2011计算机最新控制技术-研2011-要点 所有答案

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1、一、计算机控制系统部分1.已知广义被控对象:,给定T=1s，针对单位阶跃输入设计最小拍无纹波控制系统,并画出系统的输出波形图。解：广义对象脉冲传递函数为可以看出，G(z)的零点为-0.718(单位圆内)、极点为1(单位圆上)、0.368(单位圆内)，故w=0,v=0(单位圆上除外),m=1。针对阶跃输入进行设计，故p=1。于是可设解得。闭环脉冲传递函数为则（图略）2.根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？答：根据采样过程的特点，可以将采样分为以下几种类型。(1)周期采样指相邻两次采样的时间间隔相等，也称为普通采样。(2)同步采样如果一个系

2、统中有多个采样开关，它们的采样周期相同且同时进行采样，则称为同步采样。(3)非同步采样如果一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同但不同时开闭，则称为非同步采样。(4)多速采样如果一个系统中有多个采样开关，每个采样开关都是周期采样的，但它们的采样周期不相同，则称多速采样。(5)随机采样若相邻两次采样的时间间隔不相等，则称为随机采样。3.采样保持器LF398工作原理图如下图，试分析其工作原理。答：LF398的电路原理：放大器A2作为比较器来控制开关K的通断，若IN+的电压高于IN-的电压，则K闭合，由A1、A3组成跟随器，并向CH端外接的保持电

3、容充电；IN+的电压低于IN-的电压时，则K断开，外接电容保持K断开时刻的电压，并经A3组成的跟随器输出至Aout。4.什么是振铃现象？如何消除振铃现象？答：所谓振铃(Ringing)现象，是指数字控制器的输出以二分之一采样频率大幅度衰减的振荡。有两种方法可用来消除振铃现象。第一种方法是先找出D(z)中引起振铃现象的因子(z=-1附近的极点)，然后令其中的z=1，根据终值定理，这样处理不影响输出量的稳态值。第二种方法是从保证闭环系统的特性出发，选择合适的采样周期T及系统闭环时间常数Tc，使得数字控制器的输出避免产生强烈的振铃现象。5.简述网络控制

4、系统的特点。答：网络控制系统通常具备下述特点(1)非定常性。数据到达的时刻不再是定常和有规则的,更不能再用简单的采样时间来刻画。(2)非完整性。由于数据在传输中可能发生丢失和出错，数据不再是完整的，当然数字控制中也可能有类似的现象，但在网络控制中发生的可能性要大得多。(3)非有序性。由于网络传输时间的不确定，先产生的数据可能迟于后产生的数据到达远程控制系统。因此,数据到达的次序可能不再遵守原有的时间顺序。非确定性。由于数据到达的随机性，整个控制过程已不再是一个确定性的系统,而是一个随机系统。6.故障诊断技术所包含的内容。答：故障诊断主要包括以下几

5、个方面的内容。(1)故障的特征提取通过测量用定量和定性的信息处理技术获取反映系统故障的特征描述。(2)故障的分离与估计根据获得的故障特征确定系统是否出现故障以及故障的程度。(3)故障的评价和决策根据故障分离与估计的结论对故障的危害及严重程度作出评价，近而决策出是否停止任务的进程以及是否需要维修更换故障元部件。7.已知广义被控对象:,给定T=1s针对单位斜坡输入设计最小拍有纹波控制系统,并画出系统的输出波形图。解：由已知条件，被控对象含有一个积分环节，有能力产生单位斜坡响应。求广义对象脉冲传递函数为可以看出，G(z)的零点为-0.718(单位圆内)

6、、极点为1(单位圆上)、0.368(单位圆内)，故u=0,v=0(单位圆上除外),m=1。根据稳定性要求，G(z)中z=1的极点应包含在Φe(z)的零点中，由于系统针对等速输入进行设计，故p=2。为满足准确性条件另有Φe(z)=(1-z-1)2F1(z),显然准确性条件中已满足了稳定性要求，于是可设解得。闭环脉冲传递函数为则（图略）。8.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：(1)计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。(2)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

7、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。(3)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。(4)计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。(5)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。(6)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。9.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；(2)在i时刻的输出ui，只需用到此时刻的偏差，以及前一

8、时刻，前两时刻的偏差ei-1，ei-2和前一次的输出值ui-1，这大大节约了内存和计算时间；(3)在进行手动-自动切换时，控制量冲击小，