转■为B r = 113、行列式为56、逆矩阵8 4 23-4对于3・3題中的A 阵和B 阵.在Command 窗口中分别求出C 二AS D 矩阵为A 中每个元 素平方俎成的矩阵、E 矩阵为A 阵杲以B 阵、F 矩阵为A 阵和B 阵敷组桑积(即,对应元素分别 相桑的积构成的矩阵). 解:输入命令,:=A '2 ,XA.・2 , E=A*B , F=A. »B ,计算结果为 c =D =E =F =16 14 7 0 1 9 13 1010 0 1 24 7 9 7 14 1 13 a18 4 2 4 14212392516♦321560,151243- 5已知某系统的闭环传逼函效①(S)如下,试用mots (〉命令来判斷系统的稳定性.3r + 23 + 5<j>( $)= ----------------------------s 5 + 2/ +4$' +5/ + 7$+ 6解*输入命令R=roots([1 2 4 5 7 6]) 计算结果如下.礙统不■定0.4477 + 1.390810.4477 ・ 1. 3908丄 -0. 8749 + 1.29921 -0. 8749 ・ l ・2992i -1. 1457-0.1786 B> 0.07140.1607 0.3929-0.0714-0.3571 0.4286-0.0536 -0.0357以及特征值eig(B)91606-2.0803+1.3363/ -2.0803-1.3363]3.6求期矩阵3 6+—的转置口与共純转置5解・输入语句C=[l+3<i 5-i 7+3»i;6+2<i 3+2“ 4-3<i];C1=C・‘C2=C计算结果Cl =C2 =1. 0000+ 3. OOOOi 6. 0000 +2. OOOOi 1.0000 -3. OOOOi 6.0000 - 2.OOOOi5. 0000-1.OOOOi 3. 0000 + 2. OOOOi 5.0000 + 1.00001 3.0000 - 2.000017. 0000+ 3.OOOOi 4.0000 - 3.OOOOi7.0000 - 3.00001 4.0000 + 3.000014-1某系统的传址函效为l・3y' + 2s + 3^"?+0.5?+1.2J +1使用MATLAB求出状杏空间表达式和零极点模型.解:■入语句sy»=tf(I1.3 2 3Ml 0.5 1.2 1]);|/VB.CJ)]-tCss(11.3 2 3].[1 0.5 1.2 1])i乙P.K)=lCzp([l・3 2 3).(1 0.5 1.2 ID计算机返回1.3000表明该系统的状杏空间表达式为该系统的手极点模型为C(・)_ 13(s + 0 7692 -1.311)(5 + 0.7692 +131/)(3 - 0」153 -1」6427)(5 — 0」1534 1」642/)(y + 0.7307)-0.5000 ・ 1.2000 -1.00001.0000 0 00 1.0000 0 -0.7692 十1.3100!•0.7092 ・ l.JlOOiP«0.1153^1.164210.1153 ・ l」642i•0.7307-0.5 1-1.2-「0X +丁0■1■■UMXX) 2.0000 3.0000 QX =4-2某单■入单输出系统* y + 6y+lly + 6y = 6//试求该系统状杰空间表达式的对角域标准形. 解,输入语句G-tf (⑹ J16116D ; G1=cimorUG ,'mod 汕)计算结果表明该系统状杰空间表达式的对角线标准形为n-d =A-[«l 0 1;1 -2 0;0 0 ・3]; B-(0;0;l]; 0(1 1 [fkdHrftflABC.D)0 -0.0000 1.0000 3.0000i 6 1165- 1基一单位负反馈控制系统.其开环传递函数为它的输入信号为r(/) = 2x|(/-o.5),试便用Shmilink 构造其仿真模型,并且观農其响应曲枚. 