計(jì)算機(jī)控制技術(shù)復(fù)習(xí)題解析

1、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)復(fù)習(xí)題、填空題1、通常把疊加在被測(cè)信號(hào)上的干擾信號(hào)稱為 。2、弱電控制與強(qiáng)電控制之間常用的隔離方式有變壓器隔離、繼電器隔離和等。3、常用的傳輸介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜、 。4、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，被測(cè)信號(hào)有 和 兩種輸入方式。5、信號(hào)接地方式應(yīng)采用 方式，而不采用 方式。6、主要的電源干擾包括 、和,7、數(shù)字程序控制方式有、。8、插補(bǔ)計(jì)算過(guò)程由 、四個(gè)步驟組 成。9、將D(S離散化為D(Z滯用方法有、。10、三相步進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)子為60個(gè)齒，定子為3對(duì)磁極，工作在三相六拍方式時(shí)， 則步距角是 和齒距角是。11、三相步進(jìn)電機(jī)通常有 、和 工作方式12、PID控制中對(duì)積分項(xiàng)可采取 、和 四種

2、改進(jìn)措施。13、對(duì)微分項(xiàng)進(jìn)行改進(jìn)主要有 和 兩種方法。14、按簡(jiǎn)易工程法整定 PID 參數(shù)的方法有、和 015、最少拍控制算法有 、和三種典型輸入信號(hào)。二、選擇題1、已知偏差e (k),積分分離閾值B ,以下正確的是()A.當(dāng)e(k)> 0時(shí)，采用PI控制B.當(dāng)|e(k)> 0時(shí)，采用PD控制C.當(dāng)e(k) WB時(shí)，采用PD控制 D.當(dāng)e(k)時(shí)，采用PI控制2、設(shè)加工第一象限直線 OA,起點(diǎn)為O (0,0),終點(diǎn)為A (6,3),進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算 所需的坐標(biāo)進(jìn)給的總步數(shù) 8丫為().8C3、已知離散系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)為：G (Z) = (Z+) /+A2,可知該系統(tǒng)是(A.穩(wěn)定的Bo不

3、穩(wěn)定的C。中性穩(wěn)定的4、若連續(xù)系統(tǒng)為Gc(s源定，采用一階向前差分離散化方法離散，所得 Gc(z)( )。A.也是穩(wěn)定的Bo是不穩(wěn)定的C。穩(wěn)定性不一定三、問(wèn)答題1、什么是用模干擾，抑制的方法有哪些2、什么是共模干擾，抑制的方法有哪些3、什么是長(zhǎng)線傳輸干擾，抑制的方法有哪些4、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的CPU抗干擾措施常采用哪些措施5、MAX1232的主要功能有哪些6、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中有哪些類型的地線7、何謂數(shù)字程序控制數(shù)控系統(tǒng)由哪四大部分組成8、什么是插補(bǔ)器常用哪兩種形式插補(bǔ)計(jì)算的宗旨是什么9、第一象限直線逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)的原理是什么 10、回出三相步進(jìn)電機(jī)分別在三種工作方式下的電壓波形圖。11、數(shù)字PI

4、D位置式和增量式算法的各自特點(diǎn)是什么12、數(shù)字PID控制算法中，Kp> Ti、Td的物理調(diào)節(jié)作用分別是什么13、最少拍控制算法本質(zhì)上是什么算法，為什么14、最少拍控制算法的局限性是什么15、已知模擬調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為1 017s1 0.085sT=o試寫(xiě)出相應(yīng)數(shù)字控制器的位置型和增量型控制算式，設(shè)采樣周期16、已知模擬調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為1 0.17s0.085s試寫(xiě)出相應(yīng)數(shù)字控制器的位置型 PID算法和增量型PID控制算式，設(shè)采樣周期T=o 17、已知某控制系統(tǒng)模擬控制器的傳遞函數(shù)為 一一 一 ,2、1 3.5s 0.1sD(s) 0.5s若采樣周期T=1S試寫(xiě)出相應(yīng)數(shù)字控制器的位置型和

