设单位反馈系统的被控对象为 G(s)=1/(1+s)(2+s)，请在横线中填入程序，完成如下PID控制仿真程序。(编程时字母用小写，符号、标点符号、括号用半角） clear all; clear close; ts=0.1;k=10,z=[
答案是：yout(k)=-den(2)*yk1-den(3)*yk2+num(2)*uk1+num(3)*uk2|u(k)=kc*error(k)+kd*(error(k)-ek1)+ki*ei
请在方框内中填入内容，完成增量式PID运算程序流程图。(编程时字母用小写，符号、标点符号、括号用半角）
答案是：计算e(k)|计算Δu(k)
请在方框内中填入内容，完成积分分离PID运算程序流程图。 (编程时字母用小写，符号、标点符号、括号用半角）
答案是：e(k)|计算K1e(k)|计算Δu(k)|Δu'(k)
请在方框内中填入内容， 完成位置式PID运算程序流程图。 (编程时字母用小写，符号、标点符号、括号用半角）
答案是：计算up|计算ui|计算ud
设单位反馈系统的被控对象为 G(s)=1/(1+s)3，请在横线中填入程序，完成如下PID控制仿真程序。(编程时字母用小写，符号、标点符号、括号用半角） clear all; close all; %PID Controller G=tf(
答案是：Gc=tf([Kp*Td,Kp,Kp/Ti],[1 0])|Gc=feedback(G*Gc,1)
写出零阶保持器的传递函数，引入零阶保持器对系统开环传递函数的极点有何影响？
答案是：零阶保持器的传递函数为： 零阶保持器的引入并不影响开环系统脉冲传递函数的极点。
按照计算机控制系统和生产过程两部分画出输出反馈计算机控制系统。
答案是：控制器 D/A A/D 被控对象
列出数字PID控制的位置算式、增量算式和速度算式。
答案是：位置式： 速度式： 增量式：
简述采样定理的基本内容。
答案是：如果连续信号具有有限频谱，其最高频率为Wmax，则对进行周期采样且采样角频率大等于2 Wmax时，连续信号可以由采样信号惟一确定，亦即可以从不失真地恢复。
何为积分饱和现象？
答案是：在标准PID位置算法中，控制系统在启动、停止或者大幅度提降给定值等情况下，系统输出会出现较大的偏差，这种较大偏差，不可能在短时间内消除，经过积分项累积后，可能会使控制量u(k)很大，甚至超过执行机构的极限umax。另外，当负误差的绝对值较大时，也会出现u
为什么要引入积分分离PID算法，试列出积分分离PID算式。
答案是：系统中加入积分校正以后，会产生过大的超调量，这对生产过程是绝对不允许的，引进积分分离算法，既保持了积分的作用，又减小了超调量，使得控制性能有较大的改善。积分分离算式：u(kT) kl
说明计算机控制系统中干扰的来源。
答案是：(1)从系统电源和电源引线（包括地线）引入的干扰；(2) 从系统的信号输入/输出传输通道引入的干扰；(3)空间电磁干扰；(4)静电噪声；(5)其它环境因素的影响。
为提高计算机控制系统的可靠性，通常采取的措施有哪些？
答案是：为提高计算机控制系统的可靠性，通常采取以下几种措施：(1) 提高元器件和设备的可靠性。(2) 采取抗干扰措施，提高系统对环境的适应能力。(3) 采用可靠性设计技术。(4) 采用故障诊断技术。
脉冲响应不变法的基本思想是什么？
答案是：脉冲响应不变法的基本思想是：离散近似后的数字控制器的脉冲响应gD(kT)是模拟控制器的脉冲响应采样值g(kT)的T倍。
给出常规的直接设计法或离散化设计法的具体设计步骤。
答案是：直接设计法或称离散化设计法的具体设计步骤如下：(1)根据已知的被控对象，针对控制系统的性能指标要求及其它约束条件，确定理想的闭环脉冲传递函数φ(z)。(2)确定数字控制器的脉冲传递函数D(z)；根据D(z)编制控制算法程序。
不完全微分PID的优点是什么？
答案是：不完全微分数字PID不但能抑制高频干扰，而且克服了普通数字PID控制的缺点，具有比较理想的调节性能。
