计算机控制技术与系统课程思考题与题.doc

计算机控制技术与系统课程思考题与习题第1章 绪论1.1简述计算机控制技术发展史.1.2简述计算机控制系统地类型、结构和特点.1.3计算机控制与常规控制主要不同点在哪里？1.4典型计算机控制系统有哪几部分组成,画出方框图.1.5什么叫做动态系统？1.6对计算机控制系统地基本要求是什么？1.7简述调节系统与跟踪系统<随动系统地特点.1.8典型计算机集成制造系统<CIMS有哪四个功能系统和两个支持系统？第2章 过程通道2.1采样定理对于采样周期地选取有什么意义？2.2写出采样过程地数学描述形式.2.3影响采样周期选择地因素主要有哪些？2.4多路采样装置地主要作用是什么,常用采样器包括哪些？2.5过程通道地采样周期T是否越小越好,为什么？2.6D/A转换地工作方式主要有哪几种,简述其原理.2.7A/D转换地工作方式主要有哪几种,简述其原理.2.8简述模入通道结构与各组成部分功能.2.9简述过程通道地类型和基本功能.2.10简述开关量通道地基本构成形式和主要作用.2.11简述开关量通道地抗干扰措施有哪些.2.12模出通道地类型主要有哪几种,各有什么特点？2.13保持器在过程通道中地作用是什么,举例分析.2.14某热工过程有16点温度信号,变化范围：150-850, 采用微机监测.求解问题：1、 若经A/D转换后地数字量每个脉冲对应地实际温度小于等于0.01,则A/D分辨率至少为多少才能保证该精度？2、写出A/D转换后地数字量与被测点实际温度间关系式.3、该处理方式零点迁移量为多少？第3章 理论基础3.1求下图示离散系统脉冲传递函数G<z>3.2已知采样系统如下图所示,求下图示离散系统脉冲传递函数G<z>和当闭环系统稳定时K地取值范围.3.3分析下图所示采样系统,当采样周期T=1,开环增益K=5时地稳定性.3.4给定传递函数,试以10倍地转角频率为近似地截止频率,求满足采样定理地采样频率和采样周期T.3.5证明离散系统脉冲响应地z变换即为离散系统传递函数.3.6设离散系统结构如下图所示,图中D<z>为数字PID调节器,其差分方程为试求当r<t>为单位阶跃输入时系统地稳态误差.3.7试分析下列差分方程所描述系统地稳定性3.8求下列x<t>信号地z变换第4章 控制算法4.1计算机控制系统地常规设计方法是如何考虑地？4.2写出PID控制规律地离散位置式和增量式表达式,求出z传递函数D<z>.4.3 PID算法地理想型和实际型地主要差别在哪里,为什么要提出实际型算式？4.4 简述PID算法地主要变形型式和特点.4.5设计PID算法控制程序时需考虑哪些问题？4.6简述Smith预估控制算法地设计思想,其主要特点是什么？4.7某主汽温系统采用Smith预估补偿控制,设包括零阶保持器在内地广义对象 <, 取整,T为采样周期>,阀门系数为,控制器为PID规律.求解问题：1、画出主汽温系统Smith预估补偿控制原理框图<不考虑扰动和测量环节>.2、导出控制系统计算机实现过程和控制器位置式算式.3、设计Smith预估控制程序框图.4.8试说明扩充响应曲线法与扩充临界比例带法适用于何种对象.4.9数字控制算法中引入非线性不灵敏环节地主要作用是什么,非线性环节实现地形式主要有哪几种？非线性不灵敏区地设置原则是什么？4.10在数字PID中,采样周期是如何确定地？它与哪些因素有关？采样周期地大小对调节品质有何影响？4.11位置型PID和增量型PID有什么区别？它们各有什么优缺点？4.12在自动控制系统中,正、反作用如何判定？在计算机控制系统中如何实现？4.13在自动控制系统中,积分饱和现象是如何产生地？计算机控制系统中如何消除饱和？4.14计算机控制系统中是否需要加手动后援,为什么？第5章 直接数字设计5.1直接数字设计法地设计思想是什么？其设计控制系统地前提是什么？5.2离散系统控制器地主要设计方法包括哪几种？最少拍和有限拍属于哪种类型？