5、增量型控制算式。并比較兩 種算法特點(diǎn)。18、簡(jiǎn)述應(yīng)如何選擇計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中采樣周期19、什么叫積分飽和它是怎么引起的如何消除20、簡(jiǎn)述擴(kuò)充臨界比例度法、擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定PID參數(shù)的步驟。21、數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)步驟是什么22、等效離散化設(shè)計(jì)方法存在哪些缺陷23、什么是信號(hào)重構(gòu)24、 寫(xiě)出零階保持器的傳遞函數(shù)，引入零階保持器對(duì)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)有何影響25、 已知某連續(xù)控制器的傳遞函數(shù)為D(s)2ns22ns試用雙線性變換法求出相應(yīng)的數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D(z),并給出控制器的差分形式。其中T 1s。26、被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為Gc s N s采樣周期T=1s,采用零階保持器，針對(duì)單

6、位速度輸入函數(shù)，按以下要求設(shè)計(jì):(1)最少拍無(wú)紋波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì) (z)和D z ;(2)求出數(shù)字控制器輸出序列u(k)的遞推形式計(jì)算機(jī)控制技術(shù)復(fù)習(xí)題一、填空題1、通常把疊加在被測(cè)信號(hào)上的干擾信號(hào)稱為串模干擾。2、弱電控制與強(qiáng)電控制之間常用的隔離方式有變壓器隔離、繼電器隔離和光電 隔離等。3、常用的傳輸介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜、光纖。4、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，被測(cè)信號(hào)有單端對(duì)地輸入和雙端不對(duì)地輸入兩種輸入 方式。5、信號(hào)接地方式應(yīng)采用一點(diǎn)接地方式,而不采用多點(diǎn)接地方式。6、豐要的電源干擾包括噪聲，尖峰，斷電，浪涌 。7、數(shù)字程序捽制方式有點(diǎn)位控制、直線切削控制、輪廓切削控制。8、插補(bǔ)計(jì)算過(guò)程

7、由偏差判別 、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計(jì)算、終點(diǎn)判斷四個(gè)步驟組成。9、將D(S離散化為D(Z油用方法有雙線性變換法、前向差分法、后向差分法。10、三相步進(jìn)機(jī)的轉(zhuǎn)子為60個(gè)齒，定子為3對(duì)磁極，工作在三相六拍方式時(shí)，則步距角是 L已和齒距角是6度 。步距角:360/60后=1度齒距角360/60=6度11、三相步進(jìn)電機(jī)通常有單相三拍、雙相三拍和三相六拍 工作方式12、PID控制中對(duì)積分項(xiàng)可米取積分分離、 抗積分飽和 、 梯形積分 和 消除積分不靈敏區(qū) 四種改進(jìn)措施。13、對(duì)微分項(xiàng)進(jìn)行改進(jìn)主要有 不完全微分PID控制算法 和 微分先行PID控制 算式兩種方法。14、按簡(jiǎn)易工程法整定PID參數(shù)的方法有擴(kuò)充臨界比

8、例度法、擴(kuò)充響應(yīng)曲線法和歸一參數(shù)整定法。15、最少拍控制算法有單位階躍信號(hào)、單位速度信號(hào)和單位加速度信號(hào)三種典型 輸入信號(hào)。二、選擇題1、已知偏差e (k),積分分離閾值B ,以下正確的是( B )B.當(dāng)e(k) ”時(shí)，采用PI控制B.當(dāng)|e(k) > B時(shí)，采用PD控制C.當(dāng)e(k)時(shí)，采用PD控制D.當(dāng)e(k)時(shí)，采用PI控制2、設(shè)加工第一象限直線 OA,起點(diǎn)為O (0,0),終點(diǎn)為A (6,3),進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算 所需的坐標(biāo)進(jìn)給的總步數(shù) 心丫為(C ).8C3、已知離散系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)為：G (Z) = (Z+) /+A2,可知該系統(tǒng)是(A ).A.穩(wěn)定的Bo不穩(wěn)定的C。中性穩(wěn)定的4、

9、若連續(xù)系統(tǒng)為Gc(s源定，采用一階向前差分離散化方法離散，所得 Gc(z)( C )。A.也是穩(wěn)定的Bo是不穩(wěn)定的C。穩(wěn)定性不一定三、問(wèn)答題1、什么是用模干擾，抑制的方法有哪些用模干擾是指疊加在被測(cè)信號(hào)上的干擾信號(hào)。高通，低通，帶通濾波器。尖峰型用模干擾民為主要干擾源時(shí)，用雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，采用雙絞線彳信號(hào)引線(減少電磁感應(yīng))2、什么是共模干擾，抑制的方法有哪些所謂共模干擾,是指 A/D 轉(zhuǎn)換器兩個(gè)輸入端公有的干擾電壓。抑制方法:變壓器隔離光電隔離浮地屏蔽3、什么是長(zhǎng)線傳輸干擾，抑制的方法有哪些長(zhǎng)線傳輸干擾是指:長(zhǎng)線傳輸受到外界干擾,具有信號(hào)延時(shí),高速度變化的信號(hào)在長(zhǎng)線中傳輸時(shí),還會(huì)出現(xiàn)波反

