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12秋学期《计算机控制系统》4


一、选择题(每道题 4 分) 1. 计算机控制系统稳定性条件是 Z 平面的______部分。 A. 单位圆内 B. 单位圆外 C. 左半 D.右半 2. 保持是_____反向变换? A. 编码 B. 量化 C. 采样 D.保持 3. 连续控制系统的不稳定性条件是 S 平面的______部分。 A. 单位圆内 B. 单位圆外 C. 左半 D.右半 4. 当二阶系统的阻尼比为____

_时,系统达到了等幅振荡。 A. 0 B. 大于 0 小于 1 C. 1 D.大于 1 5. 二阶系统,当系统幅频峰值达到最大时,相频为_____? A. 0 B. -90° C. -135° D. -180° 6. 计算机控制系统是将数字信号转化_____传给执行机构。 A. 数字信号 B. 模拟信号 C. 连续信号 D.离散信号 7. 下列_____共同属于连续控制系统和计算机控制系统? A. 被控对象 B. 计算机 C. 转换器 D. 保持器 8. 下列哪个不属于计算机控制系统的过程输入通道。 A. 温度 B. 压力 C. 流量 D.继电器 9. 下列属于共模干扰? A. 电容的静电耦合 B. 长线传输的互感 C.磁场耦合 D.变压器漏电 10. 下列哪个不是计算机控制系统控制过程的步骤? A. 数据采集 B. 数据转换 C. 计算机控制量 D.输出控制信号

二、判断题(每道题 2 分) 1.系统软件可以根据需要进行修改和编写。 () 2.计算机控制系统要求用强电控制弱电。 () 3.计算机控制系统把通过测量元件、 变送单元和转换接口转送进来数字信号间接反馈给输入 端与设定值进行比较。 () 4.计算机根据中断优先级,自动按优先级顺序响应中断。 () 5 常用的数字隔离器件事光电耦合器。 () 6. PID 的积分器一般不单独使用,通常与比例控制联合形成比例。 () 7. 数字控制器是间接设计方法。 () 8 最少拍系统是实现最少个采样周期实现无动态误差跟踪。 () 9. 低通滤波器可让 80Hz 的工频信号无衰减地通过。 () 10.长线传输干扰的抑制主要是消除线路中的波发射。 () 三、简答题 (每道题 5 分)共八道题 1.常用的接地方法有哪些? 2.抗干扰稳压电源的设计 3.热电偶集中补偿方法? 4.A/D 转换器的主要技术参数? 5. 与位置式数字 PID 控制算法相比,增量式数字 PID 控制算法有如下优点? 6.什么是量化和编码? 7. 用双线性变换法求 D(s) ? 2 1 的脉冲传递函数 D(z)及其极数。设采样周期 s ? 0.8s ? 1

T=1s. 8. 已知模拟控制器
D( s ) ?

s ,试分析利用前向差分规则对其离散化。 s?a

答案 一、选择题 1.A 2.C 3.D 4. A 5.D 6.B 7. A 8.D 9.D 10.B

二、判断题 1. 错 2. 错 3.错 4.对 5.对 6.对 7.错 8、错 9、错 10.错 三、简答 1.常用的接地方法 1.)一点接地和多点接地 对于信号频率小于 1MHz 的电路,采用一点接地,防止地环流的产生;当信号频 率大于 10MHz 时,应采用就近多点接地;如果信号频率在 1~10MHz 之间,当地线长度不 超过信号波长的 1/20 时,可以采用一点接地,否则就要多点接地。 2. )模拟地和数字地的连接 在计算机控制系统中,数字地和模拟地必须分别接地,然后仅在一点把两种地 连接起来。否则,数字回路通过模拟电路的地线再返回到数字电源,将会对模拟信号产生影 响。 3) .将逻辑地浮空并使机柜良好接地 浮地是指控制装置的逻辑地和大地之间不用导线连接, 以悬浮的“地”作为系统的 参考电平。这在很大程度上可以抑制外部辐射和干扰信号。 4) .交流接地点与直流接地点分开 为了避免电阻把交流电力线引入的干扰传输到控制装置内部,一般将两种地分 开。这样既能保证控制系统内部器件的安全性,又能提高系统工作的可靠性和稳定性。 5) .印刷电路板地线的安排 在安排印刷电路板地线时,首先要保证地线阻抗较低,为此必须尽可能地加宽 地线; 其次要充分利用地线的屏蔽作用, 将印刷电路板全部边缘用较粗的印刷地线环绕整块 板子作为地线干线,并同时在板中的所有空隙处均填以地线。 2.抗干扰稳压电源的设计 计算机常用的直流稳压电源。该电源采用了双隔离、双滤波和双稳压措施,具有 较强的抗干扰能力,可用于一般工业控制场合。 1) .隔离变压器 隔离变压器的作用有两个:其一是防止浪涌电压和尖峰电压直接窜入而损坏系 统;其二是利用其屏蔽层阻止高频干扰信号窜入。 2) .低通滤波器 各种干扰信号一般都有很强的高频分量, 低通滤波器是有效的抗干扰器件, 它允 许工频 50Hz 电源通过,而滤掉高次谐波,从而改善供电质量。 3) .交流稳压器 交流稳压器的作用是保证供电的稳定性, 防止电源电压波动对系统的影响。 一般 交流稳压器中都有电感线圈和滤波电容, 对高频干扰有一定的抑制作用。 在选择交流稳压器 时要有一定的余度:一方面保证其稳定性;另一方面有助于维护它的可靠性,在选择其它电 源设备时也应如此。