大林算法的设计目标是什么？
答案是：大林算法的设计目标是设计一个合适的数字控制器，使整个闭环系统的传递函数相当于一个带有纯滞后的一阶惯性环节。
解释最少拍控制中产生纹波的原因。
答案是：最少拍控制中产生纹波的原因是在零阶保持器的输入端，也就是数字控制器的输出经采样开关后达不到相对稳定，即控制量不稳定，因而使系统输出在采样点之间产生波动。
积分分离PID算法的基本思想是什么？
答案是：积分分离PID算法的基本思想是设置一个积分分离阈值，当误差小等于阈值时，采用PID控制，以便于消除静差，提高控制精度；当误差大于阈值时，采用PD控制，以使超调量大幅度降低。
简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。
答案是：(1) 模拟信号：模拟信号是在整个时间范围均有定义的信号，它的幅值在某一时间范围内是连续的。模拟信号是连续信号的一个子集，在大多数场合与很多文献中，将二者等同起来，均指模拟信号。(2) 离散信号：离散信号是仅在各个离散时间瞬时上有定义的信号。在时间上是离散的、而幅值上是连续的。(3) 数字信号：数字信号是幅值整量化的离散信号，它在时间上和幅值上均是离散的。
与连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？
答案是：与连续控制系统相比，计算机控制系统具有以下特点：(1) 计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。(2) 在计算机控制系统中，控制规律是由计算机通过程序实现的（数字控制器），修改一个控制规律，只需修改程序，因此具有很大的灵活性和适应性。(3) 计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。(4) 计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。(5) 一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多个回路。(6) 采用计算机控制，如分级计算机控制、集散控制系统、计算机网络等，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。
简述网络控制系统的特点。
答案是：(1) 非定常性。数据到达的时刻不再是定常和有规则的, 更不能再用简单的采样时间来刻画。(2) 非完整性。由于数据在传输中可能发生丢失和出错，数据不再是完整的，当然数字控制中也可能有类似的现象，但在网络控制中发生的可能性要大得多。(3) 非有序性。由于网络传输时间的不确定，先产生的数据可能迟于后产生的数据到达远程控制系统。因此, 数据到达的次序可能不再遵守原有的时间顺序。(4) 非确定性。由于数据到达的随机性，整个控制过程已不再是一个确定性的系统,而是一个随机系统。
简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。
答案是：(1)比例调节器：比例调节器对偏差是即时反应的，偏差一旦出现，调节器立即产生控制作用，使输出量朝着减小偏差的方向变化，控制作用的强弱取决于比例系数KP。比例调节器虽然简单快速，但对于系统响应为有限值的控制对象存在静差。加大比例系数KP可以减小静差，但是KP过大时，会使系统的动态质量变坏，引起输出量振荡，甚至导致闭环系统不稳定。(2)积分调节器：为了消除在比例调节中的残余静差，可在比例调节的基础上加入积分调节。积分调节具有累积成分，只要偏差e不为零，它将通过累积作用影响控制量u，从而减小偏差，直到偏差为零。积分时间常数TI大，则积分作用弱，反之强。增大TI将减慢消除静差的过程，但可减小超调，提高稳定性。引入积分调节的代价是降低系统的快速性。(3)微分调节器：为加快控制过程，有必要在偏差出现或变化的瞬间，按偏差变化的趋向进行控制，使偏差消灭在萌芽状态，这就是微分调节的原理。微分作用的加入将有助于减小超调，克服振荡，使系统趋于稳定。
