《计算机控制技术》习题

南京工业大学继续教育学院习题集

南京工业大学继续教育学院

《计算机控制技术》习题集

2015学年度第一学期 使用班级：HY电气升本141

习题集1（绪论及第一章习题）

一、填空题

1．工业控制机包括（硬件）和 （软件）两部分。

2．过程通道是计算机和生产过程之间信息传送和转换的连接通道，它包括（模拟量输入通道 ）和 （模拟量输出通道） 和（数字量输入通道） 及 （数字量输出通道）。 3．在A/D转换中，完成一次A/D转换的时间称为（孔径时间）。

4．在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为（在线） 方式，又称（联机）方式。

5．计算机控制系统由（工业控制机 ）和 （生产过程）两大部分组成。

6．接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁，包括 （输入接口）和（输出接口）。

7．计算机控制系统中，生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式称为 （离线）方式，又称（脱机）方式。 8．ADC08909是一种（8）位逐次逼近式A/D转换器。 9.AD574A是一种（12）位逐次逼近式A/D转换器。 10.CD4051是单端的（8）通道开关。

二、判断题（判断下列各题，在题后的括号内，对的打“√”，错的打“× ”。）

1．一个在线的系统一定是一个实时系统，一个实时控制系统一定是一个在线系统。（ × ） 2．直接数字控制系统属于计算机闭环控制系统。 （ √ ） 3．所有的模拟量通道都需要采样保持器。 （ × ） 4．计算机控制系统中，操作指导系统属于开环控制结构。 （ √ ） 5.干扰可能来源于外部，也可能来源于外部。 （ √ ） 三、单项选择题（在下列每小题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。）

1．香农定理指出，如果模拟信号频谱最高频率为fmax．，只要按采样频率ｆ≥（ C ） 采样，那采样信号y（t）就能唯一的复观y（t）。 A．5fmax B．3fmax C．2fmax D．10 fmax 2.1971年时计算机技术的（ C ）发展时期。

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A．开创 B．直接数字控制 C．小型计算机 D．微型计算机 3.DDC系统属于计算机（ A ）控制系统。 A． 闭环 B． 开环 C． 简单 D．复杂 4.操作指导控制系统属于（ B ）控制结构。 A闭环 B． 开环 C． 简单 D．复杂

四．计算题。

1.一个１０位的Ａ／Ｄ转换器（量化精度０.１％），孔径时间１０ｕＳ，如要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正波模拟信号最大频率为多少？

解：允许转换的正弦波模拟信号最大频率为： f=0.1/(2×3.14×10×10×10)=16Hz 五．简答题。

1．模拟量输入通道作用是什么？它有哪几部分组成？

在计算机控制系统中，模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。模拟量输入通道一般由I/V变换，多路转换器，采样保持器，A/D转换器，接口及控制逻辑组成。

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测验作业题1

1.一个１０位的Ａ／Ｄ转换器（量化精度０.１％），孔径时间１０ｕＳ，如要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正波模拟信号最大频率为多少？ 2.模拟量输入通道作用是什么？它有哪几部分组成？ 3.什么是过程通道？有哪些过程通道？ 4.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？

5.计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？

6.采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器？

习题集2（第三、四章习题）

一、填空题

1.单位阶跃响应只需（一拍）输出就能跟踪输入，误差为零。

2.无纹波系统的调整时间要增加若干拍，增加的拍数等于G(z)在单位元内的（零点数）。 3.步进电机又叫（脉冲电机）是一种将电脉冲信号转换为角位移的几点是数模转换器。 4.数字PID控制器有（位置型）控制算法和（增量型）控制算法。 5.三相步进电机若采用三拍方式，，则它的步距角是（30度）。

二、判断题（判断下列各题，在题后的括号内，对的打“√”，错的打“× ”。）

1. 逐点比较法直线插补的原理是比较斜率。 （ √ ）

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2．被控对象为带纯滞后的一阶惯性环节时，这种系统不存在振铃现象。 （ √ ） 3．一种典型的最少拍闭环脉冲传递函数可适应于各种输入。 （ × ） 4．被控对象为带纯滞后的二阶惯性环节时，系统不存在振铃现象。 （ × ） 5.增量型算法的误动作影响较小。 （ √ ） 三、单项选择题（在下列每小题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。）

1.三相步进电机的定子有（ D ）个齿，转子有（ B ）个齿。 A．3 B．4 C．5 D．6 2.零阶保持器的传递函数时（ C ）。

A．e-ts B．Gp（s）（1—e-ts ） C．（1—e-ts ）/s D．Gp（s）e-ts 3．施密斯预估控制器其传递函数是（ B ）。

A．e-ts B．Gp（s）（1—e-ts ） C．1—e-ts D．Gp（s）e-ts 4．单位速度输入时，只需（ D ）拍输出就能跟踪输入。 A．一拍 B．三拍 C．四拍 D．二拍 5.转子有40个齿且采用三拍方式的步进电机而言，部距角是（ A ） A.3° B.6° C.8° D.10° 四．计算题。

