《计算机控制技术》习题

南京工业大学继续教育学院 《计算机控制技术》习题集 2015学年度第一学期    使用班级：HY电气升本141 习题集1（绪论及第一章习题） 一、填空题 1．工业控制机包括（硬件）和 （软件）两部分。 2．过程通道是计算机和生产过程之间信息传送和转换的连接通道，它包括（模拟量输入通道 ）和 （模拟量输出通道）  和（数字量输入通道） 及 （数字量输出通道）。 3．在A/D转换中，完成一次A/D转换的时间称为（孔径时间）。 4．在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为（在线） 方式，又称（联机）方式。 5．计算机控制系统由（工业控制机 ）和 （生产过程）两大部分组成。 6．接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁，包括 （输入接口）和（输出接口）。 7．计算机控制系统中，生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式称为 （离线）方式，又称（脱机）方式。 8．ADC08909是一种（8）位逐次逼近式A/D转换器。 9.AD574A是一种（12）位逐次逼近式A/D转换器。 10.CD4051是单端的（8）通道开关。 二、判断题（判断下列各题，在题后的括号内，对的打“√”，错的打“× ”。） 1．一个在线的系统一定是一个实时系统，一个实时控制系统一定是一个在线系统。（  ×  ） 2．直接数字控制系统属于计算机闭环控制系统。                            （  √  ） 3．所有的模拟量通道都需要采样保持器。                                  （ ×  ） 4．计算机控制系统中，操作指导系统属于开环控制结构。                    （ √  ） 5.干扰可能来源于外部，也可能来源于外部。                                （ √  ） 三、单项选择题（在下列每小题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。） 1．香农定理指出，如果模拟信号频谱最高频率为fmax．，只要按采样频率ｆ≥（　C　） 采样，那采样信号y*（t）就能唯一的复观y（t）。 A．5fmax            B．3fmax        C．2fmax        D．10 fmax 2.1971年时计算机技术的（  C ）发展时期。 A．开创        B．直接数字控制        C．小型计算机      D．微型计算机 3.DDC系统属于计算机（  A  ）控制系统。 A． 闭环        B． 开环   C． 简单     D．复杂 4.操作指导控制系统属于（  B    ）控制结构。 A闭环        B． 开环   C． 简单     D．复杂 4．计算题。 1.一个１０位的Ａ／Ｄ转换器（量化精度０.１％），孔径时间１０ｕＳ，如要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正波模拟信号最大频率为多少？ 解：允许转换的正弦波模拟信号最大频率为： f=0.1/(2×3.14×10×10-6×102)=16Hz 5．简答题。 1．模拟量输入通道作用是什么？它有哪几部分组成？ 在计算机控制系统中，模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。模拟量输入通道一般由I/V变换，多路转换器，采样保持器，A/D转换器，接口及控制逻辑组成。 测验作业题1 1.一个１０位的Ａ／Ｄ转换器（量化精度０.１％），孔径时间１０ｕＳ，如要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正波模拟信号最大频率为多少？ 2.模拟量输入通道作用是什么？它有哪几部分组成？ 3.什么是过程通道？有哪些过程通道？ 4.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？ 5.计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？ 6.采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器？ 习题集2（第三、四章习题） 1、填空题 1.单位阶跃响应只需（一拍）输出就能跟踪输入，误差为零。 2.无纹波系统的调整时间要增加若干拍，增加的拍数等于G(z)在单位元内的（零点数）。 3.步进电机又叫（脉冲电机）是一种将电脉冲信号转换为角位移的几点是数模转换器。 4.数字PID控制器有（位置型）控制算法和（增量型）控制算法。 5.三相步进电机若采用三拍方式，，则它的步距角是（30度）。 2、判断题（判断下列各题，在题后的括号内，对的打“√”，错的打“× ”。） 1. 逐点比较法直线插补的原理是比较斜率。                                  （  √  ） 2．被控对象为带纯滞后的一阶惯性环节时，这种系统不存在振铃现象。        （  √    ） 3．一种典型的最少拍闭环脉冲传递函数可适应于各种输入。                  （  ×    ） 4．被控对象为带纯滞后的二阶惯性环节时，系统不存在振铃现象。            （  ×    ） 5.增量型算法的误动作影响较小。                                          （  √  ） 3、单项选择题（在下列每小题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。） 1.三相步进电机的定子有（  D  ）个齿，转子有（  B  ）个齿。 A．3        B．4        C．5        D．6 2.零阶保持器的传递函数时（    C  ）。 A．e-ts      B．Gp（s）（1—e-ts ）    C．（1—e-ts ）/s      D．Gp（s）e-ts 3．施密斯预估控制器其传递函数是（    B  ）。 A．e-ts      B．Gp（s）（1—e-ts ）    C．1—e-ts      D．Gp（s）e-ts 4．单位速度输入时，只需（    D  ）拍输出就能跟踪输入。 A．一拍          B．三拍          C．四拍          D．二拍 5.转子有40个齿且采用三拍方式的步进电机而言，部距角是（  A  ） A.3°                  B.6°            C.8°        D.10° 四．计算题。 １．设加工第一象限直线ＯＡ，起点Ｏ（０，０），终点Ａ（６，４），试进行插补运算并作走步轨迹图。 解：坐标进给的总步数Nxy=〡6-0〡+〡4-0〡=10 走步轨迹图： 插补计算过程 步数 偏差判别 坐标进给 偏差计算 终点判断 起点     F0=0 Nxy=10 1 F0=0 +x F1=-4 Nxy=9 2 F1<0 +y F2=2 Nxy=8 3 F2>0 +x F3=-2 Nxy=7 4 F3<0 +y F4=4 Nxy=6 5 F4>0 +x F5=0 Nxy=5 6 F5=0 +x F6=-4 Nxy=4 7 F6<0 +y F7=2 Nxy=3 8 F7>0 +x F8=-2 Nxy=2 9 F8<0 +y F9=4 Nxy=1 10 F9>0 +x F10=0 Nxy=0           2．某系统的连续控制器 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 为Ｄ（ｓ）＝Ｕ（ｓ）／Ｅ（ｓ）＝（１＋ｓ）／（１＋2ｓ），试用双线性变换法求取字控制器，并给出相应的递推控制算法。 解：数字控制器为： D(z）=D(s)〡s=2(z-1)/T(Z+1)=〔1+2(z-1)/T(z+1)〕/〔1+4(z-1)/T(z+1)〕=〔T-2+(2+T)z〕/〔T-4+(T+4)z〕 其递推控制算法为： 对D(z）进行数学变换得m=n=1,b0=(2+T)/(4+T) ,  b1=(T-2)/(4+T),  a1=(T-4)/(4 +T)                    写成时域的形式，得 u(k)= -a1u(k-1)+b0e(k)+b1e(k-1)=(4-T)u(k-1)/(4+T)+(2+T)e(k)/(4+T)+(T-2)e(k-1)/(4+T) 3．设加工第一象限逆圆弧AB弧，已知起点A（4，0），终点B（0，4）试进行插补运算并作走步轨迹图。 解：坐标进给的总步数Nxy=〡0-4〡+〡4-0〡=8 走步轨迹图： 插补计算过程 步数 偏差判别 坐标进给 偏差计算 坐标计算 终点判断 起点     F0=0 x0=4 , y0=0 Nxy=8 1 F0=0 -x F1=F0-2x0+1=-7 x1=x0-1=3, y1=0 Nxy=7 2 F1<0 +y F2=F1+2y1+1=-6 x2=3, y2=y1+1=1 Nxy=6 3 F2<0 +y F3=F2+2y2+1=-3 x3=3, y3=y2+1=2 Nxy=5 4 F3<0 +y F4=F3+2y3+1=2 x4=3, y4=y3+1=3 Nxy=4 5 F4>0 -x F5=F4-2x4+1=-3 x5=x4-1=2, y5=3 Nxy=3 6 F5<0 +y F6=F5+2y5+1=4 x6=2, y6=y5+1=4 Nxy=2 7 F6>0 -x F7=F6-2x6+1=1 x7=x6-1=1, y7=4 Nxy=1 8 F7>0 -x F8=F7-2x7+1=0 x8=x7-1=0, y8=4 Nxy=0             4.系统的连续控制器设计为Ｄ（ｓ）＝Ｕ（ｓ）／Ｅ（ｓ）＝（１＋ｓ）／（１＋2ｓ），试用前向差分法求取字控制器，并给出相应的递推控制算法。 解：数字控制器为： D(z）=D(s)〡s=(z-1)/T=〔1+(z-1)/T〕/〔1+2(z-1)/T〕=(T-1+z)/(T-2+2z)（5分） 其递推控制算法为： 对D(z）进行数学变换，得m=n=1,  b0=1/2,  b1=(T-1)/2  a1=(T-2)/2                      写成时域的形式，得u(k)= -a1u(k-1)+b0e(k)+b1e(k-1)=(2-T)u(k-1)/2+e(k)/2+(T-1)e(k-1)/2 5．简答题。 1．三相步进电机有哪几种工作方式？分别画出每种工作方式的各相通电顺序。