现在使用比较普遍的传输介质有哪些？各自的优缺点是什么？
答案是：现在普遍使用的传输介质有双绞线、同轴电缆和光缆。双绞线可分为带屏蔽和不带屏蔽的，带屏蔽的双绞线具有良好的抗电磁干扰性，相对于其他介质，成本最低。同轴电缆电磁屏蔽性能较好。光缆具有很强的抗电磁干扰性和能在恶劣环境中工作的特点，但成本高。
数字增量式PID与位置式PID相比有哪些优点？
答案是：（1）计算机只输出增量，误动作时影响小，必要时可增设逻辑保护；（2）手动/自动切换时冲击小；（3）算式不需要累加，只需记住四个历史数据,即e(k-2),e(k-1),e(k)和u(k-1)，占用内存少，计算方便。
A/D转换器的主要参数有哪些？
答案是：（1）分辨率和量化误差；（2）精度和误差；（3）单调性；（4）转换时间和转换周期；（5）满量程温度系数；（6）电源电压灵敏度。
扩充临界比例度法整定PID参数的主要步骤有哪些？
答案是：（1）选择合适的采样周期T（初选），调节器作纯比例Kp控制；（2）逐渐加大比例KP，使控制系统出现临界振荡，确定临界振荡增益Ks和临界振荡周期Ts；（3）选定控制度；（4）根据控制度，查表确定T、KP、Ti和Td; （5）运行并逐步调整。
有限拍有纹波设计与有限拍无纹波设计的主要区别是什么？
答案是：有限拍有纹波设计只要求Gc(z)的零点包含HG(z)的单位圆上（z=1除外）和单位圆外的零点，而有限拍无纹波设计要求Gc(z)的零点包含HG(z)的全部零点。
振铃是怎样引起的？如何消除振铃？
答案是：产生振铃的原因是数字调节器D(z)中含有左半平面上的极点。消除振铃的办法是令D(z)左半平面的极点等于1。
线性离散系统稳定的充分必要条件是什么？
答案是：线性离散系统稳定的充分必要条件是特征方程的全部根或者闭环Z传递函数Gc(z)的全部极点都分布在Z平面上以原点为圆心的单位圆内,或者所有极点的模都小于1。
模拟地
答案是：作为传感器、变送器、放大器、A/D转换器和D/A转换器中模拟电路的零电位。
数字地
答案是：作为计算机控制系统中各种数字电路的零电位。
系统地
答案是：系统地是为了给各部分电路提供稳定的基准电位而设计的，是指信号回路的基准导体（如控制电源的零电位）。
交流地是计算机交流供电电源地，即动力线地。
答案是：交流地是计算机交流供电电源地，即动力线地。
耦合
答案是：耦合是指电路与电路之间的电的联系，即一个电路的电压或电流通过耦合，使得另一个电路产生相应的电压或电流。
定常离散系统
答案是：定常离散系统指由输入信号到输出信号之间的变换关系不随时间变化而变化的离散系统。
数字滤波
答案是：数字滤波，就是在计算机中用某种计算方法对输入的信号进行数学处理，以便减少干扰在有用信号中的比重，提高信号的真实性。
软件陷阱技术
答案是：软件陷阱技术就是当PC失控，造成程序“乱飞”而进入非程序区时，在非程序区设置一些拦截程序，将失控的程序引至复位入口地址0000H或处理错误程序的入口地址ERR，在此处将程序转向专门对程序出错进行处理的程序，使程序纳入正轨。
“看门狗”技术
答案是：“看门狗”技术就是不断监视程序循环运行时间，若发现时间超过已知的循环设定时间，则认为系统陷入了“死循环”，然后强迫程序返回到0000H入口，在0000H处安排一段出错处理程序，使系统运行纳入正轨。
指令冗余技术
答案是：指令冗余技术是指在程序的关键地方人为地加入一些单字节指令NOP，或将有效单字节指令重写，当程序“跑飞”到某条单字节指令上，就不会发生将操作数当作指令来执行的错误，使程序迅速纳入正轨。
振铃现象
答案是：振铃现象是指数字调节器的输出u(kT)以2T的周期上下摆动，摆动的大小以RA来表征，它定义为：数字调节器在单位阶跃输入作用下，第0拍输出与第1拍输出之差。