10、射現(xiàn)象。抑制方法:終端匹配始端匹配4、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的CPU抗干擾措施常采用哪些措施Watchdog谷稱看門狗）電源監(jiān)控（掉電檢測(cè)及保護(hù)） 復(fù)位5、MAX1232的主要功能有哪些（1）電源監(jiān)控（2）按鈕復(fù)位輸入（3）監(jiān)控定時(shí)器6、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中有哪些類型的地線有模擬地線,數(shù)字地線,安全地線,系統(tǒng)地線,交流地線7、何謂數(shù)字程序控制數(shù)控系統(tǒng)由哪四大部分組成就是計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的指令和數(shù)據(jù)，控制生產(chǎn)機(jī)械（如各種加工機(jī)床）按規(guī)定的工作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)速度等規(guī)律自動(dòng)地完成工作的控制方式。由輸入裝置、輸出裝置、控制器和插補(bǔ)器等四大部分組成。8、什么是插補(bǔ)器常用哪兩種形式插補(bǔ)計(jì)算的宗旨是什么用

11、于完成插補(bǔ)計(jì)算，就是按給定的基本數(shù)據(jù)（如直線的終點(diǎn)坐標(biāo),圓弧的起、終點(diǎn)坐標(biāo)等），插補(bǔ)（插值）中間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而把曲線形狀描述出來(lái)的一種計(jì)算。直線插補(bǔ)、二次曲線插補(bǔ)宗旨是通過(guò)給定的基點(diǎn)坐標(biāo)，以一定的速度連續(xù)定出一系列中間點(diǎn)，而這些中間點(diǎn)的坐標(biāo)值是以一定的精度逼近給定的線段。9、 （ 1）第一象限直線逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)的原理是什么從直線的起點(diǎn)（即坐標(biāo)原點(diǎn)）出發(fā)，當(dāng)Fm>0時(shí)，沿+x軸方向走一步；當(dāng)Fm<0時(shí)，沿+ y方向走一步；當(dāng)兩方向所走的步數(shù)與終點(diǎn)坐標(biāo) （xe,ye刑等時(shí)，發(fā)出終點(diǎn)到信號(hào)，停止插補(bǔ)。(2)第一象限圓弧的插補(bǔ)原理10、(1)畫(huà)出三相步進(jìn)電機(jī)分別在三種工作方式下的電壓波形圖

12、。(2)微機(jī)如何控制x軸、y軸電機(jī)的并寫(xiě)出三種工作方式下的輸出字表。11、數(shù)字PID位置式和增量式算法的各自特點(diǎn)是什么增量算法不需要做累加，位置算法要用到過(guò)去的誤差的累加值，容易產(chǎn)生大的 累加誤差；增量算法得出的是控制量的增量，而位置算法的輸出是控制量的全量輸出，誤 動(dòng)作影響大；采用增量算法，易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無(wú)沖擊切換。12、數(shù)字PID控制算法中，Kp> Ti、Td的物理調(diào)節(jié)作用分別是什么Kp為比例增益，能減小誤差，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，但Kp加大會(huì)引起系統(tǒng)不穩(wěn) 定。Ti為積分時(shí)間常數(shù)。只要有足夠的時(shí)間，積分控制將能完全消除誤差。但積 分作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。T

13、d為微分時(shí)間常數(shù)?？梢詼p小調(diào)整時(shí)間，從而改變系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。13、最少拍控制算法本質(zhì)上是什么算法，為什么最少拍控制算法本質(zhì)上是時(shí)間最優(yōu)控制算法，因?yàn)樽钌倥目刂扑惴ㄊ且韵到y(tǒng) 的快速性為主要性能指標(biāo)。14、最少拍控制算法的局限性是什么最少拍控制器對(duì)典型輸入信號(hào)的適應(yīng)性較差；15、已知模擬調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為D s 1 017s1 0.085s試寫(xiě)出相應(yīng)數(shù)字控制器的位置型和增量型控制算式，設(shè)采樣周期T=oU s 1 0.17sD sE s 1 0.085s貝（JU s 0.085SU s E s 0.17SE sdu tdetut 0.085 et 0.17 dtdtukuklekekluk 0.08

