計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 第2版 題庫(kù) 第四章

[單選題][難度1][練習(xí);考試][知識(shí)點(diǎn)#計(jì)算機(jī)控制技術(shù)控制算法;PID控制器、最少拍控制、純滯后控制、智能控制][標(biāo)簽#第四章]算法思想是：當(dāng)系統(tǒng)輸出與給定值的偏差較大時(shí)，取消積分作用，以免由于積分作用過大使系統(tǒng)超調(diào)量太大，使其穩(wěn)定性下降；當(dāng)系統(tǒng)輸出與給定值接近時(shí)，引入積分項(xiàng)，以便消除靜差，提高控制精度的PID改進(jìn)算法是（C）?A．不完全微分PID算法B．遇限削弱積分法C．積分分離法D．變速積分PID法算法思想是：改變積分項(xiàng)的累加速度，使其與偏差的大小相對(duì)應(yīng)，即偏差越大，積分速度越慢；反之，偏差越小時(shí)，積分速度越快的PID改進(jìn)算法是（D）?A．不完全微分PID算法B．遇限削弱積分法C．積分分離法D．變速積分PID法算法思想是：當(dāng)控制量進(jìn)入到飽和區(qū)、受到限制時(shí)，控制算法將只執(zhí)行削弱積分項(xiàng)的運(yùn)算，停止增大積分項(xiàng)的運(yùn)算的PID改進(jìn)算法是（B）?A．不完全微分PID算法B．遇限削弱積分法C．積分分離法D．變速積分PID法在PID調(diào)節(jié)器后串接一階慣性環(huán)節(jié)的PID改進(jìn)算法是（A）。

A．不完全微分PID算法B．遇限削弱積分法C．積分分離法D．變速積分PID法工作流程如圖的PID改進(jìn)算法是（C）。A．不完全微分PID算法B．遇限削弱積分法C．積分分離法D．變速積分PID法工作流程如圖的PID改進(jìn)算法是（B）。A．不完全微分PID算法B．遇限削弱積分法C．積分分離法D．變速積分PID法當(dāng)控制量進(jìn)入到飽和區(qū)、受到限制時(shí)，控制算法將只執(zhí)行削弱積分項(xiàng)的運(yùn)算，停止增大積分項(xiàng)的運(yùn)算的PID改進(jìn)算法是（B）A．不完全微分PID算法B．遇限削弱積分法C．積分分離法D．變速積分PID法設(shè)對(duì)象的傳遞函數(shù)為G(s)=0.693s+0.693,采樣周期T=1s,廣義對(duì)象脈沖傳遞函數(shù)為：A．z?1B．1?zC．2z?1D．(1?[解析]設(shè)對(duì)象的傳遞函數(shù)為G(s)=0.693s+0.693,采樣周期T=1s,廣義對(duì)象脈沖傳遞函數(shù)為：A．z?1B．1?zC．2z?1D．(1?[解析]設(shè)對(duì)象的傳遞函數(shù)為G(s)=0.693s+0.693,采樣周期T=1s,廣義對(duì)象脈沖傳遞函數(shù)為：A．z?1B．1?zC．2z?1D．(1?[解析]設(shè)對(duì)象的傳遞函數(shù)為G(s)=0.693s+0.693,采樣周期T=1s,廣義對(duì)象脈沖傳遞函數(shù)為：A．z?1B．1?zC．2z?1D．(1?[解析]設(shè)對(duì)象的傳遞函數(shù)為G(s)=0.693s+0.693eA．z?1B．zC．1?(1?[解析]設(shè)對(duì)象的傳遞函數(shù)為G(s)=0.693s+0.693eA．z?1B．zC．1?(1?[解析]擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定PID參數(shù)的操作正確的是(A)?A．?dāng)嚅_數(shù)字調(diào)節(jié)器，使系統(tǒng)在手動(dòng)狀態(tài)下工作。當(dāng)系統(tǒng)在給定值處達(dá)到平衡以后，給一階躍輸入。B．?dāng)嚅_數(shù)字調(diào)節(jié)器，使系統(tǒng)在手動(dòng)狀態(tài)下工作。當(dāng)系統(tǒng)在給定值處達(dá)到平衡以后，給一正弦輸入。C．將控制器選為純比例控制器，形成閉環(huán)系統(tǒng)，使系統(tǒng)臨界振蕩狀態(tài)。D．將控制器選為純比例控制器，形成閉環(huán)系統(tǒng)，使系統(tǒng)過阻尼狀態(tài)。擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定PID參數(shù)的操作正確的是(C)?A．?dāng)嚅_數(shù)字調(diào)節(jié)器，使系統(tǒng)在手動(dòng)狀態(tài)下工作。當(dāng)系統(tǒng)在給定值處達(dá)到平衡以后，給一階躍輸入。B．?dāng)嚅_數(shù)字調(diào)節(jié)器，使系統(tǒng)在手動(dòng)狀態(tài)下工作。當(dāng)系統(tǒng)在給定值處達(dá)到平衡以后，給一正弦輸入。C．將控制器選為純比例控制器，形成閉環(huán)系統(tǒng)，使系統(tǒng)臨界振蕩狀態(tài)。D．將控制器選為純比例控制器，形成閉環(huán)系統(tǒng)，使系統(tǒng)過阻尼狀態(tài)。數(shù)字控制器脈沖傳遞函數(shù)為D(z)=U(z)A．u(k)=e(k)+2e(k?1)+u(k?1)B．u(k)=e(k)+2e(k?1)?u(k?1)C．u(k)=e(k)+2e(k?1)+u(k+1)D．u(k)=2e(k)+e(k?1)+u(k?1)若系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=52s+1，現(xiàn)采用PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行串聯(lián)校正，PI調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為：A.加PI調(diào)節(jié)器后系統(tǒng)能穩(wěn)定B.加PI調(diào)節(jié)器后系統(tǒng)階躍響應(yīng)穩(wěn)態(tài)誤差不為0C.加PI調(diào)節(jié)器后系統(tǒng)斜坡響應(yīng)穩(wěn)態(tài)誤差不為0D.加PI調(diào)節(jié)器后系統(tǒng)階躍響應(yīng)穩(wěn)態(tài)誤差為0若系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)=5A.加P調(diào)節(jié)器后系統(tǒng)不能穩(wěn)定B.加P調(diào)節(jié)器后系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為0C.加P調(diào)節(jié)器后單位階躍響應(yīng)終值為5D.加P調(diào)節(jié)器后系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差為1/11[填空客觀題]已知模擬PID控制器的傳遞函數(shù)為：2+110s+s[解析]已知模擬PID控制器的傳遞函數(shù)為：2+110s+s[解析]已知模擬PID控制器的傳遞函數(shù)為：2+1[解析]已知被控對(duì)象傳遞函數(shù)為Gs=400T={0.001};

