计算机控制技术试题

计计算算机机控控制制技技术术试试题题 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．控制系统常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相同。 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，经验上，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．平均值滤波是对信号y 进行 m 次采样；滤波器的输出y(k) 。 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.说明最小拍无差控制系统的特点及应用范围。 3.说明数字 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.说明最小拍无差控制系统的特点及应用范围。 5.简单说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？ 3）R(s)、 N(s)同时作用时，总误差为多少？ （不必进行具体计算） 2．已知 A 点信号如图 2 所示，试画出 B 点、C 点的信号图形，设采样周期T=/2。 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？ 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 Z[1/s]= z (z1) T r(t) T r(t) G(z） 1/s1/s T c*(t) Z[1/s2]=Tz/(z-1)2） 5．已知 x(t)=+5sin3t) 采样周期 T=2/3，试求 采样信号 x*(t)。 1/s G(z）1/s T c*(t) 图3 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 L() 20 dB 1 [-20] c1/T  图5 五、（13 分）若已知计算机控制系统结构如图6 所示 r (t)  T K ZOH T c*(t) c (t) 图6 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。 T=1 秒 3）所得结果说明了什么问题？ [注：已知 Z[a/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， G f (s)  U(s) 1/(Tfs 1) ，Tf=RC E(s) 1）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） 一、填空题（每空 2 分，共 20 分） 1．精度；2．积分；3．相同； 4．快速性；5．运动平稳性； 6．系统本身特性；外作用； 1m 7．采样、量化、零阶保持器；8．(4 ~10) n ；9．调理电路； 10． y(i) m i1 二、简答题（每题 6 分，共 30 分） 1． 0．1； 0； 0．1 3．（1）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）转换速率：根据系统的频带或信号的变化频率。（2 分） 4．（1）G(z)  Z  Tz 1   ，（3 分） 2  2 s(z 1) zzz211 （2）G(z)  Z   Z    ，（3 分） 2ss(z 1) (z 1) (z 1)   2 * k)](t  kT) 0.5(t  kT)5．x (t) x(k)(t  kT) [0.55sin(3 3 k0k0k0 （ 若仅写出x(k)  0.5，只能给 3 分） 三、（12 分）1）K 10，K v 1/ K  0.1； （4 分） 2） c 10 ； 3）G(s)  （4 分） 10 ，故(c)  90otg 110T s(Ts 1) oo1  M 180 90 tg10T （4 分） 五、（13 分） 1esT 1  10.632K 1  K(1 z)Z1）G(z)  K Z  s(s 1)  (z 0.368) ，（3 分） ss 1  要求：| z || 0.3680.632K |1 (0.3680.632K)  1，K  2.16 (0.3680.632K) 1，K  1 取 K  0（由于系统均为负反馈），所以0  K  2.16 （5 分） 2）该系统为一阶系统，K  0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，如果方法正确，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相同 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，按采样定理要求采样频率s应大于 2 max 5．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，经验上，采样频率s应取为(4--10)n 7．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y(k)  9．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(每小题 2 分，共 10 分 2．在单位闭环负反馈控制系统 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 增强。 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，在系统结构与参数不变的条件下，抑制干扰的能力 B。A增强； B减弱； C不变。 三、简答题（每题 5 分，共 25 分） 1．试简单说明如何根据系统开环对数频率特性来判断闭环系统是否稳定。 答：依相稳定裕度进行判断，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