微機控制技術(shù)復習題(2015年夏)

1、一、 填空題：1、8位D/A轉(zhuǎn)換器的分辯率是 。2、數(shù)字調(diào)節(jié)器與模擬調(diào)節(jié)器相比更能實現(xiàn) 控制規(guī)律。3、計算機具有 控制能力，可實現(xiàn)多回路控制。4、為了實現(xiàn)最少拍有波紋控制，閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)中應(yīng)包含的 零點，為了實現(xiàn)最少拍無波紋控制， 閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)中應(yīng)包含 的 零點。5、按最少拍原則設(shè)計的系統(tǒng)是 最優(yōu)系統(tǒng)。6、最少拍無波紋與最少拍有波紋系統(tǒng)相比其閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)中的階次要 一些，調(diào)整時間 一些。7、大林把這種控制量以 的采樣頻率振蕩的現(xiàn)象稱為“ ”。8、分析結(jié)果表明：與間的脈沖傳遞函數(shù)表達式中，包含有Z平面單位圓內(nèi) 的負實數(shù)極點，則會產(chǎn)生 。9、如果按大林提出的簡單修正算法來防止振鈴現(xiàn)象，則

2、對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出 影響，但對系統(tǒng)的動態(tài)性能 影響。10、數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計法是在采樣周期 的條件下使用的。 11、數(shù)字量輸出保持一般有兩種方案，一種是 ，一種是 ，前者與后者相比D/A轉(zhuǎn)換器 。12、常用的A/D轉(zhuǎn)換器有 ， ， 。13、為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，的表達式中須含有因式 。二、簡述與計算題：1、計算機控制系統(tǒng)的輸入和輸出都有保持器，它們的作用有什么不同？2、離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是什么？3、簡述在數(shù)字PID控制算法中，防止積分整量化誤差的方法，并寫出PID算法的程序流程框圖。4、請給出閉環(huán)數(shù)字控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)？說明計算機控制系統(tǒng)有那幾類？ 5、離散系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為，說明其穩(wěn)定

3、性。 6、某4位A/D轉(zhuǎn)換器滿刻度值為5V，采用逐次逼近方式，現(xiàn)輸入3.45V模擬電壓，試分析其逐次逼近的轉(zhuǎn)換過程，并列表表示。7、大林算法有何特點？采用大林算法設(shè)計的系統(tǒng)，其閉環(huán)傳遞函數(shù)(S)具有以下哪種形式 A B. C. D. 8、模擬調(diào)節(jié)規(guī)律離散化設(shè)計法是怎樣的一種設(shè)計法，這種設(shè)計方法的缺點是什么？TTTTTr（t）r（t）a)b)9、已知系統(tǒng)方塊圖如圖所示。試寫出G(z)= 的表達式。 10、簡述在數(shù)字PID控制算法中，產(chǎn)生積分飽和的原因？克服積分飽和的積分分離法有何特點？11、何為帶死區(qū)的PID控制？畫出其運算程序流程圖12、已知某連續(xù)控制器的傳遞函數(shù)為D（S）=，試用雙線性變換法

4、求相應(yīng)的數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D（Z），并寫出控制器輸出U（K）的表達式。（設(shè)T=1S）13、 已知PI控制器的傳遞函授數(shù)， T=1秒 1）求D(z)=？2）求U (k)表達式 3）寫出U (k)編程的流程圖。14、用零階保持法求慣性環(huán)節(jié)的差分方程。15、何謂A/D轉(zhuǎn)換器的孔徑時間？若有一個10位的A/D轉(zhuǎn)換器，要求轉(zhuǎn)換精度為1%，孔徑時間為50微秒，則容許轉(zhuǎn)換的正弦波模擬信號的最大頻率為多少？16、某連續(xù)控制器的傳遞函數(shù)為，現(xiàn)用數(shù)字PID算法來實現(xiàn)它，試分別寫出其相應(yīng)的位置型和增量型PID算法表達式，設(shè)采樣周期T=1S17、二自由度PID控制與一自由度PID控制相比有什么不同，有什么優(yōu)缺點

