青岛理工大学《微机控制
二、设被控对象传递函数为,在对象前接有零阶保持器,试求广义对象的脉冲传递函数。
答案是:解:广义对象传递函数G(s)=1-e-Ts/s K/s(S+1) 对应的脉冲传递函数为G(Z)=[1-e-Ts/s K/s(s+1)] =K(1-z-1)Z[1/S2(S+1)]=K(1-z-1)[TZ-1/(1-Z-1)2-1/1-Z-1+1/1-E-1+1/7-EZ-1] =K(E-r+T-1)Z-1[1-Te-r+e-r-1/(1-z-1)(1-e-r-1)
15.写出位置型及增量型PID的差分控制算式。
答案是:答:增量型PID控制算式可以写为U1=u1-1+[e1-e i-ei-1+T/TI(ei-2ei-1+ei-2)]
14.简述采样定理的基本内容。
答案是:答:采样定理: 如果连续信号具有有限频谱,其最高频率为,则对进行周期采样且采样角频率时,连续信号可以由采样信号唯一确定,亦即可以从无失真地恢复。
13.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:答: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。 (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。
12.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:答: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。
11.什么是信号重构?
答案是:答: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。
10.何为最少拍设计?
答案是:答: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。
9.等效离散化设计方法存在哪些缺陷?
答案是:答:等效离散化设计方法存在以下缺陷: (1) 必须以采样周期足够小为前提。在许多实际系统中难以满足这一要求。 (2) 没有反映采样点之间的性能。特别是当采样周期过大,除有可能造成控制系统不稳定外,还使系统长时间处于“开环”、失控状态。因此,系统的调节品质变坏。 (3) 等效离散化设计所构造的计算机控制系统,其性能指标只能接近于原连续系统(只有当采样周期T=0时,计算机控制系统才能完全等同于连续系统),而不可能超过它。因此,这种方法也被称为近似设计。
8.何为积分饱和现象?
答案是:答: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
7.线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么?
答案是: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。
6.什么是采样或采样过程?
答案是:答:采样或采样过程,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。
5.简述开关量光电耦合输入电路中,光电耦合器的作用。
答案是: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。
4.增量型PID控制算式具有哪些优点?
答案是:答:(1)计算机只输出控制增量,即执行机构位置的变化部分,因而误动作影响小。 (2)在i时刻的输出ui,只需用到此时刻的偏差,以及前一时刻、前两时刻的偏差ei-1、ei-2和前一次的输出值ui-1,这大大节约了内存和计算时间。 (3)在进行手动—自动切换时,控制量冲击小,能够较平滑地过渡。
3.简述计算机控制系统的一般控制过程。
答案是:答:(1) 数据采集及处理,即对被控对象的被控参数进行实时检测,并输给计算机进行处理。 (2) 实时控制,即按已设计的控制规律计算出控制量,实时向执行器发出控制信号。
2.连续控制系统相比,计算机控制系统具有哪些特点
答案是:答: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。
一、简答题 1. 画出典型计算机控制系统的基本框图。
答案是:1.答:给定值---微型计算机---控制器--D/A转换器---执行器----被控对象---被控参数 反馈值---A/D转换器-----被控指数
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