計(jì)算機(jī)控制技術(shù)試題

1、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)試題、填空題（每空2分，共20分）1 .閉環(huán)控制系統(tǒng)是使被控量有較高的精度2 .控制系統(tǒng)常常按其開環(huán)傳送函數(shù)中所含積分環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)來分類,分為“0”型，“I”型系統(tǒng)等。3 .在一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)里，不同輸入與輸出之間的傳遞函數(shù)分母相同。4 .控制系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性中的截止頻率c的大小通常反映系統(tǒng)的快速他,而相位裕度M反映了系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的。5 .系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)度有關(guān)。6 .在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中存在有五種信號(hào)形式變換，其中等三種信號(hào)變換最重要。7 .若已給閉環(huán)系統(tǒng)的自然頻率為n,經(jīng)驗(yàn)上，采樣頻率s應(yīng)取為。8 .為使傳感器特性與A/D變換器特性相匹配，通常應(yīng)在傳感器與A/D之間加入。9 .

2、平均值濾波是對信號(hào)y進(jìn)彳Tm次采樣；濾波器的輸出y（k）。二、簡答題（每題6分，共30分）1 .簡述積分飽和的作用及抑制方法。2 .說明最小拍無差控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。3 .說明數(shù)字PID中積分單元參數(shù)對控制性能的影響及PID調(diào)整的簡單思想。4 .說明最小拍無差控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。5 .簡單說明大林算法及使用場合。簡述常態(tài)干擾的抑制方法。簡述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式。1.已知閉環(huán)系統(tǒng)如圖1所示,圖1試問：1)若R(s)為單位斜坡函數(shù)時(shí)，其穩(wěn)態(tài)誤差為多少?2)若N(s)為單位階躍函數(shù)時(shí)，其穩(wěn)態(tài)誤差為多少?3) R(s)、 N(s)同時(shí)作用時(shí)，總誤差為多少?(不必進(jìn)行具體計(jì)算)2 .已知

3、A點(diǎn)信號(hào)如圖2所示，試畫出B點(diǎn)、C點(diǎn)的信號(hào)圖形，設(shè)采樣周期T= /2。3 .計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在選擇 A/D變換器時(shí)應(yīng)注意哪幾項(xiàng)指標(biāo)？這些性能指標(biāo)應(yīng)根據(jù)什么原則選取?4 .已知如下兩種串聯(lián)環(huán)節(jié)，試寫出其輸出與輸入之間的傳遞函數(shù)G(z)。(已知 Z1/s=億1)Z1/s 2=Tz/億-1)2)c*(t )c(t圖35 .已知 x(t)=(0.5+5sin3t)采樣周期T=2 /3，試求采樣信號(hào)x*(t)。三、(12分)已知系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)漸近幅頻特性曲線如圖4所示，試求:1)靜態(tài)誤差系數(shù)；2)截止頻率c；3)相穩(wěn)定裕度m五、13分)若已知計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示*crTT：-K1TZ0H修s-cT=

4、1秒圖61)試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的K的范圍；2)若將該系統(tǒng)改為連續(xù)系統(tǒng)(即取消采樣開關(guān)及Z0H)，試問使系統(tǒng)穩(wěn)定的K值范圍。3)所得結(jié)果說明了什么問題？注：已知Za/s(s+a)=z(1-e-aT)/(z-1)(z-e-aT)六、(15分)數(shù)字慣性濾波器是RC模擬濾波器數(shù)字化，U(s)Gf(s)1/(TfS1),Tf=RCE(s)1)試用一階向后差分法將其離散化，求Gf(z);2)將該Gf(z)用直接程序?qū)崿F(xiàn)法編排實(shí)現(xiàn)，寫出u(k)表達(dá)式，畫出實(shí)現(xiàn)框圖；3）將該算法分成算法I及算法II,并畫出程序流程圖。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（2）評分標(biāo)準(zhǔn)（參考）、填空題（每空2分，共20分）1.精度；2.積分；3.相同

5、;4.快速性；5.運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性；6.系統(tǒng)本身特性；外作用；7.采樣、量化、零階保持器;8.(410)n;9.調(diào)理電路;1m10.y(i)mi1二、簡答題（每題6分，共30分）0.1;0;0.13.(1)(2)(3)精度：應(yīng)高于傳感器的精度一個(gè)數(shù)量級(jí)；（2分）分辨率：即字長，應(yīng)根據(jù)測試信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍確定；（轉(zhuǎn)換速率：根據(jù)系統(tǒng)的頻帶或信號(hào)的變化頻率。2分)(2分)4.(1)G(z)Z(2)G(z)Z(z1Tz2-，1)(3分)5.x(k)k0z(z1)z(z1)(z211)23分)(tkT)0.55sin(302Tk)(tkT)0.5(tkT)k0（若僅寫出x（k）0.5,只能給3分）三、（12分）

