计算机控制系统(东北大学) 中国大学mooc慕课答案2024版 m89357

第一章 计算机控制系统概述 第一章 计算机控制系统概述 测验

1、 以太网络最典型的应用形式为顶层采用Ethernet，网络层和传输层一般采用国际标准（）协议。

答案: TCP/IP

2、   D/A转换器误差的主要来源是（   ）和保持器（采样点之间插值）的形式以及规定的时间间隔T来决定。

答案: 转换器字长

3、 智能仪表接入计算机有两种途径，一种是485串行方式，另一种是（   ）。

答案: 以太网Ethernet

4、 计算机控制系统的主要特点是

答案: 结构混合;
信号混合

5、 计算机控制系统的性能指标主要有

答案: 稳定性 ;
稳态指标;
动态指标;
综合指标等

6、 计算机控制系统的基本类型有哪些

答案: 计算机监督控制系统;
集中式计算机控制系统;
集散控制系统;
总线控制系统

7、 计算机控制系统就是由模拟器件参与并作为核心环节的自动控制系统，即应用模拟器件参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。

答案: 错误

8、 计算机控制系统主要从信号变换、对象建模与性能分析、控制算法设计、控制系统仿真、控制系统实现等5个方面系统讲述计算机控制系统分析和设计的基本理论和方法。

答案: 正确

9、 计算机控制实验的基本要求是对课本中所涉及的计算机控制系统的相关理论进行仿真和控制实验研究，包括基础型实验，扩展型实验和研究型实验。

答案: 正确

10、 实验平台的“场所便利化”是指被控对象和控制系统小型化，安全性高、成本低，便于使用者携带和使用，在家中和宿舍等场所即可完成各种实验。

答案: 正确

11、 分级控制系统由现场总线控制、计算机监督控制、直接数字控制三级组成。

答案: 错误

12、 直接数字控制系统DDC把显示、打印、报警和设定值的设定等功能都集中到操作控制台上，实现集中监督和控制，给操作人员带来了极大的方便，且DDC对计算机可靠性要求不高，使用成本低廉。

答案: 错误

13、 计算机控制系统中典型的被控对象类型有快过程和慢过程两种，电机调速运动控制系统是（     ），炉温控制系统是慢过程。
答案: 快过程

14、 计算机控制系统中典型的被控对象类型有快过程和慢过程两种，电机调速运动控制系统是快过程，炉温控制系统是（   ）。
答案: 慢过程

15、 计算机控制系统典型结构由（   ）、D/A转换器、执行机构和被控对象、数字控制器、采样开关和A/D转换环节等组成。
答案: 测量变送环节

16、 计算机控制系统典型结构由测量变送环节、D/A转换器、执行机构和被控对象、（   ）、采样开关和A/D转换环节等组成。
答案: 数字控制器

17、 将采样时刻的信号幅值按最小量化单位取整的过程称为（  ），其单位越小，采样时刻信号的幅值与变换成的有限位数的二进制数码的差异也越小。
答案: 量化

作业第一章 计算机控制系统概述 第一章 计算机控制系统概述 作业

1、 1.   什么是计算机控制系统？计算机控制系统较模拟系统有何优点？举例说明。
评分规则:  由计算机参与并作为核心环节的自动控制系统，被称为计算机控制系统。与模拟系统相比，计算机控制系统具有设计和控制灵活，能实现集中监视和操作，能实现综合控制，可靠性高，抗干扰能力强等优点。  
例如，典型的电阻炉炉温计算机控制系统，电阻炉温度这一物理量经过热电偶检测后，变成电信号（毫伏级），再经变送器变成标准信号（1-5V或4-20mA）从现场进入控制室；经A/D转换器采样后变成数字信号进入计算机，与计算机内部的温度给定比较，得到偏差信号，该信号经过控制算法运算后得到一个控制信号的数字量，再经由D/A转换器将该数字量控制信号转换成模拟量；控制信号模拟量作用于执行机构触发器，进而控制双向晶闸管对交流电压（220V）进行PWM调制，达到控制加热电阻两端电压的目的；电阻两端电压的高低决定了电阻加热能力的大小，从而调节炉温变化，最终达到计算机内部的给定温度。

2、 2.  计算机控制系统由哪几部分组成？各部分的作用如何？
评分规则:  计算机控制系统典型结构由数字控制器、D/A转换器、执行机构和被控对象、测量变送环节、采样开关和A/D转换环节等组成。    
被控对象的物理量经过测量变送环节变成标准信号（1-5V或4-20mA）；再经A/D转换器采样后变成数字信号进入计算机，计算机利用其内部的控制算法运算后得到一个控制信号的数字量，再经由D/A转换器将该数字量控制信号转换成模拟量；控制信号模拟量作用于执行机构触发器，进而控制被控对象的物理量，实现控制要求。

3、 3.计算机控制系统涉及哪些理论问题？
评分规则:  （1）信号变换问题；（2）对象建模与性能分析；（3）控制算法设计；（4）控制系统仿真分析；（5）控制系统实现技术