解:在Simulink 环境下构造仿真模型如下阶跃信号(Step)的设覽如下xl x2 X3 xl -3 0 0 X2 0 -2 0 x3 0 0 -1xl -7.762 x2 -9.798 X3 2.872Xl X2 X3yl 03865 0.61241.044■-3 0■ 0 -7.762"x0 一2 0 X + -9.7980 ■ 0-1 ■2.872 ■ ■y = [-0.3865 0.6124 L044]X■-1 0 1■()■1 -2 0 X +0 0■-3 ■1 •解:输入语句>• = [1 1 ()]X计算结果表明该系统的传递函效为G(S)=£ + 3f +6J 2+ 丨 ls +6s(s + l)4-3咬出以下系统的传遥函数响应曲找如下Step (hitput ■plilalexpiet vector pat&retcis <: l-£ .J• ■ ■• ■■.■■■■..■■■■•■••■■■■•■■■■■■■■■■■■■■■■■•■■■■・/ EmbU “ro crocstntd«t«eUon5-2 *5-1 fl 中的闭环控制系统封装成一个子系统.解:按住飢标右犍拖拽,方框包括了闭环系统部分.松开右键后.透择-create subsystem*,建立了系统模塑以及子系统模型如下.6- 1分别采用求取特征值的方法和李亚普诺夫第二法判别下面系统的稳定性•■_3 0 ■1■■ 一。
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一、理论:
1.实际系统、数学模型、计算机称为系统仿真的三要素。
2.按照系统输入信号特点和有无测量反馈信号,可将系统控制方式分为开环控制和闭环控制两大类。
3.控制系统按照系统中信号的变化规律分类,可以分为线性连续系统,采样系统,离散事件系统。
4.控制系统按照系统的数学模型分类,可以分为线性系统和非线性系统。
5.一个系统应具备三大要素:实体,属性,活动。
6.建立数学模型的方法通常可采用分析计算法(解析法)和工程实验法。
7.系统在给定信号作用下的输出随时间变化的状况称为系统的响应。
系统在到达稳定之前的响应称为暂态响应,
系统到达稳态后的响应称为稳态响应。
8.根据被控对象的性质和微机在过程控制中的实际应用情况,可以将微机控制系统分为数据采集与处理系统、直
接数字控制系统、计算机监督控制系统和分级控制系统。
9.常用的数字滤波方法包括程序判断滤波、算术平均滤波、一阶惯性滤波、中值滤波、加权平均滤波和防脉冲干
扰平均滤波等。
10.系统仿真过程的误差可以分为初始误差、舍入误差、截断误差3种情况。
一、问答题
1、什么是振铃的幅度?
答:衡量振铃现象的强烈程度的量是振铃幅度。
它的定义为:数字控制器在单位阶跃信号输入作用下,第0拍输出与第1拍输出的差值。
2、什么是增广矩阵法?
答:增广矩阵法是将系统的控制量增广到状态变量中,使原来的非齐次常微分方程变为一个齐次方程。
3、在非线性特性中饱和非线性对系统过渡过程的影响有哪些?
答:饱和非线性对系统过渡过程的影响主要有:
(1)使系统的稳定性变好。
(2)过渡过程时间增长,快速性能降低。
(3)超调量下降,动态的平衡性有所改善。
4、什么是程序判断滤波?
答:程序判断滤波的方法是根据际经验确定出相邻两次采样信号之间可能出现的最大偏差值ΔX。
每次采样后,将本次采样值与上一次采样值进行比较,若其差值超过偏差ΔX,则表明本次输入信号中串入了干扰信号,应该去掉;若小于偏差ΔX,可将此信号作为本次采样值。
这种方法称为上下限滤波或限幅滤波。
n |X (n)-X (n-1)|<ΔX
n |X (n)-X (n-1)|>ΔX
如果第n次采样值与第n-1X,可将第n次采样值作为第n次滤波输出值,否则表明该输入信号中串入了干扰信号,应舍弃第n次采样值,将第n-1次采样值作为第n次滤波输出值。
5、什么是数据相似原理?
答:采用数据相似原理可以研究实际系统的动态性能,数据相似原理的主要表现在:
(1)描述系统原型和模型的数学表达式在形式上是完全相同的。
(2)系统中变量之间存在着一一对应的关系且成比例。
(3)一个表达式的变量被另一个表达式中相应变量置换后,表达式对应各项的系数保持相等。
二、程序题
1、在MATLAB 工具箱中提供了零极点增益模型、传递函数模型,状态空间模型的相互转化函数各是什么?
