計(jì)算機(jī)控制習(xí)題

1、一、填空 （20 分）1、典型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理圖如下，請(qǐng)寫出各部分名稱：（1） （2）（3） （4）（5），（），）式轉(zhuǎn)換器，圖 2 為（）式（ ）、（）、）。）和（），圖 4 屬于）。2 、計(jì)算機(jī)控制 系統(tǒng)按功 能可分為： （ （ ），分級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。3、在 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理中，圖 1 為（ 轉(zhuǎn)換器。圖 1 圖24、數(shù)字控制器設(shè)計(jì)時(shí)，常用的連續(xù)域離散化方法有： 一階差分近似法、零極點(diǎn)匹配設(shè)計(jì)法和突斯汀變換法。5、振鈴幅度（4V，現(xiàn)若輸入1.8V模擬電壓，試分6、 D/A 轉(zhuǎn)換器常用的電阻網(wǎng)絡(luò)有兩種： （ （ ）。在 DAC0832 內(nèi)部的電阻網(wǎng)絡(luò)是（、（ 10 分）某 4 位逐次逼

2、近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，滿量程為 析其逐次逼近的轉(zhuǎn)換過(guò)程。三、（12 分）請(qǐng)推導(dǎo)出下圖逐點(diǎn)比較法圓弧插補(bǔ)算法的偏差公式。四、（12分）連續(xù)控制器傳函為：，（T = 1s）（1 ）采用一階差分近似法求 D（Z） ；（ 2）采用突斯汀變換法求 D（Z） 。五、（ 16 分）已知模擬 PI 調(diào)解器的傳遞函數(shù) ， T=1 ，（ 1 ）寫出其對(duì)應(yīng)的數(shù)字 PI 位置表達(dá)式和增量表達(dá)式；（2）按照標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器形式寫出 和 的值；（3）說(shuō)明 和 對(duì)系統(tǒng)性能的影響。六、（ 16 分）已知廣義被控對(duì)象， T=1, 在單位速度信號(hào)輸入作用下，求： 1. 設(shè)計(jì)最少拍有波紋控制器 ；2. 若 ，求控制器輸出

3、的表達(dá)式；3. 系統(tǒng)的輸出響應(yīng) ，并畫出輸出響應(yīng)曲線。七、（ 14 分）已知離散的狀態(tài)空間方程為，采樣周期 T=0.1s（1）判斷系統(tǒng)的能控性；（2）用狀態(tài)反饋法將閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)配置在 ，求所用的反饋陣 K。一、簡(jiǎn)答題（共 28 分） 1試說(shuō)明計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及完成的主要任務(wù)。（6 分）2在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)、在線與離線工作方式的含義是什么。（6 分）3操作指導(dǎo)系統(tǒng)與直接控制數(shù)字控制系統(tǒng)的主要區(qū)別是什么。（4 分）4. A/D 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)是什么。 （5 分）4試簡(jiǎn)要說(shuō)明大林算法的設(shè)計(jì)目標(biāo)及振鈴產(chǎn)生的原因。（7 分）二、計(jì)算題（共 72 分）1. 寫出第一象限逐點(diǎn)比較直線差補(bǔ)算

4、法的原理；對(duì)（0，0）到（ 4， 3）的直線進(jìn)行差補(bǔ)，繪制出差補(bǔ)過(guò)程并填表完成差補(bǔ)計(jì)算。 （共 12 分）步數(shù) 偏差判別 步進(jìn)方向 偏差計(jì)算 終點(diǎn)起點(diǎn)F=0 N =2. 已知按大林算法設(shè)計(jì)的閉環(huán)控制器 ，輸入為 ，求 1. 振鈴幅度 RA； 2.給出消除振鈴的 方法及消除振鈴后控制器。（8 分）3. 已知模擬調(diào)節(jié)器，T = 1,分別利用階躍響應(yīng)不變法以及突斯汀變換法求離散控制器D（Z）,并分別寫出 U（k） 的差分方程。 （ 12 分）4. 已知當(dāng) T=1 時(shí)，由連續(xù)系統(tǒng) PID 控制器 ，按照標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字 PID 的算法，得到數(shù)字 PID 控 制器 的輸出控制信號(hào) 的遞推位置算式是：求： 1.

