计算机控制系统复习题(答案仅供参考)

（大部分答案都来自百度文库，不确定是否正确，自己最后验证一下，简答题有些题的答案可以简化的，自己适当省略就好）

1. 简述采样定理的基本容。

答：采样定理: 如果连续信号)(t f 具有有限频谱，其最高频率为max ω,

则对)(t f 进行周期采样且采样角频率s max 2ωω≥时，连续信号)(t f 可以由采样信号)(*t f 唯一确定，亦即可以从)(*t f 无

失真地恢复)(t f 。（百度文库答案） 2. 线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？

答：线性离散控制系统稳定的充要条件是： 闭环系统特征方程的所有根的模｜z i ｜<1，即闭环脉

冲传递函数的极点均位于z 平面的单位圆。（百度文库答案）

3. 脉冲响应不变法的基本思想是什么？

答：脉冲响应不变法的基本思想是：离散近似后的数字控制器的脉冲响应g D (kT )是模拟控制器的

脉冲响应采样值g (kT )的T 倍。（百度文库答案）

4. 写出增量型PID 的差分控制算式。（书本P38-39页）

答：增量型PID 控制算式可以写为

D 1P 112I [(2)]i i i i i i i i T T u u K e e e e e e T T

----=+-++-+（百度文库答案） 5. 如何消除比例和微分饱和现象？

答：“积分补偿法”。其中心思想是将那些因饱和而未能执行的增量信息积累起来，一旦有可能再

补充执行。这样，动态过程也得到了加速。即，一旦u ?超限，则多余的未执行的控制增量将存

储在累加器中；当控制量脱离了饱和区，则累加器中的量将全部或部分地加到计算出的控制增量

上，以补充由于限制而未能执行的控制。（百度文库答案）

6. 什么是采样或采样过程？何为线性离散系统的脉冲传递函数的定义？

答：采样或采样过程，就是抽取连续信号在离散时间瞬时值的序列过程，有时也称为离散化过程。 答：线性离散系统的脉冲传递函数定义为零初始条件下，系统或环节的输出采样函数z 变换和输

入采样函数z 变换之比。（百度文库答案）（书本P19页 ）

7. 何为最少拍设计？（书本P54页）

答：最少拍设计，是指系统在典型输入信号(如阶跃信号，速度信号，加速度信号等)作用下，经

过最少拍(有限拍)，使系统输出的稳态误差为零。（百度文库答案）

8. 简述计算机网络的功能及特点。

答：(1)数据信息的快速传输和处理，以实现实时管理和实时监控。

(2) 可共享计算机系统资源。

(3) 提高了计算机的可靠性。

(4) 能均衡负载、互相协作。

(5) 能进行分布处理。在计算机网络中，可根据具体要求选择网最合适的资源来处理。

(6) 计算机网络的智能化，提高了网络的性能和综合的多功能服务，并能更加合理地进行应用，以提高综合信息服务的水平。（百度文库答案）

9. 干扰的作用途径是什么？（书本P167页）

无论是部干扰还是外部干扰，都是从以下几个途径作用于系统的。

1、传导耦合：干扰由导线进入电路中，称为传导耦合。电源线、输入输出信号线是干扰经常窜

入的途径；

2、静电耦合：干扰信号通过分布电容进行传递称为静电耦合。

3、电磁耦合：电磁耦合是指在空间磁场中电路之间的互感耦合。因为任何载流导体都会在周围

的空间产生磁场，而交变磁场又会在周围的闭合电路产生感应电动势，所以这种电磁耦合总是存在的，只是程度强弱而已。

4、公共阻抗耦合：公共阻抗耦合是指多个电路的电流流经同一个公共阻抗时所产生的相互影响。

10. 为提高计算机控制系统的可靠性，通常采取的措施有哪些？

答：为提高计算机控制系统的可靠性，通常采取以下几种措施：

(1) 提高元器件和设备的可靠性。

(2) 采取抗干扰措施，提高系统对环境的适应能力。

(3) 采用可靠性设计技术。

(4) 采用故障诊断技术。（百度文库答案）

11. 简述开关量光电耦合输入电路中，光电耦合器的作用。

答：开关量光电耦合输入电路，它们除了实现电气隔离之外，还具有电平转换功能。（百度文库答案）

12. 什么是共模干扰和串模干扰？如何抑制？（书本P168-171页）

答：串模干扰及其抑制方法

串模干扰：所谓串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声。也称为常态干扰。

（2）串模干扰的抑制方法

①采用输入低通滤波器来抑制高频率串模干扰；采用高通滤波器来抑制低频串模干扰；应用带

通滤波器。

②当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时，用双积分式A/D转换器可以削弱串模干扰的影响。

③对于串模干扰主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，从而达到提高回路中的信号噪声比的目的；或者尽可能早地完成模/数转换或采取隔离和屏蔽等措施。

