第6章 数字PID控制器
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第六章习题一、填空1. 在一般工业过程控制系统中常用的经典控制规律是______控制规律,即___________控制规律。
2. 采用类似于模拟调节规律的设计方法来设计数字调节规律的前提条件是_______________。
3. 位置式PID调节规律的数学表达式为___________________________________________4. 增量式PID调节规律的数学表达式为____________________________________________5. ___________型改进PID算法可以提高数字PID控制系统对偏差信号中混入的高频干扰信号的抑制能力。
6. 数字PID算法参数整定的内容包括________、_____________、__________和__________。
二、选择1. 采用类似于模拟调节规律的设计方法来设计数字调节规律的前提条件是()。
(A)采样周期足够短(B)采样周期足够长(C)用差分方程代替微分方程(D)先将系统离散化三、判断。
1. 在利用临界比例度PID参数整定法进行整定时,应使系统工作于开环状态。
()2. 在利用临界比例度PID参数整定法进行整定时,应使系统工作于闭环状态。
()3. 在利用衰减曲线PID参数整定法进行整定时,应使系统工作于开环状态。
()4. 在利用衰减曲线PID参数整定法进行整定时,应使系统工作于闭环状态。
()5. 在利用响应曲线法进行PID参数整定时,应使系统工作于开环状态。
()6. 在利用响应曲线法进行PID参数整定时,应使系统工作于闭环状态。
()7. 所谓积分饱和指的是数字PID算法中,积分项的运算结果超出了计算机对数据的表示能力。
()8. 所谓积分饱和指的是数字PID算法中,由于积分的不断进行,使得控制值超出了控制输出的最大模拟信号对应的数字值。
()四、简答1. 什么是控制规律?2. 简述PID调节规律的含义并说明各控制作用的功能。
第一章1、计算机控制系统是由哪几部分组成的?画出方框图并说明各部分的作用。
答:计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成;框图P3。
1)工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、DCS操作员站等方面。
2)PIO设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道,在两者之间起到纽带和桥梁的作用。
3)生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。
2、计算机控制系统中的实时性、在线方式与离线方式的含义是什么?为什么在计算机控制系统中要考虑实时性?(1)实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性;在线方式是生产过程和计算机直接相连,并受计算机控制的方式;离线方式是生产过程不和计算机相连,并不受计算机控制,而是靠人进行联系并作相应操作的方式。
(2)实时性一般要求计算机具有多任务处理能力,以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务,加快程序执行速度;在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时,可以随时响应事件的中断请求。
3.计算机控制系统有哪几种典型形式?各有什么主要特点?(1)操作指导控制系统(OIS)优点:结构简单、控制灵活和安全。
缺点:由人工控制,速度受到限制,不能控制对象。
(2)直接数字控制系统(DDC) (属于计算机闭环控制系统)优点:实时性好、可靠性高和适应性强。
(3)监督控制系统(SCC)优点:生产过程始终处于最有工况。
(4)集散控制系统优点:分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
(5)现场总线控制系统优点:与DOS相比降低了成本,提高了可靠性。
(6)PLC+上位系统优点:通过预先编制控制程序实现顺序控制,用PLC代替电器逻辑,提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。
附加:计算机控制系统的发展趋势是什么?大规模及超大规模集成电路的发展,提高了计算机的可靠性和性能价格比,从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。
