《计算机控制技与系统》课程习题.doc

《计算机控制技术与系统》课程 思考题与习题 第1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2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3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 为单位阶跃输入时系统的稳态误差。 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4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。 3、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？ 4.10在数字PID中，采样周期是如何确定的？它与哪些因素有关？采样周期的大小对调节品质有何影响？ 4.11位置型PID和增量型PID有什么区别？它们各有什么优缺点？ 4.12在自动控制系统中，正、反作用如何判定？在计算机控制系统中如何实现？ 4.13在自动控制系统中，积分饱和现象是如何产生的？计算机控制系统中如何消除饱和？ 4.14计算机控制系统中是否需要加手动后援，为什么？ 4.15 第5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