《计算机控制技术》精彩试题集

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1、一、填空题(每空2分，共20分)1. 闭环负反馈控制 的基本特征是。2. 闭环控制系统里，不同输出与输入之间的传递函数分母。3惯性环节的主要特点是，当其输入量发生突然变化时，其输出量不能突变，而是按变化。4. 静态误差系数是系统在典型外作用下精度的指标，静态误差系数越大，精度。5. 系统的相稳定裕度%，定义为开环频率特性在截止频率处。6. 离散系统稳定性与连续系统不同，它不仅与系统结构和参数有关，还与系统的有关。7. 零阶保持器是一个相位滞后环节，它的相频特性卩(3)=。8. 若已知闭环系统自然频率为 ,经验上，采样频率 应取。ns9. 通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为。10. 为使传感器

2、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。二、选择题(每题2分，共10分)1. 在计算机控制系统里，通常当采样周期T减少时，由于字长有限所引起的量化误差将。A 增大；B 减小；C 不变。2. 控制算法直接编排实现与串联编排实现相比，有限字长所引起的量化误差。A较大；B较小；C相当。3. 某系统的 Z 传递函数为 G(z) = 0.5(z+0.5) / (z+1.2)(z-0.5)，可知该系统是。A稳定的；B不稳定的；C 临界稳定的。4. 若以电机轴的转角为输入量，电机轴的转速为输出量，则它的传递函数为环节。A积分；B微分；C惯性。5 .在确定A/D变换器精度时，通常要求它的

3、精度应传感器的精度。A 大于；B 小于；C 等于。三、简答题（每小题5分，共20分）1图1为水箱水位自动控制系统，试说明基本工作原理。2已知单位负反馈闭环控制系统的单位阶跃响应的稳态误差为 0.1，试问 该系统为几型系统，系统的开环放大系数为多少?3试简单说明系统稳定性与稳态误差相互矛盾的关系。4试表述采样定理，并说明若一高频信号采样时不满足采样定理，采样后 将会变成何种信号。四、（10分）已知单位负反馈系统开环传递函数为G（s）= 2/s（s+2 ）nn实测求得单位阶跃响应的g%=4.3%, t二2.5秒，试写出闭环传递函数并求 , sn 匚为多少。五、（10分）现已知某炉温变化范围为010

4、00C，测试时，采用9位的A/D变换 器（带符号位），试问此时系统对炉温变化的分辩率为多少。若测试时，通过变送 器将测试起点迁移到500C，保持同样的系统对炉温变化的分辩率，试问此时可 采用几位的A/D变换器就可以了。六、（ 10分）已知系统方块图如图2所示C(z)1）试写出系统闭环传递函数e（z）=C(z)R(z)2）若K=2,试求使系统稳定的T取值范围。(已知 Z1/s2】=Tz/(zT)2)七、（20分）已知调节器传递函数为Gc(s)-(s + 1)(s + 0.2)US),E(s)T=0.5 秒1）试用一阶向后差分变换法，将其离散，求G（z）二？c2）将G （z）用第二种直接程序法编排

5、实现，试求u （k）表达式，并画出结构c图；3）将该算法分成算法I 与算法II， 并画出编程的流程图。计算机控制技术试题（3）评分标准（参考）一、填空题（每空2分，共20分）1测量偏差、纠正偏差；2相同； 3按指数规律变化；4越高；5相角与180度之差；6.采样周期；7. -T/2;8. 10 ; 9.串模干扰；10.调理n电路。二、选择题（每空2分，共10分）1.A；2.A；3.B；4.B；5 B。三、简答题（每小题5分，共20分）1.由于出水干扰Q。使水位下降时，浮子下降，进水口打开，水位逐渐增高，浮 子逐渐上浮，当达到给定高度时，浮子将进水口堵死，从而保持设定高度。2.1） 零型系统；2

6、） 0.1=1/（1+K）K=93. 通常，在系统正向通道加入积分环节或增大开环放大系数，将会减少稳态误差，但将会降低系统的稳定程度4. 若连续信号所含频率分量的最高频率为，为使其采样信号不失真，采样max频率 2；若不满足采样定理，一个高频信号将会变成低频信号。s max四、（10分）1)3分)2s2 + 2g s +2nnn2) b% = e-朮八1弋2 = 0.043，7 = 0.707(4 分)3.5t = 2.5，1.82rad / ss 7nn评分：由于7 计算有误，使 计算有误，可给1分。 n五、(10分)5分)1 )28 = (1000o )/A，故 A=39； (5 分)2)

