《计算机控制技术与系统》课程总结

计算机控制技术与系统第 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的类型、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 对计算机控制系统的基本要求是什么？1.7 简述调节系统与跟踪系统（随动系统）的特点。第 2章 过程通道2.1 采样定理对于采样周期的选取有什么意义？2.2 写出采样过程的数学描述形式。2.3 影响采样周期选择的因素主要有哪些？2.4 多路采样装置的主要作用是什么，采样器一般有哪几部分组成？2.5 过程通道的采样周期 T 是否越小越好，为什么？2.6 D/A 转换的工作方式主要有哪几种，简述其原理。2.7 A/D转换的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 简述过程通道的类型和基本功能。2.10 简述开关量通道的基本构成形式和主要作用。2.11简述开关量通道的抗干扰措施有哪些。 2.12模出通道的类型主要有哪几种，各有什么特点？2.13 保持器在过程通道中的作用是什么，举例分析。2.14某热工过程有16点温度信号，变化范围：150-850。C ,采用微机监测。 求解问题：1、若经A/D转换后的数字量每个脉冲对应的实际温度小于等于0.01。C，则A/D分辨率至少为多少才能保证该精度？2、写出被测点实际温度与 A/D 转换后的数字量间关系式3、该处理方式中温度零点迁移量为多少？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和当闭环系统稳定时 K 的取值范围。3.3分析下图所示采样系统，当采样周期T=l,开环增益K=5时的稳定性。3.4给定传递函数 K ，试以10倍的转角频率为近似的截止频率w，求满足10 s + 1m米样定理的米样频率w和米样周期Tos3.5 证明离散系统脉冲响应的 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u (k) = Kp e(k) e(k 1) + Ke(k) + Kd e(k) 2e(k 1) + e(k 2)R(s)/ R*)T +T试求当r(t)为单位阶跃输入时系统的稳态误差。3.7 试分析下列差分方程所描述系统的稳定性y(k + 1) 一 ay (k) = bx(k)3.8求下列x(t)信号的z变换f = 0 t 0第 4章 控制算法4.1 计算机控制系统的常规设计方法是如何考虑的？4.2写出PID控制规律的离散位置式和增量式表达式，求出z传递函数D(z)。4.3 PID算法的理想型和实际型的主要差别在哪里，为什么要提出实际型算式？4.4简述PID算法的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预估控制算法的设计思想，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的广义对象k21 e 一Ts k e 一tG0(s)e-Ts = 1 e . 1(m =,取整，T 为采样周期)，s1 + T sT阀门系数为k2，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，标明内外控制回路极性和作用(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的主要作用是什么，非线性环节实现的形式主要有哪几种？非线性不灵敏区的设置原则是什么？4.10 在数字 PID 控制算法中，采样周期是如何确定的？它与哪些因素有关？采样周期的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的？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？4.15 导出下图实际微分 PID 控制器的增量式算式。11 + TfsP (s) 第 5章 直接数字控制设计5.1 直接数字控制设计的基本思想是什么？其设计控制系统的前提是什么？5.2 离散系统控制器的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，含零阶保持器的广义对象Z传递函数为(1 Q ) z 一1G(z) = Kz- a _9 a = e-aT)1-b a_1根据达林算法期望的闭环响应传递函数为：M(_) = _-1 (1 6_(b =严代,t为M(_)的时间常数)l o _1证明由此设计的控制器 D(z), 经消除振铃现象后为理想的 PI 控制器。5.4 设被控对象传递函数为G02.1S2(S +1252)经采样(T=1)和零阶保持后，其对应的广义Z传递函数为:0.265 _-1 (1 + 2.78 _-1)(1 + 0.2 _-1)(1 _-1)2(1 0.286 _-1)试求：1、系统对于单位阶跃输入的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)及在各采样点时刻上的值；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Gp(s)=10S (S +1)(0.1S +1)ZOH为零阶保持器，采样周期T=0.5S，试设计单位阶跃输入时的有限拍控制器Gc(z)。5.6 设跟踪系统如下图示被控对象传递函数为G (s) =1 ，采样周期T=1S，试设计单位阶跃输入时pS (S +1)的有限拍控制器Gc(z)。5.7 已知离散控制系统被控对象为：G (s) =21,T = 1s0s 2( s +1.252)经采样和零阶保持后的广义Z传递函数为厂(、()0.265z-1(1+ 2.78z-1)(1+ 0.2z-1)G (z) = HG (z)=0(1- z-1)2(1-0.286z-1)求解问题：1) 试求系统对单位阶跃输入下稳定的非最少有限拍控制器D(z)和控制量U(z)；2) 画出系统输出y(k)、控制量u(k)响应曲线图；3) 该控制实现的响应过程与理想最少拍控制响应过程的主要区别及特点是什么？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 简述的总线类型和特点，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的差异，各适用于什么场合？7.4 简述 RS232C 和 IEEE488 总线标准的功能和特点。7.5 简述计算机总线的发展历程。7.6简述国际ISO组织制定的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 什么是系统的可靠性，主要指标有哪些？8.2 提高计算机控制系统可靠性的主要方法有哪些？8.3 简述差错控制技术的主要内容和特点。8.4 简述容错技术的主要内容和特点。8.5 简述 RAS 技术的主要内容和特点。8.6 提高系统软件可靠性的技术措施有哪些？8.7 干扰的类型有哪些，主要传播途径包括哪些？8.8 分析共模干扰和差模干扰的原理，等效的表述方法有哪几种？抑制能力怎样体现？8.9 模拟量通道的抗干扰措施有哪些，画图分析双层屏蔽技术的抗干扰原理。8.10 开关量通道的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）系统的平均无故障工作时间 MTBF。1）（2）第 9章 控制软件设计9.1 简述实时监控软件的主要功能和特点。9.2 简述计算机操作系统的分类和特点，实时操作系统的主要内容包括哪些？9.3 什么是数据结构，其在应用软件设计中的主要作用是什么？9.4 控制软件的设计原则是什么，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的基本思想。9.6 实时监控软件主要包括哪几个组成部分？第 10章 新能源发电技术10.1 我国能源现状10.2 我国生物质能源现状10.3 研究的意义10.4 新能源发电及综合利用综合实验分析基于LN2000 DCS实验平台系统实现的水箱液位控制系统，可实现水箱液位自动 调节，问题：1系统主要有哪几部分组成，画出系统整体组成结构框图，以及液位控制系统 框图；2当水箱上水阀或下水阀扰动时，在控制回路中再引入哪些控制策略可改善扰动对水位的影响？3. 由DCS实现该水箱液位系统的正常运行监控，所必需的基本监控形式和手段 应当有哪些？4. 结合实验过程，分析该系统在设计、组态及调试中出现的问题、现象和原因 以及解决的结果。o 15路模入AD7506EN1514oVccVDDVssOUTASOO-OFHS1516茹AD75061514oVccVDDvssENOUT1AS4A2tAllAO4A4ASA2AlAO10-1FH