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计算机控制技术系统思考题与习题

《计算机控制技术与系统》课程

思考题与习题

第一章 绪论

1.1简述计算机控制技术发展史。

1.2简述计算机控制系统的类型、结构和特点。

1.3计算机控制与常规控制主要不同点在哪里?

1.4典型计算机控制系统有哪几部分组成,画出方框图。

1.5什么叫做动态系统?

1.6对计算机控制系统的基本要求是什么?

1.7简述调节系统与跟踪系统(随动系统)的特点。

1.8典型计算机集成制造系统(CIMS)有哪四个功能系统和两个支持系统?

第二章 过程通道

2.1采样定理对于采样周期的选取有什么意义?

2.2写出采样过程的数学描述形式。

2.3影响采样周期选择的因素主要有哪些?

2.4多路采样装置的主要作用是什么,常用采样器包括哪些?

2.5过程通道的采样周期T是否越小越好,为什么?

2.6D/A转换的工作方式主要有哪几种,简述其原理。

2.7A/D转换的工作方式主要有哪几种,简述其原理。

2.8简述模入通道结构与各组成部分功能。

2.9简述过程通道的类型和基本功能。

2.10简述开关量通道的基本构成形式和主要作用。

2.11简述开关量通道的抗干扰措施有哪些。

2.12模出通道的类型主要有哪几种,各有什么特点?

2.13保持器在过程通道中的作用是什么,举例分析。

2.14某热工过程有16点温度信号,变化范围: 150--850, 采用微机监测。

求解问题:

若经A/D转换后的数字量每个脉冲对应的实际温度小于等于0.01, 则A/D分辨率至少为多少才能保证该精度?

2、写出A/D转换后的数字量与被测点实际温度间关系式。

3、该处理方式零点迁移量为多少?

第三章 理论基础

3.1求下图示离散系统脉冲传递函数G(z)

3.2已知采样系统如下图所示,求下图示离散系统脉冲传递函数G(z)和当闭环系统稳定时K 的取值范围。

3.3分析下图所示采样系统,当采样周期T=1,开环增益K=5时的稳定性。

3.4给定传递函数,试以10倍的转角频率为近似的截止频率,求满足采样定理的采样频率和采样周期T。

3.5证明离散系统脉冲响应的z变换即为离散系统传递函数。

3.6设离散系统结构如下图所示,图中D(z)为数字PID调节器,其差分方程为

试求当r(t)为单位阶跃函数时系统的稳态误差。

3.7试分析下列差分方程所描述系统的稳定性

3.8求下列x(t)信号的z变换

第四章 控制算法

4.1计算机控制系统的常规设计方法是如何考虑的?

4.2写出PID控制规律的离散位置式和增量式表达式,求出z传递函数D(z)。

4.3 PID算法的理想型和实际型的主要差别在哪里,为什么要提出实际型算式?

4.4 简述PID算法的主要变形型式和特点。

4.5设计PID算法控制程序时需考虑哪些问题?

4.6简述Smith预估控制算法的设计思想,其主要特点是什么?

4.7某主汽温系统采用Smith预估补偿控制,设包括零阶保持器在内的广义对象

(, 取整,T为采样周期),

阀门系数为,控制器为PID规律。求解问题:

1、画出主汽温系统Smith预估补偿控制原理框图(不考虑扰动和测量环节)。

2、导出控制系统计算机实现过程和控制器位置式算式。

设计Smith预估控制程序框图。

4.8试说明扩充响应曲线法与扩充临界比例带法适用于何种对象。

4.9分析比较PID和PDFF两种结构形式的特点,并且说明PDFF结构形式的应用价值。

4.10数字控制算法中引入非线性不灵敏环节的主要作用是什么,非线性环节实现的形式主要有哪几种?非线性不灵敏区的设置原则是什么?

第五章 直接数字设计

5.1直接数字设计法的设计思想是什么?其设计控制系统的前提是什么?

5.2离散系统控制器的主要设计方法包括哪几种?最少拍和有限拍属于哪种类型?

5.3设被控对象为一阶惯性加纯迟延,含零阶保持器的广义对象Z传递函数为

根据达林算法期望的闭环响应传递函数为:

, 为的时间常数)

证明由此设计的控制器D(z), 经消除振铃现象后为理想的PI控制器。

5.4设被控对象传递函数为

经采样(T=1)和零阶保持后,其对应的广义Z传递函数为:

试求:1、系统对于单位阶跃输入的最少拍无波纹稳定控制器D(z);

2、控制量U(z)、系统输出Y(z)及在各采样点时刻上的值;

3、系统输出在几拍之后进入稳态。

5.5设跟踪系统如下图示,被控对象传递函数为

ZOH为零阶保持器,采样周期T=0.5S,试设计单位阶跃输入时的有限拍控制器Gc(z)。

5.6设跟踪系统如下图示,被控对象传递函数为

采样周期T=1S,试设计单位阶跃输入时的有限拍控制器Gc(z)。

第六章 现代控制理论设计方法

6.1简述基于状态空间描述的离散系统控制器设计方法主要包括哪几种?

6.2简述基于状态空间描述的离散系统

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