计算机控制技术试题

计算机控制技术试题一、填空题（每空2分，共20分）1．闭环控制系统是使被控量有较高的精度。2．控制系统常常按其开环传送函数中所含积分环节个数来分类，分为“0”型，“I”型系统等。3．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。4．控制系统开环对数频率特性中的截止频率c的大小通常反映系统的快速性，而相位裕度M反映了系统运动的。5．系统的稳态误差与运动平稳度有关。6．在计算机控制系统中存在有五种信号形式变换，其中等三种信号变换最重要。7．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。8．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。9．平均值滤波是对信号y进行m次采样；滤波器的输出)k(y。二、简答题（每题6分，共30分）1.简述积分饱和的作用及抑制方法。2.说明最小拍无差控制系统的特点及应用范围。3.说明数字PID中积分单元参数对控制性能的影响及PID调整的简单思想。4.说明最小拍无差控制系统的特点及应用范围。5.简单说明大林算法及使用场合。简述常态干扰的抑制方法。简述计算机控制系统的典型形式。1．已知闭环系统如图1所示，试问：1）若R(s)为单位斜坡函数时，其稳态误差为多少？2）若N(s)为单位阶跃函数时，其稳态误差为多少？3）R(s)、N(s)同时作用时，总误差为多少？（不必进行具体计算）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=/2。3．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？4．已知如下两种串联环节，试写出其输出与输入之间的传递函数G(z)。（已知Z[1/s]=)1z(zZ[1/s2]=Tz/(z-1)2）图35．已知x(t)=+5sin3t)采样周期T=2/3，试求采样信号x*(t)。三、（12分）已知系统开环对数渐近幅频特性曲线如图4所示，试求：1）静态误差系数；2）截止频率c；3）相稳定裕度M图5五、（13分）若已知计算机控制系统结构如图6所示图61）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。3）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)]六、（15分）数字惯性滤波器是RC模拟滤波器数字化，)1/(1)()()(sTsEsUsGff，Tf=RC1）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。计算机控制技术（2）评分标准（参考）1/s1/sG(z）TTc*(t)r(t)1/sTc*(t)1/sTr(t)G(z）L()1/Tc[-20]120dBKZOHc*(t)c(t)T=1秒TTr(t)一、填空题（每空2分，共20分）1．精度；2．积分；3．相同；4．快速性；5．运动平稳性；6．系统本身特性；外作用；7．采样、量化、零阶保持器；8．n)10~4(；9．调理电路；10．miiym1)(1二、简答题（每题6分，共30分）1．0．1；0；0．13．（1）精度：应高于传感器的精度一个数量级；（2分）（2）分辨率：即字长，应根据测试信号的动态范围确定；（2分）（3）转换速率：根据系统的频带或信号的变化频率。（2分）4．（1）22)1(1)(zTzsZzG，（3分）（2）22)1()1()1(11)(zzzzzzsZsZzG，（3分）5．000*)(5.0)()]323sin(55.0[)()()(kkkkTtkTtkkTtkxtx（若仅写出5.0)(kx，只能给3分）三、（12分）1）10K，1.0/1KKv；（4分）2）10c；（4分）3）)1(10)(TsssG，故Ttgoc1090)(1TtgooM10901801（4分）五、（13分）1）)368.0(632.0)1(1)1(111)(1zKssZzKsseZKzGsT，（3分）要求：1|632.0368.0|||Kz1)632.0368.0(K，16.2K1)632.0368.0(K，1K取0K（由于系统均为负反馈），所以16.20K（5分）2）该系统为一阶系统，0K均稳定；3）表明系统变为采样系统后系统的稳定性降低。评分：1）第1小题满分为8分，如果方法正确，计算有误，可给4分；2）第2问满分为2分；3）第3问满分为3分。数字控制器的直接设计算法是以为基础的系统。常用的数字滤波方法（最少四种）：。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=3．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。t)(txo122ZOHABCT图2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/=5。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。3）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）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。一、填空题:20分，每题02分1、连续系统稳定的充要条件是系统特征方程所有根均为______________。2、通常，系统的相稳定裕度反映了系统的__________。3、比例+微分校正的主要应用是_____________。4、在计算机控制系统中存在多种信号形式的变换，其中_________三种变换最重要。5、与连续系统不同，采样系统由于_________的位置不同，所得闭环系统脉冲传递函数不同。6、当系统的极点位于z平面单位园的正实轴上时，其响应呈__________。7、当系统的极点p-1，其响应呈__________。9、集成D/A转换器的输入方式有不带缓冲寄存器和_______两种。10、共模干扰产生的主要原因是__________之间存在共模电压。KZOHc*(t)c(t)T=秒TTr(t)二、单选题:20分，每题02分11、已知系统的开环传递函数为，可知该环节由__________环节组成13、某系统的零极点分布如下图所示，从中可知该系统是___________的。A:稳定B:临界稳定C:不稳定16、已知离散系统脉冲传递函数为：可知该系统是_________。A:稳定的B:不稳定的C:中性稳定的17、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_________。A:单位园外B:单位园内C:单位园上18、控制算法串联实现与直接实现相比，有限字长所引起的量化误差_________。A:较大B:较小C:相当19、连续传递函数D(s)，采用双线性方法离散，所得D(z)的稳定性与采样周期TA:有关B:无关C:不一定20、为了减少有限字长产生的量化误差，采样周期_________。A:应增大B:应减小C:可以不变三、简答题:30分，每题05分四、综合题:30分，每题10分27、已知单位负反馈的二阶系统的单位阶跃响应曲线如下图所示，试确定其开环传递函数。一、填空题:20分，每题02分1、闭环负反馈系统结构如下图所示，其中环节1及2分别为___________环节。2、频率特性定义为___________复数比。3、比例+微分校正的主要缺点是____________。4、当系统的极点p-1，其响应呈__________。5、离散系统稳定性的充分必要条件是，系统特征方程所有特征根应位于_________。6、离散系统稳定性的充分必要条件是，系统特征方程所有特征根模值_________。7、s平面的虚轴在经过一阶向后差分方法离散后，其映射为Z平面上__________。8、控制算法计算机编排实现时，考虑到字长有限产生的量化误差影响，不同编排实现时，其特性是_________的。9、集成D/A转换器的输入方式有不带缓冲寄存器和_______两种。10、常用的数字滤波方法有惯性滤波、限幅滤波、平均值滤波和_________。二、单选题:20分，每题02分11、当增大二阶振荡环节的自然频率wn时，系统的超调量s%将_________。14、从相频特性上来看，零阶保持器是一个___________环节。A:相位超前B:相位滞后C:无相移15、从频率特性上来看，零阶保持器类似是一个____________环节。A:比例B:低通C:高通16、已知离散系统脉冲传递函数为：可知该系统是__________。A:稳定的B:不稳定的C:中性稳定的17、已知离散系统脉冲传递函数为：可知该系统是_________。A:稳定的B:不稳定的C:中性稳定的单选:A:也是稳定的B:是不稳定的C:的稳定性不一定19、连续传递函数D(s)，采用双线性方法离散，所得D(z)的分子、分母阶次_________。单选:A:不同B:相同C:不一定20、为了减少有限字长产生的量化误差，采样周期_________。A:应增大B:应减小C:可以不变22、单位负反馈系统的开环传递函数如下，试求静态位置及速度误差系数。24、A/D转换器数字部分的误差和模拟部分的误差主要由什么决定。25、在计算机控