5、由表達(dá)式寫出 PID 控制器的參數(shù) 、 和 的值2. 按照上述離散差分方程試寫出連續(xù) PID 控制器的傳遞函數(shù) 的表達(dá)式。3. 說(shuō)明參數(shù) 對(duì)系統(tǒng)性能的影響。 （12 分）5. 已知廣義被控對(duì)象，T=1,在單位階躍信號(hào)輸入作用下，求： 1. 設(shè)計(jì)最少拍有波紋控制器 ；2. 若 ，求控制器輸出 的表達(dá)式；3. 系統(tǒng)的輸出響應(yīng) ，并畫出輸出響應(yīng)曲線。 （16分）六. 已知離散的狀態(tài)空間方程為（1）判斷系統(tǒng)的能控和能觀性；（2）如期望觀測(cè)器的極點(diǎn)為 ，求觀測(cè)器反饋陣 L。（12 分）一、簡(jiǎn)答題（共 30 分）1 列舉工業(yè)控制機(jī)的五個(gè)特點(diǎn)。 （5 分）2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)按功能可分為哪四類。（4 分）3逐次

6、逼近式 A D 轉(zhuǎn)換器原理圖如下，試解釋其工作原理。（5 分）4試說(shuō)明 S 平面與 Z 平面的映射關(guān)系，并給出線性離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件。 （6 分）5列舉出連續(xù)域離散化設(shè)計(jì)中一階差分近似法以外的其它四種離散化方法。（4 分）6解釋振鈴幅度及消除振玲現(xiàn)象的方法。（6 分）二、已知模擬調(diào)節(jié)器，T = 1 ,利用一階差分近似法求離散控制器D（Z）,并寫出U（k）的差分方程。（ 10 分）三、寫出第一象限逐點(diǎn)比較直線差補(bǔ)算法的原理；對(duì)（0， 0）到（ 2， 5）的直線進(jìn)行差補(bǔ)，繪制出差補(bǔ)過(guò)程并填表完成差補(bǔ)計(jì)算。 （共 15 分）步數(shù) 偏差判別 步進(jìn)方向 偏差計(jì)算 終點(diǎn)起點(diǎn)F=0 N =四. 已知

7、模擬調(diào)解器的傳遞函數(shù)， T=1 。（15 分）（1）寫出其對(duì)應(yīng)的數(shù)字 PID 位置表達(dá)式和增量表達(dá)式；（2）按照標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)器形式寫出 、 的值；（3）說(shuō)明 和 對(duì)系統(tǒng)性能的影響。五. 已知廣義被控對(duì)象， T=0.5, 在單位速度信號(hào)輸入作用下 ，設(shè)計(jì)最小拍有波紋控制器寫出誤差輸出序列表達(dá)式 。（15 分）六. 已知離散的狀態(tài)空間方程為（1）判斷系統(tǒng)的能控和能觀性；（2）若采樣同期T=0.1秒，設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋矩陣K,使閉環(huán)反饋系統(tǒng)的特征值位于處；（3）如期望觀測(cè)器的極點(diǎn)為 ，求觀測(cè)器反饋陣 L。（15 分）一、填空及選擇題（共 15 分）1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)按功能可分為操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)、

8、（）2工業(yè)控制機(jī)的特點(diǎn)是具有高可靠性和可維護(hù)性、（ （ ）、3 振（ 消除振玲現(xiàn)象的方法是（4常用的連續(xù)域離散化設(shè)計(jì)方法有五種， 擊響應(yīng)不變法、 （ 5增量式 PID 算式為 （）。）。）；）。A.B.).）、）、分別是雙線性變換法、）、（一階差分近似法、沖）。C.6 當(dāng)數(shù)字 PID 位置算法的積分飽和誤差量較大時(shí)，常采用 ( )A. 積分分離法；B. 不完全微分 PID 法C. 擴(kuò)充響應(yīng)曲線法7 從計(jì)算機(jī)的工作量及成本方面考慮，采樣周期 ( )A. 不宜過(guò)長(zhǎng) B. 不宜過(guò)短 C. 采樣周期的大小無(wú)影響 8在最少拍控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)數(shù)字控制器時(shí)必須考慮的兩方面問(wèn)題是： ( ) A. 物理可實(shí)現(xiàn)性和