14、5t ek 0.17t把T= 弋入得1.425u k 0.425u k 14.5e k3,5e k-1位置型 u k 3.1579e k 2.4561e k 10.2982u k 1增量型 u k u k u k 13.1579ek2.4561e k 10.7018u k 116、已知模擬調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為1 0.17s0.085s試寫(xiě)出相應(yīng)數(shù)字控制器的位置型PID算法和增量型PID控制算式，設(shè)采樣周期T=o解：因?yàn)镈 s1 0.17 s ", 2 (10.085s1、Kp(1 Tds)Tis所以Kp2, Ti0.17,Td故位置型PID控制器u(k) Kp e(k)0.22 e(k

15、) 0.172e(k)黑Ti i 0k e(i)i 0 k e(i)0e(i)T e(k) 1 De(k 1)T故增量型PID控制器u(k) u(k 1) u(k)u(k 1) Kp e(k) e(k 1) Kie(k) Kd e(k) 2e(k 1) e(k 2)0.4u(k 1) 2e(k) e(k 1)-e(k)0.17u(k 1) 4.35e(k) 2e(k 1)17、已知某控制系統(tǒng)模擬控制器的傳遞函數(shù)為、0.1 3.5s s2D(s)0.5s若采樣周期T=1S試寫(xiě)出相應(yīng)數(shù)字控制器的位置型和增量型控制算式。并比較兩 種算法特點(diǎn)。D (s)U (s) u (t)U (s)E (s)i7

16、E (s)2 sE (s)E (s)5 s7 e (t )2 de (t) e (t) dtu(k)7e(k) 2)%)dt 5將T=1代入上式，得ku(k) 9e(k) 2e(k 1) 0.2 e(i) i 0k 1u(k 1) 9e(k 1) 2e(k 2) 0.2 e(i) i 0u(k) u(k) u (k 1)9.2e(k) 11e(k 1) 2e(k 2)18、簡(jiǎn)述應(yīng)如何選擇計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中采樣周期 答：(1)首先確定采樣周期的上下限：上限根據(jù)采樣定理來(lái)確定；下限根據(jù)計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序和輸入輸出所耗費(fèi)的時(shí) 問(wèn)來(lái)確定。(2)其次要考慮的因素有：給定值的變化率；被控對(duì)象的特性；執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類

17、型；控制算法的類型；控制回路數(shù)。19、什么叫積分飽和它是怎么引起的如何消除解：(1)如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)到極限位置，仍然不能消除靜差時(shí)，由于積分作用，盡管PID差分方程式所得的運(yùn)算結(jié)果繼續(xù)增大或減小，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)已無(wú)相應(yīng)的動(dòng)作，這就叫積分飽和。(2) 1、當(dāng)偏差產(chǎn)生躍變時(shí)，位置型 PID算式的輸出將急劇增大或減小，有可能超過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的上(下)限，而此時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)只能工作在上限。2、系統(tǒng)輸出需要很長(zhǎng)時(shí)間才達(dá)到給定值，在這段時(shí)間內(nèi)算式的積分項(xiàng)將產(chǎn)生一個(gè)很大的積累值。3、當(dāng)系統(tǒng)輸出超過(guò)給定值后，偏差反向，但由于大的積分積累值，控制量需要相當(dāng)一段時(shí)間脫離飽和區(qū)。因此引起系統(tǒng)產(chǎn)生大幅度超調(diào)，系統(tǒng)不穩(wěn)定。(3)常

18、用的改進(jìn)方法：積分分離法和抗積分飽和20、簡(jiǎn)述擴(kuò)充臨界比例度法、擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定PID參數(shù)的步驟。擴(kuò)充臨界比例度法整定PID參數(shù)的步驟：(1)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期T,例如被控過(guò)程有純71后時(shí)，采樣周期 T取滯后 時(shí)間的1/10以下，此時(shí)調(diào)節(jié)器只作純比例控制，給定值 r作階躍輸入。(2)逐漸加大比例系數(shù)Kp,使控制系統(tǒng)出現(xiàn)臨界振蕩。由臨界振蕩過(guò)程求得相應(yīng) 的臨界振蕩周期T6并記下此時(shí)的比例系數(shù) Kp,將其記作臨界振蕩增益 K$此時(shí)的比例度為臨界比例度，記作s oKs(3)選擇控制度，所謂控制度是數(shù)字調(diào)節(jié)器和模擬調(diào)節(jié)器所對(duì)應(yīng)的過(guò)渡過(guò)程的誤 差平方的積分之比。根據(jù)控制度，查表求出T、Kp>

