1、计算机控制系统试卷二答案班级： 姓名： 学号： 成绩：一、 简答题（每小题 4 分，共 40 分）1、连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？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
2、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。2、简述计算机控制系统的一般控制过程。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。3、简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。答：(1) 连续信号连续信号是在整个时间范围均有定义的信号，它的幅值可以是连续的、也可以是断续的。(2) 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
3、者等同起来，均指模拟信号。(3) 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。(4) 采样信号采样信号是离散信号的子集，在时间上是离散的、而幅值上是连续的。在很多场合中，我们提及离散信号就是指采样信号。(5) 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。4、线性定常离散系统的稳态误差是否只与系统本身的结构和参数有关？答：线性定常离散系统的稳态误差，不但与系统本身的结构和参数有关，而且与输入序列的形式及幅值有关。除此之外，离散系统的稳态误差与采样周期的选取也有关。5、增量型 PID 控制算式具有哪些优点？答：(1)计算机只输出控制增量，即执行机构位置的变化部分
4、，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。6、如何利用试凑法调整 PID 算法的参数？答：(1)先整定比例部分：将比例系数 KP 由小调大，并观察相应的系统响应趋势，直到得到反映快、超调小的响应曲线。如果系统没有静差或静差已小到允许范围之内，同时响应曲线已较令人满意，那只须用比例调节器即可，最优比例系数也由此确定。(2)如果在比例调节的基础上系统的静差不能满足设计要求，则须加入积分环节。整定时一
5、般先置一个较大的积分时间系数 TI,同时将第一步整定得到的比例系数 KP 缩小一些(比如取原来的 80%)，然后减小积分时间系数使在保持系统较好的动态性能指标的基础上，系统的静差得到消除。在此过程中，可以根据响应曲线的变化趋势反复地改变比例系数 KP 和积分时间系数 TI,从而实现满意的控制过程和整定参数。(3)如果即使有比例积分控制器消除了偏差，但动态过程仍不尽满意，则可以加入微分环节，构成 PID 控制器。在整定时，可先置微分时间系数 TD 为零，在第二步整定的基础上，增大微分时间系数 TD，同时相应地改变比例系数 KP和积分时间系数 TI，逐步试凑，以获得满意的调节效果和控制参数。7、简
6、述对偶原理的基本内容。答：对偶原理：设 S1=(A,B,C)、S2=(AT, CT, BT)是互为对偶的两个系统，则 S1的能控性等价于 S2 的能观测性； S1 的能观测性等价于 S2 的能控性。或者说，若 S1 是状态完全能控的 (完全能测观的)，则 S2 是状态完全能观测的(完全能控的)。8、与应用了传统的通用计算机的数字产品相比，嵌入式系统有哪些特点？答：系统内核小；系统精简；高实时性和高可靠性；智能化和网络化；专用性强；需要有专用的开发工具和环境。9、 尖峰干扰是一种频繁出现的叠加于电网正弦波上的高能随机脉冲，如何防治尖峰脉冲干扰？答：尖峰干扰是一种频繁出现的叠加于电网正弦波上的高能
7、随机脉冲，其幅度可达几千伏，宽度只有几个毫微秒或几个微秒，出现的位置也无规律，因此采用常规的抑制办法是无效的，而必须采取综合治理办法：(1)“远离”干扰源。(2) 用硬件设备抑制尖峰干扰的影响较常用的抑制方法有三种：在交流电源的输入端并联压敏电阻；采用铁磁共振原理，如采用超级隔离变压器；在交流电源输入端串入均衡器。(3) 在大功率用电设备上采取措施抑制尖峰干扰的产生(4)采用“看门狗 ”(Watchdog)技术10、 么是硬件故障冗余系统？答：硬件故障冗余系统的定义是：如果一个系统在出现一定的运行性故障时，依靠系统冗余硬件的内驻能力，仍能保持系统连续正确地执行其程序和输入、输出功能，则称这一系
8、统为硬件故障冗余系统。二、已知系统框图如下所示： T=1s (15 分)1(sKr(t) y(t)-T seT1试确定闭环系统稳定时 K 的取值范围。解：广义对象传递函数 )1()(sKesGT对应的脉冲传递函数为 368.0.124)368.01)(7. 1)()()( 1) 21 1121 zKzzK zezzsZesGzTs此时系统的特征方程为 )()(2zzG采用双线性变换 wTz5.01)/(1可得等效的特征方程为 0924.)386.924.()038.( KK此时，劳斯表为w2 （1-0.0381K） 0.924K K 0故 K 的变化范围为 00 -y F=F-2y+1=1 x=5，y=y-1=1 =-1=110 F0 -y F=F-2y+1=0 x=5，y=y-1=0 =-1=0End（图略）