④从选择逻辑器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰。

⑤采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应。选用带有屏蔽的双绞线或同轴电缆做信号线，且有良好接地，并对测量仪表进行电磁屏蔽。

共模干扰及其抑制方法

(1)共模干扰：所谓共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。共模干扰也称为共态干扰。

(2)共模干扰的抑制方法

①变压器隔离利用变压器把模拟信号电路与数字信号电路隔离开来，以使共模干扰电压Ｕcm 不成回路，从而抑制了共模干扰。

②光电隔离光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管封装在一个管壳组成的，它们之间的信号是靠发光二极管在信号电压的控制下发光，传给光敏三极管来完成的。

③浮地屏蔽采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰。

④采用仪表放大器提高共模抑制比仪表放大器具有共模抑制能力强、输入阻抗高、漂移低、增益可调等优点，是一种专门用来分离共模干扰与有用信号器件。

13. 与PID控制和直接数字控制相比，模糊控制具有哪些优点？书本P88页习题5-2

答：（1）模糊控制可以应用于具有非线性动力学特征的复杂系统。（2）模糊控制不用建立对象精确的数学模型。（3）模糊控制系统的鲁棒性好。（4）模糊控制是以人的控制经验作为控制的知识模型，以模糊集合、模糊语言变量以及模糊逻辑推理作为控制算法。（百度文库答案）

14. 计算机控制系统中主机有那些？书本P90-95页（第一节的开头概述或五个标题）

常用的计算机控制系统主机有哪几种？

答:常用的计算机控制系统主机有可编程控制器,工控机,单片机,DSP和智能调节器（来自百度文库，与书本有点不一样）

15. 连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？

答：与连续控制系统相比，计算机控制系统具有以下特点：

(1) 计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。

(2) 在计算机控制系统中，控制规律是由计算机通过程序实现的（数字控制器），修改一个控制

规律，只需修改程序，因此具有很大的灵活性和适应性。

(3) 计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。

(4) 计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。

(5) 一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多个回路。

(6) 采用计算机控制，如分级计算机控制、集散控制系统、计算机网络等，便于实现控制与管理

一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。（百度文库答案）

16. 简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。

答：(1) 连续信号：连续信号是在整个时间围均有定义的信号，它的幅值可以是连续的、也可以是断续的。

(2) 模拟信号：模拟信号是在整个时间围均有定义的信号，它的幅值在某一时间围是连续的。模拟信号是连续信号的一个子集，在大多数场合与很多文献中，将二者等同起来，均指模拟信号。

(3) 离散信号：离散信号是仅在各个离散时间瞬时上有定义的信号。

(4) 采样信号：采样信号是离散信号的子集，在时间上是离散的、而幅值上是连续的。在很多场合中，我们提及离散信号就是指采样信号。

(5) 数字信号：数字信号是幅值整量化的离散信号，它在时间上和幅值上均是离散的。

（百度文库答案）

17. 简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。（书本P38页）

比例调节作用的动作与偏差的大小成正比；当比例度为100时，比例作用的输出与偏差按各自量程围的1：1动作。当比例度为10时，按lO：l动作。即比例度越小。比例作用越强。比例作用太强会引起振荡。太弱会造成比例欠调，造成系统收敛过程的波动周期太多，衰减比太小。其作用是稳定被调参数。

积分调节作用的动作与偏差对时间的积分成正比。即偏差存在积分作用就会有输出。它起着消除余差的作用。积分作用太强也会引起振荡，太弱会使系统存在余差。

微分调节作用的动作与偏差的变化速度成正比。其效果是阻止被调参数的一切变化，有超前调节的作用。对滞后大的对象有很好的效果。但不能克服纯滞后。适用于温度调节。使用微分调节可使系统收敛周期的时间缩短。微分时间太长也会引起振荡。

1. 用双线性变换法求模拟控制器()

21)(+=s s s D 等效的数字控制器，设采样周期T=0.5s 。（5分）（书本P34页2-6（3），参考例题2-1）

2. 设被测温度变化围为0o C~1200o C,如果要求误差不超过0.4o C,应选用分辨为多少位的

A/D 转换器？（5分）

简单解答：

详细解答：

3. )2()1()(-=-+k r k y k y , 输入信号是：

???<≥=0

001)(k k k r 初始条件为1)0(=y ，试写出输出脉冲序列

()y k 。

百度答案：

4. 设被控对象传递函数为)

1()(+=

s s K s G p ，在对象前接有零阶保持器，试求广义对象的脉冲传递函数。

百度文库：

5、已知某连续控制器的传递函数为：

2222)(n n n s s s D ωξωω++= 试用双线性变换法求出相应的数字控制器的脉冲传递函数)(z D ，并给出控制器的差分形式。其中s T 1=。

6. 用后向差分法求下列模拟控制器的等效数字控制器，设采样周期 T=1s 。 （书本P34

页2-5（2），参考例题2-1）

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