%采樣周期sys=tf(400,[1500]);dsys={c2d(sys,T,'zoh')};%加零階保持器離散化[num,den]=tfdata(dsys,'v');u_1=u_2=0;y_1=y_2=0;x=[0;0;0];error_1=error_2=0;Kp=8;Ki=0.1;Kd=10;for(k=1:100){rin(k)=1;du(k)={Kp*x(1)+Ki*x(2)+Kd*x(3)};%PID增量u(k)={u_1+du(k)}_;%PID控制量yout(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2+num(2)*u_1+num(3)*u_2;error(k)=

rin(k)-yout(k);%計(jì)算偏差u_2=u_1;u_1=u(k);{y_2=y_1};

%數(shù)據(jù)存儲(chǔ)y_1=yout(k);%數(shù)據(jù)存儲(chǔ)x(1)={error(k)-error_1}

;

%比例項(xiàng)x(2)=

error(k);%積分項(xiàng)x(3)={error(k)-2*error_1+error_2}

;%微分項(xiàng)error_2=error_1;error_1=error(k);}已知被控對(duì)象傳遞函數(shù)為Gs=400T=0.001;sys=tf(400,[1500]);dsys={c2d(sys,T,'zoh')};%加零階保持器離散化[num,den]=tfdata(dsys,'v');u_1=u_2=0;y_1=y_2=0;x=[0;0;0];error_1=error_2=0;Kp=8;Ki=0.1;Kd=10;for(k=1:100){

rin(k)=1;u(k)={Kp*x(1)+Ki*x(2)+Kd*x(3)};%PIDyout(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2+num(2)*u_1+num(3)*u_2;error(k)={rin(k)-yout(k)};%計(jì)算偏差u_2=u_1;u_1=u(k);y_2=y_1;y_1=yout(k);%數(shù)據(jù)存儲(chǔ)x(1)=error(k);

%比例項(xiàng)x(2)={x(2)+error(k)*T}

;%積分項(xiàng)x(3)={(error(k)-error_1)/T}

;%微分項(xiàng){error_1=error(k)}

;%偏差存儲(chǔ)}已知被控對(duì)象傳遞函數(shù)為Gs=400T=0.001;

sys=tf(400,[1500]);

dsys=

{tf(sys,T,'zoh')};%加零階保持器離散化

[num,den]=tfdata(dsys,'v');

u_1=u_2=0;

y_1=y_2=0;

x=[0;0;0];

error_1=error_2=0;