第二章 信号转换与z变换 第二章 信号转换与z变换 测验

1、 零阶保持器的幅频特性表达式为

答案:

2、 香农采样定理就是如果一个连续信号不包含高于频率的频率分量，那么就完全可以用周期____的均匀采样值来描述。

答案:

3、

答案:

4、

答案:

5、

答案:

6、

答案:

7、

答案:

8、

答案:

9、

答案:

10、

答案:

11、 A/D输入通道的实现方式有（        ）      

答案: 查询方式;
中断方式;
DMA方式

12、 D/A 12位转换器有哪些主要芯片？（         ）

答案: DAC1208;
DAC1209;
DAC1210

13、 根据输入模拟信号的动态范围可以选择A/D转换器位数。（     ）

答案: 正确

14、 D/A转换器的字长可以由计算机控制系统中D/A转换器后面的执行机构的动态范围来选定。（   ）

答案: 正确

15、 保持器是指将模拟信号转换为数字信号的装置，具体指A/D环节，实际上相当于一个低通滤波器。（  ）

答案: 错误

16、

答案: 错误

17、 一阶保持器结构简单，对输入信号有较好复现能力，所以在实际系统中，经常采样一阶保持器。（   ）

答案: 错误

18、 D/A转换器的分辨率是指输入模拟量发生单位数码变化时输出数字量的变化量。(    )

答案: 错误

19、 对于惯性大，反应慢的生产过程，采样周期T要选长一些，不宜调节过于频繁。(     )

答案: 正确

20、 在进行计算机控制系统的分析和设计时，我们往往不仅关心系统在采样点上的输入和输出关系，还要求关心采样点之间的输入、输出关系，为了达到这个目的，必须对z变换作适当的扩展或改进，即为扩展z变换。(    )

答案: 正确

21、 A/D转换时间的倒数称为__
答案: 转换速率

22、 A/D的转换速率与A/D转换器的____有关。
答案: 位数

23、 一般来说，A/D的位数越大，则相应的转换速率就越__。（快/慢）
答案: 慢

24、 采样信号各频谱分量的互相交叠，称为__。
答案: 频率混叠

25、 Z变换的方法包括：级数求和法，__，留数法。
答案: 部分分式法

26、 Z变换的方法包括：级数求和法，部分分式法，__。
答案: 留数法

27、 Z反变换的方法包括：部分分式法 ，综合除法，__。
答案: 留数法

28、 对于一些快速系统，如直流调速系统、随动系统，要求响应快，抗干扰能力强，采样周期可以根据___指标来选择。
答案: 动态品质

29、 A/D的精度指转换后所得____相当于实际模拟量值的准确度，即指对应一个给定的数字量的实际模拟量输入与理论模拟量输入接近的程度。（ 数字量/模拟量）.
答案: 数字量

30、 A/D的精度指转换后所得数字量相当于实际___的准确度，即指对应一个给定的数字量的实际模拟量输入与理论模拟量输入接近的程度。（填数字量/模拟量）
答案: 模拟量

31、 从幅频特性来看，零阶保持器具有___特性。从相频特性来看，零阶保持器增加了滞后相位移。
答案: 低通滤波

32、 从幅频特性来看，零阶保持器具有低通滤波特性。从相频特性来看，零阶保持器增加了_____。 
答案: 滞后相位移

33、 一阶保持器的幅频特性比零阶保持器的要___。（高/低）
答案: 高

作业第二章 信号转换与z变换 第二章 信号转换与z变换 作业

1、 简述两种外推装置组成的保持器
评分规则:  

2、 简述A/D或 D/A分辨率与精度有何区别和联系
评分规则:  A/D的精度指转换后所得数字量相当于实际模拟量值的准确度，即指对应一个给定的数字量的实际模拟量输入与理论模拟量输入接近的程度。A/D转换器的分辨率是指输出数字量对输入模拟量变化的分辨能力，利用它可以决定使输出数码增加（或减少）一位所需要的输入信号最小变化量。D/A的精度指实际输出模拟量值与理论值之间接近的程度。D/A转换器的分辨率是指输入数字量发生单位数码变化时输出模拟量的变化量。

3、  简述慢过程中采样周期的选择。
评分规则:  解答：对于惯性大，反应慢的生产过程，采样周期T要选长一些，不宜调节过于频繁。虽然T越小，复现原连续信号的精度越高，但是计算机的负担加重。因此，一般可根据被控对象的性质大致地选用采样周期。

第三章 计算机控制系统数学描述与性能分析 第三章 计算机控制系统数学描述与性能分析 测验

1、

答案:

2、

答案:

3、

答案:

4、

答案:

5、

答案:

6、

答案:

