计算机控制系统课后习题答案

上传人:汽*** 文档编号:493480875 上传时间:2024-01-20 格式:DOC 页数:14 大小:67.50KB
返回 下载 相关 举报
计算机控制系统课后习题答案_第1页
第1页 / 共14页
计算机控制系统课后习题答案_第2页
第2页 / 共14页
计算机控制系统课后习题答案_第3页
第3页 / 共14页
计算机控制系统课后习题答案_第4页
第4页 / 共14页
计算机控制系统课后习题答案_第5页
第5页 / 共14页
点击查看更多>>
资源描述

《计算机控制系统课后习题答案》由会员分享,可在线阅读,更多相关《计算机控制系统课后习题答案(14页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。

1、精心整理1- 1什么是计算机控制系统?画出一个实际计算机控制系统原理结构图,并说明一个计算机控制系统由哪些部分组成及各部分的作用。利用计算机参与控制的系统称为计算机控制系统。1- 2简述计算机控制系统的控制过程。实时数据采样实时计算控制量I实时控制I I 1 I I y/ i; i,1实时管理1- 3实时、在线方式和离线方式的含义是什么?(1) 实时:所谓“实时”,是指信号的输入、计算和输出都是在一定时 间范围内完成的,超出了这个时间就会失去控制时机, 控制也就失去 了意义。(2) “在线”方式:生产过程和计算机系统直接连接,并接受计算机直接控制的方式称为在线或联机方式。(3) “离线”方式:

2、若生产过程设备不直接与计算机相连接,其工作不直接受计算机的控制的方式叫做“脱机”方式或“离线”方式。1- 4计算机控制系统的硬件由哪几部分组成?各部分的作用是什么?主机:这是微型计算机控制系统的核心,通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令,同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处输入输出通道:这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。(3)外部设备:这是实现微机和外界进行信息交换的设备,简称外设, 包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印 机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。(4)生产过程装置a. 测量变送单元:为了测量各种参数而采用的相应检测元件及变送I 器

3、器0b. 执行机构:要控制生产过程,必须有执行机构。1.5计算机控制系统的软件由哪几部分组成?各部分的作用是什么?就功能来分,软件可分为系统软件、应用软件及数据库。系统软件:它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的 程序。系统软件包括:a. 操作系统:即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等;b. 诊断系统:指的是调节程序及故障诊断程序;c. 开发系统:包括各种程序设计语言、语言处理程序 (编译程序)、服 务程序(装配程序和编辑程序)、模拟主系统(系统模拟、仿真、移植软 件)、数据管理系统等;d. 信息处理:指文字翻译、企业管理等。(2)应用软件:它是面向用户本身的程序,即指由用户

4、根据要解决的实际问题而编写的各种程序。应用软件包括:a. 过程监视程序:指巡回检测程序、数据处理程序、上下限检查及报 警程序、操作面板服务程序、数字滤波及标度变换程序、判断程序、 过程分析程序等;b. 过程控制计算程序:指的是控制算法程序、事故处理程序和信息管 理程序,其中信息管理程序包括信息生成调度、文件管理及输出、打 印、显示程序等;c. 公共服务程序:包括基本运算程序、函数运算程序、数码转换程序、*: -1- i格式编码程序。1- 6计算机控制系统有哪些特点?微机控制系统与常规的自动控制系统相比,具有如下特点:a. 控制规律的实现灵活、方便b. 控制精度高c. 控制效率高d. 可集中操作

5、显示e. 可实现分级控制与整体优化f. 存在这着米样延时1- 7计算机控制系统有哪些类型?(1) 操作指导控制系统(2) 直接数字控制系统(DDC系统)(3) 监督计算机控制系统(SCC系统)(4)分布式控制系统(DCS系统)2- 3什么是过程通道?过程通道分哪几类?过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接 通道。信息传递的方向:输入过程通道和输出过程通道;传递和交换的信息:数字量过程通道和模拟量过程通道。2- 4数字量过程通道由哪几部分组成?个部分的作用是什么?| |数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。沁矣 !丿JI数字量输入通道主要由输入缓冲器、 输入调理电

6、路、输入地址译码电 -1路、并行接口电路和定时计数电路等组成。数字量输出通道主要由输出锁存器、 输出驱动电路、输出口地址译码 电路等组成。2- 6模拟量输入通道由哪些部分组成?各部分的作用是什么?模拟量输入通道一般由信号调理电路、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑电路组成。(1) 信号调理电路:小信号放大、信号滤波和信号变化和整形。(2) 多路转换器:用来切换模拟电压信号的关键元件。(3) 采样保持器:A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。在进行A/D转换时间内,希望输入信号不再变化,以免造成转换误差。这样,就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。(4) A/D转换

7、器:将模拟量转换成数字量。2- 7对理想多路开关的要求是什么?开路电阻为无穷大,导通电阻为零,切换速度快、噪音小、寿命长、 工作可靠。2- 9在数据采样系统中,是不是所有的输入通道都需要加采样保持 器?为什么?不是,只有在信号变化频率较高而 A/D转换速度又不高,以致孔径 误差影响转换精度时,或者要求同时进行多路采样的情况下, 才需要 设计采样保持电路。2-10设被测温度变化范围为 0 C 1200 C,如果要求误差不超过Z我嗅I.11,0.4 C,应该用分辨率为多少位的 A/D转换器?选择依据:n log 1 -1200 ,12 -0.4 丿2- 11A/D 转换器的结束信号有什么作用?根据