Kp=8;Ki=0.1;Kd=10;

for(k=1:100)

{

rin(k)=1;

u(k)=

{Kp*x(1)+Ki*x(2)+Kd*x(3)}

;%PID

yout(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2+num(2)*u_1+num(3)*u_2;

error(k)=

{rin(k)-yout(k)}

;%計(jì)算偏差

u_2=u_1;u_1=u(k);

y_2=y_1;

{y_1=yout(k)};%數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

x(1)=error;

%比例項(xiàng)

x(2)=

{x(2)+error(k)*T}

;%積分項(xiàng)

x(3)=

{(error(k)-error_1)/T}

;%微分項(xiàng)

error_1=error(k);

}某系統(tǒng)擬采用PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，PI參數(shù)采用擴(kuò)充臨界比例度法進(jìn)行整定，已知在純比例控制下，KP增大到2時(shí)，階躍響應(yīng)曲線如圖，則臨界比例度為：{0.5}，臨界振蕩周期為：{1.3}（1位小數(shù)），若采用控制度位1.5，則采樣周期?。簕1.2}s（1位小數(shù)）,Kp={0.2}（1位小數(shù)）,Ti={1.3}s（1位小數(shù)）。[解析]比例度：1/Kp

Tr=(7.31-2.08)/4=1.3

T=0.14Tr=0.14*1.3=0.182

Kp=0.42/Kp=0.21

Ti=0.99Tr=0.99*1.3=1.287某系統(tǒng)擬采用PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，PI參數(shù)采用擴(kuò)充臨界比例度法進(jìn)行整定，已知在純比例控制下，KP增大到10時(shí)，階躍響應(yīng)曲線如圖，則臨界比例度為：{0.1}

，臨界振蕩周期為：

{1.3}

（1位小數(shù)），若采用控制度位1.2，則采樣周期?。?/p>

{0.065}

s,Kp=

{0.049}

,Ti=

{1.183}

s。

[解析]比例度：1/Kp

Tr=(7.31-2.08)/4=1.3

T=0.05Tr=0.05*1.3=0.065

Kp=0.49/Kp

Ti=0.91Tr=0.91*1.3=1.183某系統(tǒng)擬采用PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，PI參數(shù)采用擴(kuò)充響應(yīng)曲線法進(jìn)行整定，已知系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線如圖，則系統(tǒng)的增益K為：{0.7}（1位小數(shù)）

，

滯后時(shí)間為：{0.3}

s（1位小數(shù)），時(shí)間常數(shù)為：{1.9}

s（1位小數(shù)）

若采用控制度位1.2，則采樣周期取：{0.06}

s,Kp=

{4.36}

（1位小數(shù)）,Ti=

{1.08}s。 [解析]增益：yss/(dr)=0.7/1=0.7

tao=0.3

Tm=2.24-0.3=1.9

T=0.2tao=0.2*0.3=0.06

Kp=0.73Tm/tao=0.73*1.9/0.3=4.6

Ti=3.6tao=3.6*0.3=1.08某系統(tǒng)擬采用PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，PI參數(shù)采用擴(kuò)充響應(yīng)曲線法進(jìn)行整定，已知對(duì)象在單位階躍作用下的響應(yīng)曲線如圖，等效純滯后時(shí)間τ為：{0.293}s，等效時(shí)間常數(shù)Tm [解析]增益：yss/(dr)=0.7/1=0.7