19、; Ti和Td值。(5)按照求得的整定參數(shù)，投入系統(tǒng)運(yùn)行，觀察控制效果，再適當(dāng)調(diào)整參數(shù)，直到獲得滿意的控制效果為止。擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定PID參數(shù)的步驟：(1)斷開(kāi)數(shù)字調(diào)節(jié)器，讓系統(tǒng)處于手動(dòng)操作狀態(tài)。將被調(diào)量調(diào)節(jié)到給定值附近并穩(wěn)定后，然后突然改變給定值，即給對(duì)象輸入一個(gè)階躍信號(hào)。(2)用儀表記錄被控參數(shù)在階躍輸入下的整個(gè)變化過(guò)程曲線，如圖所示在曲線最大斜率處作切線，求得滯后時(shí)間 下被控對(duì)象白時(shí)間常數(shù)Tc,以及它 們的比值Tc/ a由Tg Tc/他，查表，求出數(shù)字控制器的 T、Kp、Ti和Td。21、數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)步驟是什么數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)步驟如下：根據(jù)控制系統(tǒng)的性質(zhì)指標(biāo)要求和其它約束

20、條件，確定所需的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)(z)(2)求廣義對(duì)象的脈沖傳遞函數(shù) G(z>求取數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù) D(z)。(4)根據(jù)D(z冰取控制算法的遞推計(jì)算公式。23、等效離散化設(shè)計(jì)方法存在哪些缺陷答：等效離散化設(shè)計(jì)方法存在以下缺陷：(1)必須以采樣周期足夠小為前提。在許多實(shí)際系統(tǒng)中難以滿足這一要求。(2)沒(méi)有反映采樣點(diǎn)之間的性能。特別是當(dāng)采樣周期過(guò)大，除有可能造成控 制系統(tǒng)不穩(wěn)定外，還使系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間處于“開(kāi)環(huán)”、失控狀態(tài)。因此，系統(tǒng)的調(diào)節(jié) 品質(zhì)變壞。(3)等效離散化設(shè)計(jì)所構(gòu)造的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其性能指標(biāo)只能接近于原連續(xù)系 統(tǒng)(只有當(dāng)采樣周期T=0時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)才能完全等同于連續(xù)系統(tǒng))

21、，而不可 能超過(guò)它。因此，這種方法也被稱為近似設(shè)計(jì)。23、什么是信號(hào)重構(gòu)答：把離散信號(hào)變?yōu)檫B續(xù)信號(hào)的過(guò)程，稱為信號(hào)重構(gòu)，它是采樣的逆過(guò)程。26、寫(xiě)出零階保持器的傳遞函數(shù)，引入零階保持器對(duì)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)有何影響答：零階保持器的傳遞函數(shù)為 Ho(s)O零階保持器的引入并不影響 s開(kāi)環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)的極點(diǎn)。27、已知某連續(xù)控制器的傳遞函數(shù)為2n2n s n試用雙線性變換法求出相應(yīng)的數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D(z),并給出控制器的差分形式。其中T 1s。解：令D(z)Ez)s22 n22. n(n 4 n 4)z2(z22 2z 1 1)(2:8)z1控制器的差分形式為_(kāi)2_2 2 8u(k) nu(k2 4 n 41)2n2 4 nn4(e(k)2e(k 1) e(k 2)26、被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為采樣周期T=10采用零階保持器，針對(duì)單位速度輸入函數(shù),按以下要求設(shè)計(jì):(1)最少拍無(wú)紋波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì) (z)和D(2)求出數(shù)字控制器輸出序列u(k)的遞推形式。解：廣義對(duì)象的脈沖傳遞函數(shù)Gc z-Ts 彳e 八11 z 22將T=1S代入，有Gcz-1 1211 z1 2 z最少拍無(wú)紋波設(shè)計(jì)步驟:1)根據(jù)廣義對(duì)象的傳遞函數(shù)確定參數(shù)已知N=2, M=2所以d=0w=1v=2, j=2