(完整版)计算机控制系统复习题答案
大学生《计算机控制技术》考试复习题及答案

大学生《计算机控制技术》考试复习题及答案一.单选题1.由于计算机只能接收数字量,所以在模拟量输入时需经()转换。
A.A/D转换器B.双向可控硅C.D/A转换器D.光电隔离器参考答案:A2.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构,需要接入()器件完成控制量的切换工作。
A.锁存器锁存B.多路开关C.A/D转换器转换?D.反多路开关参考答案:D3.在LED显示系统中,若采用共阳极显示器,则将段选模型送至()。
A.阳极B.阴极C.阴极或阳极D.先送阴极再送阳极参考答案:B4.电机控制意味着对其转向和转速的控制,微型机控制系统的作法是通()实现的。
A.改变定子的通电方向和通电占空比B.改变转子的通电方向和通电占空比C.改变定子的通电电压幅值D.改变转子的通电电压幅值参考答案:B5.RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是()。
A.0.3伏以下B.0.7伏以上C.-3伏以下D.+3伏以上参考答案:C6.采用共阴极LED多位数码管显示时,应()。
A.位选信号为低电平,段选信号为高电平B.位选信号为高电平,段选信号为低电平C.位选信号、段选信号都是高电平D.位选信号、段选信号都是低电平参考答案:A7.关于微型计算机控制技术的叙述,正确的是()。
A.微型计算机控制技术只能用于单片机系统B.任何控制系统都可以运用微型计算机控制技术C.微型计算机控制技术不能用于自动化仪表D.微型计算机控制技术可用于计算机控制系统及自动化仪表参考答案:D8.计算机监督系统(SCC)中,SCC计算机的作用是()。
A.接受测量值和管理命令并提供给DDC计算机B.按照一定的数学模型计算给定值并提供给DDC计算机C.当DDC计算机出现故障时,SCC计算机也无法工作D.SCC计算机与控制无关参考答案:B9.闭环控制系统是指()。
A.系统中各生产环首尾相接形成一个环B.输出量经反馈环节回到输入端,对空置产生影响C.系统的输出量供显示和打印D.控制量只与控制算法和给定值相关10.下列缩写表示现场可编程控制逻辑阵列的是()。
计算机控制技术期末复习试题附答案

计算机控制技术期末复习试题附答案一、选择题1. 下面哪个不是计算机控制系统的组成部分?A. 控制器B. 传感器C. 运算器D. 计算机主机答案:D2. 控制器的作用是什么?A. 输入信息B. 处理信息C. 输出信息D. 以上都是答案:B3. 在控制系统中,传感器的作用是什么?A. 输入信息B. 处理信息C. 输出信息D. 以上都是答案:A4. 控制器与执行器之间的信息传递通常采用哪种形式?A. 电信号B. 光信号C. 音频信号D. 无线信号答案:A二、填空题1. 在控制系统中,PID是什么的缩写?答案:比例-积分-微分2. 当一个过程变量小于或大于设定值时,控制器需要发出一个____信号来调节执行器。
答案:控制3. 开环控制系统中,控制器完全依赖于____来判断并调节执行器。
答案:设定值三、解答题1. 请解释闭环控制系统和开环控制系统的区别。
答案:闭环控制系统和开环控制系统是两种基本的控制系统结构。
闭环控制系统通过传感器获得反馈信息,将反馈信息与设定值进行比较后进行调节,以使系统输出接近设定值。
开环控制系统则没有反馈环节,控制器仅仅根据设定值来调节执行器。
闭环控制系统具有较好的稳定性和鲁棒性,能够减小外界干扰对系统的影响,但由于需要进行反馈调节,系统可能存在一定的响应延迟。
开环控制系统较为简单,但容易受到干扰的影响,对系统稳定性要求较高。
四、简答题1. 请简述计算机控制技术在工业自动化中的应用。
答案:计算机控制技术在工业自动化中广泛应用,其主要作用是实现对生产过程的自动控制。
