计算机控制系统试题

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1、计算机控制系统试题（A卷） 分析说明或计算下列各题：1.   画出计算机控制系统的方框图，并分别说明各单元的作用。(15分)2.   写出数字PID位置型和增量型控制算法的计算式，并比较两种算法的优缺点。(15分)3.   在数字PID中，采样周期T的选择需要考虑哪些因素？(15分)4.   已知被控对象的传递函数，采样周期T=0.1s，采用零阶保持器，单位负反馈系统。要求针对单位阶跃输入信号设计最少拍无纹波系统的，并计算输出响应和控制信号序列。（0.368）(15分)5.   被控对象的脉冲传函，采样周期T=1s，试用达林算法设计τ＝2s的，对于单位阶跃输入的数字控制器D(z)，

2、并计算输出响应和控制信号序列。（0.607）(15分)6.   动态矩阵控制算法为何只能适用于渐近稳定的对象？对模型时域长度N有什么要求？若N取得太小会有什么问题？(10分)7.   说明计算机控制网络的特点以及控制网络与信息网络的区别。(15分) 附录 常用Z变换表拉氏变换F(s)时域函数f(t)Z变换F(z)1δ(t)1δ(t-kT)1(t)t 计算机控制系统试题答案（A卷）1．答：计算机控制系统的基本框图如下：    （8分）①   测量变送器：测量被控对象的控制参数，并变换成一定形式的电信号；         （1分）②   A/D转换器：将电信号转换成数字信号反馈给计算机

3、；                       （1分）③   控制器：将反馈信号与给定值信号进行比较，得到的偏差信号按照一定的控制算法输出数字控制信号；                                                             （2分）④   D/A转换器：将数字控制信号转换为模拟控制信号驱动执行器；               （1分）⑤   执行机构：接受模拟控制信号，改变被控对象的控制参数值；                 （1分）⑥   被控对象：工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。                  

4、 （1分）2．答： 位置型PID算法：                 （3分）增量型PID算法：（3分）位置型PID算法与增量型PID算法比较：①   增量型算法不需要做累加，计算误差或计算精度问题，对控制量的计算影响较小。而位置型算法要用到过去误差的所有累加值，容易产生大的累加误差。                  （3分）②   增量型算法得出的是控制量的增量，误动作影响小，而位置型算法的输出是控制量的全量输出，误动作影响大。                                                      （3分）③   采用增量型算法，由于算式中

5、不出现项，则易于实现手动到自动的无冲击切换。（3分）3．答：采样周期T的选择应考虑如下因素：①要满足香农定理；                                                             （3分）②采样周期要小，离散接近连续；                                                 （2分）③采样周期应比对象的时间常数小得多；                                           （2分）④采样周期应远小于对象扰动信号的周期，一般使扰动信号周期与采样周期成整数倍关系；（

6、2分）⑤当系统纯滞后占主导地位时，应尽可能使纯滞后时间接近或等于采样周期的整数倍；    （2分）⑥如果执行器的响应速度比较慢，那么采样周期过小将失去意义；                      （2分）⑦采样周期的下限是使计算机完成采样、运算和输出三件工作所需要的时间（对单回路而言）。（2分）4．答：T=0.1s，被控对象的Z传递函数为：   （3分）针对单位阶跃输入信号，按最少拍无纹波设计有：                        （4分）则：                                （2分）输入为单位阶跃信号时，输出的Z变换为：     （2

7、分）输出序列为：0，0.582，1，1，…，能收敛于阶跃函数；                        （1分）控制的Z变换为：                            （2分）控制序列为：1.58，－0.58，0，0，…，显然控制序列收敛。                     （1分）5．解：广义被控对象：如果期望的闭环脉冲传函为时间常数的一阶惯性环节，并带有N=1个采样周期的纯滞后，则