答:ss2tf :将系统状态空间模型转化为传递函数模型
tf2ss :将系统传递函数模型转化为状态空间模型
ss2zp :将系统状态空间模型转化为零极点增益模型
zp2ss :将系统零极点增益模型转化为状态空间模型
tf2zp :将系统传递函数模型转化为零极点增益模型
zp2tf :将系统零极点增益模型转化为传递函数模型
2、 已知某双环调速的电流环系统的动态模型已经通过SIMULINK 建立并以文件名bye1存盘,试求系统的线性状态
空间模型及传递函数模型。
答:
求线性状态空间模型。
在MATLAB 命令窗口运行以下指令:
[A,B,C,D]=linmod(‘bye1’)
求系统传递函数模型。
运行以下指令,即可得到闭环系统传递函数模型并加以显示:
[num,den]=ss2tf(A,B,C,D);
Printsys(num,den,’s ’)
3、 已知某系统的传递函数为3243212241220(s)24622
s s s G s s s s +++=++++,试利用MATLAB 语言求出该系统的传递函数模型、状态空间模型和零极点增益模型。
答:(书P185)
4、 在利用SIMULINK 建立系统模型图时,模块Transfer Fcn (线性传递函数模型)属于什么模块库?模块Scope (显
示信号在类似示波器的窗口)属于什么模块库?,模块In1(系统输入端口)属于什么模块库?模块Integrator(对输入信号进行积分)属于什么模块库?
模块step (产生一个阶跃函数)属于什么模块库?模块To file (把数据输出到文件中)属于什么模块库? 答:(1)模块Transfer Fcn 属于Continuous(连续系统模块库)
(2)模块Scope 属于S inks(输出模块库)
(3)模块In1属于Sources(输入源模块库)
(4)模块Integrator 属于Continuous(连续系统模块库)
(5)模块step 属于Sources(输入源模块库)
(6)模块To file 属于S inks(输出模块库)
三、 计算题
1、 设数字控制器11(z)1D z
-=+,试求振铃幅度RA 。
(书P112) 2、 已知某控制系统的微分方程为2222325d y dy d u du y u dt dt dt dt
++=++,将其分别表示为传递函数、一阶微分方程组和状态空间描述。
(例:书P44)
3、 已知某控制系统的传递函数为:
2()2()()(1)(21)Y s S G s U s S S +==++
4、 将系统模型转换为状态空间模型和一阶微分方程组描述。
(例:书P45)
5、 已知一阶系统的微分方程为:48dy y dt
+=,初始条件00(t )1y y ==,取仿真步长h=0.1,分别用欧拉法、梯形法和龙格—库塔法计算该系统仿真第一步的值。
(P120)
6、 已知某二阶系统的微分方程为2221d y dy y dt dt
+-=,系统变量的初始条件(0)1,(0)0y y ==,取仿真步长h=0.1,采用欧拉法、和二阶龙格—库塔法分别计算该系统仿真第一步的数值解。
(P121)
7、 已知惯性环节的传递函数为(s)8()(s)4
Y G s U s ==+,采用三角保持器,计算该环节的离散系数和离散化状态方程。
(P135)
8、 已知二阶系统的传递函数为2
1()(1)G s s =+,利用根匹配法构造与之等价的脉冲传递函数G (z )的表达式。
(P131-) 9、 已知二阶系统的传递函数为2
2
5()(1)s G s s =+,利用根匹配法构造与之等价的脉冲传递函数G (z )的表达式。
10、 已知某采样系统的数字控制器模型为(z) 2.62(Z 0.98)(z)(z)0.64
Y D U Z -==-,采样周期为0.04s T s =,现要用采样周期0.1s T s '=进行系统仿真,求转换后的差分模型(z)D '。
(运算结果保留4位小数)(P148)
11、 已知惯性环节的传递函数为8()41
G s s =+,求该环节的时域矩阵G 和单位阶跃响应的输出值。
(P125) 四、 推导题
1、 试写出PID 控制算法的模拟表达式,并由模拟表达式推导出PID 的增量型算式,并说明PID 的增量型算式的特
点。
(P97-98)
2、 试推导出PID 的不完全微分算法的表达式。
(P100)
3、 试从梯形积分公式中推导出双线性替换公式(图士汀公式)。
(P130)
4、 已知一阶系统的微分方程式为i dy T y u dt
+=,其中U 为输入量,Y 为输出量,T 为系统惯性时间常数。
试讨论该系统稳定时仿真步长的选择(采用欧拉法)。
(P123)。