信号重构
答案是：把离散信号变为连续信号的过程，称为信号重构，它是采样的逆过程。
嵌入式系统
答案是：嵌入式系统是指以应用为中心、以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统
脉冲传递函数
答案是：脉冲传递函数为零初始条件下，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。
控制度
答案是：控制度就是以模拟调节器为准，将DDC的控制效果与模拟调节器的控制效果相比较。
有限拍无纹波设计
答案是：有限拍无纹波设计指系统在典型信号的作用下，经过尽可能小的节拍(一般为1～3个采样周期)后，系统应达到稳定状态，且采样点之间没有纹波。
最少拍设计
答案是：最少拍设计是指系统在典型输入信号(如阶跃信号，速度信号，加速度信号等)作用下，经过最少拍(有限拍)，使系统输出的稳态误差为零。
增量式PID
答案是：增量式PID是指第k次采样时数字PID控制器的输出只是控制量的增量Δu(k)。
位置式PID
答案是：位置式PID指第k次采样时数字PID控制器的输出u(k)表示在第k时刻执行机构所应达到的位置。
D/A转换
答案是：D/A转换就是把数字量转换为模拟量的过程。
A/D转换
答案是：A/D转换就是把模拟量转换为数字量的过程。
采样
答案是：采样就是抽取连续信号在离散时间瞬时值的序列过程，有时也称为离散化过程。
过程通道的干扰常常沿着过程通道进入计算机，主要原因是过程通道与主机之间存在 。
答案是：公共地线
输入为单位速度函数时，设计最少拍无纹波控制器要求被控对象中至少有 个积分环节。
答案是：1
若被控对象是慢速变化的对象时，采样周期一般取得 。
答案是：较大
增量式算法只与e（k）、e（k-1）和e（k-2）有关，不需要进行累加，不易引起 现象。
答案是：积分饱和
微分控制与偏差的 有关，它可以减小超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高。
答案是：变化率
在计算机控制系统里，通常当采样周期T增大时，系统的稳定性将____________。
答案是：变坏
常用的数字滤波方法有中值滤波、一阶滞后滤波、____________滤波、限幅滤波和加权平均滤波。
答案是：算术平均
离散系统稳定性不仅与系统结构有关，还与系统的____________和输入函数有关。
答案是：采样周期
连续系统传递函数的一个极点P=-2，Z变换后将映射到Z平面的____________。
答案是：单位圆内
在单位速度作用下，系统输出Y（z）=TZexp(-1)+2TZexp(-2)+3TZexp(-3)+…，T为采样周期，则调整时间为____________拍。
答案是：一拍
大林算法的设计目标是设计一个合适的数字控制器，使整个闭环系统的传递函数相当于一个带有 的一阶惯性环节。
答案是：纯滞后
最少拍控制中产生纹波的原因是在零阶保持器的输入端，也就是数字控制器的输出经采样开关后达不到相对稳定，即控制量不稳定，因而使系统输出在 之间产生波动。
答案是：采样点
积分分离PID算法的基本思想是设置一个积分分离阈值，当误差小等于阈值时，采用 控制，以便于消除静差，提高控制精度；当误差大于阈值时，采用PD控制，以使超调量大幅度降低。
答案是：PID
数字信号是幅值整量化的 ，它在时间上和幅值上均是离散的。
答案是：离散信号
不完全微分数字PID不但能抑制 ，而且克服了普通数字PID控制的缺点，具有比较理想的调节性能。
答案是：高频干扰
由于执行机构只能接收模拟量，所以在数字量输入时需经____________转换。
答案是：D/A
串模干扰计算机控制系统中，按干扰的作用方式，可分为串模干扰和____________两种。
答案是：共模干扰
零阶保持器的频率特性可以近似看成是____________滤波器。
答案是：低通
