计算机控制系统试题及答案

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1、.计算机控制系统试卷一班级：姓名：学号：成绩：一、简答题（每小题5分，共50分）1.画出典型计算机控制系统的基本框图。2.根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？3.简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。4.采样保持器LF398工作原理图如下图，试分析其工作原理。5.线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？6.为什么会出现比例和微分饱和现象？7.什么是振铃现象？如何消除振铃现象？8.什么是嵌入式系统？如何理解嵌入式系统的定义？9.简述网络控制系统的特点。10.简述故障诊断技术所包含的内容。二、已知

2、系统的差分方程为（10分）输入信号是初始条件为，试写出输出脉冲序列。..三、设被控对象传递函数为，在对象前接有零阶保持器，试求广义对象的脉冲传递函数。(10分)四、已知被控对象传递函数为试用“二阶工程最佳”设计法确定模拟控制器，并用后向差分法给出等效的数字控制器形式。(10分)五、已知广义被控对象:,给定T=1s(20分)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。计算机控制系统试卷一答案一、简答题（每小题5分，共50分）1.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

3、的基本框图如下：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

4、样的时间间隔不相等，则称为随机采样。3.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KP可以减小静差，但是KP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。(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

5、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TI大，则积分作用弱，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。4.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

6、器A2作为比较器来控制开关S的通断，若IN+的电压高于IN-的电压，则S闭合，由A1、A3组成跟随器，并向CH端外接的保持电容充电；IN+的电压低于IN-的电压时，则S断开，外接电容保持S断开时刻的电压，并经A3组成的跟随器输出至。5.线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？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｜zi｜<1，即闭环脉冲传递函数的极点均位于z平面的单位圆内。6.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

7、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。7.什么是振铃现象？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

8、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。8.什么是嵌入式系统？如何理解嵌入式系统的定义？答：目前国内普遍被认同的嵌入式系统定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。通常，从以下几个方面来理解嵌入式系统的定义：(1)以应用为中心是指嵌入式系统是面向用户、面向