微机控制技术复习题（部分参考答案） - 图文(2)

8、模拟调节规律离散化设计法是怎样的一种设计法，这种设计方法的缺点是什么？ 答：离散化设计法是把计算机控制系统经过适当变换，变成纯粹的离散系统，用Z变换等工具进行分析设计，直接设计出控制算法的方法。

缺点：采样保持频率足够高，满足香浓定理外，还要求采样周期对系统性能影响

不大，当系统为多回路控制时，难以满足要求。 9、已知系统方块图如图所示。试写出G(z)= r（t）

r（t） T C(Z) 的表达式。 R(Z)T T 1s15s?1T C*(t)a)

1s15s?1b)

T C*(t)10、简述在数字PID控制算法中，产生积分饱和的原因？克服积分饱和的积分分离法有何特点？（P96）

答：是由于积分项的存在使控制器输出不断增加，结果造成 u(k)?umax,u(k)?umin执行机构取得限幅值的现象。

11、何为带死区的PID控制？画出其运算程序流程图

12、已知某连续控制器的传递函数为D（S）=

25，试用双线性变换法求相应的数

S2?2S?1字控制器的脉冲传递函数D（Z），并写出控制器输出U（K）的表达式。（设T=1S）

13、 已知PI控制器的传递函授数D(s)?5(s?1)U(s)， T=1秒 ?sE(s)1）求D(z)=？2）求U (k)表达式 3）写出U (k)编程的流程图。

15、何谓A/D转换器的孔径时间？若有一个10位的A/D转换器，要求转换精度为1%，孔径时间为50微秒，则容许转换的正弦波模拟信号的最大频率为多少？

14、用零阶保持法求慣性环节D(S)?5的差分方程。 4S?116、某连续控制器的传递函数为D(S)?1?0?1S，现用数字PID算法来实现它，试分别写

0?02S

出其相应的位置型和增量型PID算法表达式，设采样周期T=1S

17、二自由度PID控制与一自由度PID控制相比有什么不同，有什么优缺点？

(P101)答：一自由度PID控制中，抑制外扰和目标跟踪值两特性是矛盾的，这是由于只能设定一种PID参数；而二自由度就是使目标值跟踪特性为最优的PID参数和使外扰抑制特性为最优的PID参数，能分别独立地进行整定，使两特性同时达到最优。优点：提高了系统设计的自由度，改善了系统的品质。

19、什么是量化过程和量化单位？为什么会产生量化误差，怎样来减小量化误差？

(P54)答： 量化过程：用一组数码(如二进制码)来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换成数字信号的过程。量化单位q：量化后二进制数的最低位所对应的模拟量的值。由于量化后的数值是以量化单位为单位逼近模拟量得到的，所以总存在量化误差。在采样过程中我们可以通过提高采样频率，选择足够的字长来减小量化误差。

18、说明史密斯纯滞后补偿原理，并说明这种补偿方法的最终目的是什么？

(P98)答：原理：与D(s)并接一补偿环节Gp(s)（1-e^-τs），用来补偿被控对象中的纯滞后部分。 目的：消除纯滞后部分对控制系统的影响。

20、计算机控制系统中的模拟量输入、输出通道各由哪几部分组成，各部的功用是什么？ (P49)

21、什么是微分先行PID祘法？它有几种型式，各适用于什么场合？

(P100) 答：微分先行PID算法是将微分运算放在前面进行。它有两种结构：一种是对输出量先行微分（图A），适用于给定量频繁升降的场合；另一种是对偏差先行微分（图B），适用串级控制的副控回路。

22、按一定性能指标要求对某控制系统综合较正后求得其串联校正装置为D(S)?2

S(S?a)1） 试按模拟调节规律离散化的方法实现此调节规律的数字控制器算式； 2） 画出该数字控制器的程序框图。

23、何为D/A转换器的单极性、双极性输出？给出DAC0832双极性输出的电原理图 (P65-66)

24、当D/A转换器的输出方式为电流输出时，输出电流的大小受控于负载还是输入的数字量？ 答：数字量

25、什么是PID归一参数整定法？其中人为假定哪些约束条件，给出对应的调节器D(Z)表达式。(P106)

26、在设计数字控制器 D(Z)时，如果G(Z)中有单位圆上和园外的零极点，常常用D(Z)的相应极零点抵消之，以保证系统稳定。 四、设计题：

e?1?50S（一）已知控制系统如图，被控对象的传递函数为：Gc(S)?，采样周期T=1

2.5S?1S，试用大林算法求数字控制器D（Z），如有振铃现象，则消除之，然后再求D（Z）。

e?S设?(S)?，T? =2S

T?S?1要求求出：1、G（Z）=？；2、φ（Z）=？；3、D（Z）=？； 4、U（Z）=？；5、C（Z）=？。 注：此题如果Gc(s)中时间常数及指数选的不合适，则会出现单位园外的零点，不会产生振铃现象。因此指数不是整数倍只能说有可能产生指数振铃现象。

?(Z)G(Z)R(Z)?T e(k) D(S)u(k)T 1 ?eS?TSC(Z)GC(S)c(t)1?e?TS1?（二）设控制系统如图示，其中G(S)?，试设计一最少拍无波纹系统，SS?1设采样周期T=1S。输入信号分别为： 单位阶跃 R(Z)?1、 试求系统广义对象的Z传递函数

2、 试设计上述输入下的最少拍无纹波系统的D（Z）（要求小数点后两位即可） 3、 求数字控制器的输出U（K）并画出输出波形（要求计算出前四位即可）

1 ?1(1?Z)