计算机控制系统的过程通道分为数字量输入通道、数字量输出通道、____________ 和模拟量输出通道。
答案是：模拟量输入通道
把离散信号变为____________的过程，称为信号重构，它是采样的逆过程。
答案是：连续信号
有限拍有纹波设计只要求Gc(z)的零点包含HG(z)的单位圆上（z=1除外）和单位圆外的零点，而有限拍无纹波设计要求Gc(z)的零点包含HG(z)的 。
答案是：全部零点
消除振铃的办法是令D(z)左半平面的极点等于 。
答案是：1
软件陷阱技术就是当PC失控，造成程序“ ”而进入非程序区时，在非程序区设置一些拦截程序，将失控的程序引至复位入口地址0000H或处理错误程序的入口地址ERR，在此处将程序转向专门对程序出错进行处理的程序，使程序纳入正轨
答案是：乱飞
A/D转换就是把模拟量转换为 的过程。
答案是：数字量
产生振铃的原因是数字调节器D(z)中含有左半平面上的 。
答案是：极点
在PID调节系统中，比例系数KP的确定比微分系数KI和积分系数KD更重要，因为它关系到_________________________、Kd\Ki。
答案是：因为Kp不但与本身有关，而且还和Kd\Ki有关
在10位A/D转换器中，设满量程为±5V，模拟量为5V时，所对应的数字量为____________H。
答案是：3FF
在计算机控制系统中，采样周期T的确定很重要，因为它关系到____________, T太大精度差。
答案是：采样精度
采样/保持器具有两种工作方式，它们是____________和保持。
答案是：采样
在PID控制系统中， I的作用主要是_____________，它一般不单独使用的原因是速度不变。
答案是：消除静差
“看门狗”技术就是不断监视程序循环运行时间，若发现时间超过已知的循环设定时间，则认为系统陷入了“ ”，然后强迫程序返回到0000H入口，在0000H处安排一段出错处理程序，使系统运行纳入正轨。
答案是：死循环
使用纯比例控制，调节比例系数KP，直到系统产生等幅振荡为止。所得到的比例度即为 。
答案是：临界比例度
最少拍设计是指系统在典型输入信号(如阶跃信号，速度信号，加速度信号等)作用下，经过最少拍(有限拍)，使系统输出的稳态误差为 。
答案是：零
计算机控制系统中，按干扰的作用方式，可分为串模干扰和共模干扰两种，而采用双绞线作为信号线是为抑制 。
答案是：串模干扰
脉冲传递函数为零初始条件下，系统或环节的 采样函数z变换和输入采样函数z变换之比。
答案是：输出
在网络上传输数据的访问控制方法有令牌传送和____________。
答案是：CSMA/CD方法
振铃大小为数字调节器在单位阶跃作用下第____________拍与第1拍输出之差。
答案是：0
已知Z[Y(kT)]=Y(z)，则Z[y(kT-T)]= ____________。
答案是：Zexp(-1)Y(z)
宽带局部网络的通信方式可分为____________和____________。
答案是：基带
信号隔离通常分别为____________电路和变压器耦合电路。
答案是：光电耦合
计算机控制系统中，按干扰的作用方式，可分为串模干扰和共模干扰两种，而采用数字滤波是为了抑制 。
答案是：共模干扰
计算机控制系统的过程通道分为数字量输入通道、数字量输出通道、模拟量输入通道、 通道。
答案是：模拟量输出通道
在10位A/D转换器中，设满量程为±5V，模拟量为-2.5V时，所对应的数字量为 。
答案是：100H
在10位A/D转换器中，设满量程为±5V，模拟量为0V时，所对应的数字量为 。
答案是：200H
已知Z[u(kT)]=1/(1-zexp(-1))，则u(∞)= 。
答案是：1
集散型控制系统由____________、高速通道、CRT操作站和监督计算机等主要部分组成。
答案是：基本调节器
有限拍控制实质上是____________最优控制、系统的性能指标是调节时间最短。