9、穩(wěn)定性 B. 可控性和可觀測(cè)性 C. 可控性和穩(wěn)定性 二、問(wèn)答題(共 11 分)1. 模擬量輸出通道有兩種基本結(jié)構(gòu)形式， 請(qǐng)繪制出一個(gè)輸出通道設(shè)置一個(gè) D/A 轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu) 形式。2微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟是什么？三、計(jì)算題1. (14 分)設(shè)加工第一象限逆弧 ，起點(diǎn) A(3.0), 終點(diǎn) B(0,3) 。要求：(1) 按逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)進(jìn)行列表計(jì)算(2) 作出走步軌跡圖，并標(biāo)明進(jìn)行方向和步數(shù)步數(shù) 偏差判別 步進(jìn)方向 偏差計(jì)算 坐標(biāo)計(jì)算起點(diǎn)123452. 已知數(shù)字調(diào)節(jié)器 ,如果用采用并行法實(shí)現(xiàn)該調(diào)節(jié)器，請(qǐng)畫出其實(shí)現(xiàn)的原理框圖， 并寫出控制量輸出 的差分方程表達(dá)式。 (10 分 )3. 用雙線性變換

10、法和一階差分近似法將控制器 離散化。( ) (10 分)4. (15 分 ) 已知 ， T=1s 。要求：(1 )分別寫出D1(s)相對(duì)應(yīng)的位置型 PID、增量型PID算法的輸出表達(dá)式。(2)、 和 的值是多少？并說(shuō)明 、 和 對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性我穩(wěn)態(tài)特性的影響。5. 已知廣義被控對(duì)象 ， T=1 秒,在單位階躍信號(hào)輸入作用下 .設(shè)計(jì)最小拍無(wú)波紋控制器 ，并 畫出控制量 和系統(tǒng)輸出 。 (15 分)6. 數(shù)字控制系統(tǒng)的狀態(tài)方程為一、簡(jiǎn)答題1.繪制出典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理框圖。2. 說(shuō)出工業(yè)控制機(jī)的特點(diǎn)。3. 解釋振鈴幅度。4. 下圖是 ADC0832 的的原理框圖，請(qǐng)指出圖中 1至 5 分別代表

11、什么。A. 比較器 B. 開(kāi)關(guān)樹(shù)組 C. 八通道多路模擬開(kāi)關(guān) D. 控制邏輯 E. 逐次逼近寄存器 SAR請(qǐng)選擇：1 2 3 4 55. 繪制出多個(gè)輸出通道共用一個(gè) D/A 轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)形式。二、計(jì)算題1請(qǐng)寫出逐點(diǎn)比較第二象限直線插補(bǔ)算法的偏差公式Fm,設(shè)當(dāng)前點(diǎn)位置坐標(biāo)為（Xm,Ym ）,終點(diǎn)坐標(biāo)（Xe,Ye）。說(shuō)明如何根據(jù) Fm的值判斷當(dāng)前點(diǎn)位置，并求出當(dāng)工作點(diǎn)分別向-X,+Y方向步進(jìn)一步時(shí)的偏差判別式 Fm+1。2 已知數(shù)字調(diào)節(jié)器 ,如果采用并行法實(shí)現(xiàn)該調(diào)節(jié)器,請(qǐng)畫出其實(shí)現(xiàn)的原理框圖,并寫出控制 量輸出 的差分方程表達(dá)式。3.用一階差分近似法和階躍響應(yīng)不變法將控制器離散化。（）4 已知模擬調(diào)解器的傳遞函數(shù), T=1 ,寫出其對(duì)應(yīng)的數(shù)字 PID 位置表達(dá)式和增量表達(dá)式