计算机控制系统复习题及答案

计算机控制系统课程复习资料计算机控制系统课程复习资料 一、简答题一、简答题 1.什么是计算机控制系统它由哪几部分组成各有什么作用。 2.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么计算机控制系统有哪些优点 3.计算机控制系统中的保持器有何作用，简述保持器的特点 4.简述 PID 调节器的作用，有哪几种改进型数字PID 算法 5.计算机控制系统有哪四种形式的信号各有什么特点 6.简要说明什么是计算机控制系统模拟调节器与数字调节器有何区别 二、分析和计算题二、分析和计算题 1.已知一系统的闭环脉冲传递函数为Gcz yKT。 2.已知一系统的闭环脉冲传递函数为Gcz 求输出 yKT及 y∞。 3.用长除法或 Z 反变换法或迭代法求闭环系统Gcz 4.已知低通数字滤波器Dz 0.5266z z-0.4734 z0.5 8z 0.1z-0.12 2 0.1z -1 -1 -2 1- 0.4z 0.8z -1 Yz Rz ,其中输入为单位阶跃信号 ,求输出 0.530.1z 1- 0.37z-1 当输入为单位阶跃信号时, 的单位阶跃响应。 ,求 D（z）的带宽 ωm;并求当输入 Ez为阶跃信号时数字滤波器 的控制算法。取采样周期T2ms。 5.设系统如图所示，试求 ①系统的闭环脉冲传递函数。 ②判定系统的稳定性。 ③分别求系统对单位阶跃输入和单位斜坡输入时的稳态误差。 _ 6.设函数的 La 氏变换为Fs 5 s s 4 2 ，试求它的 Z 变换 Fz。 7.数字控制系统如图所示,求当 K10,T1s,a1 时，分别求当输入为单位阶跃、单位斜单位抛物线函数时 的稳态误差。 8.已知单位负反馈系统的开环脉冲传递函数为 GkzK0.1z0.08/[z-1z-0.7],问当K为何值时系 统稳定。 第 1 页共 7 页 9.已知系统单位负反馈的开环传递函数为Gkz 问K 为何值时系统稳定 z0.8 zz-1z -0.7 10.已知单位反馈系统的广义对象的Z 传递函数为 W1z 0.26z 1 2.78z 1 0.2z 1- z 1- 0.286z -1-1 -1-1-1 ,试按最少拍无波纹设计原则设计单位阶跃输入时 ,计算机的 调节模型 Dz,并求其控制算法。 11.已知连续系统的传递函数Gss1/[ss2]试用冲击不变法求其等效的Z 传递函数. z22z 1Yz  12.已知离散系统的 Z 传递函数Gz  2 ,试求离散系统的状态方程和输出方程。 z 5z6Uz 13.已知离散系统的Z传递函数Gz  14.已知离散系统的差分方程为 2z 1Yz  ,试求离散系统的状态方程和输出方程。 2z 6z8Uz yk25yk1 3yk uk1 2uk 输出为 yk，试写出它们的状态方程和输出方程. XkTT 15.已知离散系统的状态空间表达式， 10.9 XkT2ukT  0.41 初始状态 X00 ykT  10XkT 试求系统的 Z 传递函数Gz  Yz 。 Uz 16.已知Ds  10.24s ,写出与它相对应的PID增量型数字控制算法。T1s 0.08s -1 17.已知广义对象的 z 传递函数 HGzz0.5/〔z-0.9z-0.4〕,取采样周期 T1s,试设计 PI 调节 器 DzKpKi/1-z ,使速度误差 ess0.1,取采样周期 T1s。 并求控制算法 ukTD （z） Uz/Ez。 18.已知被控对象的传递函数;Gs1/〔ss2〕,采用零阶保持器,取采样周期T0.1,试设计单位阶跃作 用下的最少拍调节器。 19.已知单位负反馈系统被控对象的传递函数Gs2/ s2,采用零阶保持器,取采样周期 T1s,试设计 单位阶跃作用下的最少拍调节器Dz,并求其调节时间 ts,控制算法 ukT。 第 2 页共 7 页 参考答案参考答案 一、简答题一、简答题 1.答计算机控制系统又称数字控制系统 ,是指计算机参与控制的自动控制系统,既用算机代替模拟控制 装置,对被控对象进行调节和控制。控制系统中的计算机是由硬件和软件两部分组成的 .硬件部分计算 机控制系统的硬件主要是由主机、 外部设备、 过程输入输出设备组成； 主机通常包括中央处理器CPU 和内存储器ROM，RAM，它是控制系统的核心。内存储器中预先存入了实现信号输入、运算控制和命 令输出的程序，这些程序就是施加被控对象的调节规律。外部设备 操作台，又称为人机联系设备, 通 常包括 CRT 显示器和键盘、专用的操作显示面板或操作显示台等。打印和制表装置主要包括有打印 机相绘图机。磁盘设备一般称为外存储器，它兼有输入和输出两种功能，用来存放程序和数据存储 器的后备存储设备。通信设备；报警设备用来显示被控对象的非正常工作状态。过程输入输出设备 计算机与被控对象是用过程输入输出，它在两者之间进行信息传递和变换。二、软件部分软件是各 种程序的统称，通常分为系统软件和应用软件。 2.解计算机控制系统又称数字控制系统 ,是指计算机参与控制的自动控制系统,既用计算机代替模拟控 制装置,对被控对象进行调节和控制。计算机采用的信号是数字信号，因此为了信号匹配，在计算机与 被控对象之间采用模／数转换器A／D和数／模转换器D／A，以实现 两种信号之间的相互转换。计算机控制系统的优点 1控制规律灵活，可以在线修改。 2可以实现复杂的控制规律，提高系统的性能指标. 3抗干扰能力强，稳定性好。 4可以得到比较高的控制精度。 5能同时控制多个回路，一机多用，性能价格比高。 6便于实现控制、管理与通信相结合，提高工厂企业生产的自动化程度. 7促进制造系统向着自动化、集成化、智能化发展。 3.解保持器的原理是，根据现在时刻或过去时刻输入的离散值用常数、线性函数或抛物函数形成输出 的连续值。它的插值公式 m 代表阶保持器。通常 m＝0 和 m＝1 分别称为零阶保持器和一阶保持器。 零阶保持器的幅频特性和相频特性有如下特性 1低通特性保持器的输出随着信号频率的提高，幅值迅速衰减。 2相位滞后持性信号经过零阶保持器会产生相位滞后，它对控制系统的稳定性是不利的。 4.解PID 调节器的控制作用有以下几点 1比例系数 Kp，直接决定控制作用的强弱，加大 Kp 可以减少系统的稳态误差，提高系统的动态响应 速度。过大会使动态质量变坏，引起被控制量振荡甚至导致闭环系统不稳定 2在比例调节的基础上加上积分控制可以消除系统的稳态误差，因为只要存在偏差，它的积分所产生 的控制量总是用来消除稳态误差的，直到积分的值为零，控制作用才停止。但它将使系