tao=0.3

Tm=2.24-0.3=1.9

T=0.5tao=0.5*0.3=0.15

Kp=0.68Tm/tao=0.68*1.9/0.3=4.3

Ti=3.9tao=3.9*0.3=1.17已知某系統(tǒng)廣義對(duì)象脈沖傳遞函數(shù)為G(z)=z請(qǐng)用“比例系數(shù)、積分時(shí)間常數(shù)、微分時(shí)間常數(shù)”填空，試湊法進(jìn)行PID參數(shù)整定的順序一般為：先整定{比例系數(shù)}，再整定{積分時(shí)間常數(shù)}，最后整定{微分時(shí)間常數(shù)}。[多選題]最少拍控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求有（ABCD）A.對(duì)給定的輸入信號(hào)，不存在靜差B.采樣周期數(shù)應(yīng)為最少C.數(shù)字控制器物理上可以實(shí)現(xiàn)D.閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定引入不完全微分PID控制算法的目的有（BC）A.消除靜差B.抑制高頻干擾C.延長(zhǎng)微分作用時(shí)間，改善系統(tǒng)性能D.使控制器對(duì)誤差變化響應(yīng)更靈敏PID控制算法的改進(jìn)算法中，主要針對(duì)積分項(xiàng)的算法有（ABC）A.遇限削弱積分法B.積分分離法C.變速積分法D.不完全微分法常用的PID控制算法的改進(jìn)算法有（ABCD）A.遇限削弱積分法B.積分分離法C.變速積分法D.不完全微分法[問答題]簡(jiǎn)述最少拍設(shè)計(jì)的要求。在設(shè)計(jì)過程中怎樣滿足這些要求？它有什么局限性？[參考答案]設(shè)計(jì)最少拍控制器時(shí)有如下具體要求:（1）最少拍控制器的設(shè)計(jì)是在已知給定輸入信號(hào)（給定值）的情況下進(jìn)行的，且在到達(dá)穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)在采樣點(diǎn)的輸出值準(zhǔn)確跟蹤輸入信號(hào)，不存在靜差。（2）各種使系統(tǒng)在有限拍內(nèi)到達(dá)穩(wěn)態(tài)的設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)準(zhǔn)確跟蹤輸入信號(hào)所需的采樣周期數(shù)應(yīng)為最少。（3）數(shù)字控制器D(z)必須在物理上可以實(shí)現(xiàn)。（4）閉環(huán)系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的。為了保證達(dá)到無靜差的穩(wěn)態(tài)要求，1-Ф(z)中必須要包含信號(hào)(1-z-1)m多項(xiàng)式；可實(shí)現(xiàn)性要求Ф(z)中必須要包含純滯后z-l項(xiàng)；最少拍控制器的穩(wěn)定性要求Ф(z)也包含有單位圓外零點(diǎn)，1-Ф(z)包含有單位圓外極點(diǎn)；最少采樣周期要求Ф(z)和1-Ф(z)多項(xiàng)式的最高次冪要盡可能小。局限性：對(duì)不同輸入類型的適應(yīng)性差；對(duì)參數(shù)變化過于敏感；控制作用易超出限制范圍。[證明/計(jì)算/分析題]設(shè)系統(tǒng)對(duì)象傳遞函數(shù)為，Gs[參考答案]Gz=Zs+2s+1=Z1+1s+1差分方程，y已知模擬PID控制器的傳遞函數(shù)為D(s)=U(s)[參考答案]法一,D(s)=有：U(s)=兩邊拉式反變換，得u(t)=用求和代替積分，0te(t)dt→Tj=0得位置式算式：u(k)=D(s)=交叉相乘，得：0.085sU(s)=E(s)+0.17sE(s)兩邊拉式反變換，有：0.085用一階后向差分代替微分，du(t)dt→u(k)?u(k?1)T有：0.085得增量式算式：u(k)?u(k?1)=T法二,D(s)=與PID傳遞函數(shù)相比，可得：KP=2，T有位置式算式：u(k)=k增量式算式：u=2=4.353e(k)?2e(k?1)已知模擬PID控制器的傳遞函數(shù)為D(s)=U(s)[參考答案]法一,D(s)=有：U(s)=10兩邊拉式反變換，得u(t)=10用求和代替積分，0te(t)dt→Tj=0得位置式算式：u(k)=10TD(s)=交叉相乘，得：sU(s)=10E(s)+2sE(s)兩邊拉式反變換，有：du(t)用一階后向差分代替微分，du(t)dt→u(k)?u(k?1)T有：u(k)?u(k?1)得增量式算式：u(k)?u(k?1)=10Te(k)+2[e(k)?e(k?1)]

法二,D(s)=與PID傳遞函數(shù)相比，可得：KP=2，T有位置式算式：u(k)=k增量式算式：u=2=3e(k)?2e(k?1)設(shè)廣義對(duì)象的脈沖傳遞函數(shù)為G(z)=采樣周期T=1秒。參考輸入是單位階躍信號(hào)，請(qǐng)給其最少拍無紋波控制器脈沖傳遞函數(shù)Dz[參考答案]廣義被控脈沖傳遞函數(shù)無單位圓外的零極點(diǎn)，無純滯后，有一個(gè)單位圓內(nèi)的零點(diǎn)，對(duì)單位階躍輸入信號(hào)Φ(z)=m得恒等式：1?有：1?得：，0.8m解得：m1=0.6有1?Φ(z)=(1?Φ(z)=0.6最少拍數(shù)字控制器脈沖傳遞函數(shù)：D(z)=Φ(z)G(z)[1?Φ(z)]差分方程為：u用直接程序法求數(shù)字控制器Dz[參考答案]U(z)u已知被控對(duì)象傳遞函數(shù)為Gs=400s2+50s,采樣周期T=1ms，位置式PID控