１．设加工第一象限直线ＯＡ，起点Ｏ（０，０），终点Ａ（６，４），试进行插补运算并作走步轨迹图。

解：坐标进给的总步数Nxy=〡6-0〡+〡4-0〡=10

走步轨迹图：

插补计算过程

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步数 起点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 偏差判别 坐标进给 F0=0 F1<0 F2>0 F3<0 F4>0 F5=0 F6<0 F7>0 F8<0 F9>0 +x +y +x +y +x +x +y +x +y +x 偏差计算 F0=0 F1=-4 F2=2 F3=-2 F4=4 F5=0 F6=-4 F7=2 F8=-2 F9=4 F10=0 终点判断 Nxy=10 Nxy=9 Nxy=8 Nxy=7 Nxy=6 Nxy=5 Nxy=4 Nxy=3 Nxy=2 Nxy=1 Nxy=0 ２．某系统的连续控制器设计为Ｄ（ｓ）＝Ｕ（ｓ）／Ｅ（ｓ）＝（１＋ｓ）／（１＋2ｓ），试用双线性变换法求取字控制器，并给出相应的递推控制算法。

解：数字控制器为：

D(z）=D(s)〡s=2(z-1)/T(Z+1)=〔1+2(z-1)/T(z+1)〕/〔1+4(z-1)/T(z+1)〕=〔T-2+(2+T)z〕/〔T-4+(T+4)z〕 其递推控制算法为：

对D(z）进行数学变换得m=n=1,b0=(2+T)/(4+T) , b1=(T-2)/(4+T), a1=(T-4)/(4 +T) 写成时域的形式，得

u(k)= -a1u(k-1)+b0e(k)+b1e(k-1)=(4-T)u(k-1)/(4+T)+(2+T)e(k)/(4+T)+(T-2)e(k-1)/(4+T)

3．设加工第一象限逆圆弧AB弧，已知起点A（4，0），终点B（0，4）试进行插补运算并作走步

轨迹图。

解：坐标进给的总步数Nxy=〡0-4〡+〡4-0〡=8

走步轨迹图：

插补计算过程

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步数 起点 1 2 3 4 5 6 7 8

偏差判别 坐标进给 F0=0 F1<0 F2<0 F3<0 F4>0 F5<0 F6>0 F7>0 -x +y +y +y -x +y -x -x 偏差计算 F0=0 F1=F0-2x0+1=-7 F2=F1+2y1+1=-6 F3=F2+2y2+1=-3 F4=F3+2y3+1=2 F5=F4-2x4+1=-3 F6=F5+2y5+1=4 F7=F6-2x6+1=1 F8=F7-2x7+1=0 坐标计算 x0=4 , y0=0 x1=x0-1=3, y1=0 x2=3, y2=y1+1=1 x3=3, y3=y2+1=2 x4=3, y4=y3+1=3 x5=x4-1=2, y5=3 x6=2, y6=y5+1=4 x7=x6-1=1, y7=4 x8=x7-1=0, y8=4 终点判断 Nxy=8 Nxy=7 Nxy=6 Nxy=5 Nxy=4 Nxy=3 Nxy=2 Nxy=1 Nxy=0 4.系统的连续控制器设计为Ｄ（ｓ）＝Ｕ（ｓ）／Ｅ（ｓ）＝（１＋ｓ）／（１＋2ｓ），试用前向差分法求取字控制器，并给出相应的递推控制算法。

解：数字控制器为：

D(z）=D(s)〡s=(z-1)/T=〔1+(z-1)/T〕/〔1+2(z-1)/T〕=(T-1+z)/(T-2+2z)（5分） 其递推控制算法为：

对D(z）进行数学变换，得m=n=1, b0=1/2, b1=(T-1)/2 a1=(T-2)/2 写成时域的形式，得u(k)= -a1u(k-1)+b0e(k)+b1e(k-1)=(2-T)u(k-1)/2+e(k)/2+(T-1)e(k-1)/2 五．简答题。

1．三相步进电机有哪几种工作方式？分别画出每种工作方式的各相通电顺序。

三相步进电机有三种工作方式： 单相三拍；双相三拍；三相六拍 单三拍各相通电顺序为A-B-C-A…….. 双三拍各相通电顺序为AB-BC-CA-AB…… 三相六拍各相通电顺序为A-AB-B-BC-C-CA-A……

测验作业题2

1．三相步进电机有哪几种工作方式？分别画出每种工作方式的各相通电顺序。

2.系统的连续控制器设计为Ｄ（ｓ）＝Ｕ（ｓ）／Ｅ（ｓ）＝（１＋ｓ）／（１＋2ｓ），试用前向差分法、双线性变换法、后向差分法分别求取字控制器，并给出相应的递推控制算法。

3.设加工第一象限直线ＯＡ，起点Ｏ（０，０），终点Ａ（６，４），试进行插补运算并作走步轨迹

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