通过传感器获取实时数据,计算机控制系统可以实时监测和控制生产过程中的各项参数,将实际数值与设定值进行比较,并通过执行器调节控制。
这种自动化控制能够提高生产效率、降低成本,同时还可以减少人为操作中的误差,提高产品的质量稳定性。
在工业生产中,计算机控制技术广泛应用于各种制造过程中,如汽车制造、电子设备制造、化工生产等。
通过计算机控制技术,可以实现生产过程中的自动监测、自动调节、自动报警等功能,从而提高生产效率,降低生产成本,提高产品的一致性和稳定性。
计算机控制系统试题及答案

计算机控制系统试题及答案(内容部分,字数超过5000字)试题一:1. 什么是计算机控制系统?描述其基本原理和组成部分。
答案:计算机控制系统是一种通过计算机对工业或生产过程进行自动化控制的技术系统。
其基本原理是通过获取传感器的输入信号,经过计算机处理并产生相应的控制命令,再通过执行器输出控制信号来实现对系统的控制。
计算机控制系统主要由以下几个组成部分构成:- 传感器:用于将被控对象(如温度、压力等)转化为电信号,为计算机提供输入数据。
- 计算机:作为系统的核心,负责数据处理、控制策略计算等工作。
- 控制器:根据计算机处理后的控制信号,通过执行器发送控制信号给被控对象。
- 执行器:根据控制信号,对被控对象进行操作,实现控制目标。
- 通信网络:为各个组件之间提供数据传输的通道。
2. 请简要介绍常见的控制系统分类。
答案:常见的控制系统分类包括:- 开环控制系统:控制器的输出不受被控对象的反馈作用影响。
这种系统只能根据预先设定的控制策略进行控制,无法根据系统实际情况进行调整,容易受到外界干扰的影响。
- 闭环控制系统:控制器的输出受到被控对象的反馈作用影响。
通过对被控对象输出信号的反馈进行比较和调整,实现系统对目标状态的精确控制。
闭环控制系统具有较高的鲁棒性和适应性,但也容易引起稳定性问题。
- 自适应控制系统:根据被控对象的实时变化情况,自动调整控制器的控制策略和参数,以实现对系统的最优控制。
自适应控制系统能够适应不断变化的工作环境,提高控制质量和效率。
- 模糊控制系统:通过引入模糊逻辑,将系统输入和输出之间的关系表示为模糊规则,并通过推理和模糊推理机制得到控制器的输出,实现对复杂非线性系统的控制。
模糊控制系统具有较强的鲁棒性和适应性,能够处理一些难以建立精确数学模型的控制问题。
3. 请简述PID控制器的基本原理及其优缺点。
答案:PID控制器是一种常用且经典的控制器。
其基本原理是根据系统误差的大小及其变化率来产生控制信号。
计算机控制系统题目(含答案)

n=v-j+q=2 对单位速度输入信号,选择
e (z)
1 (z)
v j
(1 ai z1 )(1
z 1 )q F1( z)
(1
z 1 )2 (1
f11z 1 )
i1
( z )
z
d
i1
(1 bi z 1 )F2 ( z)
(1
z 1 )( f21z 1
f 22 z 2 )
VOUT1 为单极性输出,若 D 为输入数字量,VREF 为基准参考电压,且为 n 位 D/A 转换器,则有
VOUT1
VREF
D 2n
VOUT2 为双极性输出,且可推导得到
VOUT2
(
R3 R1
VREF
R3 R2
VOUT1 )
VREF
(
D 2 n 1
1)
14、三相步进电机有哪几种工作方式?分别画出每种工作方式的各相通电顺序和电压波形图。(6 分)
步轨迹图,并标明进给方向和步数。[8 分]
(1) 插补计算过程如下表(4 分)
步数 偏差判别 坐标进给
偏差计算
坐标计算
终点判断
起点
F0=0
x0=0,y0=5
1
F0=0
-x
F1=F0-2x0+1=-9
x1=x0-1=4,y1=0
2
F1<0
+y
F2=F1+2y1+1=-8
x2=4,y2=y1+1=1
3
F2<0
对于三相步进电机则有单相三拍(简称单三拍)方式、双相三拍(简称双三拍)方式、三相六拍工作方式。 单三拍工作方式各相的通电顺序为:A→B→C→A→…,各相通电的电压波形:
