計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)期末試題(帶答案）一、填空題（每空2分，共20分）1.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要由_______、_______、_______、_______、_______、_______、_______、_______、_______、_______等部分組成。2.閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，具有_______、_______、_______等優(yōu)點(diǎn)。3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制器主要有_______、_______、_______等類型。4.PID控制算法中，P、I、D分別代表_______、_______、_______控制。5.數(shù)字控制器設(shè)計(jì)方法主要有_______、_______、_______等。6.離散系統(tǒng)穩(wěn)定性分析常用方法有_______、_______、_______等。7.零階保持器是一種_______濾波器，其傳遞函數(shù)為_______。8.一階向后差分法離散化連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)時(shí)，s平面虛軸映射到z平面上的圓心為_______，半徑為_______。9.采樣定理指出，若連續(xù)信號(hào)頻譜的最高頻率為_______，則采樣頻率應(yīng)大于_______。10.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)遵循_______、_______、_______等原則。二、判斷題（每題1分，共10分）1.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)只能用于工業(yè)生產(chǎn)過程，不能應(yīng)用于其他領(lǐng)域。（）2.閉環(huán)控制系統(tǒng)一定比開環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定。（）3.PID控制算法是最常用的控制算法，適用于各種控制系統(tǒng)。（）4.數(shù)字控制器設(shè)計(jì)過程中，采樣周期越小，系統(tǒng)精度越高。（）5.離散系統(tǒng)穩(wěn)定性與連續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法相同。（）6.零階保持器是一種理想濾波器，沒有相位滯后。（）7.一階向后差分法離散化連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定性不變。（）8.采樣定理適用于所有連續(xù)信號(hào)。（）9.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，優(yōu)先考慮系統(tǒng)響應(yīng)速度。（）10.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)遵循先硬件后軟件的原則。（）三、選擇題（每題2分，共10分）1.下列哪個(gè)不是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成部分？（）A.計(jì)算機(jī)B.控制器C.被控對(duì)象D.傳感器2.下列哪個(gè)控制算法適用于非線性控制系統(tǒng)？（）A.PID控制B.最小拍控制C.模糊控制D.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制3.下列哪個(gè)方法適用于離散系統(tǒng)穩(wěn)定性分析？（）A.穩(wěn)態(tài)誤差分析B.頻率響應(yīng)分析C.波德圖分析D.穩(wěn)態(tài)誤差分析4.下列哪個(gè)濾波器可以消除高頻噪聲？（）A.低通濾波器B.高通濾波器C.濾波器D.濾波器5.下列哪個(gè)參數(shù)表征系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差大小？（）A.調(diào)節(jié)時(shí)間B.響應(yīng)時(shí)間C.穩(wěn)態(tài)誤差D.過渡過程時(shí)間6.下列哪個(gè)方法適用于連續(xù)系統(tǒng)離散化？（）A.一階向前差分法B.一階向后差分法C.二階向前差分法D.二階向后差分法7.下列哪個(gè)定理描述了連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)之間的關(guān)系？（）A.采樣定理B.頻率響應(yīng)定理C.穩(wěn)態(tài)誤差定理D.穩(wěn)態(tài)誤差定理8.下列哪個(gè)參數(shù)表征系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能？（）A.穩(wěn)態(tài)誤差B.調(diào)節(jié)時(shí)間C.響應(yīng)時(shí)間D.穩(wěn)態(tài)誤差9.下列哪個(gè)控制器適用于非線性控制系統(tǒng)？（）A.PID控制器B.模糊控制器C.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器D.比例控制器10.下列哪個(gè)方法適用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)？（）A.仿真法B.理論分析法C.實(shí)驗(yàn)法D.以上都是四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成及各部分作用。2.簡(jiǎn)述PID控制算法的原理及優(yōu)缺點(diǎn)。3.簡(jiǎn)述數(shù)字控制器設(shè)計(jì)方法的基本步驟。4.簡(jiǎn)述離散系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法。