微机

《计算机控制技术》网上教学活动文本（2004.1.5）

王欣：答疑开始。同学们好，今天我们邀请到高金源老师给我们现场做复习指导和答疑活动，欢迎同学们参加。

高金源：同学们好！今天我们进行期末复习和答疑活动，欢迎同学们参加！

高金源：今天给同学出一套模拟试题，请同学们参照复习。

模拟试题

一、填空题（每空2分，共20分）

1．闭环负反馈控制的基本特征是 。 2．闭环控制系统里，不同输出与输入之间的传递函数分母 。 3．惯性环节的主要特点是，当其输入量发生突然变化时，其输出量不能突变，而是按 变化。

4．静态误差系数是系统在典型外作用下精度的指标，静态误差系数越大，精度 。

5．系统的相稳定裕度?M，定义为开环频率特性在截止频率?c处 。 6．离散系统稳定性与连续系统不同，它不仅与系统结构和参数有关，还与系统的 有关。

7．零阶保持器是一个相位滞后环节，它的相频特性φ(?)= 。 8．若已知闭环系统自然频率为?n，经验上，采样频率?s应取 。

9．通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为 。

10．为使传感器特性与A/D变换器特性相匹配，通常应在传感器与A/D之间加入 。

一、填空题（每空2分，共20分）

1．测量偏差、纠正偏差；2．相同； 3．按指数规律变化；4．越高；5．相角与-180度之差；6．采样周期；7．-?T/2； 8．?10?n；9．串模干扰；10．调理电路。

二、选择题(每题2分，共10分)

1．在计算机控制系统里，通常当采样周期T减少时，由于字长有限所引起的量化误差将 。

A 增大；B 减小；C 不变。

2．控制算法直接编排实现与串联编排实现相比，有限字长所引起的量化误差 。

A 较大；B 较小；C 相当。

3．某系统的Z传递函数为G(z) = 0.5(z+0.5) / (z+1.2)(z-0.5) ，可知该系统是 。

A稳定的；B不稳定的；C 临界稳定的。 4．若以电机轴的转角为输入量，电机轴的转速为输出量，则它的传递函数为 环节 。

A 积分；B 微分；C 惯性。

5．在确定A/D变换器精度时，通常要求它的精度应 传感器的精度。 A 大于；B 小于；C 等于。

二、选择题(每空2分，共10分) A；2．A；3．B；4．B；5 B。 三、简答题（每小题5分，共20分）

1．图1为水箱水位自动控制系统，试说明基本工作原理。

QiHQ 图1

2．已知单位负反馈闭环控制系统的单位阶跃响应的稳态误差为0.1，试问该

系统为几型系统，系统的开环放大系数为多少?

3．试简单说明系统稳定性与稳态误差相互矛盾的关系。

3．试表述采样定理，并说明若一高频信号采样时不满足采样定理，采样后

将会变成何种信号。

答案

三、简答题（每小题5分，共20分）

1．由于出水干扰Q使水位下降时，浮子下降，进水口打开，水位逐渐增高，浮子逐渐上浮，当达到给定高度时，浮子将进水口堵死，从而保持设定高度。 2．1) 零型系统；2) 0.1=1/(1+K) K=9

3．通常，在系统正向通道加入积分环节或增大开环放大系数，将会减少稳态误差，但将会降低系统的稳定程度。

4．若连续信号所含频率分量的最高频率为?max，为使其采样信号不失真，采样

频率?s?2?max；若不满足采样定理，一个高频信号将会变成低频信号。

四、（10分）已知单位负反馈系统开环传递函数为 G(s)=?n2/s(s+2??n)

实测求得单位阶跃响应的?%=4.3%，ts=2.5秒，试写出闭环传递函数并求?n，?为多少。

五、（10分）现已知某炉温变化范围为0~1000℃，测试时，采用9位的A/D变换器(带符号位)，试问此时系统对炉温变化的分辩率为多少。若测试时，通过变送器将测试起点迁移到500℃，保持同样的系统对炉温变化的分辩率，试问此时可采用几位的A/D变换器就可以了。 六、（10分）已知系统方块图如图2所示

?(z)TR(s)R(z)T-E(z)Gc(s)KT1?e?TsU(z)sT0.5/Sc(t)C(z)Gh(s)G0(s)

图 2

1）试写出系统闭环传递函数 ?(z)?C(z)?? R(z)2）若K=2,试求使系统稳定的T取值范围。 （已知Z[1/s2]=Tz/(z-1)2）

七、（20分）已知调节器传递函数为

Gc(s)?(s?1)U(s)?(s?0.2)E(s)， T=0.5秒

1）试用一阶向后差分变换法，将其离散，求Gc(z)=？

2）将Gc(z)用第一种直接程序法编排实现，试求u (k)表达式，并画出结构图； 3）将该算法分成算法I与算法II，并画出编程的流程图。

答案：

四、（10分）

2?n 1）?(s)?2 （3分） 2s?2??ns??n 2）?%?e???/

ts?3.51??2?0.043 ，??0.707 （4分）

?n?1.98rad/s?n??2.5 ， （3分）

评分：由于?计算有误，使?n计算有误，可给1分。 五、（10分）

o1） 2）

o28?(1000)/?， 故Δ=3.9°；（5分）

故

n?lg128.2/lg2?7

o2n?(1000?500o)/3.9， （5分）

评分：于Δ计算有误导致第2问有误，但计算方法正确，可给3分。 六、（10分）

?1?e?sT0.5?Tz0.5KT?1G(z)?K?Z?1）???0.5K(1?z)2ss?(z?1)(z?1)???

?(z)?G(z)0.5KT?1?G(z)(z?1?0.5KT)

?K?2 2） ?(z)?z?1?0.5KT?0 ， ，?(z)?z?1?T?0

要求 |z|?|T?1|?1，?1?(1?T)?1

(1?T)??1， (1?T)?1，

T<2

T>0

评分：1）每小问各为5分

2) 若因?(z)有错，导致T有错，但求T方法正确，可得3分；

3) 求?(z)方法正确，但计算有误，可得3分。

七、（20分）

1）S=(1-z-1)/T GC(z)=(1.5-z-1)/(1.1-z-1)

?1.36(1?0.67z?1)(1?0.9z?1)?U(z)E(z)

采样e(k)2）u(k)?0.9u(k?1)?1.36[e(k)?0.67e(k?1)]；

e(k)1.36u(k)计算 ID/A输出 z -1算法 II-0.910.9返回

3） I：

u(k)?1.36e(k)?u1

II： u1=0.9u(k)-0.91e(k)

评分：1）第1小题10分，其余两小题各5分；

2）由于第1小题计算有误，使第2、3小题有误，但方法正确，

可给5分；

3）在第2小题中，若采用减小延迟方法绘结构图时亦算正确。

问：今年计算机课程试题难度系数是多少？

高金源：我们今天讨论的是计算机控制技术这门课，这门课的考题难度是中等偏下，复习重点参照模拟试题中的计算题部分。

高金源：今天的答疑结束，祝同学们取得好成绩！

王欣：答疑结束，谢谢高老师，谢谢参与！