6、1)K10Kv1/K0.1；(4分)2)3)G(s)10;10(4分)s(Ts1)180o90o五、（13分）1)G(z)sT1s1(z)1G(z)z0.368要求:|z|0.3680.632Ktgc)1110TK(1z0.632K(0.3680.632K)1(0.3680.632K)1,90otg110T(4分)1)Z1s(s1)K2.160.632K八,(3分)(z0.368)取K0（由于系統(tǒng)均為負(fù)反饋），所以0K2.16（5分）2）該系統(tǒng)為一階系統(tǒng)，K0均穩(wěn)定；3）表明系統(tǒng)變?yōu)椴蓸酉到y(tǒng)后系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。評分：1）第1小題滿分為8分，如果方法正確，計(jì)算有誤，可給4分；2）第2問滿分為2分

7、；3）第3問滿分為3分。數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)算法是以為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。常用的數(shù)字濾波方法（最少四種）：。一、填空題（每空2分，共20分）1 .在一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)里，不同輸入與輸出之間的傳遞函數(shù)分母相同2 .系統(tǒng)的穩(wěn)定性僅與系統(tǒng)本身固有特性有關(guān)。3 .在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中存在有五種信號(hào)形式的變換，其中采樣、量化、零階保持（信號(hào)恢組等三種信號(hào)形式變換最重要。4 .若連續(xù)信號(hào)的最高頻率為max,按采樣定理要求采樣頻率s應(yīng)大于2max5 .脈沖傳遞函數(shù)定義為在零初始條件下系統(tǒng)輸出量Z變換與輸入量Z變換之上L6.若已給閉環(huán)系統(tǒng)的自然頻率為n,經(jīng)驗(yàn)上，米樣頻率s應(yīng)取為（4-10）n7 .通常把疊加在被測信號(hào)上的干擾

8、信號(hào)稱為串模干擾。8 .平均值濾波是對信號(hào)y進(jìn)彳Tm次采樣；濾波器的輸出y（k）中七9 .系統(tǒng)傳遞函數(shù)零極點(diǎn)的分布狀況決定了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。10 .若信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍為N，計(jì)算機(jī)字長nlgN/lg2、單項(xiàng)選擇題（每小題2分，共10分2 .在單位閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng) 里，通常若增大系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)， 則系統(tǒng)的穩(wěn)定程度 A。 A減弱; B不變；C增強(qiáng)。3 .連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的一個(gè)極點(diǎn) P=-5 , Z變換后將映射到 Z平面的 C。 A 單位園外；B單位園上； C單位園里。4 .雙線性變換的一個(gè)特性是，連續(xù)傳遞函數(shù)經(jīng)過雙線性變換后所得Z傳遞函數(shù)的穩(wěn)態(tài)增益B。A增大；B不變；C減小5 .計(jì)算機(jī)控制系

9、統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)相比，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與參數(shù)不變的條件下，抑制干擾的能力B。A增強(qiáng)；B減弱；C不變。三、簡答題（每題5分，共25分）1.試簡單說明如何根據(jù)系統(tǒng)開環(huán)對數(shù)頻率特性來判斷閉環(huán)系統(tǒng)是否穩(wěn)定。答：依相穩(wěn)定裕度進(jìn)行判斷，若相穩(wěn)定裕度大于零，閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定AC點(diǎn)的信號(hào)圖形，設(shè)采樣周期 T=ZOH3 .計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在選擇A/D變換器時(shí)應(yīng)注意哪幾項(xiàng)指標(biāo)，這些性能指標(biāo)應(yīng)根據(jù)什么原則選取。答：（1）精度：應(yīng)高于傳感器的精度一個(gè)數(shù)量級(jí)；（2）分辨率：即字長，應(yīng)根據(jù)測試信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍確定；（3）轉(zhuǎn)換速率：根據(jù)系統(tǒng)的頻帶或信號(hào)的變化頻率。4 .試簡單說明控制器直接編排實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：優(yōu)點(diǎn)：簡單、直接。但字長有

10、限時(shí)量化誤差較大，對參數(shù)變化的靈敏度較高；缺點(diǎn)：對計(jì)算機(jī)的速度及內(nèi)存要求較高5 .已知某系統(tǒng)的單位斜坡響應(yīng)如圖3所示，I型系統(tǒng)，開環(huán)放大系數(shù)K=1/0.2=5試確定該系統(tǒng)的類型及開環(huán)放大系數(shù)。答：五、（15分）若已知計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示1）試確定使系統(tǒng)穩(wěn)定的 K的范圍；2）若將該系統(tǒng)改為連續(xù)系統(tǒng)（即取消采樣開關(guān)及ZOH )；試問使系統(tǒng)穩(wěn)定的 K值范圍。3）所得結(jié)果說明了什么問題。注：已知1 e sT 11G（z）k z 1K（1 z 1）Z s s 1s（s 1）Za/s(s+a)=z(1-e-aT)/億-1)(z-e-aT)0.394K(z 0.606)，(5分)答:(z) 1 G(z

