《(完整版)微型计算机控制技术第6章习题答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(完整版)微型计算机控制技术第6章习题答案（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、6-1 数字控制器与模拟调节器相比较有什么优点？ 答：1、一机多用。由于计算机运行速度快，而被控对象变化一般都比较缓 慢，因此，可以用一台计算机控制几个到十几个，甚至几十个回路，从而可大大 节省设备造价。 2、控制算法灵活，便于在线修改控制方案。使用计算机控制不仅能实现经 典的 PID 控制，而且还可以采用直接数字控制，如大林算法，以及最优控制等。 即使采用常用的PID 控制，也可以根据系统的需要进行算法的改进，增强控制 的效果。 3、可靠性高。由于计算机控制算法是用软件编写的一段程序，因此比用硬 件组成的控制算法电路具有更高的可靠性，且系统维护简单。 4、可改变调节品质，提高产品的产量和质量
2、。由于计算机运行速度快，且 计算机控制是严格按照某一特定规律进行的，不会由于人为的因素造成失调， 因 而使调节品质和产量都大为提高，从而提高了经济效益。 5、便于实现控制与管理及通信相结合，使工业企业的自动化程度进一步提 高。 6、 生产安全，改善工人劳动条件。 6-2 在 PID 调节器中，比例、积分、微分项各有什么作用？KP ，T I，TD对系统调 节性能有什么影响？ 答：1、比例作用即时成比例的对偏差e 作出响应，即偏差一旦产生，调节 器立即产生成比例的控制作用，以减小偏差； 积分调节的目的主要用于消除静 差，提高系统的无差度； 微分作用在偏差出现或变化的瞬间对偏差量的变化速 率作出反应
3、，即按偏差变化的趋势进行控制，使偏差消灭于萌芽状态，加快响 应速度。简要概括如下：比例作用是保证调节过程的“稳”，积分作用是保证 调节过程的“准”，微分作用是促进调节过程的“快” 。 2、比例作用的强弱取决于比例系数Kp的大小，增大 Kp可以增强比例作用， 减小静差，但 Kp值过大，会引起调节过程振荡，导致系统不稳定；积分作用的 强弱取决于积分时间常数TI，TI 越大，积分作用越弱，反之则越强；微分作用 的强弱取决于微分时间常数TD，TD 越大，微分作用越强，反之则越弱。 6-3 增量式 PID 算法与位置式 PID 算法有何区别？它们各有什么优缺点？ 1、位置式 PID 算法是全量输出，每次
4、输出与整个过去状态有关，算式中含 有所有过去偏差的累加值 k j jTe 0 )(，容易产生较大的积累误差。 而增量式 PID 算 法只需计算增量，计算误差对控制量的影响较小。 2、增量式 PID 控制，由于计算机只输出控制增量u(k)，对应执行机构位置 的变化部分，因此，当计算机误动作时，对系统的影响小。 3、位置式控制算法中，由手动到自动切换时，必须首先使计算机的输出值 等于阀门的原始开度， 即 u(k-1)，才能保证手动 /自动无扰动切换，这将给程序设 计带来困难。 而增量设计只与本次的偏差值有关，与阀门原来的位置无关， 因而 增量算法易于实现手动 /自动无扰动切换。 6-4 在数字 P
5、ID 中， 采样周期是如何确定的？它与哪些因素有关？采样周期的大 小对调节品质有何影响？ 答：根据香农（Shannon ）采样定理，采样周期必须满足 max T，其中 max 为被采样的连续信号的最高频率。因此香农（Shannon ）采样定理给出了选择采 样周期的上限。采样周期的选择方法有两种：计算法和经验法。 影响采样周期 T 的因素有： 1、加至被控对象的扰动频率：扰动频率愈高，采样频率也应相应提高，即 采样周期缩短。 2、对象的动态特性：主要是与被控对象的纯滞后时间及时间常数有关。 当纯滞后比较显著时，采样周期T 与纯滞后时间基本相等。 3、数字控制器 D（Z）所使用的算式及执行机构的类
6、型：如采用大林算法及 应用气动执行机构时， 其采样周期比较长， 而最快无波纹系统及使用步进电机等 时采样周期就比较短。 4、控制的回路数：控制的回路越多，则T 越大，否则 T 越小。 5、对象要求的控制质量：一般来说，控制精度要求越高，采样周期越短， 以减小系统的纯滞后。 从理论上讲，采样周期越小，失真越小。但是从控制器本身而言，大都是依 靠偏差信号 e（k）进行调节计算的。当采样周期T 太小时，偏差信号e（k）也 会过小，此时计算机将会失去调节作用，采样周期T 过长又会引起误差。 6-5 试述试凑法确定 PID 参数的方法与步骤。 答：凑试法是通过模拟实验或系统闭环运行（允许的条件下）记录观
7、察系统 对典型输入信号的响应曲线， 如阶跃响应曲线。 然后根据控制效果及各参数对系 统的控制影响，反复凑试参数，以达到满意的系统响应，从而确定PID 控制参 数。 在使用凑试法确定PID 参数时，可参考以上参数对控制过程的影响趋势， 对各参数按先比例，后积分，再微分的步骤进行整定。 1、首先整定比例部分。即只采用比例控制，将比例系数Kp 由小变大，并观 察相应的系统响应曲线， 直到得到反应快， 超调小的响应曲线。 如果系统不存在 静差，或静差在允许范围之内， 并且响应曲线亦理想， 那么系统只须采用比例控 制。 2、其次整定积分部分。若系统存在静差，则需加入积分环节。整定时，先将 积分时间常数
8、TI置为一个较大值， 并将经第一步整定好的比例系数略为缩小（如 缩小到原值的 80%） ，然后减小积分时间常数，在保持系统良好动态性能的情况 下，使静差得到消除。 在减小积分时间常数的过程中，由于积分控制对比例控制 有补偿作用， 所以应根据响应曲线情况， 适当修改比例系数， 以获得满意的控制 效果。 3、最后整定微分部分。若使用PI 控制，动态响应和稳态精度经反复凑试PI 参数仍不能兼顾， 则可加入微分控制。 在第二步整定的基础上， 将微分时间常数 TD从零逐渐增大，分析系统的控制性能，再相应的调整PID 参数，逐步凑试， 以获得满意的控制效果和相应的控制参数。 6-6 试写出不完全微分控制算法，它有何优点？ 答：不完全微分的PID 位置算式为 )()()1()()1()( 0 I P S D PD k i ie T T keKkeke T T Kkkuu 不完全微分 PID 增量式算式为 )1(2)()()1()()( S D P I P keke T T Kke T T KkekeKpku )2()1()2(DDkkkeuu 在不完全微分系统中， 微分输出信号按指数规律逐渐衰减到零，因而系统变 化比较缓慢，故不易引起振荡。
