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计算机控制技术复习题
一、简答题
在PID调节器中系数k 、k、k 各有什么作用?它们对调节
p i d
品质有什么影响?
k k
k k
p p
k偏差减小到零,而且无止境地提高系数 最终将导致系统不稳定。比
k
p
例调节可以保证系统的快速性。
系数k
i
为积分常数,k
i
越大积分作用越弱,积分调节器的突出
优点是,只要被调量存在偏差,其输出的调节作用便随时间不断加强,
直到偏差为零。在被调量的偏差消除后,由于积分规律的特点,输出将停留在新的位置而不回复原位,因而能保持静差为零。但单纯的积分也有弱点,其动作过于迟缓,因而在改善静态品质的同时,往往使调节的动态品质变坏,过渡过程时间加长。积分调节可以消除静差,提高控制精度。
k k
k k
d d
来加快系统的相应速度,减小超调,克服振荡,消除系统惯性的影响。
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:
简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。
答:(1)比例调节器: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 可
P
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。
积分调节器: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。
微分调节器: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。
线性离散控制系统稳定的充要条件是什么?
i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|1,即闭环脉冲传递函数的极点均位于z平面的
i
单位圆内。二.
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。
连续控制系统相比,计算机控制系统具有哪些特点?
答:与连续控制系统相比,计算机控制系统具有以下特点:
计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。
在计算机控制系统中,控制规律是由计算机通过程序实现的
(数字控制器),修改一个控制规律,只需修改程序,因此具有很大的灵活性和适应性。
计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。
计算机控制系统并不是连续控制的,而是离散控制的。
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。
采用计算机控制,如分级计算机控制、集散控制系统、计算机网络等,便于实现控制与管理一体化,使工业企业的自动化程度进一步提高。
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。
线性定常离散系统的稳态误差是否只与系统本身的结构和参数
有关?
答:线性定常离散系统的稳态误差,不但与系统本身的结构和参数有关,而且与输入序列的形式及幅值有关。除此之外,离散系统的稳态误差与采样周期的选取也有关。
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。
i在i时刻的输出u,只需用到此时刻的偏差,以及前一时刻、
i
前两时刻的偏差e 、e
和前一次的输出值u
,这大大节约了内存
和计算时间。
i-1
i-2
i-1
在进行手动—自动切换时,控制量冲击小,能够较平滑地过
渡。
简述开关量光电耦合输入电路中,光电耦合器的作用。
答:开关量光电耦合输入电路,它们除了实现电气隔离之外,还具有电平转换功能。
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。
线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么?
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
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