计算机控制系统答案(DOC)

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1. 简述采样定理的基本内容。

答:采样定理: 如果连续信号)(t f 具有有限频谱,其最高频率为max ω, 则对)(t f 进行周期采样且采样角频率s max 2ωω≥时,连续信号)(t f 可以由采样信号)(*t f 唯一确定,亦即可以从)(*t f 无失真地恢复)(t f 。 2. 线性离散控制系统稳定的充要条件是什么?

答:线性离散控制系统稳定的充要条件是: 闭环系统特征方程的所有根的模|z i |<1,即闭环脉冲传递函数的极点均位于z 平面的单位圆内。 3. 写出增量型PID 的差分控制算式。

答:增量型PID 控制算式可以写为

D 1P 112I [(2)]i i i i i i i i T T

u u K e e e e e e T T

----=+-+

+-+ 4. 如何消除比例和微分饱和现象?

答:“积分补偿法”。其中心思想是将那些因饱和而未能执行的增量信息积累起来,一旦有可能再补充执行。这样,动态过程也得到了加速。即,一旦u ∆超限,则多余的未执行的控制增量将存储在累加器中;当控制量脱离了饱和区,则累加器中的量将全部或部分地加到计算出的控制增量上,以补充由于限制而未能执行的控制。 5. 何为最少拍设计?

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。 6. 简述计算机网络的功能及特点。

答:(1)数据信息的快速传输和处理,以实现实时管理和实时监控。

(2) 可共享计算机系统资源。 (3) 提高了计算机的可靠性。 (4) 能均衡负载、互相协作。

(5) 能进行分布处理。在计算机网络中,可根据具体要求选择网内最合适的资源来处理。

(6) 计算机网络的智能化,提高了网络的性能和综合的多功能服务,并能更加合理地进行应用,以提高综合信息服务的水平。

7. 干扰的作用途径是什么?

答:无论是内部干扰还是外部干扰,都是从以下几个途径作用于系统的。 1) 传导耦合 2) 静电耦合 3) 电磁耦合 4) 公共阻抗耦合

8. 简述开关量光电耦合输入电路中,光电耦合器的作用。

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。 9. 什么是共模干扰和串模干扰?如何抑制?

答:串模干扰及其抑制方法

串模干扰: 所谓串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声。也称为常态干扰。 (2)串模干扰的抑制方法

①采用输入低通滤波器来抑制高频率串模干扰; 采用高通滤波器来抑制低频串模干扰; 应用带通滤波器。 ②当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时,用双积分式A/D 转换器可以削弱串模干扰的影响。

③对于串模干扰主要来自电磁感应的情况下,对被测信号应尽可能早地进行前置放大,从而达到提高回路中的信号噪声比的目的;或者尽可能早地完成模/数转换或采取隔离和屏蔽等措施。 ④从选择逻辑器件入手,利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰。

⑤采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应。选用带有屏蔽的双绞线或同轴电缆做信号线,且有良好接地,并对测量仪表进行电磁屏蔽。

共模干扰及其抑制方法

(1)共模干扰:所谓共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。共模干扰也称为共态干扰。 (2)共模干扰的抑制方法

①变压器隔离 利用变压器把模拟信号电路与数字信号电路隔离开来,以使共模干扰电压Ucm 不成回路,从而抑制了共模干扰。

②光电隔离 光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管封装在一个管壳内组成的,它们之间的信号是靠发光二极管在信号电压的控制下发光,传给光敏三极管来完成的。

③浮地屏蔽 采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰。

④采用仪表放大器提高共模抑制比 仪表放大器具有共模抑制能力强、输入阻抗高、漂移低、增益可调等优点,是一种专门用来分离共模干扰与有用信号器件。

10. 计算机控制系统中主机有那些?

答:常用的计算机控制系统主机有可编程控制器,单片机,嵌入式控制系统,数字信号处理器,ARM处理器

11. 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。

12.简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。

答:(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K P。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K P可以减小静差,但是K P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T I大,则积分作用弱,反之强。增大T I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。

13.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。

14. 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: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。