计算机控制系统复习题答案

《计算机控制系统》课程复习题答案一、知识点:计算机控制系统的基本概念。
具体为了解计算机控制系统与生产自动化的关系;掌握计算机控制系统的组成和计算机控制系统的主要特性;理解计算机控制系统的分类和发展趋势。
回答题:1.画出典型计算机控制系统的基本框图;答:典型计算机控制系统的基本框图如下:2.简述计算机控制系统的一般控制过程;答:(1) 数据采集及处理,即对被控对象的被控参数进行实时检测,并输给计算机进行处理;(2) 实时控制,即按已设计的控制规律计算出控制量,实时向执行器发出控制信号。
3.简述计算机控制系统的组成;答:计算机控制系统由计算机系统和被控对象组成,计算机系统又由硬件和软件组成。
4.简述计算机控制系统的特点;答:计算机控制系统与连续控制系统相比,具有以下特点:⑴计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。
⑵计算机控制系统修改控制规律,只需修改程序,一般不对硬件电路进行改动,因此具有很大的灵活性和适应性。
⑶能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。
⑷计算机控制系统并不是连续控制的,而是离散控制的。
⑸一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式,同时控制多个回路。
⑹采用计算机控制,便于实现控制与管理一体化。
5.简述计算机控制系统的类型。
答:(1)操作指导控制系统;(2)直接数字控制系统;(3)监督计算机控制系统(4)分级计算机控制系统二、知识点:计算机控制系统的硬件基础。
具体为了解计算机控制系统的过程通道与接口;掌握采样和保持电路的原理和典型芯片的应用,掌握输入/输出接口电路:并行接口、串行接口、A/D和D/A的使用方法,能根据控制系统的要求选择控制用计算机系统。
回答题:1.给出多通道复用一个A/D转换器的原理示意图。
2.给出多通道复用一个D/A转换器的原理示意图。
3.例举三种以上典型的三端输出电压固定式集成稳压器。
答:W78系列,如W7805、7812、7824等;W79系列,如W7805、7812、7824等4.使用光电隔离器件时,如何做到器件两侧的电气被彻底隔离?答:光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。
计算机控制系统复习题答案仅供参考

(大部分答案都来自百度文库,不确定是否正确,自己最后验证一下,简答题有些题的答案可以简化的,自己适当省略就好)1. 简述采样定理的基本内容。
答:采样定理:如果连续信号)(t f 具有有限频谱,其最高频率为max ω,)(t f 进行周期采样且采样角频率s max 2ωω≥时,连续信号)(t f 可以由采样信号)(*t f 唯一确定,亦即可以从)(*t f 无失真地恢复)(t f 。
(百度文库答案) 2. 线性离散控制系统稳定的充要条件是什么?答:线性离散控制系统稳定的充要条件是:闭环系统特征方程的所有根的模|z i |<1,即闭环脉冲传递函数的极点均位于z 平面的单位圆内。
(百度文库答案)3. 脉冲响应不变法的基本思想是什么?答:脉冲响应不变法的基本思想是:离散近似后的数字控制器的脉冲响应g D (kT )是模拟控制器的脉冲响应采样值g (kT )的T 倍。
(百度文库答案)4. 写出增量型PID 的差分控制算式。
(书本P38-39页)答:增量型PID 控制算式可以写为D 1P 112I [(2)]i i i i i i i i T T u u K e e e e e e T T----=+-++-+(百度文库答案) 5. 如何消除比例和微分饱和现象?答:“积分补偿法”。
其中心思想是将那些因饱和而未能执行的增量信息积累起来,一旦有可能再补充执行。
这样,动态过程也得到了加速。