五、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.已知連續(xù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)為G(s)=1/(s+1)，試設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字控制器，使其在采樣周期T=0.1s時(shí)，滿足以下要求：(1)調(diào)節(jié)時(shí)間ts≤1s；(2)穩(wěn)態(tài)誤差es≤0.1。2.已知離散系統(tǒng)差分方程為y(k)+0.5y(k-1)+0.25y(k-2)=x(k)，試求該系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)。答案一、填空題1.計(jì)算機(jī)、控制器、被控對(duì)象、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、檢測(cè)裝置、輸入通道、輸出通道、操作臺(tái)、軟件2.抗干擾能力強(qiáng)、精度高、靈活性大3.模擬控制器、數(shù)字控制器、混合控制器4.比例控制、積分控制、微分控制5.串聯(lián)編排、直接編排、并行編排6.波德圖分析、奈奎斯特判據(jù)、根軌跡法7.低通濾波器，H(z)=z/(z^2+0.5z+1)8.(0.5,0)，1/29.fmax，2fmax10.先硬件后軟件、先分析后設(shè)計(jì)、先簡(jiǎn)單后復(fù)雜二、判斷題1.×2.×3.√4.×5.×6.×7.×8.×9.×10.√三、選擇題1.D2.C3.D4.A5.C6.B7.A8.B9.B10.D四、簡(jiǎn)答題1.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、控制器、被控對(duì)象、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、檢測(cè)裝置、輸入通道、輸出通道、操作臺(tái)、軟件等部分組成。計(jì)算機(jī)是控制系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)接收傳感器信號(hào)、執(zhí)行控制算法、輸出控制信號(hào)；控制器根據(jù)控制算法輸出控制信號(hào)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作；被控對(duì)象是控制系統(tǒng)要控制的物體或過程；傳感器用于檢測(cè)被控對(duì)象的物理量；執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)控制信號(hào)動(dòng)作，改變被控對(duì)象的物理量；檢測(cè)裝置用于檢測(cè)被控對(duì)象的物理量，并與傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行比較，形成誤差信號(hào)；輸入通道用于將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可處理的信號(hào)；輸出通道用于將計(jì)算機(jī)輸出的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為執(zhí)行機(jī)構(gòu)可處理的信號(hào)；操作臺(tái)用于操作計(jì)算機(jī)和控制器；軟件是控制系統(tǒng)的靈魂，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)控制算法和系統(tǒng)管理。2.PID控制算法是一種常用的控制算法，其原理是根據(jù)誤差信號(hào)的比例、積分、微分進(jìn)行加權(quán)求和，然后輸出控制信號(hào)。PID控制算法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、參數(shù)調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，但也存在穩(wěn)態(tài)誤差較大、響應(yīng)速度較慢等缺點(diǎn)。3.數(shù)字控制器設(shè)計(jì)方法主要有串聯(lián)編排、直接編排、并行編排等。串聯(lián)編排是將數(shù)字控制器與被控對(duì)象串聯(lián)，適用于線性控制系統(tǒng)；直接編排是將數(shù)字控制器直接作用于被控對(duì)象，適用于非線性控制系統(tǒng)；并行編排是將多個(gè)數(shù)字控制器并行作用于被控對(duì)象，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。4.離散系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法主要有波德圖分析、奈奎斯特判據(jù)、根軌跡法等。波德圖分析通過繪制系統(tǒng)的波特圖，判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性；奈奎斯特判據(jù)通過判斷系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)分布，判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性；根軌跡法通過繪制系統(tǒng)根軌跡，判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。五、計(jì)算題1.解：設(shè)計(jì)數(shù)字控制器D(z)=Kp+Ki(z-1)+Kd(z-1)^2，其中Kp、Ki、Kd為控制器參數(shù)。(1)調(diào)節(jié)時(shí)間ts≤1s，即lim|z|→∞|G(z)D(z)|≤1/√2。(2)穩(wěn)態(tài)誤差es≤0.1，即lim|z|→∞|G(z)D(z)|=1。解得Kp=1，Ki=0.1，Kd=0.01。數(shù)字控制器D(z)=1