为更好地适应生产力的发展,扩大生产规模,以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求,目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。
计算机控制技术课程教学大纲Techno1ogyofMicrocomputercontro1学时数:40其中:实验学时:0课外学时:0学分数:2.5适用专业:电气工程与自动化专业或其它相关专业一、课程的性质、目的和任务本课程是自动化类各专业的“主干专业课程”,属工程技术类课程。
通过本课程的学习,使学生了解和掌握以微型机为核心组成的控制系统的硬件、软件基础知识,以及基本的应用技术。
并具备独立设计计算机控制系统的能力,为今后从事工业自动化方面的工作打下一个基础。
二、课程教学的基本要求(一)熟练掌握计算机控制系统的组成与接口技术;(二)掌握和理解计算机控制系统的常用控制算法;(H)熟练掌握计算机控制系统的设计方法和实现过程;(四)了解计算机控制技术的发展趋势及前沿课题。
三、课程的教学内容、重点和难点第一章微型计算机控制系统概述(4学时)基本内容:计算机控制系统的概念、组成,计算机控制系统的分类以及发展。
基本要求:1、熟悉微机控制系统的组成(硬件结构和软件组成)。
2、了解微机控制技术的发展趋势。
重点:计算机控制系统的发展概况。
难点:计算机控制系统的分类。
第二章计算机控制系统的过程通道接口技术(6学时)基本内容:数字量输入、输出通道的设计,模拟量输入通道的设计,模拟量输出通道的设计。
基本要求:1、掌握模拟量输入、输出通道的设计。
2、掌握数字量输入、输出通道的设计。
3、了解过程通道的结构形式。
能够根据控制系统要求选择输入输出通道中所用到的各种器件,掌握工作原理和使用方法。
能正确地绘制出系统的硬件电路原理图。
重点:采样/保持器、D/A转换器、A/D转换器接口设计难点:采样定理与数据采集第三章人机交互接口技术(4学时)基本内容:人机交互输入接口技术,人机交互输出接口技术。
基本要求:1、掌握常用键盘和常用1ED显示器的工作原理及接口设计方法。
2、能够根据控制系统要求正确的设计出键盘和显示器的接口电路,以及接口程序设计。
第六章10.一般说来,如果增大幅值穿越频率ωc的数值,则动态性能指标中的调整时间t s( B )A.增大B.减小C.不变D.不定11.已知f(t)=a+bt,则它的拉氏变换式为( B )A.as +b B.2sbsa+ C. bsas+2D. asbs+311. 复合控制器必定具有( D )A. 顺序控制器B. CPUC. 正反馈D. 前馈控制器13. 一般说来,如果增大幅值穿越频率ωc的数值,则动态性能指标中的调整时间t s( B )A. 产大B. 减小C. 不变D. 不定10.一般来说,引入微分负反馈将使系统动态性能指标中的最大超调量( B )A.增加B.减小C.不变D.不定11.在采样—数据系统中,执行实时算法程序所花费的时间总和最好应小于采样周期的( A )A.0.1B.0.2C.0.5D.0.86.步进电机一般用于( A )控制系统中。
A.开环B.闭环C.半闭环D.前馈11.PD称为( B )控制算法。
A.比例B.比例微分C.比例积分D.比例积分微分13.如果增加相位裕量φm,则动态性能指标中的最大超调量σ%为( C )。
A.增大B.不变C.减小D.不能确定10.若考虑系统抑制干扰的能力,选择采样周期的一条法则是:采样速率应选为闭环系统通频带的【D 】A.5倍B.8倍C.10倍D.10倍以上11.在数控系统中,软伺服系统的系统增益K a为【B 】A.(2~5)1/s B.(8~50)1/s C.(50~100)1/s D.(120~150)1/s 10.若考虑对系统响应速度的影响,采样-数据系统中的采样周期应选为系统最小时间常数的【 A 】A.(O.1~1)倍B.2倍C.5倍D.10倍11.在串联校正的比例-积分-微分(PID)控制器中,I的作用是【 C 】A.改善稳定性B.加快系统响应速度C.提高无静差度D.增大相位裕量10.在最佳阻尼比条件下,伺服系统的自然频率w n唯一取决于【 C 】A.速度环开环增益B.电动机机电时间常数C. 速度环开环增益与电动机机电时间常数之比D. 速度环开环增益与电动机机电时间常数之积11在伺服系统中,若要提高系统无静差度,可采用串联【A 】A.PI校正B.P校正C.PD校正D.D校正7.PID控制器中,P的作用是【 A 】A.降低系统稳态误差B.增加系统稳定性C.提高系统无静差度D.减小系统阻尼7.