计算机控制技术期末复习

发布 2021-05-19 11:47:28 阅读 9472

1、惯性环节的主要特点是:当输入变量发生突变时,其输出变量不能突变,而是按(周期)变化。

2、通常,系统的稳定裕度的大小反映了系统的(稳定性)。

3、若信号的动态范围为n,计算机字长n>

4、若连续系统为gc(s)稳定,采用一阶向前差分离散化方法离散,所得gc(z):稳定性不一定。

5、已知离散系统脉冲传递函数为:g(z)=(z+0.5)/(z-0.5+j0.5)^2,可知该系统是:稳定的。

6、双线性变换的一个特性是:连续传递函数经过双线性变换后所得z传递函数的稳态增益:增大。

7、当系统中含有零阶保持器时,系统的稳态误差与采样周期t:无关。

8,在单位闭环负馈控制系统里,增大开环放大系数k,则系统的稳态误差能常:减少。

9,确定a/d变换器精度时,能常要求它的精度应(高于)传感器的精度。

10,单位闭环负反馈控制系统里,在下向能首中加入一积分环节,则系统工程的稳定程度( 增大 )

11,一阶系统单位阶跃响应调节时间近似为ts=3t(按误差带为5%计算)

1)模拟量输入通道由信号处理装置、多路转换器、采样保持和a/d转换器组成。模拟量输出通道由d/a转换器和输出保持器组成。

2)把时间连续的信号变成一连串不连续的脉冲时间序列的过程为采样过程。采样信号是时间上离散而幅值上连续的信号,该信号不能直接进入微型计算机。必须经量化后成为数字信号,才能为微型计算机接受(3分)。

3)计算机与外设交换数据的种类:数字量、模拟量和开关量。传送方式有三种:①程序查询方式;②中断控制方式;③直接存贮器存取(dma)方式。

4)接口扩展包括硬件电路的扩展和软件程序的扩充(2分)。大量采用硬件电路,可以简化程序设计,提高系统运行的速度,缺点是使成本增加,还因元件数的增加而降低了可靠性程度(2分)。若用软件代替硬件电路,可以大大发挥软件程序的灵活性等特点,缺点是大量使用软件会使系统速度下降(2分)。

5)①数据采集系统(1分)②操作指导控制系统(1分)③直接数字控制系统(1分)④监督控制系统(1分)⑤分级计算机控制系统(1分)⑥现场总线控制系统(1分)⑦无线控制系统(1分)。

3.分析题(20分)(1)计算机控制系统中电磁干扰有三种形式:1.

电源噪声; 2.从输入线侵入的噪声; 3.静电噪声。

抗干扰措施包括三方面: 1.电源与供电系统的抗干扰措施:

安装电源低通滤波器;稳压电源的变压器采用静电屏蔽措施;电源应放在距电源引进口很近的地方;电源的输出线均应采用扭绞线;电源线路应尽量避免公共线;电柜接地线与公共接地线应分开走线;加大电源变压器容量等。

2.接口与过程通道的抗干扰措施:使用双绞线、光电隔离电路、平衡输出驱动器和平衡输入接收器;连接信号线接地和电柜接地时,采用光电耦合器或耦合变压器进行隔离等。

3.控制对象与终端的抗干扰措施:终端装置内的电源线应扭绞;电源变压器用坡莫合金进行磁屏蔽;改变终端装置的安装位置和方向等。

1.闭环负反馈控制的基本特征是。

2.闭环控制系统里,不同输出与输入之间的传递函数分母 。

3.惯性环节的主要特点是,当其输入量发生突然变化时,其输出量不能突变,而是按变化。

4.静态误差系数是系统在典型外作用下精度的指标,静态误差系数越大,精度 。

5.系统的相稳定裕度m,定义为开环频率特性在截止频率c处。

6.离散系统稳定性与连续系统不同,它不仅与系统结构和参数有关,还与系统的有关。

7.零阶保持器是一个相位滞后环节,它的相频特性。

8.若已知闭环系统自然频率为n,经验上,采样频率s应取。

9.通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为。

10.为使传感器特性与a/d变换器特性相匹配,通常应在传感器与a/d之间加入。

二、1.在计算机控制系统里,通常当采样周期t减少时,由于字长有限所引起的量化误差将a 增大;b 减小;c 不变。

2.控制算法直接编排实现与串联编排实现相比,有限字长所引起的量化误差a 较大;b 较小;c 相当。

3.某系统的z传递函数为g(z) =0.5(z+0.5) /z+1.2)(z-0.5) ,可知该系统是 。a稳定的;b不稳定的;c 临界稳定的。

4.若以电机轴的转角为输入量,电机轴的转速为输出量,则它的传递函数为环节 。a 积分;b 微分;c 惯性。

5.在确定a/d变换器精度时,通常要求它的精度应传感器的精度a 大于;b 小于;c 等于。

三、图1为水箱水位自动控制系统,试说明基本工作原理。1、已知单位负反馈闭环控制系统的单位阶跃响应的稳态误差为0.1,试问该系统为几型系统,系统的开环放大系数为多少?

