发布时间 : 星期四 文章计算机控制 习题更新完毕开始阅读
一、 填空(20分)
1、典型计算机控制系统原理图如下,请写出各部分名称:
(1)_____________________________(2)_____________________________ (3)_____________________________(4)_____________________________ (5)_____________________________
2、计算机控制系统按功能可分为:( ),( ),( ),分级计算机控制系统。 3、在A/D转换器的原理中,图1为( )式转换器,图2为( )式转换器。
图1 图2
4、数字控制器设计时,常用的连续域-离散化方法有:( )、( )、一阶差分近似法、零极点匹配设计法和突斯汀变换法。
5、振铃幅度( )。
6、D/A转换器常用的电阻网络有两种:( )和( ),图4属于( )。在DAC0832内部的电阻网络是( )。 二、(10分)某4位逐次逼近式A/D转换器,满量程为4V,现若输入1.8V模拟电压,试分析其逐次逼近的转换过程。
三、(12分)请推导出下图逐点比较法圆弧插补算法的偏差公式。 四、(12分)连续控制器传函为: , (T=1s) (1) (2)
采用一阶差分近似法求D(Z); 采用突斯汀变换法求D(Z)。
五、(16分)已知模拟PI调解器的传递函数 ,T=1, (1)写出其对应的数字PI位置表达式和增量表达式; (2)按照标准数字PID调节器形式写出 和 的值; (3)说明 和 对系统性能的影响。
六、(16分)已知广义被控对象 ,T=1,在单位速度信号输入作用下, 求:1. 设计最少拍有波纹控制器 ;
2. 若 ,求控制器输出 的表达式;
3. 系统的输出响应 ,并画出输出响应曲线。
七. (14分)已知离散的状态空间方程为
,采样周期T=0.1s
(1) 判断系统的能控性;
(2) 用状态反馈法将闭环系统的极点配置在 ,求所用的反馈阵K。
一、简答题(共28分)
1.试说明计算机控制系统的组成及完成的主要任务。(6分)
2.在计算机控制系统中,实时、在线与离线工作方式的含义是什么。(6分)
3.操作指导系统与直接控制数字控制系统的主要区别是什么。(4分)
4. A/D转换器的主要技术指标是什么。(5分)
4.试简要说明大林算法的设计目标及振铃产生的原因。(7分)
二、计算题(共72分)
1. 写出第一象限逐点比较直线差补算法的原理;对(0,0)到(4,3)的直线进行差补,绘制出差补过程并填表完成差补计算。(共12分)
步数 偏差判别 步进方向 偏差计算 终点 起点 F=0 N=
2. 已知按大林算法设计的闭环控制器 ,输入为 ,求1. 振铃幅度RA;2.给出消除振铃的方法及消除振铃后控制器 。(8分)
3. 已知模拟调节器 ,T=1,分别利用阶跃响应不变法以及突斯汀变换法求离散控制器D(Z),并分别写出U(k)的差分方程。(12分)
4. 已知当T=1时,由连续系统PID 控制器 ,按照标准数字PID 的算法,得到数字PID控制器 的输出控制信号 的递推位置算式是:
求:1. 由表达式写出PID控制器的参数 、 和 的值
2. 按照上述离散差分方程试写出连续PID控制器的传递函数 的表达式。 3. 说明参数 对系统性能的影响。(12分)
5、已知广义被控对象 ,T=1,在单位阶跃信号输入作用下, 求:1. 设计最少拍有波纹控制器 ; 2. 若 ,求控制器输出 的表达式;
3. 系统的输出响应 ,并画出输出响应曲线。(16分)
六.已知离散的状态空间方程为
(1) 判断系统的能控和能观性;
(2) 如期望观测器的极点为 ,求观测器反馈阵L。 (12分) 一、简答题(共30分)
1.列举工业控制机的五个特点。(5分)
2.计算机控制系统按功能可分为哪四类。(4分)
3.逐次逼近式A/D转换器原理图如下,试解释其工作原理。(5分)
4.试说明S平面与Z平面的映射关系,并给出线性离散系统稳定的充分必要条件。(6分)
5.列举出连续域-离散化设计中一阶差分近似法以外的其它四种离散化方法。(4分)
6.解释振铃幅度及消除振玲现象的方法。(6分)
二、已知模拟调节器 ,T=1,利用一阶差分近似法求离散控制器D(Z),并写出U(k)的差分方程。(10分)
三、写出第一象限逐点比较直线差补算法的原理;对(0,0)到(2,5)的直线进行差补,绘制出差补过程并填表完成差补计算。(共15分) 步数 起点
偏差判别 步进方向 F=0 N=
偏差计算
终点
四.已知模拟调解器的传递函数 ,T=1。(15分) (1)写出其对应的数字PID位置表达式和增量表达式; (2)按照标准数字PID调节器形式写出 、 的值; (3)说明 和 对系统性能的影响。
五、已知广义被控对象 ,T=0.5,在单位速度信号输入作用下 ,设计最小拍有波纹控制器 ,写出误差输出序列表达式 。(15分)
六.已知离散的状态空间方程为
(1) 判断系统的能控和能观性;
(2) 若采样同期T=0.1秒,设计状态反馈矩阵K,使闭环反馈系统的特征值位于 处; (3) 如期望观测器的极点为 ,求观测器反馈阵L。 (15分)
一、填空及选择题(共15分)
1.计算机控制系统按功能可分为操作指导控制系统、( )、( )、( )。 2.工业控制机的特点是具有高可靠性和可维护性、( )、( )、( )、( )。 3
.