4) .电源变压器? 电源变压器是为直流稳压电源提供所要求的电压而设置的。 为了增强系统的抗干 扰能力,电源变压器做成双屏蔽形式。? 5) .直流稳压系统 直流稳压系统包括整流器、滤波器、直流稳压器和高频滤波器等几部分,常用的 直流稳压电路如图所示。 3. (1) 延伸导线法 用价格低廉而热电性质与热电偶相同的金属线作为热电偶的延伸导线, 这样可把冷端移到受被测温度影响小得远处。 但须注意补偿线应与热电偶型号配套, 极性不 能接错。 (2)冷端恒温法 将热电偶的冷端置于有冰水混合物的槽内,可使冷端保持为 0℃。此法测 量精度高,常用于实验室中。 (3)电桥补偿法 设电路是按 20℃时电桥平衡设计的,即此时 R1=R2 =R3 =Rt,Uab=0.若环境温度高于 20℃,热电势会下降,热电阻 Rt 的阻值上升,电桥 失去平衡, Uab>0,Uab 与热电势叠加,就补偿了冷端温度对热电势的影响。 4. (1)分辨率 表示转换器能分辨 的模拟量的最小变化值,通常用数字量的位数表示。 分辨率=1/2N.满量程值=1LSB (2)转换精度 它反映了 转换器的实际输出接近理想输出地精确程度。 (3) 转换时间 即转换器完成一次转换所需要的时间。 一般双积分式转换器时间 为毫秒级, 逐次逼近为微秒级。 (4)量程 即所能转换的电压范围。 5.(1)位置式每次输出与整个过去状态有关,计算式中要用到过去偏差的累加值,容易产 生较大的累积计算误差。而在增量式中由于消去了积分项,从而可消除控制器的积分饱和, 在精度不足时,计算误差对控制量的影响较小,容易取得较好的控制效果(只存三个偏差值 即可) 。 (2)为实现手动—自动无扰切换,在切换瞬时,必须首先将计算机的输出值设置为阀门 原始开度。由于增量式计算只与本次的偏差值有关,与阀门原来的位置无关,其输出对应于 阀门位置的变化部分,因此,易于实现从手动到自动的无扰动切换。 (3)采用增量式算法时所用的执行器本身都具有保持功能,即使计算机发生故障,执行 器仍能保持在原位,不会对生产造成恶劣影响。 6.数字计算机中的信号是以二进制代码的形式来表示,而任何一个二进制代码都是,某一最 小单位数值的整数倍, 即计算机只能处理在数值上是离散的数据。 由于采样信号的幅值仍然 是连续的, 理论上是具有无穷多位, 因此需要将其变换成幅值为离散信号, 这个过程为量化。 量化是将采样信号的幅值按最小量化单位取整。 7.用双线性变换法求 的脉冲传递函数 D(z)及其极数。 设采样周期 T=1s. 解 由双线性变换规则得

s 8. 已知模拟控制器 D( s) ? ,试分析利用前向和后向差分规则对其离散化。 s?a 按照后向差分规则
D( s ) ? s s?a
1? z ?1 s? T

?

1 ? z ?1 1 ? aT ? z ?1


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