3.试简单说明系统稳定性与稳态误差相互矛盾的关系。4.试表述采样定理,并说明若一高频信号采样时不满足采样定理,采样后将会变成何种信号。

四、(10分)已知单位负反馈系统开环传递函数为g(s)=n2/s(s+2n)实测求得单位阶跃响应的%=4.3%,ts=2.5秒,试写出闭环传递函数并求n,为多少。

五、(10分)现已知某炉温变化范围为0~1000℃,测试时,采用9位的a/d变换器(带符号位),试问此时系统对炉温变化的分辩率为多少。若测试时,通过变送器将测试起点迁移到500℃,保持同样的系统对炉温变化的分辩率,试问此时可采用几位的a/d变换器就可以了。

六、(10分)已知系统方块图如图2所示1)试写出系统闭环传递函数。

2)若k=2,试求使系统稳定的t取值范围。(已知z[1/s2]=tz/(z-1)2)

七、(20分)已知调节器传递函数为, t=0.5秒1)试用一阶向后差分变换法,将其离散,求gc(z)=?2)将gc(z)用第二种直接程序法编排实现,试求u (k)表达式,并画出结构图; 3)将该算法分成算法i与算法ii,并画出编程的流程图。

评分标准(参考)

1. 测量偏差、纠正偏差;2.相同; 3.按指数规律变化;4.越高;5.相角与180度之差;6.采样周期;7.-t/2; 8.10n;9.串模干扰;10.调理电路。

二、a;2.a;3.b;4.b;5 b。

三、简答题由于出水干扰qo使水位下降时,浮子下降,进水口打开,水位逐渐增高,浮子逐渐上浮,当达到给定高度时,浮子将进水口堵死,从而保持设定高度。2.1) 零型系统;2) 0.1=1/(1+k) k=9。

3.通常,在系统正向通道加入积分环节或增大开环放大系数,将会减少稳态误差,但将会降低系统的稳定程度。4.若连续信号所含频率分量的最高频率为,为使其采样信号不失真,采样频率;若不满足采样定理,一个高频信号将会变成低频信号。

四、(10分)1) 2),

五、(10分), 故δ=3.9°;,故。

六、(10分)1)。

2) ,要求,。,t<2 。,t>0

七、1)s=(1-z-1)/t gc(z)=(1.5-z-1)/(1.1-z-1

3) i:

ii: u1=0.9u(k)-0.91e(k)

第一章。1.典型的工业生产过程分为哪几种?

答:典型的工业过程分为3种:连续过程,离散过程和批量过程。

2.计算机控制系统的工作步骤分为哪几步?

答:计算机的工作步骤分为3步:实时数据采集,实时数据决策和实时数据处理。

3.计算机控制技术的工作方式有哪几种?

答:计算机控制技术的工作方式有2种,即**方式和离线方式。

4.为什么要强调计算机控制中的实时性?

答:所谓实时性,就是指信号的输入 ,计算和输出都要在一定的时间范围内完成,亦即计算机对输入信息,以足够快的速度进行控制,超出了这个时间,就失去了控制的时机,控制也就失去的意义。所以要强调计算机控制中的实时性。

5.常用的计算机控制系统主机有哪几种?

答:常用的计算机控制系统主机有可编程控制器,工控机,单片机,dsp和智能调节器。

6.计算机控制系统中集散控制系统的体系结构分为哪几部分?

答:计算机控制系统中集散控制系统(dcs)的体系结构分为分散过程控制级,集中操作监控级,综合信息管理级三部分。

7.现场总线控制系统的结构模式分为哪几部分?

答:现场总线控制系统(fcs)的结构模式为操作站---现场总线智能仪表两层结构。(dcs为操作站-控制站-现场仪表三层结构模式)

第二章。1.什么是计算机的总线?

答:所谓总线,就是计算机各模块之间互联和传送信息(指令,地址和数据)的一组信号线。分为内部总线和外部总线。

2.计算机的外部总线有哪几种?

答:计算机的外部总线有rs-232c,rs-485,ieee-488,usb等等。

串行通信总线采用什么传输方式?为什么rs-232c的传输距离不远?

答:rs-232c串行通信总线采用的是不平衡传输方式。由于发送器和接收器之间有公共的信号地线,共模信号不可避免地要进入信号传送系统中。

当传输距离过远时,发送器与接收器各自会形成不同的对地电位。

串行通信总线采用什么传输方式?它与rs-422a串行通信总线的区别是什么?

答:rs-485串行通信总线采用的是不平衡传输方式。

区别在于rs-485为半双工工作方式,而rs-422a为全双工工作方式。且rs-422a适用于两点之间进行高速,远距离通信,而rs-485适用于多点之间进行高速,远距离通信。

5.数字量i/o的接口芯片有什么作用?有哪些典型芯片? p30

6.积分电路对数字量信号的调理过程。

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