即,一旦u ∆超限,则多余的未执行的控制增量将存储在累加器中;当控制量脱离了饱和区,则累加器中的量将全部或部分地加到计算出的控制增量上,以补充由于限制而未能执行的控制。
(百度文库答案)6. 什么是采样或采样过程?何为线性离散系统的脉冲传递函数的定义?答:采样或采样过程,就是抽取连续信号在离散时间瞬时值的序列过程,有时也称为离散化过程。
答:线性离散系统的脉冲传递函数定义为零初始条件下,系统或环节的输出采样函数z 变换和输入采样函数z 变换之比。
计算机控制系统复习题及答案

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:1.已知⼀系统的闭环脉冲传递函数为-1-1-20.1z Y(z)Gc(z)==1-0.4z+0.8z R(z),其中输⼊为单位阶跃信号,求输出y(KT)。
2.已知⼀系统的闭环脉冲传递函数为-1-10.53+0.1zGc(z)=1-0.37z当输⼊为单位阶跃信号时,求输出y(KT)及y(∞)。
3.⽤长除法或Z反变换法或迭代法求闭环系统2z+0.5Gc(z)=8(z+0.1z-0.12)的单位阶跃响应。
4.已知低通数字滤波器0.5266zD(z)=z-0.4734,求D(z)的带宽ωm;并求当输⼊E(z)为阶跃信号时数字滤波器的控制算法。
取采样周期T=2ms。
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25F(s)=s(s+4),试求它的Z变换F(z)。
7.数字控制系统如图所⽰,求当K=10,T=1s,a=1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 Gk(z)=K(0.1z+0.08)/[(z-1)(z-0.7)],问当K为何值时系统稳定。
9.已知系统单位负反馈的开环传递函数为:z +0.8Gk(z)=z(z -1)(z -0.7)问:K 为何值时系统稳定?10.已知单位反馈系统的⼴义对象的Z 传递函数为:-1-1-1-1-10.26z (1+2.78z )(1+0.2z )W1(z)=(1-z )(1-0.286z ),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D(z),并求其控制算法。
《计算机控制技术》题目(含答案)

《计算机控制技术》复习资料一、填空题1、计算机控制是自动控制发展中的(高级)阶段,是自动控制的(重要分支)。
2、计算机在信息处理、(逻辑分析)、决策判断、(输入输出)管理等各个方面显示出突出的优点。
3、计算机控制系统利用计算机的(硬件)和(软件)代替自动控制系统的控制器。
4、自动控制是指在(没有人)直接参与的前提下,应用(控制装置)自动地、有目的地控制或操纵机器设备或生产过程,使他们具备相应的功能。
5、在控制系统中如果给定值是(恒定不变)的,则此系统称为(定值)控制系统。
6、若系统控制(变量)的变化规律为已知函数,并被事先确定,则此类控制为(程序)控制系统。
7、广义上说系统的给定信号和扰动都可以看作是系统外作用信号,给定信号(决定)着系统输出量的变化;而扰动则(破坏)给定信号对系统输出量的控制。
8、计算机控制过程是在(外部)作用下使系统由一个平衡或稳定状态过渡到另一个(平衡或稳定)状态的过程,称为瞬态过程或系统响应。
9、自动控制的瞬态过程有两种典型形式,一种是(收敛)的,对应的系统运行是稳定的;另一种是(发散)的,对应的系统是不稳定的。
10、在计算机控制系统中为了达到控制目标,可以采用(模拟)化设计方法和(离散)化设计方法来设计控制器。
11、工业控制计算机是一种面向工业控制、采用标准(总线)技术和开放式( 体系)结构的计算机。
12、计算机各功能模板之间的内部总线可以分为:(数据)总线、( 地址)总线、控制总线、电源总线。
13、外部总线是计算机与计算机或计算机与其他(智能)设备之间进行( 通信)的连线。
