计控复习题

一、填空题（每空1分，10小题，共15分）1、一般的计算机控制系统由计算机、I/O接口电路、通用外部设备和工业生产对象等部分组成。2、数字程序控制系统一般由输入装置、控制器、插补器和输出装置等四部分组成。3、顺序控制与数字程序控制是自动控制领域的重要方面，均属于开环控制。4、模拟量输出通道的核心部件是D/A转换器。5、最少拍随动系统的主要指标是_调节时间，而纯滞后系统的主要性能指标是超调量。6、数字控制器的设计方法主要有_间接设计和直接设计方法两种。7、零阶保持器具有信号的复现的功能。8、PID算法的离散形式有位置型控制算法和增量型控制算法两种。9、模糊控制不需要确定的系统模型_，是一种基于规则的控制。10、常用的软件抗干扰技术有数字滤波技术、指令冗余技术、软件陷阱技术等。1、衡量A/D转换器分辩模拟量最小变化程度的技术指标是分辨率。2、数字程序控制系统由输入装置、输出装置、控制器和插补器4部分组成。3、PWM（PulseWidthModulation）是在在频率不变的情况下，通过改变输出脉冲的宽度（脉冲的占空比），从而使输出信号的平均值（即直流成分）发生改变，达到控制外部对象的目的。4、数字PID有二种形式，分别是位置式和增量式。5、D/A转换经历解码和复现两个过程。6、PID控制器是一种线性控制器，可根据对象的特性和控制要求，将模拟控制器D(s)离散化为数字控制器D(z)。7、常用整定PID参数的方法有扩充临界比例度法、扩充响应曲线法和归一参数整定法。8、软件抗干扰技术包括数字滤波技术、指令冗余技术、软件陷阱技术和看门狗技术。1、数字控制系统中，将连续的控制对象与__保持器____一起称为广义对象2、模拟量输入通道是把从系统中检测的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。3、史密斯预估算法和达林算法都是解决系统__纯滞后____问题的算法。4、对防脉冲干扰比较有效的数字滤波方法是中值滤波___。5、PID算法的离散形式有位置型控制算法和增量型控制算法两种。6、数字控制器的设计方法主要有_间接设计和直接设计方法两种。7、程序因受干扰而出现死循环，可应用___看门狗___技术强迫程序回到已安排的出错处理程序的入口处，使系统恢复正常运行。8、衡量振铃现象的参数是振铃幅度。9、模糊控制器是由模糊化接口、知识库（数据库和规则库）、推理机和清晰化接口组成二、选择题（每小题2分，10小题，共20分）1、在计算机控制系统中的模拟量输入通道中，最关键的器件是__C___。A多路开关B光电隔离器CA/D转换器DD/A转换器2、计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是__B____。A接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机B按照一定的数学模型计算给定值并提供给DDC计算机C当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作DSCC计算机与控制无关3、某温度控制系统的温度范围是0至200℃，要求分辨率D0为0.005，则所需A/D转换器的字长为C。A11.65B15C7.65D6.754、根据香农定理，如果随时间变化的模拟信号f(t)的最高频率为fmax，只要按照A进行采样，则采样信号f*(t)能无失真地恢复原连续信号f(t)。Af≥2fmaxBf≥fmaxCf≥1.5fmaxDf≥2.5fmax5、用于描述模糊集合，并在[0，1]闭区间连续取值的特征函数叫B__。A特征函数B隶属函数C传递函数D复变函数6、以下__________输入形式不是最少拍系统所取的典型输入形式。A单位阶跃B单位速度C单位加速度D单位加速度阶跃7、已知有110只晶体管，工作到500小时后，有10只失效。则此产品在500小时的可靠度为D。A80.91%B89%C98%D90.91%8、设模拟输入电压为0-5V，对8位的A/D转换器来说，可表示的最小单位为B。A10mVB21mVC19.6mVD12.2mV9、程序因受干扰而出现死循环时，可以用程序监视技术来监测，并使程序脱离死循环，这就是C技术A软件陷阱B指令冗余C看门狗D模糊控制10、为了克服突加的给定值给系统带来冲击，引起超调量过大，执行机构剧烈动作，应采用的控制算法是_____________。A不完全微分PID控制算法B微分先行PID控制算法C抗积分饱和PID控制算法D时间最优PID控制算法11、采用ADC0809构成模拟量输入通道，ADC0809在其中起___A____作用。A模拟量到数字量的转换B数字量到模拟量的转换C模拟量到数字量的转换和采样/保持器D模拟量到数字量的转换和多路开关12、取N为奇数，对某一参数连续采样N次，然后把N次采样的值从小到大或从大到小排列，再取其中间位置上的值作为本次采样值的方法是____A____。A中值滤波B平均值滤波C低通滤波D程序判断滤波13、在PID调节系统中，若想增强微分作用，正确的作法是_B_。A加大系数TIB加大系数KPC加大系数KID加大系数T14、模糊控制系统的核心是C。A输入输出接口B执行机构C模糊控制器D测量装置15、零阶保持器具有D的功能。A采样B量化C解码D复现16、在计算机控制系统中的模拟量输出通道中，最关键的器件是__B___。