7、 系统常规的性能指标有（）

答案: 稳定性指标;
稳态指标;
暂态指标;
系统的抗干扰指标

8、 判断连续系统稳定的频率域方法有（）

答案: 奈奎斯特判据;
 波特图法

9、 系统暂态主能指标包括（）

答案: 调节时间;
上升时间;
峰值时间

10、 减小或消除系统的稳态误差方法有（）

答案: 增大系统开环增益或扰动作用点之前系统的前向通道增益。;
在系统的前向通道或主反馈通道设置串联积分环节。;
采用串级控制抑制内回路扰动。

11、 一个系统稳定是指该系统在平衡状态下，受到外部扰动作用而偏离平衡状态，当扰动消失后，经过一段时间，系统不能够回到原来的平衡状态。

答案: 错误

12、 线性系统的稳定性是由系统本身固有的特性决定的，而与系统外部输入信号的有无和强弱有关。

答案: 错误

13、

答案: 正确

14、

答案: 正确

15、

答案: 正确

16、

答案: 正确

17、 稳态误差与系统的结构和参考输入无关。

答案: 错误

18、 系统的暂态性能主要由闭环脉冲传递函数的极点在z平面单位圆上和内、外不同位置决定的。

答案: 正确

19、

答案: 正确

20、

答案: 错误

21、

答案: 错误

22、

答案: 正确

23、

答案: 错误

24、 _指系统过渡过程结束到达稳态以后，系统参考输入与系统输出之间的偏差。
答案: 稳态误差

25、 系统的类型的作用：系统的类型数将决定系统有无_。
答案: 稳态误差

26、
答案: 0.2

27、
答案: 无穷大

28、
答案: 无穷大

29、
答案: 不稳定

30、
答案: 稳定

31、
答案: 不稳定

作业第三章 计算机控制系统数学描述与性能分析 第三章 计算机控制系统数学描述与性能分析 作业

1、 一般来说，计算机控制系统的稳定性与采样周期的关系为：采样周期越小，系统稳定性越高；采样周期越大，系统稳定性越差，甚至变成不稳定。试对此进行详细分析。
评分规则:  计算机控制系统因其控制对象是连续系统，它的等效离散化后的闭环系统z传递函数模型与采样周期的选取有关，其极点分布也必然与采样周期的选取有关，因此采样周期的大小是影响计算机控制系统稳定性的一个重要因素。同一个计算机控制系统，取某个采样周期系统是稳定的，然而改换成另一个采样周期，系统有可能变成不稳定。采样周期对系统稳定性的影响主要是由于计算机控制系统中采样保持器引起的，若不考虑采样保持器的影响，则采样周期对计算机控制系统的稳定性影响有限，因为此时采样周期不是影响系统稳定性的唯一因素。若考虑采样保持器的影响，则采样周期越小，系统稳定性越高；采样周期越大，系统稳定性越差，甚至变成不稳定。

2、 试说明劳斯判据应用的特殊情况及其处理方法。
评分规则:  

3、 离散系统的稳定性判据除了书中介绍的方法外，还有哪些？各自有何特点？
评分规则:  （1）直接求特征方程的根来判别稳定性（2）根轨迹法判别稳定性根轨迹法特点：1）z平面极点的密集度很高（因为无限大的s左半平面映射到优先的单位圆内），z平面上两个很接近的极点对应的系统性能却有较大的差别，因此要求根轨迹的计算精度较高。2）在s平面中，临界放大系数是由根轨迹与虚轴的交点求得，z平面的临界放大系数则由根轨迹于单位圆的交点求得。3）在离散系统中，只考虑闭环极点位置对系统性能的影响是不够的，还需考虑零点对动态响应的影响。

4、 试从理论上分析采样周期与系统稳态误差之间的关系。
评分规则:  当采样开关后有零阶保持器时，对象与零阶保持器法一起离散后，系统的稳态误差与采样周期T之间没有必然的联系。如果被控对象中包含与其类型相同的积分环节（即I型系统—被控对象中要求有1个积分环节；II型系统—被控对象中要求有2个积分环节，依次类推），则系统稳态误差只与系统的类型、放大系数和信号的形式有关，而与采样周期T无关；反之，如果被控对象中不包含足够多的积分环节，则稳态误差将与采样周期有关，采样周期越小，系统的稳态误差相应也就减小。   当采样开关后无零阶保持器时，系统的稳态误差将随采样周期T的增大而增大。

5、 减小或消除系统的稳态误差有哪些方法，试分析之。
评分规则:  为了减小或消除系统的稳态误差，我们可以采用以下几点措施：（1）增大系统开环增益或扰动作用点之前系统的前向通道增益。然而，此方法是有限制的，我们不能无限增大系统开环增益，因为当开环增益增大到一定程度时，必然会影响系统的稳定性，而这并不是我们所希望看到的。另外，增大扰动点之后的前向通道增益，却并不能改变系统对扰动的稳态误差。（2）在系统的前向通道或主反馈通道设置串联积分环节。可以消除系统在特定输入信号形式和特定扰动作用形式下的稳态误差。（3）采用串级控制抑制内回路扰动。当系统内存在多个扰动信号且控制精度要求较高时，一采用串联控制方式，可以显著控制内回路的扰动影响，与单回路控制系统相比，串级控制系统对二次扰动的抑制能力有很大的提高。（4）采用前馈补偿法，这一方法既可以是系统有较高的稳态精度，又可有良好的动态性能。

6、 当离散系统的极点位于z平面复平面上时（复根），试推导系统暂态响应表达式。
评分规则:  

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