14、典型的工业控制计算机IPC应具备抗(电磁)干扰、防震、防潮、( 耐高温)等性能。
15、可编程序控制器是(继电器)逻辑控制系统与( 微型)计算机技术相结合的产物。
16、大多数PLC采用继电控制形式的(梯形图)编程方式,继承了传统(控制)线路的清晰直观容易掌握。
17、整体式的(PLC)把电源、CPU、内存、I/O系统都( 集成)在一个小箱体内构成一台完整的PLC。
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《计算机控制系统》课程复习题答案一、知识点:计算机控制系统的基本概念。
具体为了解计算机控制系统与生产自动化的关系;掌握计算机控制系统的组成和计算机控制系统的主要特性;理解计算机控制系统的分类和发展趋势。
回答题:1.画出典型计算机控制系统的基本框图;答:典型计算机控制系统的基本框图如下:2.简述计算机控制系统的一般控制过程;答:(1) 数据采集及处理,即对被控对象的被控参数进行实时检测,并输给计算机进行处理;(2) 实时控制,即按已设计的控制规律计算出控制量,实时向执行器发出控制信号。
3.简述计算机控制系统的组成;答:计算机控制系统由计算机系统和被控对象组成,计算机系统又由硬件和软件组成。
4.简述计算机控制系统的特点;答:计算机控制系统与连续控制系统相比,具有以下特点:⑴计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。
⑵计算机控制系统修改控制规律,只需修改程序,一般不对硬件电路进行改动,因此具有很大的灵活性和适应性。
⑶能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。
⑷计算机控制系统并不是连续控制的,而是离散控制的。
⑸一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式,同时控制多个回路。
⑹采用计算机控制,便于实现控制与管理一体化。
5.简述计算机控制系统的类型。
答:(1)操作指导控制系统;(2)直接数字控制系统;(3)监督计算机控制系统(4)分级计算机控制系统二、知识点:计算机控制系统的硬件基础。
具体为了解计算机控制系统的过程通道与接口;掌握采样和保持电路的原理和典型芯片的应用,掌握输入/输出接口电路:并行接口、串行接口、A/D和D/A的使用方法,能根据控制系统的要求选择控制用计算机系统。
回答题:1.给出多通道复用一个A/D转换器的原理示意图。
2.给出多通道复用一个D/A转换器的原理示意图。
3.例举三种以上典型的三端输出电压固定式集成稳压器。
答:W78系列,如W7805、7812、7824等;W79系列,如W7805、7812、7824等4.使用光电隔离器件时,如何做到器件两侧的电气被彻底隔离?答:光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。
5.说明隔离电源的基本作用。
答:为了实施隔离技术,隔离电源可以为被隔离的各个部分提供独立的或相互隔离的电源供电,以切断各个部分间的电路联系。
6.什么是采样或采样过程?答:采样或采样过程,就是抽取连续信号在离散时间瞬时值的序列过程,有时也称为离散化过程。
7. 简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。
答:(1) 连续信号。
(2) 模拟信号。
(3) 离散信号。
(4) 采样信号。
(5) 数字信号。
8. 根据采样过程的特点,可以将采样分为哪几种类型?答:根据采样过程的特点,可以将采样分为以下几种类型。
(1) 周期采样 。
指相邻两次采样的时间间隔相等,也称为普通采样。
(2) 同步采样。
如果一个系统中有多个采样开关,它们的采样周期相同且同时进行采样。
(3) 非同步采样。
如果一个系统中有多个采样开关,它们的采样周期相同但不同时开闭。
