计算机控制原理复习资料.doc

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1、一、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KP。比例调节器简单快速，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KP可以减小静差，但是KP过大会使系统的动态质量变坏，引起输出量振荡导致闭环系统不稳定。(2)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

2、u，从而减小偏差直到偏差为零。积分时间常数TI大，积分作用弱，反之强。增大TI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。(3)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。二、大林算法的设计目标？振铃现象是什么？振铃幅度定义？消除振铃现象？答：（1）大林算法的设计目标是使闭环传递函数Φ(s)相当于一个纯滞后环节和一个惯性环节

3、的串联，其中纯滞后环节的滞后时间τ与被控对象的纯滞后时间完全相同。这样就能保证使系统不产生超调，同时保证其稳定性。（2）所谓振铃现象，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。（3）振铃幅度RA用来衡量振铃强烈的程度。为描述振铃强烈的程度，应找出数字控制器输出量的最大值umax。由于这一最大值与系统参数的关系难于用解析的式子描述出来，所以常用单位阶跃作用下数字控制器第0次输出量与第1次输出量的差值来衡量振铃现象强烈的程度。（4）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

4、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。三、何为积分饱和现象？如何消除积分饱和现象？答：（1）在标准PID位置算法中，控制系统在启动、停止或大幅度提降给定值等情况下，系统输出会出现较大的偏差，这种偏差，不可能在短时间内消除，经过积分项累积后，会使控制量u(k)很大，甚至超过执行机构的极限umax。当负误差的绝对值较大时，也

5、会出现u

6、离散化设计法的具体设计步骤如下：(1)根据已知的被控对象，针对控制系统的性能指标要求及其它约束条件，确定理想的闭环脉冲传递函数。(2)确定数字控制器的脉冲传递函数D(z)。(3)根据D(z)编制控制算法程序。五、直接设计法的优点答：优点（1）采样周期的选取只取决于被控对象本身，而与所采用的设计方法无关。不存在采样周期必须足够小的限制。（2）可以考虑采样点之间的性能。可以保证系统的时域控制指标，采样周期的选取也较为灵活。（3）直接设计法是根据给定的性能指标直接得到z域的数字控制器，控制规律及其算法可以针对不

7、同对象的具体特性来确定。可以得到比相应连续系统更好的性能。六、开关量、模拟量输入及输出通道的作用答：开入：在计算机控制系统中，为了获取系统的运行状态或设定信息，经常需要进行开关量信号的输入。开出：在计算机控制系统中，经常需要控制执行机构的开/关或启/停，某些控制算法也需要控制执行机构在一定时间T内全负荷工作一段时间t(0≤t≤T)，这些控制可通过计算机开关量输出通道来实现。模入：把从控制对象检测到的模拟信号，转换成二进制数字信号，经I/O接口送入计算机。模出：把计算机输出的数字量转换成模拟量。七、什么是采

8、样定理？简述采样周期选取的一般原则答：（1）如果连续信号f(t)具有有限频谱，其最高频率为ωmax,则对f(t)进行周期采样且采样角频率ωs>=2ωmax时，连续信号f(t)可以由采样信号f﹡(t)唯一确定，亦即f﹡(t)可以无失真地恢复f(t)。（2）采样频率越高就越能如实反映被采样的连续信号的特征信息。从计算机控制系统角度来讲，选取过高的采样频率会使系统对硬件的要求过高，造成成本攀升，还会使干扰对系统的影响明显上升。因此应