振
铃
幅
度
定
义
为
( );
消除振玲现象的方法是( )。 4.常用的连续域——离散化设计方法有五种,分别是双线性变换法、一阶差分近似法、冲击响应不变法、( )、( )。 5.增量式PID算式为 ( ). A. B.
C.
6. 当数字PID位置算法的积分饱和误差量较大时,常采用 ( ) A. 积分分离法;
B. 不完全微分PID法 C. 扩充响应曲线法
7. 从计算机的工作量及成本方面考虑,采样周期( ) A. 不宜过长 B. 不宜过短 C. 采样周期的大小无影响
8.在最少拍控制系统中设计数字控制器时必须考虑的两方面问题是:( ) A. 物理可实现性和稳定性 B. 可控性和可观测性 C. 可控性和稳定性
二、问答题(共11分)
1.模拟量输出通道有两种基本结构形式,请绘制出一个输出通道设置一个D/A转换器的结构形式。
2.微机控制系统设计的步骤是什么?
三、计算题
1.(14分)设加工第一象限逆弧 ,起点A(3.0),终点 B(0,3)。要求: (1)按逐点比较法插补进行列表计算 (2)作出走步轨迹图,并标明进行方向和步数
步数 起点 1 2 3 4
偏差判别
步进方向
偏差计算
坐标计算
5
2. 已知数字调节器 ,如果用采用并行法实现该调节器,请画出其实现的原理框图,并写出控制量输出 的差分方程表达式。(10分)
3. 用双线性变换法和一阶差分近似法将控制器 离散化。( )(10分)
4. (15分)已知 ,T=1s 。要求:
(1)分别写出D1(s)相对应的位置型PID、增量型PID算法的输出表达式。 (2) 、 和 的值是多少?并说明 、 和 对系统动态特性我稳态特性的影响。
5.已知广义被控对象 ,T=1秒,在单位阶跃信号输入作用下 .设计最小拍无波纹控制器 ,并画出控制量 和系统输出 。(15分)
6.数字控制系统的状态方程为
设系统期望的闭环极点为Z=0.5±j0.5,系统状态能控且能观,求反馈增益矩阵K。(10分)
一、简答题
1.绘制出典型的计算机控制系统原理框图。
2. 说出工业控制机的特点。
3. 解释振铃幅度。
4. 下图是ADC0832的的原理框图,请指出图中1至5分别代表什么。
A. 比较器 B. 开关树组 C. 八通道多路模拟开关 D. 控制逻辑 E. 逐次逼近寄存器SAR
请选择:
1 2 3 4 5
5. 绘制出多个输出通道共用一个D/A转换器的结构形式。
二、计算题
1.请写出逐点比较第二象限直线插补算法的偏差公式Fm,设当前点位置坐标为(Xm,Ym),终点坐标(Xe,Ye)。说明如何根据Fm的值判断当前点位置,并求出当工作点分别向-X,+Y方向步进一步时的偏差判别式Fm+1。
2已知数字调节器 ,如果采用并行法实现该调节器,请画出其实现的原理框图,并写出控制量输出 的差分方程表达式。
3. 用一阶差分近似法和阶跃响应不变法将控制器 离散化。( )
4.已知模拟调解器的传递函数 ,T=1,写出其对应的数字PID位置表达式和增量表达式,按照标准数字PID调节器形式求出 、 和 的值。并说明 、 和 对系统动态特性的影响。
5.已知广义被控对象 ,T=1秒,在单位阶跃信号输入作用下 .设计最小拍无波纹控制器 ,并写出控制量 和系统输出 。
6.已知离散的状态空间方程为
系统状态能控且能观,采样同期T=0.1秒,设计状态反馈控制器,使控制极点配置在 ,使观测器极点配置在 处。