8、该信号在I/O控制中的连接方式,A/D转换有几种控制方式?它们在接口电路和程序设 计上有什么特点?判断本次AD转换是否完成。常见的A/D转换有以下几种控制方式,各自特点如下?延时等待法:EOC可不和I/O 口连接,程序设计时,延时大于ADC 转换时间后,取数据。?保持等待法:EOC与READY相连,EOC低电平时,自动插入等待状 态。直至EOC高电平时,取数据。?查询法:EOC可以和任意I/O 口连接,程序设计时,反复判断EOC 是否有效,直至EOC高电平时,取数据。?中断响应法:EOC与外部中断相连,AD转换结束后,发中断申请,在 中断服务程序中取数据。3- 2简述数字控制器的模拟化设计基本

9、思想及设计步骤。思想:将计算机控制系统看作是一个连续系统,采用连续系统设计方法设计出模拟控制器,在满足一定条件下,对其离散化处理,形成数 字控制器。51 :设计模拟控制器一一D(s)52 :选择合适的采样周期T53 :模拟控制器D(s)的离散化 I1 i.1 L154 :仿真校验是否达到设计要求55 :数值控制器的计算机实现3- 4计算机控制系统中,采样周期的选择学要注意什么问题?1. 从被控对象的特性考虑:(1) 慢速的热工对象:T=Tp/(24)(2) 快速系统,T1/10Tp ;(3) 纯滞后对象,T=各个回路采样周期的和5. 从计算机及AD、DA转换器的特性方面考虑:T选择的过小,计算

10、机的量化误差会使调节作用减弱。6. 从执行机构的响应速度方面考虑:T选择的过小,执行机构不能及时响应。3- 11试写出数字PID控制的位置适和增量式,比较他们的优缺点。 位置型算式:增量型算式:(1)位置型算法容易产生大的累加误差。 增量型算法不需要做累加, 对控制量的计算影响较小。(2)采用增量式算法时所用的执行器本事都是具有保持功能,在计 算机放生故障时,执行器保持原位,不会对生产造成恶劣影响。(3)采用增量型算法,由于算式中不出现 U0项,则易于实现手动 到自动的无冲击切换。3- 12试说明PID控制器中比例、积分、微分环节的作用。比例环节:能迅速放映偏差,从而减小偏差,但不能消除静差,

11、Kp的加大,会引起系统的不稳定;积分环节:只要系统存在偏差,积分环节就会产生控制作用减小偏差, 直到最终消除偏差,但积分作回事系统超调加大,甚至是系统出现震荡;微分环节:有助于系统减小超调,客服震荡,加快系统的响应速度, 减小调节时间,但Td过大,会使系统不稳定。3- 13试描述PID控制器中比例系数,积分时间常数和微分常数的变 化对闭环系统的动态特性和稳态特性的影响。Kp增大,系统响应加快,静差减小,但系统振荡增强,稳定性下降;Ti增大,系统超调减小,振荡减弱,但系统静差的消除也随之减慢;Td增大,调节时间减小,快速性增强,系统振荡减弱,稳定性增强,W i.11,但系统对扰动的抑制能力减弱。

12、3- 15什么叫积分饱和?系统有较大的扰动或给定值有较大变化时由于系统系统的惯性偏差e将随之增大,标准PID算法中的积分项将有较大的积累值,以致使 位置式PID的计算结果超出Umin U Umax所限定范围。主要由 PID位置算式中的积分项引起的。消除方法:对PID控制算法计算出的控制量进行约束,也就是对积分项和微分项进行改进,形成各种改进的数字PID控制算法3-16不完全微分数字PID算法解决了标准数字PID控制算法中什么 问题?试推导出不完全微分数字 PID的增量式。不易引起振荡,改善控制效果,是控制器的抗干扰能力得到提高。3-18对PID控制器参数整定的目的是什么?叙述扩充响应曲线发整定

13、PID参数的步骤。它适用于什么类型的被控对象?在控制器的形式已经确定的情况下, 通过调正控制器参数,达到要求的控制目标整定步骤如下: 选择一足够小的采样周期。若系统存在纯滞后,采样周期应小于纯 滞后的1 /10。 投入纯比例控制,使控制系统出现临界振荡。记下临界比例系数和 临界振荡周期。 选择控制度; 按扩充临界比例度法参数整定计算公式,求取 T、Kp、Ti、Td。 按求得的参数运行,在运行中观察控制效果,用试凑法适当调整有 关控制参数,以便获得满意的控制效果。适用于具有自平衡性的被控对象,不需要被控对象的数学模型。4- 1简述数字控制器离散化设计方法的基本思想和设计步骤。思想:若已知系统广义

14、脉冲传递函数G (Z),且可根据设计要求,和控制系统性能指标构造出-,就可以根据D(Z)=- /G (Z), 1- 直接求出数字控制器D (Z)。步骤:S1 :求系统广义脉冲传递函数,即对带有零阶保持器的被控 对象传递函数进行变换。52 :根据对控制系统性能指标的要求和其他约束条件,构造系统的 闭环脉冲传递函数。53 :求出数字控制器。54 :检验计算机控制系统闭环性能。若满足指标要求,进行下一步; 否则,重新进行设计。S5:将D(z)变为差分方程,在计算机上编程实现。4- 2什么是最小拍系统?最小拍控制的性能指标是什么?最小拍系 统有什么不足之处?所谓最小拍控制,就是要求闭环系统对于某种特定的输入在最少个采 样周期内达到无静差的稳态,使系统输出值尽快地跟踪期望值的变 化。性能指标:系统的调节时间最短或者尽可能最短不足之处:当输入信号形式改变时,系统的性能将变坏,输出响应不 心沬 心U 1一定理想,对输入信号变化的适应性差4-6Dahlin 算法的设计目标是什么?设计一个适合的数字控制器 D(Z),使整个闭环系统的传递函数相 当于一个一阶惯性纯滞后系统。

展开阅读全文
相关资源
相关搜索

当前位置:首页 > 建筑/环境 > 施工组织

电脑版 |金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号