(4) 多速采样。
如果一个系统中有多个采样开关,每个采样开关都是周期采样的,但它们的采样周期不相同。
(5) 随机采样。
若相邻两次采样的时间间隔不相等。
9. 什么是信号重构?答:把离散信号变为连续信号的过程,称为信号重构,它是采样的逆过程。
10. 写出零阶保持器的传递函数。
答:零阶保持器的传递函数为01e ()TsH s s--=。
11. 引入零阶保持器对系统开环传递函数的极点有何影响? 答:零阶保持器的引入并不影响开环系统脉冲传递函数的极点。
12. 简述采样定理的基本内容。
答:采样定理: 如果连续信号)(t f 具有有限频谱,其最高频率为max ω,则对)(t f 进行周期采样且采样角频率s max 2ωω≥时,连续信号)(t f 可以由采样信号)(*t f 唯一确定,亦即可以从)(*t f 无失真地恢复)(t f 。
13. 简述连续信号的定义。
答:连续信号是在整个时间范围均有定义的信号,它的幅值可以是连续的,也可以是断续的。
14. 简述离散信号的定义。
答:模拟信号是在整个时间范围均有定义的信号,它的幅值在某一时间范围内是连续的。
模拟信号是连续信号的一个子集,在大多数场合与很多文献中,将二者等同起来,均指模拟信号。
15.简述采样信号的定义。
答:采样信号是离散信号的子集,在时间上是离散的、而幅值上是连续的。
在很多场合中,我们提及离散信号就是指采样信号。
16.简述数字信号的定义。
答:数字信号是幅值整量化的离散信号,它在时间上和幅值上均是离散的。
三、知识点:数字控制器的模拟化设计方法。
具体为介绍数字控制器的模拟化设计方法,掌握模拟控制器与数字控制器的转换方法,掌握数字PID控制器的设计方法及存在的问题、改进的办法。
回答题:1.简述比例调节作用。
答:比例调节器对偏差是即时反应的,偏差一旦出现,调节器立即产生控制作用,使输出量朝着减小偏差的方向变化,控制作用的强弱取决于比例系数K P。
比例调节器虽然简单快速,但对于系统响应为有限值的控制对象存在静差。
加大比例系数K P可以减小静差,但是K P过大时,会使系统的动态质量变坏,引起输出量振荡,甚至导致闭环系统不稳定。
2.简述积分调节的作用答:为了消除在比例调节中的残余静差,可在比例调节的基础上加入积分调节。
积分调节具有累积成分,只要偏差e不为零,它将通过累积作用影响控制量u,从而减小偏差,直到偏差为零。
积分时间常数T I大,则积分作用弱,反之强。
增大T I将减慢消除静差的过程,但可减小超调,提高稳定性。
引入积分调节的代价是降低系统的快速性。
3.简述微分调节的作用答:为加快控制过程,有必要在偏差出现或变化的瞬间,按偏差变化的趋向进行控制,使偏差消灭在萌芽状态,这就是微分调节的原理。
微分作用的加入将有助于减小超调,克服振荡,使系统趋于稳定。
4.为什么会出现比例和微分饱和现象?答:当给定值发生很大跃变时,在PID增量控制算法中的比例部分和微分部分计算出的控制增量可能比较大(由于积分项的系数一般小得多,所以积分部分的增量相对比较小)。
如果该计算值超过了执行元件所允许的最大限度,那么,控制作用必然不如应有的计算值理想,其中计算值的多余信息没有执行就遗失了,从而影响控制效果。
5.如何消除比例和微分饱和现象?答:抑制比例和微分饱和的办法之一是用“积分补偿法”。
其中心思想是将那些因饱和而未能执行的增量信息积累起来,一旦有可能再补充执行。
6.增量型PID控制算式具有哪些优点?答:(1)计算机只输出控制增量,即执行机构位置的变化部分,因而误动作影响小。
(2)在i时刻的输出ui,只需用到此时刻的偏差,以及前一时刻、前两时刻的偏差e i-1、e i-2和前一次的输出值u i-1,这大大节约了内存和计算时间。
(3)在进行手动—自动切换时,控制量冲击小,能够较平滑地过渡。
7.如何利用试凑法调整PID算法的参数?答:(1)先整定比例部分:将比例系数KP由小调大,并观察相应的系统响应趋势,直到得到反应快、超调小的响应曲线。