5、？18、說明史密斯純滯后補償原理，并說明這種補償方法的最終目的是什么？19、什么是量化過程和量化單位？為什么會產(chǎn)生量化誤差，怎樣來減小量化誤差？20、計算機控制系統(tǒng)中的模擬量輸入、輸出通道各由哪幾部分組成，各部的功用是什么？21、什么是微分先行PID祘法？它有幾種型式，各適用于什么場合？22、按一定性能指標要求對某控制系統(tǒng)綜合較正后求得其串聯(lián)校正裝置為1） 試按模擬調(diào)節(jié)規(guī)律離散化的方法實現(xiàn)此調(diào)節(jié)規(guī)律的數(shù)字控制器算式； 2） 畫出該數(shù)字控制器的程序框圖。23、何為D/A轉(zhuǎn)換器的單極性、雙極性輸出？給出DAC0832雙極性輸出的電原理圖24、當D/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式為電流輸出時，輸出電流的大小受控

6、于負載還是輸入的數(shù)字量？25、什么是PID歸一參數(shù)整定法？其中人為假定哪些約束條件，給出對應(yīng)的調(diào)節(jié)器表達式。26、在設(shè)計數(shù)字控制器 時，如果中有單位圓上和園外的零極點，常常用的相應(yīng)極零點抵消之，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定。二、 判斷題：1、對于輸入信號為單位斜坡時設(shè)計的最少拍無差系統(tǒng)，輸入單位加速度時就不再是最少拍無差系統(tǒng)。2、按最少拍原則設(shè)計的系統(tǒng)是時間最優(yōu)系統(tǒng)，因此，只要采樣周期足夠小，系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)的時間就足夠短。 3、W變換法設(shè)計系統(tǒng)的步驟是先令 中的Z=（或），從而應(yīng)用頻率法分析和設(shè)計系統(tǒng)。4、離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的所有極點都在Z平面上單位圓的內(nèi)部。 5、數(shù)字控制器 在物理

7、上的可實現(xiàn)性要求其當前的輸出與將來的輸入無關(guān)。6、采樣周期T的選擇原則之一是：根據(jù)被控對象的特性，快速系統(tǒng)的T應(yīng)取大，反之，應(yīng)取小。7、所謂二自由度PID控制，就是使目標值跟蹤特性為最優(yōu)的PID參數(shù)和使外擾抑制特性為最優(yōu)的PID參數(shù)能分別地進行整定，使兩特性同時達到最優(yōu)。8、帶死區(qū)的PID控制中，當不希望調(diào)節(jié)動作過于頻繁時，可減小死區(qū)寬度。9、對于帶純滯后環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)，使用史密斯純滯后補償原理后，可以消除其純滯后環(huán)節(jié)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。10、在實際控制系統(tǒng)系統(tǒng)中，當PID控制器輸出的控制量直接控制步進電動機時，應(yīng)采用增量式PID控制。11、防止積分整量化誤差的方法主要是為了避免在進行PID運

8、算時，積分項不能始終起作用。12、模擬調(diào)節(jié)器相對于數(shù)字調(diào)節(jié)器更容易實現(xiàn)復雜控制規(guī)律。13、最少拍無差有波紋系統(tǒng)是指最短時間進入穩(wěn)態(tài)后輸入與輸出完全相等。 14、一般地說，如果輸入A/D轉(zhuǎn)換器的信號變化很快，采樣精度要求較高， 就在A/D轉(zhuǎn)換前加入采樣保持器。15、串行通信與串行D/A轉(zhuǎn)換是一回事，都是將并行數(shù)據(jù)串行輸出。16、一般來說，采用雙端輸入的差動運算放大器有利于抑制共模干擾。17、對于帶純滯后環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)，使用史密斯純滯后補償原理后，可以消除其純滯后環(huán)節(jié)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。18、如果按大林提出的簡單修正算法來消除振鈴現(xiàn)象，則對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出無影響，但對動態(tài)性能有影響。19、模擬調(diào)節(jié)器

9、相對于數(shù)字調(diào)節(jié)器更容易實現(xiàn)復雜控制規(guī)律。 20、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器與計數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器相比，后者轉(zhuǎn)換速度更快。21、進入I/O通道的干擾按其對電路的作用形式，通?？煞譃榇：凸材８蓴_。 22、在選擇PID參數(shù)時，引出控制度的概念，當控制度等于“2”時，數(shù)字控制器與模擬控制器的控制效果相當。23、要使二階系統(tǒng)輸出獲得理想動態(tài)品質(zhì)，其閉環(huán)幅頻滿足的條件是相頻滿足的條件是。24、A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率與轉(zhuǎn)換精度是一回事，分辨率高，則轉(zhuǎn)換精度也高。25、對于斜坡輸入信號設(shè)計的最小拍無差系統(tǒng)，對于加速度輸入信號仍然是最小拍無差的。26、大林把控制量以二分之一的采樣頻率振蕩的現(xiàn)象稱為“振鈴現(xiàn)象”。27

