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1、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控制系统经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一样。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，经历上，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
2、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.讲明最小拍无差控制系统的特点及应用范围。3.讲明数字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.讲明最小拍无差控制系统的特点及应用范围。5.简单讲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？3R(s)、N(s)同时作用时，总误差为多少？不必进行详细计算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
3、样周期T=?/2。3计算机控制系统在选择AD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Z1/s=)1z(z-Z1/s2=Tz/(z-1)25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五、13分若已知计算机控制系统构造如图6所示12K值范围。3注：已知Za/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/(
4、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c*(t)c*(t)c*(t)一、填空题每空2分，共20分1精度；2积分；3一样；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；8n)104(；9调理电路；10=miiym1)(1二、简答题每题6分，共30分101；0；0131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
5、转换速率：根据系统的频带或信号的变化频率。2分4122)1(1)(-=?=zTzsZzG，3分222)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110=K，1.0/1=KKv；4分210=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
6、，3分要求：1|632.0368.0|-K，16.2K取0K由于系统均为负反应，所以16.20K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，假如方法正确，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一样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
7、要求采样频率?s应大于2max5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，经历上，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(每题2分，共10分2在单位闭环负反应控制系统里，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加强。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
8、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，在系统构造与参数不变的条件下，抑制干扰的能力B。A加强；B减弱；C不变。三、简答题每题5分，共25分1试简单讲明怎样根据系统开环对数频率特性来判定闭环系统能否稳定。答：依相稳定裕度进行判定，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。)(txo122ZOHABCT图2答：(1精度：应高于
9、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试简单讲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构造如下图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所得结果讲明了什么问题。注：已知Za/s(s+a)=z(1-e-aT)/(z
10、-1)(z-e-aT)答：)606.0(394.0)1(1)1(111)(1-=?+-=?+-?=-zKssZzKsseZKzGsT，5分要求：1|394.0606.0|-K，076.4K取0K系统均为负反应，所以06.40K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
11、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二、单项选择题: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列图所示，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T
12、A: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:能够不变三、简答题:30分，每题05分四、综合题:30分，每题10分27、已知单位负反应的二阶系统的单位阶跃响应曲线如下列图所示，试确定其开环传递函数。一、填空题:20分，每题02分1、闭环负反应系统构造如下列图所示，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单项选择: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_。单项选择:A:不同B:一样C:不一定2
13、0、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:能够不变22、单位负反应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、在计算机控制系统中为什么要采用信号调理电路？26、简述数字滤波的优点1、传递函数特性只取决于_，与输入信号特性无关。2、微分环节的输出量c(t)与输入量r(t)的_成正比。3、连续系统稳定的充要条件是系统特征方程所有根均为_。4、截止频率wc定义为L(wc)=_时的频率。5、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。6、一个任意大小的模拟量，在用有限位二进制
14、数表示时，将会产生_。7、已知闭环系统特征方程为(z+(z+=0，判定稳定性，可知该系统_。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之间参加_。9、串模干扰定义为_被测信号上的干扰信号。10、采用输入滤波器是抑制_干扰的方法之一。11、当增大二阶振荡环节的阻尼比时，系统的超调量s%将_。1、惯性环节的主要特点是：当输入变量发生突变时，其输出变量不能突变，而是按周期变化。2、通常，系统的稳定裕度的大小反映了系统的稳定性。3、若信号的动态范围为N，计算机字长n=_.4、若连续系统为Gc(s)稳定，采用一阶向前差分离散化方法离散，所得Gc(z)_C_.A.也是稳定的B。是不
15、稳定的C。稳定性不一定5、已知离散系统脉冲传递函数为：GZ=Z+/+2,可知该系统是_A_.A.稳定的B。不稳定的C。中性稳定的6、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_C_A.不变B。变小C。增大7、当系统中含有零阶保持器时，系统的稳态误差与采样周期T_A_.A，无关B.有关C.关系不定8,在单位闭环负馈控制系统里,增大开环放大系数K,则系统的稳态误差能常AA，减少B，不变，C，增大9，确定A/D变换器精度时，能常要求它的精度应A传感器的精度。A，高于B，小于C，等于10，单位闭环负反应控制系统里，在下向能首中参加一积分环节，则系统工程的稳定程度增大11，一阶系统单位阶跃响应调节时间近似为ts=_C_按误差带为5%计算A，B,4TC,3T1模拟量输入通道一般由信号处理装置1分、多路转换器1分、采样保持1分和A/D转换器1分等组成。模拟量输出通道主要由D/A转换器1分和输出保持器1分组成。2把时间连续的信号变成一连串不连续的脉冲时间序列的经过为采样经过2分。采样信号是时间上离散而幅值上连续的信号，该信号不能直接进入微型计算机。必须经量化后成为数字信号，才能为微型计算机接受3分。3计算机与外设交换数据的种类:数字量1分、模拟量1分和开关量1分。传送方式有三种：程序查询方式1分；中断控制方式1分；直接存贮器存取(DMA)方式1分。