A多路开关BD/A转换器CA/D转换器D光电隔离器17、步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是____B____。A步进电机可以直接接受数字量B步进电机可以直接接受模拟量C步进电机可实现转角和直线定位D步进电机可实现顺时针、逆时针转动18、数字程序控制系统一般由输入装置、输出装置、控制器和___C___等四大部分组成。A运算器B寄存器C插补器D存储器19、微分先行PID控制和标准PID控制的不同之处在于A，A只对被控量y(t)微分，不对偏差e(t)微分B不对被控量y(t)微分，仅对偏差e(t)微分C不仅对被控量y(t)微分，还对偏差e(t)微分D以上说法都不对20、凸模糊集合的实质是B。A隶属函数具有双峰特性B隶属函数具有单峰特性C隶属函数具有多峰特性D以上说法均不正确四、简答题1、简述与连续控制系统相比，计算机控制系统的特点。答：（1）结构上是数字式处理器。表现在其所有信号均为数字信号，模拟信号通过A/D转换器转成数字信号。（2）功能强大。具有很强的运算和逻辑判断功能，可实现复杂的控制规律。（3）是一个实时采样控制系统。能在限定的时间内对外来事件做出反应。（4）可进行多回路控制。连续系统中一个控制器只能控制一个回路，计算机控制系统中可采用分时控制的方式控制多个回路，而算法完全靠程序实现不同回路的控制要求。（5）控制功能由软件实现。易实现工作状态的转换，实现不同控制功能，适应性灵活性高，易于修改，具有很高柔性。2、简述计算机控制系统的工作原理：参考答案：①实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。②实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。③实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。3、直接数字控制（DDC）系统的工作原理。参考答案：DDC系统是通过一台计算机对一个或多个被控参数进行巡回检测，结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。4、试简述数字控制器的连续化设计方法步骤。答：第1步：用连续系统的理论设计假想的连续控制器D(s)；第2步：选择采样周期T；第3步：将模拟控制器D(s)离散化为数字控制器D(z)；第4步：设计由计算机实现的控制算法；第5步：校验，检查系统的设计与程序编制是否正确。5、试说明脉冲宽度调制(PWM)的工作原理及其作用。答：脉冲宽度调制(PWM)，在频率不变的情况下，通过改变输出脉冲的宽度（就是脉冲的占空比）从而使输出信号的平均值（即直流成分）发生改变，达到控制外部对象的目的。作用：改变对电机的通电时间达到调整电机转速。6、简述算术平均滤波、加权平均滤波和滑动平均滤波之间的区别及各自的用途。参考答案：算术平均滤波每一次采样值所占的比例均相等；可用于任何场合，如压力、流量等。加权平均滤波则每次采样值所占的比例不等，可以突出某些部分，使其所占的比例增大，但各次采样的系数总和为∑Ci=0；这种滤波主要用于那些想突出采样的某些部分的场合。滑动平均滤波则是每次只更新一个采样值，因而采样速度快。此滤波主要用于实时性要求比较快的场合。7、简述数字PID控制器的改进方法有哪些？参考答案：1、积分项的改进（1）积分分离（2）抗积分饱和（3）梯形积分（4）消除积分不灵敏区；2、微分项的改进（1）不完全微分PID控制算法（作用：消除高频干扰，延长微分作用的时间）（2）微分先行PID控制算法；3、时间最优PID控制；4、带死区的PID控制算法。8、简述常用整定PID参数的方法有哪些？参考答案：（1）扩充临界比例度法；（2）扩充响应曲线法；（3）归一参数整定法。9、简述模糊控制器设计步骤。参考答案：（1）模糊控制器的结构设计（2）模糊规则的选择和模糊推理（3）清晰化（4）模糊控制器论域及比例因子的确定（5）编写模糊控制器的算法程序（6）双输入单输出模糊控制器设计。五、计算题1、设论域U为},,,,{54321xxxxxU，A和B均为U上的模糊子集，且}1.06.015.02.0{)(54321xxxxxxA,}17.08.05.03.0{)(54321xxxxxxB,求A∪B，A∩B，AC，BC。解：}11.07.06.08.015.05.03.02.0{54321xxxxxBA}17.015.03.0{54321xxxxx}11.07.06.08.015.05.03.02.0{54321xxxxxBA}1.06.08.05.02.0{54321xxxxx}9.04.05.08.0{5421xxxxAC}03.02.05.07.0{54321xxxxxBc2、设加工第一象限直线OA，起点坐标为O(0,0)，终点A的坐标为(6,4)，按逐点比较法进行插补计算，并作出走步轨迹图。3请用双线性变换法求模拟控制器的等效数字控制器D(Z)。4、系统结构如图所示，其中Gh(S)为零阶保持器，求Y(Z)参考答案：六、设计题系统结构如图所示，设被控对象的传递函数为)1(10)(0sssG，采样周期T=1s，试设计(1)在单位速度输入函数时的最少拍有纹波数字控制器D(z)(2)在单位速度输入函数时的最少拍无纹波数字控制器D(z)。(3)在单位阶跃输入函数时的最少拍无纹波数字控制器D(z)。