10、、最少拍有波紋系統(tǒng)的缺陷之一是輸出在采樣點上的值與輸入不相等。28、要實現(xiàn)最少拍無波紋控制，在被控對象含有足夠積分環(huán)節(jié)的前提下，還應(yīng)包含的單位圓上和單位圓外的零點。29、為了實現(xiàn)最少拍無波紋控制，的表達式中需含有的全部零點。 四、設(shè)計題：（一）已知控制系統(tǒng)如圖，被控對象的傳遞函數(shù)為：，采樣周期T=1 S，試用大林算法求數(shù)字控制器D（Z），如有振鈴現(xiàn)象，則消除之，然后再求D（Z）。設(shè)， =2S要求求出：1、G（Z）=？；2、（Z）=？；3、D（Z）=？；TT4、U（Z）=？；5、C（Z）=？。注：此題如果中時間常數(shù)及指數(shù)選的不合適，則會出現(xiàn)單位園外的零點，不會產(chǎn)生振鈴現(xiàn)象。因此指數(shù)不是整數(shù)倍只能

11、說有可能產(chǎn)生指數(shù)振鈴現(xiàn)象。（二）設(shè)控制系統(tǒng)如圖示，其中，試設(shè)計一最少拍無波紋系統(tǒng)，設(shè)采樣周期T=1S。輸入信號分別為： 單位階躍 1、 試求系統(tǒng)廣義對象的Z傳遞函數(shù) 2、 試設(shè)計上述輸入下的最少拍無紋波系統(tǒng)的D（Z）（要求小數(shù)點后兩位即可）3、 求數(shù)字控制器的輸出U（K）并畫出輸出波形（要求計算出前四位即可）4、求系統(tǒng)的輸出C（K）并畫出輸出波形（要求計算出前四位即可）TT（三）計算機控制系統(tǒng)如圖所示，其中K=5,Tc=1，采樣周期T=1秒 ,輸入信號分別為： 單位速度，或 1、試求系統(tǒng)廣義對象的Z傳遞函數(shù) 2、試設(shè)計上述輸入下的最少拍無紋波系統(tǒng)的D（Z）（要求小數(shù)點后兩位即可）3、求數(shù)字控制

12、器的輸出U（K）并畫出輸出波形（要求計算出前四位即可）4、求系統(tǒng)的輸出C（K）并畫出輸出波形（要求計算出前四位即可）TT（四）計算機控制系統(tǒng)如圖所示，零階保持器的傳遞函數(shù)為,對象的傳遞函數(shù)為,采樣周期T=1S ,輸入信號分別為： 單位階躍 1、試求系統(tǒng)廣義對象的Z傳遞函數(shù) 2、試設(shè)計上述輸入下的最少拍有紋波系統(tǒng)的D（Z）（要求小數(shù)點后兩位即可）3、求數(shù)字控制器的輸出U（Z）（要求計算出前四位即可）4、求系統(tǒng)的輸出C（Z）（要求計算出前四位即可） 零階保持器TT 補充填空題：1、常用的I/O控制方式是 ， ， 。 2、微型計算機控制系統(tǒng)中解決中斷優(yōu)先級的辦法是 ， ， 。3、滿足實時控制要求的使

13、用條件是 。4、最短響應(yīng)時間是 。5、I/O接口的編址方式為 ， 。6、提高CPU總線驅(qū)動能力是因為 。7、輸入端采樣保持器與輸出端模擬保持器相比，原理是 ，但前者保持時間 ，而后者 。8、D/A轉(zhuǎn)換器按工作方式分為 和 ，前者轉(zhuǎn)換速度 ，而后者轉(zhuǎn)換速度 。9、如果按大林提出的簡單修正算法來防止振鈴現(xiàn)象，則對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出 影響，但對系統(tǒng)的動態(tài)性能 影響。10、同樣位數(shù)的D/A轉(zhuǎn)換器，在雙極性輸出幅值與單極性幅值相同的情況下，前者分辨 率 。11、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器與計數(shù)器式A/D轉(zhuǎn)換器相比，轉(zhuǎn)換速度 。12、進入I/O通道的干擾按其對電路的作用形式，通?？煞譃?和 。13、當執(zhí)行元件為步進電機時，PID控制器宜采用 算法。14、在選擇PID參數(shù)時，引出控制度的概念，當控制度等于 ，數(shù)字控制器與模擬控制器的控制效果相當。