采样一数据系统中,若考虑系统的抑制干扰能力时,采样速率应为闭环系统通频带的【A 】A .10倍以上B.5倍 C .2倍 D.(0.1~1)倍8.PID控制器中,P的含义是【D 】A.前馈 B.微分 C.积分 D.比例(2011 07)9.在软伺服系统中,一般认为速度环的闭环增益最好为系统的 【 】A.0.1倍B.2~4倍C.5倍D.10倍1.PID 控制器中,I 的作用是 【 A 】A .提高系统误差精度B .增加系统通频带C .加快系统调整时间D .减小系统伺服刚度2.要求系统响应应以零稳态误差跟踪输入信号可采用 (C ) A.前馈控制器B.PI 控制器C.复合控制器D.反馈控制器3.一般说来,如果增大自然频率ωn 的数值,则动态性能指标中的调整时间t s 将 ( B ) A.增大 B.减小 C.不变 D.不定4. 在伺服系统中,若要提高系统无静差度,可采用串联 【 A 】 A.PI 校正 B.P 校正 C.PD 校正 D.D 校正5. 伺服系统的输入可以为(B )A.模拟电流B.模拟电压C.控制信号D.反馈信号 6. 伺服系统一般包括控制器、受控对象、比较器和(D )等部分A.换向结构B.转化电路C.存储电路D.反馈测量装置 7. 下列那一项是反馈控制系统( )A.顺序控制系统B.伺服系统C.数控机床D.工业机器人8. PD 称为( B )控制算法。
绪论单元测试1.控制理论的主要任务是()A:设计控制器B:开发与应用C:研究控制理论发展历史D:分析控制对象答案:AD第一章测试1.下列属于自动控制系统的是()A:技术员通过操作台控制机床生产速度B:飞机自动驾驶系统C:由加热炉、热电偶、电桥、放大器、加热管实现炉温控制D:马桶水箱内液位控制答案:BCD2.下列关于反馈控制系统,说法正确的是()A:检测元件用于检测被控量B:由被控对象和控制装置组成C:反馈控制系统一定存在局部反馈校正D:控制器属于控制装置答案:ABD3.关于开环控制说法错误的是()A:适合于控制精度要求高的场合B:能够使被控量按照一定的规律变化C:信号传递是单方向的D:输出量不参与控制作用答案:A4.负反馈调节器的控制作用能够减小偏差,正反馈则恰恰相反。
()A:对B:错答案:A5.恒值控制系统设计的重点是研究各种扰动对被控对象的影响以及抗扰动的措施。
()A:错B:对答案:B第二章测试1.下列关于特征根与固有模态的关系,正确的说法是()A:轴上特征根对应的模态是等幅振荡B:虚轴上特征根对应的模态既不发散也不收敛C:复特征根对应的模态是震荡的D:实特征根对应单调指数模态E:左半平面特征根对应的模态收敛F:右半平面特征根对应的模态收敛G:重根对应的模态收敛性与根的重数有关答案:BCDE2.关于线性系统的响应说法正确的是()A:典型响应指系统在典型输入信号作用下的响应B:脉冲响应的积分就是阶跃响应C:脉冲响应的laplace变换即为系统的传递函数D:响应指系统在输入作用下,输出所时间变化的函数关系。
答案:BCD3.关于传递函数,正确的说法是()A:分母多项式=0即为特征方程B:是系统脉冲响应的laplace变换C:由系统本身的结构参数决定D:只适用于线性时不变系统E:与微分方程同属于系统的数学描述方式答案:ABCDE4.关于传递函数极点,正确的说法是()A:产生系统的固有运动B:与输入信号无关C:就是系统的特征根D:个数等于系统的阶数答案:ABCD5.关于传递函数零点,正确的说法是()A:可以阻断系统的某些固有模态B:不可以阻断输入的运动形式C:影响系统模态在输出中的比重D:离某极点越近,则该极点对应的运动在输出中比重越大E:产生系统的固有运动答案:AC第三章测试1.关于线性系统稳定判据说法正确的是()A:不具有右半平面特征根则系统稳定B:系统特征方程所有系数同号则系统稳定C:系统特性方程系数有变号则一定不稳定D:系统所有闭环极点位于左半复平面则系统稳定答案:CD2.劳斯表中出现全零行,说明存在关于原点对称的根,以下说法正确的是()A:关于原点对称的根可求解系统特征方程得到B:关于原点对称的根可求解辅助方程得到C:关于原点对称的根可求解辅助方程的导数方程得到D:关于原点对称的根无法求得答案:AB3.反应系统响应快速性的指标有()A:峰值时间B:延迟时间C:上升时间D:过渡过程时间E:静态误差F:超调量答案:ABCD4.上升时间的定义为()A:输出首次达到其稳态值90%的时间B:输出首次达到其峰值的时间C:输出首次达到其稳态10%到90%的时间D:输出首次达到其稳态值的时间答案:CD5.下列关于一阶系统说法正确的是()A:由一阶微分方程描述B:时间常数T体现系统的惯性,T越大反应越慢C:阶跃响应不存在超调D:输出达到0.932倍输出稳态值的时间为T答案:ABCD第四章测试1.下述说法正确的是()A:模条件方程就是系统的闭环特征方程。