计算机控制 最后定稿.doc

一、简答题 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: (1) 周期采样(2) 同步采样(3) 非同步采样(4) 多速采样(5) 随机采样 3. 什么是实时控制和在线控制。答: 实时控制: 指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成, 以及计算机对输入信息以足够快的速度进行控制, 即在规定的时间内完成采集、计算、控制。在线控制: 现在控制系统正在运行和生产。一个在线系统不一定是一个实时系统,但是一个实时控制系统必定是一个在线系统。 4. 线性离散控制系统稳定的充要条件是什么? 答: 闭环系统特征方程的所有根的模| z i| <1 ,即闭环脉冲传递函数的极点均位于 z 平面的单位圆内。 5. 使用光电隔离器件的注意事项 1. 输入侧导通电流 2. 频率特性 3. 输出端工作电流 4. 输出端暗电流 5. 隔离电压 6. 电源隔离 6. 光电耦合器件原理当输入侧流过一定的电流 I F时,发光二极管开始发光,它触发光电三极管使其导通;当撤去该电流时,发光二极管熄灭、三极管截止。这样,就实现了以光路来传递信号,保证了两侧电路没有电气联系,从而达到了隔离的目的。 7. 简述计算机控制系统的一般控制过程。答: 计算机控制系统的控制过程可以归结为以下三步: (1)实时数据采集。(2)实时控制决策。(3)实时控制。 8. 简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。答: (1) 连续信号(2) 模拟信号(3) 离散信号(4) 采样信号(5) 数字信号 9. 简述开关量光电耦合输入电路中,光电耦合器的作用。答:开关量光电耦合输入电路,它们除了实现电气隔离之外,还具有电平转换功能, 抗尖脉冲干扰作用。 10. 回答下述电路中克服共模干扰的工作原理。答: 原理见图: 平时, 开关 S1i(i =1,2,..., n) 处于闭合状态, Ci的电压跟踪 Vi 的输入值, 开关 S2i(i =1,2,..., n) 处于断开状态。需检测 Vi时, 则令 S1i 断开, S2i 闭合, 放大器 A 的输出经采样- 保持器送至 A/D 转换器化为数字量,然后开关再恢复平时的状态。在采样、转换过程中,放大器 A 不与任何模拟量信号输入共地,电容 Ci 的电压均为差模电压,这样就克服了共模电压的影响。 11. 线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么? 答: 线性离散系统的脉冲传递函数定义为零初始条件下, 系统或环节的输出采样函数 z 变换和输入采样函数 z 变换之比。 12. 何为最少拍设计? 答:最少拍设计,是指系统在典型输入信号作用下,经过最少拍,使系统输出的稳态误差为零。 15 简述采样定理的基本内容。答: 如果连续信号)(tf 具有有限频谱, 其最高频率为 max ?, 则对)(tf 进行周期采样且采样角频率 s max 2 ? ??时, 连续信号)(tf 可以由采样信号)( *tf 唯一确定,亦即可以从)( *tf 无失真地恢复)(tf 。 16. 写出 PID 的差分控制算式。答: PID 控制算式可以写为 D 1 P 1 1 2 I [ ( 2 )] i i i i i i i i TT u u K e e e e e e T T ? ? ??? ?????? 17. 数字滤波数字滤波,是把 A/D 转换得到的数据通过软件按照一定的算法进行平滑加工等处理,从而提高控制精度和系统的可靠性与稳定性。 a)限幅滤波方法 b)中值滤波方法 c)算术平均滤波方法 d)一阶滞后滤波方法 e)复合滤波方法 18. z 变换的定义在拉氏变换中引入新复变量 Tsez?从而有???????????? 00 ln 1 *)() )(()()( k k k k Ts ZT sz kT fe kT fZFsF F(z) 称为离散时间函数 f*(z)的 z 变换。 z 变换实际是一个无穷级数形式,它必须是收敛的。就是说,极限????? Nk kNz kT f 0)( lim 存在时, f*(z)的z变换才存在。 21. 几种常用输入信号的预处理方法有哪些? 答:(1 )信号转换处理(2) 安全保护措施(3) 消除机械抖动影响(4) 滤波处理(5) 隔离处理 23、逆z 变换的留数计算法实际遇到的 z变换式 F(z),除了有理分式外,也可能有超越函数,此时用留数法求逆 z变换比较合适。当然,这种方法对有理分式也适用。设已知 z变换函数 F(z),则可证明 F(z)的逆 z变换 f( kT)值,可由下式计算????? mi pz k iz