(2)如果在比例调节的基础上系统的静差不能满足设计要求,则需加入积分环节。
(3)如果即使有比例积分控制器消除了偏差,但动态过程仍不令人满意,则可以加入微分环节,构成PID控制器。
在整定时,可先置微分时间系数TD为零,在第二步整定的基础上,增大微分时间系数TD,同时相应地改变比例系数KP和积分时间系数TI,逐步试凑,以获得满意的调节效果和控制参数。
8.何为积分饱和现象?答:在标准PID位置算法中,控制系统在启动、停止或者大幅度提降给定值等情况下,系统输出会出现较大的偏差,这种较大偏差,不可能在短时间内消除,经过积分项累积后,可能会使控制量u(k)很大,甚至超过执行机构的极限u max。
另外,当负误差的绝对值较大时,也会出现u<u min的另一种极端情况。
显然,当控制量超过执行机构极限时,控制作用必然不如应有的计算值理想,从而影响控制效果。
这类现象在给定值突变时容易发生,而且在起动时特别明显,故也称“起动效应”。
9.如何消除积分饱和现象?答:减小积分饱和的关键在于不能使积分项累积过大。
因此当偏差大于某个规定的门限值时,删除积分作用,PID控制器相当于一个PD调节器,既可以加快系统的响应又可以消除积分饱和现象,不致使系统产生过大的超调和振荡。
只有当误差e在门限 之内时,加入积分控制,相当于PID控制器,则可消除静差,提高控制精度。
10.等效离散化设计方法存在哪些缺陷?答:等效离散化设计方法存在以下缺陷:(1) 必须以采样周期足够小为前提。
在许多实际系统中难以满足这一要求。
(2) 没有反映采样点之间的性能。
特别是当采样周期过大,除有可能造成控制系统不稳定外,还使系统长时间处于“开环”、失控状态。
因此,系统的调节品质变坏。
(3) 等效离散化设计所构造的计算机控制系统,其性能指标只能接近于原连续系统(只有当采样周期T=0时,计算机控制系统才能完全等同于连续系统),而不可能超过它。
因此,这种方法也被称为近似设计。
计算题:1. 用后向差分法求下列模拟控制器的等效数字控制器,设采样周期T=1s 。
12)(++=s s s G c 解:11c 31()()21z s Tz D z G s z --=-==- 2. 用双线性变换法求下列模拟控制器的等效数字控制器,设采样周期T=0.5s 。
)211(5)(s ss G c ++= 解:22(1)c 2(1)25.62538.7515.625()()1z s T z z z D z G s z -=+-+==-3.某连续控制系统的校正装置的传递函数为121()1T sD s T s+=+ 试分别用前向差分法和后向差分法求该装置的递推输出序列(设输入为e (t ),输出为u (t ) )。
解:前向差分1111c 122201111222()()()()()()z s Ti i i i T T T z U z D z G s E z T T T z T T T T T u u e e T T T ---=--+-===+---=++后向差分11111c 12221111222()()()()zs Ti i i i T T T z U z D z G s E z T T T z T T T T u u e e T T T T T T ----=--+-===+-+=+-+++4. 已知某连续控制器的传递函数为试用双线性变换法求出相应的数字控制器的脉冲传递函数D (z ),其中T =1s 。
解:应用双线性变换211z s T z -=+ 2n22n n()2D s s s ωωξω=++2n22n n22nc 212222nn n n n 1()2(21)()()|(44)(28)(44)z s T z D s s s z z D z G s z z ωωξωωωωξωωωξ-=+=++++==+++-+-+5. 已知某连续控制器的传递函数为写出等效的递推型数字PID 控制器的差分形式。