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1、自動化2012級計算機控制系統講課內容口頭考核題目及方式出題人：聶詩良2015年9月8日一、考核題目第1題：(1)請舉例說明單閉環計算機控制系統的基本組成結構。控制對象：所要控制的裝置或設備。執行器： 接收控制信息并對受控對象施加控制作用的裝置傳感器： 檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求數字調節器及輸入，輸出通道：數字調節器控制規律通過計算機程序實現(2)舉例說明計算機控制系統有哪幾種信號輸入輸出通道。輸入通道： 多路開關，采樣保持器，模數轉換器等；輸出通道： 數模轉換器及保。

2、持器等。第2題：(1)請回答傳感器選型應該考慮哪些主要因素精度，量程；穩定可靠，重復性；線性度，線路復雜程度，靈敏度；電源種類盡量少，電源電壓規范化；介質特性：液，氣，固，粉，顆粒？；介質溫度，濕度，壓力；是否有腐蝕性，輻射強度？安裝特性：螺紋，法蘭(管子與管子之間相互連接)使用場合，遠近：遠壓近流電氣特性：額定電流，電壓，功率.壽命價格(2)回答執行器選型應該考慮哪些主要因素。類型(動力：電動，氣動，液動；控制方式：開關信號，模擬信號，pwm); 構造，體積，推力，動作滯后大小，檢修維護方便否，使用場合(液動要注意火花；防火防爆性能)，價格，受頻率，溫度，壓力，PH等的影響大不大。第3題：(。

3、1)請解釋標度變換是什么意思？標度變換就是將數值按一定規律放大或縮小。(2)標度變換用來解決什么問題？檢測的物理量經傳感器和A/D轉換后得到一個數字量,該數字量僅表示一個代表檢測物理量大小的數值,并不一定等于原來帶有量綱的參數值,故需將其轉換成帶有量綱的值之后才能進行運算輸出。(3)舉例說明如何建立線性化的標度變換計算公式？某熱處理爐溫度儀表的量程為200-800度(溫度用T表示)，該儀表的量程線性，而計算機采樣濾波得到數字量的范圍為00HFFH(數字量用N表示), 即200度時數字量為00H，800度時數字量為FFH.則計算當數字量為某一特定值時的溫度的公式為：(4)算術平均數字濾波是什么意。

4、思？請舉例說明。取N次采樣值進行算數平均，適用于對有隨機干擾的信號進行濾波，取一平均值，信號在某一數值上下波動，以減小誤差。第4題：(1)舉例說明什么叫隨動控制系統？隨動控制系統又名伺服控制系統。其參考輸入是變化規律未知的任意時間函數。隨動控制系統的任務是使被控量按同樣規律變化并與輸入信號的誤差保持在規定范圍內(在各種情況下保證輸出以一定精度跟隨著參考輸入的變化而變化)。比如軍事上的導彈發射架控制系統，雷達天線控制系統等。其特點是輸入為未知。(2)有限拍數字調節器是用來干什么的？使系統的調節時間最短或者系統在有限個采樣周期內結束過渡過程，即時間最優控制，系統的性能指標是調節時間最短。(3)有限。

5、拍無紋波調節器的設計步驟是怎樣的？有限拍調節器的函數：對傳遞函數進行Z變換。觀察中是否存在環節和是否存在單位圓上和單位圓外的零點來確定GC(Z)觀察是否存在單位圓上和單位圓外的極點來確定GC(Z)加入單位階躍輸入，觀察輸入響應。(4)解釋說明把有限拍無紋波調節器D(Z)轉換為程序實現的步驟。P123第5題：(1)什么叫數字PID調節器？控制規律為比例-積分-微分控制的調節器。(2)數字PID調節器是如何推導出來的？調節器的輸出與輸入之間是比例-積分-微分的關系，所以推導需要根據被控過程的特性確定PID控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。傳遞函數：推導過程：書上P150(3)為什么PID。

6、調節器應用很廣泛？結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便；開環控制系統，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環回路(4)分別解釋比例作用、積分作用和微分作用對控制系統性能有何影響；比例控制：比例作用Kp加大將會減小穩態誤差，提高系統的動態響應速度。微分控制：微分作用用來消除系統的穩態誤差(根據系統的靜態速度誤差系數來確定)積分控制：和偏差的變化速度(變化率)有關，微分系統能夠預測偏差，產生超前的校正作用，因此，微分控制可以較好地改善動態性能。(5)什么叫積分分離PID算法？什么叫不完全微分PID算法積分分離PID算法：某些系統加入積分后，會產生較大的超調。設置積分分離閥門，在偏差值比較小時，采用。

7、PID控制，保證系統的穩定精度。在偏差值比較大時，采用PD控制，大幅度減小系統超調。不完全微分PID算法：微分環節會產生高頻干擾，不完全微分PID算法串入低通濾波器來抑制高頻干擾。 使微分作用不止是在第一個環節起作用，而是按照偏差變化的趨勢在整個調節過程中起作用，且抑制微分在第一個采樣周期里起的作用，具有良好的控制特性。(6)確定PID的三個參數的方法有哪些？整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據系統的數學模型，經過理論計算確定控制器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經驗，直接在控制系統的。

8、試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。PID控制器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經驗公式對控制器參數進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數，都需要在實際運行中進行最后調整與完善。現在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行PID控制器參數的整定步驟如下：(1)首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統工作； (2)僅加入比例控制環節，直到系統對輸入的階躍響應出現臨界振蕩，記下這時的比例放大系數和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數。第6題：(1)舉例解釋什么。

9、是前饋控制？對存在擾動的系統直接按擾動進行控制(測取進入過程的干擾，并按其信號產生合適的控制作用去改變操控變量，)。比如單容水箱，在測得其液位后，通過反饋測量后通過前饋控制直接對進水閥門起作用(2)如何用程序實現前饋控制器Df(S)，即解釋說明關于前饋控制器輸出Q(KT)表達式的推導步驟。書上P253(3)舉例解釋大純滯后Smith預估器的控制思想。Smith控制的工作原理是將被控對象在基本擾動作用下的動態特性，簡化為一個純遲延與一個一階慣性環節相串聯的數學模型，預估器根據這個輸入的數學模型，預先估計出所采用的控制作用對被控量的可能的影響，而不必等到被控量有所反映之后再去采取控制動作，這有利于改善控制系統的動態性能.二、考核方式1.首先向同學們公布上述題目，由同學們作充分復習準備；2.考核時由每個同學隨機抽取上述6個大題之一，然后一一作答，老師可在同學回答過程中就本題提問，以便考查同學們對課程內容的理解掌握程度。3.老師根據同學的回答情況，給出每個同學的A、B、C、D、E、F共6等。該分數在本課程總成績中占20%。三、考核時間地點(1)第十二周周二第四講東3210教室。(2)課外設計制作答辯考核定于第十二周周五第四講東3210教室。

總結

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