7、2n = (1000。 5000)/3.9，故 nlg128.2/lg2 = 7评分：于A计算有误导致第2问有误，但计算方法正确，可给3分。六、(10分)1) G( z) - K - Z1 e sT 0.5ssTZ_0.5KT 5K(1 Z X)(Z 1)2(Z 1)0.5KT2)A( z) = z 1 + 0.5KT = 0 ，0 K = 2，A(z) = z 1 + T = 0要求I z l=IT 11 1，1 (1 T) 1，T2(1T)00( z) = -1 + G (z) (z 1 + 0.5KT)2) u(k) = 0.9u(k 1) + 1.36e(k) 0.67e(k 1)；3

8、) I：u(k) = 1.36e(k) + U评分：1)每小问各为5分2) 若因(z)有错，导致T有错，但求T方法正确，可得3分；3) 求(z)方法正确，但计算有误，可得3分。七、(20分)1)S=(1-z-1)/TG(z)=(1.5-z-1)/(1.1-z-1)C仃一0.67 z T) U (z)=1.36=(1 0.9z1) E(z)返回II： u=0.9u(k)-0.91e(k)1评分： 1 )第1小题10分，其余两小题各5分；2)由于第1小题计算有误，使第2、3小题有误，但方法正确，可给5分；3）在第2小题中，若采用减小延迟方法绘结构图时亦算正确。第一章1. 典型的工业生产过程分为哪几

9、种？答:典型的工业过程分为3种:连续过程,离散过程和批量过 程.2. 计算机控制系统的工作步骤分为哪几步？答:计算机的工作步骤分为3步:实时数据采集,实时数据决 策和实时数据处理.3. 计算机控制技术的工作方式有哪几种？答:计算机控制技术的工作方式有2种,即在线方式和离线 方式.4. 为什么要强调计算机控制中的实时性？ 答:所谓实时性,就是指信号的输入 ,计算和输出都要在 一定的时间范围内完成,亦即计算机对输入信息,以足够快的 速度进行控制,超出了这个时间,就失去了控制的时机,控制 也就失去的意义.所以要强调计算机控制中的实时性.5. 常用的计算机控制系统主机有哪几种？答:常用的计算机控制系统

10、主机有可编程控制器 ,工控机 , 单片机，DSP和智能调节器.6. 计算机控制系统中集散控制系统的体系结构分为哪几部 分？答：计算机控制系统中集散控制系统（DCS）的体系结构分为分散过程控制级，集中操作监控级，综合信息管理级三部分.7. 现场总线控制系统的结构模式分为哪几部分？答:现场总线控制系统（FCS）的结构模式为操作站一-现场 总线智能仪表 两层结构.（DCS 为操作站-控制站-现场仪表 三层结构模式）第二章1. 什么是计算机的总线？答:所谓总线，就是计算机各模块之间互联和传送信息 （指令，地址和数据）的一组信号线.分为内部总线和外部总线.2. 计算机的外部总线有哪几种？答:计算机的外部

11、总线有 RS-232C，RS-485，IEEE-488，USB 等 等.3. RS-232C 串行通信总线采用什么传输方式？为什么 RS-232C 的传输距离不远？答：RS-232C 串行通信总线采用的是不平衡传输方式.由于发 送器和接收器之间有公共的信号地线 ，共模信号不可避免地 要进入信号传送系统中 .当传输距离过远时 ，发送器与接收器各自会形成不同的对地电位.4.RS-485串行通信总线采用什么传输方式？它与RS-422A串 行通信总线的区别是什么？答:RS-485串行通信总线采用的是不平衡传输方式.区别在于RS-485为半双工工作方式，而RS-422A为全双工工 作方式.且RS-422

12、A适用于两点之间进行高速，远距离通信，而 RS-485适用于多点之间进行高速，远距离通信.5. 数字量I/O的接口芯片有什么 作用？有哪些典型芯片？P306. 积分电路对数字量信号的调理过程。P31为了清除由于接点的机械抖动而产生的振荡信号，一般都就应加入有较长时间常数的积分电路来消除这种振荡.7. 采用光电耦合器的大功率输入调理电路的工作过程。P328. 什么是香农采样定理？香农采样定理:如果模拟信号（包括噪声干扰在内）频谱的最高频率为 fmax,只要按照采样频率f=2fmax进行采样，那么采 样信号就能惟一地复观.9. 什么是量化误差？量化过程实际上是一个用q去度量采样值幅值高低的小数归

