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计算机控制计算题及简答题
第一部分:基本概念部分必须掌握的内容
1、计算机控制系统中离线方式和在线方式的含义是什么?
答: (1)“在线”方式:在计算机控制系统中,如果生产过程设备直接与计算机连接,生产过程直接受计算机的控制,就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(2)“离线”方式:若生产过程设备不直接与计算机相连接,其工作不直接受计算机的控制,而是通过中间记录介质,靠人进行联系并作相应操作的方式,则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
2、出典型计算机控制系统的原理框图,并简述数字控制器的模拟化设计步骤。答:计算机系统框图控制图如所示。
模拟化设计步骤:
1、求出模拟调节器的传递函数D(S)
2、选择合适的采样周期T
3、把D(S)离散化,求出数字控制器的脉冲传递函数D(z)
4、检验系统的闭环特性是否满足设计要求
5、把D(z)变换成差分方程的形式,并编程实现
6、现场调试
3、简述增量型PID控制算与位置型PID控制算法相比较具有哪些优点?以及增量型控制算法的不足之处。
答: 与位置算法相比,增量型PID算法有如下优点:
(1)位置型算式每次输出与整个过去状态有关,计算式中要用到过去偏差的累加值,容易产生较大的累积计算误差;而在增量型算式中由于消去了积分项,从而可消除调节器的积分饱和,在精度不足时,计算误差对控制量的影响较小,容易取得较好的控制效果。
(2)为实现手动——自动无扰切换,在切换瞬时,计算机的输出值应设置为原始阀门开度u0,若采用增量型算法,其输出对应于阀门位置的变化部分,即算式中不出现u0项,所以易于实现从手动到自动的无扰动切换。
(3)采用增量型算法时所用的执行器本身都具有寄存作用,所以即使计算机发生故障,执行器仍能保持在原位,不会对生产造成恶劣影响。
不足之处:积分截断效应大,有静态误差;溢出的影响大。
4、什么是过程通道?过程通道主要包括哪些类型?
答:过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。
按信息传递的方向来分,过程通道可分为输入过程通道和输出过程通道;按所传递和交换的信息来分,过程通道又可分为数字量过程通道和模拟量过程通道
5、什么是内部总线?常用的内部总线有哪些?
答:内部总线是工控机内部各组成部分之间进行信息传送的公共通道,是一组信号线的集合。常用的内部总线有IBM PC总线和STD总线。
6、什么是共模干扰?如何抑制?
答:共模干扰是指A/D转换器两个输入端上共有的干扰电压。
共模干扰常用的抑制方法:
A 利用双端输入的放大器作为前置放大器,如AD521等
B 利用变压器或光电耦合器把各种模拟负载和数字信号隔离,即模拟地和数字地断开,被测信号通过变压器或光耦合器获得通路,而共模干扰不能形成回路而得到抑制。
C 采用双层屏蔽-浮地输入方式。
7、画出数字控制系统原理框图。并写出广义对象的脉冲传递函数、闭环脉冲传递函数、误差脉冲传递函数、以及数字控制器的Z变换的表达式。
图中G0(s)是被控对象的传递函数,H(s)是零阶保持器的传递函数,G(z)是广义被控对象的脉冲传递函数,D(z)是数字控制器的脉冲传递函数, R(z)是系统的给定输入,C(z)是闭环系统的输出,φ(z)是闭环