11、) z0.606 0.394K 0要求：|z| 10.606 0.394K | 1(0.6060.394K)1,K4.076,(0.6060.394K)1,取K0（系統(tǒng)均為負(fù)反饋），所以0K4.06（5分）2）連續(xù)系統(tǒng)為一階系統(tǒng)，K0均穩(wěn)定；3）表明連續(xù)系統(tǒng)變?yōu)椴蓸酉到y(tǒng)后系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。一、填空題:20分，每題02分1、連續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是系統(tǒng)特征方程所有根均為2、通常，系統(tǒng)的相穩(wěn)定裕度反映了系統(tǒng)的3、比例+微分校正的主要應(yīng)用是4、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中存在多種信號(hào)形式的變換，其中三種變換最重要。5、與連續(xù)系統(tǒng)不同，采樣系統(tǒng)由于的位置不同，所得閉環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)不同。6、當(dāng)系統(tǒng)的極點(diǎn)位于z

12、平面單位園的正實(shí)軸上時(shí)，其響應(yīng)呈7、當(dāng)系統(tǒng)的極點(diǎn)p<-1,其響應(yīng)呈包若連罐笨繞為5年）穩(wěn)定，累用一階向前差分禽散把力法意散，斯惇q的趨定性與有美。9、集成D/A轉(zhuǎn)換器的輸入方式有不帶緩沖寄存器和兩種。10、共模干擾產(chǎn)生的主要原因是之間存在共模電壓。二、單選題:20分，每題02分G（s）=11、已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,可知該環(huán)節(jié)由環(huán)節(jié)組成13、某系統(tǒng)的零極點(diǎn)分布如下圖所示，從中可知該系統(tǒng)是的。A:穩(wěn)定B：臨界穩(wěn)定C:不穩(wěn)定0(2)=("O')(e0.5)Q-0.8±vO.3)16、已知離散系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)為：'八J/可知該系統(tǒng)是A:穩(wěn)定的B:不穩(wěn)定的C

13、:中性穩(wěn)定的17、連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的一個(gè)極點(diǎn)p=-5,z變換后將映射到z平面的A：單位園外B：單位園內(nèi)C:單位園上18、控制算法串聯(lián)實(shí)現(xiàn)與直接實(shí)現(xiàn)相比，有限字長所引起的量化誤差A(yù)：較大B:較小C：相當(dāng)19、連續(xù)傳遞函數(shù)D(s),采用雙線性方法離散，所得D(z)的穩(wěn)定性與采樣周期TA：有關(guān)B：無關(guān)C:不一定20、為了減少有限字長產(chǎn)生的量化誤差，采樣周期A:應(yīng)增大B:應(yīng)減小C:可以不變?nèi)⒑喆痤}：30分，每題05分如、若連續(xù)系統(tǒng)為優(yōu)(河，采用雙線性變?nèi)踉⑷诨椒x散,則可得.四、綜合題:30分，每題10分27、已知單位負(fù)反饋的二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如下圖所示，試確定其開環(huán)傳遞函、填空題：20分

14、，每題02分環(huán)節(jié)。閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中環(huán)節(jié)1及2分別為頻率特性定義為復(fù)數(shù)比。2、3、比例+微分校正的主要缺點(diǎn)是4、5、當(dāng)系統(tǒng)的極點(diǎn)p<-1 ,其響應(yīng)呈離散系統(tǒng)穩(wěn)定性的充分必要條件是,系統(tǒng)特征方程所有特征根應(yīng)位于6、離散系統(tǒng)穩(wěn)定性的充分必要條件是，系統(tǒng)特征方程所有特征根模值7、s平面的虛軸在經(jīng)過一階向后差分方法離散后，其映射為Z平面上8、控制算法計(jì)算機(jī)編排實(shí)現(xiàn)時(shí)，考慮到字長有限產(chǎn)生的量化誤差影響，不同編排實(shí)現(xiàn)時(shí)，其特性是的。9、集成D/A轉(zhuǎn)換器的輸入方式有不帶緩沖寄存器和兩種。10、常用的數(shù)字濾波方法有慣性濾波、限幅濾波、平均值濾波和二、單選題:20分，每題02分11、當(dāng)增大