答案是：时间
已知Z[u(kT)]=1/(1-zexp(-1))，则u(0)= ____________。
答案是：1
零阶保持器具有_____________和相角滞后特性。
答案是：低通特性
典型的计算机控制系统主要由控制对象、测量元件、比较器、_____________和执行器构成。
答案是：数字调节器
在目前计算机系统中，广泛采用的可编程串行接口有（ ）。
A.8255
B.8251
C.8279
D.RS-232
答案是：B
在目前计算机系统中，广泛采用的可编程通用并行接口有（ ）。
A.8255
B.8251
C.8279
D.RS-232
答案是：A
在计算机控制系统的软件抗干扰技术中，“看门狗（Watchdog）”技术是指（ ）。
A.指令冗余技术
B.软件陷阱技术
C.程序监视技术
D.以上都不正确
答案是：C
所谓指令冗余技术是指在程序的关键地方人为地加入一些（ ）。当程序“跑飞”到这类指令上时不会发生将操作数当作指令来执行的错误，使程序迅速纳入正轨。
A.跳转指令
B.单字节指令NOP
C.复位指令
D.以上都不正确
答案是：B
在计算机控制系统的接地技术中，（ ）使设备机壳与大地等电位，以避免机壳带电而影响人身及设备安全。
A.交流地
B.系统地
C.安全地
D.数字地
答案是：C
空间感应的干扰主要来源于（ ）。
A.公共地线
B.电磁场在空间的传播
C.电源系统
D.以上都不正确
答案是：B
振铃现象是指控制器在（ ）输入作用下，第0次输出幅度与第1次输出幅度之差值。
A.单位阶跃
B.单位速度
C.单位加速度
D.以上都不正确
答案是：A
大林算法的设计目标是设计一个合适的数字控制器，使整个闭环系统的传递函数相当于一个（ ）。
A.一阶惯性环节
B.带有纯滞后的一阶惯性环节
C.二阶惯性环节
D.以上都不正确
答案是：B
在最少拍控制系统数字控制器的设计中，广义对象脉冲传递函数中在单位圆上(z=1除外)或圆外的零点都应包含在（ ）中。
A.闭环脉冲传递函数
B.误差脉冲传递函数
C.广义对象的脉冲传递函数
D.以上都不正确
答案是：A
在10位A/D转换器中，设满量程为±5V，当模拟量为-2.5V时，所对应的数字量为（ ）。
A.3FFH
B.200H
C.100H
D.以上都不正确
答案是：C
在最少拍控制系统数字控制器的设计中，广义对象脉冲传递函数的所有不稳定极点都应由（ ）的零点来抵消。
A.闭环脉冲传递函数
B.误差脉冲传递函数
C.广义对象的脉冲传递函数
D.以上都不正确
答案是：B
在最少拍控制系统数字控制器的设计中，要根据输入信号类型来确定（ ）。
A.闭环脉冲传递函数
B.误差脉冲传递函数
C.广义对象的脉冲传递函数
D.以上都不正确
答案是：B
在最少拍数字控制过程中，（ ）采样周期称为1拍。
A.半个
B.一个
C.两个
D.以上都不正确
答案是：B
PID参数整定的扩充响应曲线法需要获得（ ）。
A.临界振荡周期
B.临界比例度
C.控制度
D.以上都不正确
答案是：C
扩充临界比例度PID参数整定法适用于具有（ ）的被控对象。
A.一阶滞后环节
B.高阶滞后环节
C.二阶环节
D.以上都不正确
答案是：A
当采用PID算法时，如果选择采样周期T太小，将使微分积分作用不明显。在T小到一定程度后，由于受到计算精度的限制，偏差始终为（ ）。
A.零
B.大于零的固定偏差
C.小于零的固定偏差
D.无穷大
答案是：A
要设置积分分离阈值的PID算法是（ ）。
A.不完全微分PID控制
B.积分分离PID算法
C.变速积分PID算法
D.带死区的PID算法
答案是：B
增量式PID控制算法只与e（k）、e（k-1）和e（k-2）有关，不需要对误差进行累加，因而不易引起（ ）。
A.积分饱和
B.故障
C.扰动
D.以上都不正确
答案是：A
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