13、整过程，由于量化过程是一个小数归整过程，因而存在量化误差， 量化误差为（+_l/2）q.10. 什么是孔径时间和孔径误差？完成一次 A/D 转换所需的时间称为孔径时间. 孔径时间决定了每一个采样时刻的最大转换误差 ,即为孔径误 差.11.采样保持器的工作原理？ P41K)uTV II 采样保寺(b)工作波性图 2-8采样保持器12.结合具体电路，分析以 AD574A 为核心的 A/D 过程通道的工作过程。P4513. 什么是串模干扰，抑制的方法有哪些？串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰信号.高通,低通,带通滤波器.尖峰型串模干扰民为主要干扰源时,用双积分 A/D 转换器.采用双绞线作信号引线(

14、减少电磁感应)14. 什么是共模干扰，抑制的方法有哪些？所谓共模干扰 ,是指 A/D 转换器两个输入端公有的干扰电压.抑制方法:变压器隔离 光电隔离 浮地屏蔽15. 什么是长线传输干扰，抑制的方法有哪些？ 长线传输干扰是指 :长线传输受到外界干扰 ,具有信号延 时,高速度变化的信号在长线中传输时 ,还会出现波反射现 象.抑制方法:终端匹配 始端匹配16. 计算机控制系统中有哪些类型的地线？有模拟地线,数字地线,安全地线,系统地线,交流地线V0V7第三章1. 逐点比较法直线插补原理加工第三象限直线OA,起点为0(0, 0),终点坐标为A(-6, -4)，试进行插补计算并作出走步轨迹图。P842.

15、 逐点比较法圆弧插补原理加工第四象限逆圆弧 AB, 已知起点的坐标为 A(0, -4),终点的坐标为B(4, 0), 试进行插补计算并作出走步轨迹图。P873. 根据已知的三相步进电机的工作时序图,分析说明其工作 方式。A-B-C-A4. 已知三相步进机的转子为40个齿,定子为3对磁极,试求工 作在三相六拍方式时的步距角和齿距角。步距角:360/40/6=1度齿距角360/40=9度第四章1：求惯性环节D(s)二1 的差分方程Ts +11解：由D(s)=US=磊有1(片 + 1)U (s) = E (s)化成微分方程：du(t)dt+ u (t) = e(t)以采样周期离散上述微分方程得TU(

16、kT) + u (kT) = e(kT)即1用一阶后项差分近似代替得：TUk) + u (k) = e(k)1u (k) - u (k -1)代入上式得整理得壬u(k) - u (k -1) + u (k) = e(k)u(k) = 1 u(k 一 1) +e(k)T + TT + T112. 根据模拟PID的控制算法，分别写出数字PID位置式和增量式算法。P105 P1063. 数字PID位置式和增量式算法的各自特点是什么？增量算法不需要做累加,位置算法要用到过去的误差的累加值,容易产生大的累加误差增量算法得出的是控制量的增量 ,而位置算法的输出是控制量的全量输出,误动作影响大.采用增量算法

17、,易于实现手动到自动的无冲击切换.4. 数字PID控制算法中，Kp、Ti、Td的物理调节作用分别是什么？Kp为比例增益，能减小误差，但不能消除稳态误差，但Kp加 大会引起系统不稳定.Ti为积分时间常数 只要有足够的时间，积分控制将能完全 消除误差 但积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统出 现振荡.Td 为微分时间常数 可以减小调整时间，从而改变系统的 动态性能.5. 什么是积分饱和现象？积分分离算法的工作原理是什么？ 所谓积分饱和现象是指若系统存在一个方向的偏差，PID控制器的输出由于积分作用的不断累加而加大， 从而导致 u(k)达到极限位置。此后若控制器输出继续 增大， u ( k )也

18、不会再增大，即系统输出超出正常运行范 围而进入了饱和区。一旦出现反向偏差，u(k)逐渐从饱 和区退出。进入饱和区愈深则退饱和时间愈长。 此段时 间内，执行机构仍停留在极限位置而不能随着偏差反向 立即做出相应的改变，这时系统就像失去控制一样， 造 成控制性能恶化。这种现象称为积分饱和现象或积分失 控现象积分分离算法的工作原理是 :当偏差较大时 ，取消 职分作用，当偏差较小时，才将积分作用投入.e(k)|B时，采用PD控制，当|e(k)|二B,采用PID 控制(B为积分分离阈值)6. 最少拍控制算法本质上是什么算法，为什么？最少拍控制算法本质上是时间最优控制算法 ,因为最少拍控制算法是以系统的快速性为主要性能指标.7. 最少拍控制算法的三种典型输入信号分别是什么？三种典型输入信号分别是单位阶跃信号 ,单位速度信号 ,单 位加速度信号8. 最少拍控制算法的局限性是什么？最少拍控制器对典型输入信号的适应性较差