15、二階振蕩環(huán)節(jié)的自然頻率 wn時(shí)，系統(tǒng)的超調(diào)量s%將14、從相頻特性上來看，零階保持器是一個(gè)A:相位超前環(huán)節(jié)。B：相位滯后C：無相移15、從頻率特性上來看，零階保持器類似是一個(gè)A:比例環(huán)節(jié)。B:低通C:高通16、已知離散系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)為:可知該系統(tǒng)是A:穩(wěn)定的B:不穩(wěn)定的可知該系統(tǒng)是C:中性穩(wěn)定的17、已知離散系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)為:A:穩(wěn)定的B:不穩(wěn)定的C:中性穩(wěn)定的1若連續(xù)系統(tǒng)為q穩(wěn)定，采用取域性變孰離散化方法離散，所得q.單選：A:也是穩(wěn)定的B:是不穩(wěn)定的C：的穩(wěn)定性不一定19、連續(xù)傳遞函數(shù)D(s),采用雙線性方法離散，所得D(z)的分子、分母階次單選：A:不同B：相同C：不一定20、為了減

16、少有限字長產(chǎn)生的量化誤差，采樣周期A:應(yīng)增大B:應(yīng)減小C:可以不變22、單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下，試求靜態(tài)位置及速度誤差系數(shù)。24、A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字部分的誤差和模擬部分的誤差主要由什么決定。25、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中為什么要采用信號(hào)調(diào)理電路？26、簡述數(shù)字濾波的優(yōu)點(diǎn)己wnT.安防注圖如下國所m嶼出隸期環(huán)傳遍國數(shù)中=c2J若T=1,試求使家統(tǒng)鎮(zhèn)定的微X癱通用直兆圍.C已失哀【必與=1-仁心工，=甌在近繾S帙曲嚇固府逮寫出索蔬四環(huán)明函數(shù)我球-器'-？2若T=1，誼束使索雕定的敢太泰如范范乳(己安通【1/亞=1工/0校.1、傳遞函數(shù)特性只取決于與輸入信號(hào)特性無關(guān)。2、微分環(huán)節(jié)的輸出量c

17、(t)與輸入量r的成正比。3、連續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是系統(tǒng)特征方程所有根均為4、截止頻率wc定義為L(wc尸時(shí)的頻率。5、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中存在多種信號(hào)形式的變換，其中三種變換最重要。6、 一個(gè)任意大小的模擬量，在用有限位二進(jìn)制數(shù)表示時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生7、已知閉環(huán)系統(tǒng)特征方程為(z+0.1)(z-0.5)(z+1.5)=0,判斷穩(wěn)定性，可知該系統(tǒng)A/D之間加入8、為使傳感器特性與A/D變換器特性相匹配，通常應(yīng)在傳感器與9、串模干擾定義為被測信號(hào)上的干擾信號(hào)。10、采用輸入濾波器是抑制于擾的方法之一。11、當(dāng)增大二階振蕩環(huán)節(jié)的阻尼比時(shí)，系統(tǒng)的超調(diào)量s%將1、慣性環(huán)節(jié)的主要特點(diǎn)是：當(dāng)輸入變量發(fā)生突變時(shí)，

18、其輸出變量不能突變，而是按(周期)變化。2、通常，系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度的大小反映了系統(tǒng)的(穩(wěn)定性)。3、若信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍為N,計(jì)算機(jī)字長n=.4、若連續(xù)系統(tǒng)為Gc(s)穩(wěn)定，采用一階向前差分離散化方法離散，所得Gc(z)CA.也是穩(wěn)定的Bo是不穩(wěn)定的Co穩(wěn)定性不一定5、已知離散系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)為：G(Z)=(Z+0.5)/(Z-0.5+j0.5)A2,可知該系統(tǒng)是A.A. 穩(wěn)定的B 。不穩(wěn)定的Co中性穩(wěn)定的6 、雙線性變換的一個(gè)特性是：連續(xù)傳遞函數(shù)經(jīng)過雙線性變換后所得Z傳遞函數(shù)的穩(wěn)態(tài)增益CA.不變Bo變小Co增大7 、當(dāng)系統(tǒng)中含有零階保持器時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與采樣周期T_A.A,無關(guān)B.有關(guān)C.關(guān)系不定8,在單位閉環(huán)負(fù)饋控制系統(tǒng)里，增大開環(huán)放大系數(shù)K,則系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差能常（A）A,減少B,不變，C,增大9 ，確定A/D變換器精度時(shí)，能常要求它的精度應(yīng)（A）傳感器的精度。A,高于B,小于C,等于10 ，單位閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)里，在下向能首中加入一積分環(huán)節(jié)，則系統(tǒng)工程的穩(wěn)定程度（增大）11 ，一階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)調(diào)節(jié)時(shí)間近似為ts=_C（按誤差帶為5%計(jì)算）A，3