计算机控制系统.docVIP

1.计算机控制系统有哪些特点？

答：1.控制规律的实现灵活.方便。

2.控制精度高

3.控制效率高

4.可集中操作显示

5.可实现分机控制与整体优化

6.存在着采样延迟

2.计算机控制系统有哪些类型？

答：1.操作指导控制系统2.直接数字控制系统〔DDC〕

监督计算机控制系统(SCC)

分布式控制系统〔DCS〕

模拟控制器离散化方法：1、后行差分法2、双线性变换法3、加零阶保持器的Z变换法

6.数字控制器实现方法：1.、直接程序设计法2、串行程序设计法3、并行程序设计法

7.用双线性变换法求以下模拟控制器等效的数字控制器，设采样周期T=1s

解：双线性变换法：D(Z)=8.用后向差分法求以下模拟控制器等效的数字控制器，设采样周期T=1s

解：后向差分法

4.设有模拟控制器D(s)=分别用后向差分法.双线性变换法和加零阶保持器的Z变换方法离散化处理，求其对应的数字控制器D〔z)

(采样周期为T=0.1s)

解：〔1〕向后差分法

(2〕双线性变换法

〔3〕加零阶保持器的Z变换方法5.设控制系统器的数字控制器为使用三种实现方法写出便于计算机编程的控制器输出的差分方程。

解：(1)直接程序设计法

u(k)=5e(k)+1.25e(k-1)

+0.6u(k-1)-0.05u(k-2)

串行程序设计法

(3)并行程序设计法

设被测温度变化范围为0--1200度，如果要求误差不超过0.4度，应选用分辨率为多少位A/D转换器。

解：D0==0.000333

N1log2(1+)=

log2(1+)11.5

选分辨率为12位的A/D转化器

9.某模拟控制器的传递函数,设采样周期T=0.25s，使用双线性变换法求出相应的

等效数字控制器D(z)及输出的差分方程。

解：

10.某模拟控制器的传递函数为D(S)=

设采样周期T=1试用零极点匹配法求出相应的等效数字控制器D(z)及输出的差分方程。

11某数字控制器为试给出并行程序设计编程时差分方程

解：

设某控制系统数字控制器为

试用直接程序法、串行程序法、并行程序法确定实现，并画出实现的框图。

解

13.PID控制：按偏差信号的比例、积分和微分进行控制的控制器称为PID控制其控制规律称为PID控制算法；

PID控制作用：1、比例环节作用：能迅速反映偏差，从而减小偏差，但不能消除静差，KP的加大会引起系统的不稳定。

积分环节的作用：只要系统存在偏差，积分环节就会产生控制作用减小偏差，直到最终消除偏差，但积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统出现震荡

微分的作用：有助于系统减小超调，克服震荡，加快系统的响应速度减小调节时间，从而改善了系统的动态性能。但Td过大，会使系统出现不稳定

试写出数字PID控制的位置式和增量式比拟它们的优缺点。

位置式：数字PID控制算法缺点：每次输出与整个过去状态有关，计算式中要用到过去偏差的累加值，容易产生较大的累计计算误差

增量式数字PID控制算法优点：编程简单，对历史数据要求不高而且可以递推使用占用内存单元少运算速度快

积分饱和：系统有较大的扰动或给定值有较大变化时由于系统的惯性偏差e将随之增大，标准PID算法中的积分项将有较大的积累值，以致使位置式PID的计算结果超出uminuumax所限定范围。

主要由PID位置算式中的积分项引起的

消除方法：对PID控制算法计算出的控制量进行约束，也就是对积分项和微分项进行改良，形成各种改良的数字PID控制算法

16.PID控制器三个参数对系统响应的影响为：1.增大比例系数Kp一般会加快系统的响应，在有静差的情况下有利于减小静差。但是如果比例系数过大，会使系统有较大的超调，并产生震荡稳定性下降

2.增大积分时间常数Ti有利于减小超调，减小震荡，提高系统的稳定性，但加大消除静差的时间，是调节时间变长。

3.增大为分时间常数Td有利于加快系统响应，减小超调，增加稳定性，但它是系统抗干扰的能力下降对扰动有较敏感的响应

17.积分控制消除系统的稳态误差

18.设临界振荡周期为2.5秒临界比例系数为6，控制度为1.5，试用扩充临界比例度法确定数字PID控制器的参数。

解：由题可知Tr=2.5s

Kr=6控制度为1.5

那么：用扩充临界比例度法确定数字PID控制器参数：

T=0.09Tr=0.09×2.5s

=0.225s

Kp=0.34Sr=0.34=

0.34×=0.0567

Ti=0.43Tr=

0.43×2.5s=1.075

Td=0.20Tr=0.20×2.5s=0.5

写出等效的数字PID控制器增量式的差分形式

解：

20.某连续控制器的传递函数为现用数字PID控制器控制算法实现它，舍采样周期T=1s，试分别写出相应PID控制算法的增量式和位置式。

解：设有微分环节即：

Kp=2Ki=Kp==11.76