西安科技大学计算机控制技术模拟试题3

1一、填空题(每空2分，共20分)1．在一个闭环系统里，不同输入与输出之间的传递函数分母相同2．系统的稳定性仅与系统本身固有特性有关。3．在计算机控制系统中存在有五种信号形式的变换，其中采样、量化、零阶保持(信号恢复)等三种信号形式变换最重要。4．若连续信号的最高频率为max，按采样定理要求采样频率s应大于2max5．脉冲传递函数定义为在零初始条件下系统输出量Z变换与输入量Z变换之比。6．若已给闭环系统的自然频率为n，经验上，采样频率s应取为(4--10)n7．通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为串模干扰。8．平均值滤波是对信号y进行m次采样；滤波器的输出)k(y9．系统传递函数零极点的分布状况决定了系统的动态响应特性。10．若信号的动态范围为N，计算机字长nlgN/lg2二、单项选择题(每小题2分，共10分1．图1所示的有源RC网络是一种C环节。A积分；B微分；C惯性。2．在单位闭环负反馈控制系统里，通常若增大系统的开环放大系数，则系统的稳定程度A。A减弱；B不变；C增强。3．连续系统传递函数的一个极点P=-5，Z变换后将映射到Z平面的C。A单位园外；B单位园上；C单位园里。4．双线性变换的一个特性是，连续传递函数经过双线性变换后所得Z传递函数的稳态增益B。A增大；B不变；C减小5．计算机控制系统与连续系统相比，在系统结构与参数不变的条件下，抑制干扰的能力B。A增强；B减弱；C不变。三、简答题（每题5分，共25分）1．试简单说明如何根据系统开环对数频率特性来判断闭环系统是否稳定。答：依相稳定裕度进行判断，若相稳定裕度大于零，闭环系统稳定2．已知A点信号如图2所示，试画出B点、C点的信号图形，设采样周期T=CRscusruR图1t)(txo122ZOHABCT图223．计算机控制系统在选择A/D变换器时应注意哪几项指标，这些性能指标应根据什么原则选取。答：(1）精度：应高于传感器的精度一个数量级；（2）分辨率：即字长，应根据测试信号的动态范围确定；（3）转换速率：根据系统的频带或信号的变化频率。4．试简单说明控制器直接编排实现方法的优缺点。答：优点：简单、直接。但字长有限时量化误差较大，对参数变化的灵敏度较高；缺点：对计算机的速度及内存要求较高5．已知某系统的单位斜坡响应如图3所示，试确定该系统的类型及开环放大系数。答：I型系统，开环放大系数K=1/0.2=5。四、(15分)已知单位负反馈系统的开环传递函数为G(s)=K/s(0.1s+1),试计算K=10和K=5时,闭环系统的阻尼比ζ、自然频率ωn、超调量σ%及ts,并讨论K对响应特性的影响。答：n=(K/Tm)1/2=(10K)0.5；=1/2(TmK)0.521/%enst5.3K=10n=10=0.5ts=0.7秒%=16%；K=5n=7.07=0.707ts=0.7秒%=4.3%；表明K增大，系统超调量大，但调节时间不变。五、（15分）若已知计算机控制系统结构如图所示1）试确定使系统稳定的K的范围；2）若将该系统改为连续系统（即取消采样开关及ZOH）；试问使系统稳定的K值范围。KZOH11sc*(t)c(t)T=0.5秒TTr(t)t)(tco)(tr)(tc2.0ess图333）所得结果说明了什么问题。注：已知Z[a/s(s+a)]=z(1-e-aT)/(z-1)(z-e-aT)答：)606.0(394.0)1(1)1(111)(1zKssZzKsseZKzGsT，（5分）0394.0606.0)(1)(KzzGz要求：1|394.0606.0|||Kz1)394.0606.0(K，076.4K，1)394.0606.0(K，1K取0K（系统均为负反馈），所以06.40K（5分）2）连续系统为一阶系统，0K均稳定；3）表明连续系统变为采样系统后系统的稳定性降低。六、（15分）已知连续控制器的传递函数为：)1/(1)()()(sTsEsUsGff，Tf=0.5，采样周期T=0.1秒1）试用一阶向后差分法将其离散化，求Gf(z)；2）将该Gf(z)用直接程序实现法编排实现，写出u(k)表达式，画出实现框图；3）将该算法分成算法I及算法II，并画出程序流程图。1）1111)()1(11111)(1zTTTTTzTTTzTsTzGffffTzsff1183.0117.0)(1)/(zzTTTTTTfff，2）)(17.0)1(83.0)(kekuku，（2分）3）I：1)(17.0)(ukekuII：)1(83.01kuut)(txoC2t)(tcoB2)(ke)(ku1z83.017.0（3分）采样)(ke算法ID/A输出)1()(kuku算法II返回（2分）