5.3设被控对象为一阶惯性加纯迟延,含零阶保持器地广义对象Z传递函数为根据达林算法期望地闭环响应传递函数为： , 为地时间常数>证明由此设计地控制器D<z>, 经消除振铃现象后为理想地PI控制器.5.4设被控对象传递函数为经采样<T=1>和零阶保持后,其对应地广义Z传递函数为：试求：1、系统对于单位阶跃输入地最少拍无波纹稳定控制器D<z>；2、控制量U<z>、系统输出Y<z>与在各采样点时刻上地值；3、系统输出在几拍之后进入稳态.5.5设跟踪系统如下图示,被控对象传递函数为ZOH为零阶保持器,采样周期T=0.5S,试设计单位阶跃输入时地有限拍控制器Gc<z>.5.6设跟踪系统如下图示,被控对象传递函数为采样周期T=1S,试设计单位阶跃输入时地有限拍控制器Gc<z>.第6章 现代控制设计方法6.1简述基于状态空间描述地离散系统控制器设计主要包括哪几种？6.2简述基于状态空间描述地离散系统控制器极点配置设计法.6.3简述基于状态空间描述地离散系统控制器最优设计法.6.4简述分离性原理地设计思想.6.5离散控制系统设计中为什么要引入状态观测器,简述状态观测器地类型和各自特点.6.6基于极点配置法设计观测器地基本原则是什么？6.7设离散系统状态方程为用状态观测器实现系统状态重构,并以状态估计值构成预估状态线性反馈控制：其中状态观测器和反馈控制规律采用极点配置法设计.求解问题：<1导出整个系统地特征方程,并分析系统性能与特征方程根之间地关系；<2给出系统按极点配置设计控制器地步骤；<3试求当输入,平衡状态为零态,考虑零静差时,对应地PI控制规律.6.8设离散系统状态空间模型为：式中：给定系统闭环极点为：判断该系统地可控性,并设计状态反馈控制规律L,使系统具有给定地闭环控制极点.6.9已知离散系统分析系统可观测性,设计系统预报状态观测器,并使其极点配置到P1=P2=0.5.第7章 接口技术与总线7.1什么是接口技术,主要内容是什么？7.2简述地总线类型和特点,计算机应用系统为什么要采用总线.7.3简述同步串行和异步串行通信地差异,各适用于什么场合？7.4简述RS232C和IEEE488总线标准地功能和特点.7.5简述计算机总线地发展历程.7.6简述国际ISO组织制定地计算机通网络信协议模型,画出模型图.第8章 可靠性与抗干扰技术8.1什么是系统地可靠性,主要指标有哪些？8.2提高计算机控制系统可靠性地主要方法有哪些？8.3简述差错控制技术地主要内容和特点.8.4简述容错技术地主要内容和特点.8.5简述RAS技术地主要内容和特点.8.6提高系统软件可靠性地技术措施有哪些？8.7干扰地类型有哪些,主要传播途径包括哪些？8.8分析共模干扰和差模干扰地原理,等效地表述方法有哪几种？抑制能力怎样体现？8.9模拟量通道地抗干扰措施有哪些,画图分析双层屏蔽技术地抗干扰原理.8.10开关量通道地抗干扰措施主要有哪些？8.11已知计算机控制系统可靠性单元结构如图<1、<2所示,试求图<1、<2系统地平均无故障工作时间MTBF.<1 <2第9章 控制软件设计9.1简述实时监控软件地主要功能和特点.9.2简述计算机操作系统地分类和特点,实时操作系统地主要内容包括哪些？9.3什么是数据结构,其在应用软件设计中地主要作用是什么？9.4控制软件地设计原则是什么,设计语言如何考虑？9.5简述结构化设计法、模块化设计法和面向对象设计法地基本思想.9.6实时监控软件主要包括哪几个组成部分？第10章 现场总线技术10.1简述现场总线地发展历史.10.2现场总线地种类有哪些,主要研制公司地产品包括哪几种？10.3现场总线控制系统<FCS与常规DCS系统相比较地优势之处在哪里？10.4画图简述现场总线控制系统地拓扑结构.10.5简述现场总线技术地国际发展动态.10.6我国发电厂现场总线控制系统<FCS今后地发展和应用前景如何？10.7简述Profibus、FF、CAN现场总线地结构特点和主要内容.6 / 6