"计算机控制系统试题分析及算法比较与应用"

计算机控制系统是指通过计算机来实现对物理系统进行控制的一种系统。它由各种硬件和软件组成，用于接收和处理输入信号，并产生输出信号来控制被控对象的运行。在计算机控制系统中，方框图是一种常用的图形化表示方法，用于描述系统各个单元之间的关系和功能。 在这道试题中，第一题要求画出计算机控制系统的方框图，并对各单元的作用进行说明。方框图通常由输入单元、输出单元、控制单元和执行单元组成。输入单元用于接收外部信号作为系统输入，输出单元用于输出控制结果。控制单元主要负责决策和控制策略的生成，执行单元则根据控制信号执行动作。这些单元之间通过数据通路连接，形成一个闭环控制系统。 第二题要求写出数字PID位置型和增量型控制算法的计算式，并比较两种算法的优缺点。PID控制算法是控制系统中常用的一种算法，它通过测量偏差和控制信号的比例、积分和微分来实现对系统的控制。位置型的计算式为u(k)=Kp*e(k)+Ki*∑e(i)+Kd*(e(k)-e(k-1))，增量型的计算式为u(k)=u(k-1)+Kp*(e(k)-e(k-1))+Ki*e(k)+Kd*(e(k)-2e(k-1)+e(k-2))。位置型PID控制算法的优点是稳定性好，但存在积分饱和和漂移的问题；增量型PID控制算法可以避免积分饱和和漂移，但对传感器和执行器的要求较高。 第三题要求在数字PID中选择采样周期T时需要考虑哪些因素。采样周期的选择需要考虑系统的动态响应和控制效果。如果采样周期过大，可能会导致系统的动态响应变慢，影响控制效果；如果采样周期过小，可能会增加系统的计算负载，导致控制器响应不稳定。因此，选择采样周期需要综合考虑系统的动态特性、控制要求和计算能力等因素。 第四题要求针对给定的被控对象传递函数、采样周期和零阶保持器，设计一个具有最少纹波的控制系统，并计算输出响应和控制信号序列。在设计时，可以采用经典的控制器设计方法，如根轨迹法或频域设计法。通过调整控制器参数，使得系统的纹波最小化。最后，根据计算得到的控制器参数，可以计算出输出响应和控制信号序列。 第五题要求根据给定的被控对象脉冲传函数、采样周期和达林算法，设计一个满足要求的数字控制器，并计算输出响应和控制信号序列。达林算法是一种经典的控制器设计方法，它通过离散化的传递函数来设计数字控制器。根据给定的传递函数和控制要求，可以使用达林算法得到数字控制器的参数，并计算出输出响应和控制信号序列。 第六题要求解释动态矩阵控制算法为何只适用于渐近稳定的对象，并说明模型时域长度N的要求和N取得太小可能带来的问题。动态矩阵控制算法是一种基于模型的控制方法，它通过将系统模型表示成一个矩阵方程来设计控制器。然而，动态矩阵控制算法要求被控对象具有渐近稳定的特性，即在无穷时间内能够达到稳定状态。如果被控对象不具备渐近稳定性，那么动态矩阵控制算法可能无法收敛或产生不稳定的控制信号。另外，模型时域长度N的选择需要满足被控对象的动态特性。如果N取得太小，可能会导致控制器无法准确地建模被控对象，从而影响控制效果。 第七题要求说明计算机控制网络的特点，以及控制网络与信息网络的区别。计算机控制网络是指用于连接计算机控制系统中各个单元的网络。它具有高实时性、可靠性和可扩展性的特点，并能够满足控制系统对实时数据传输和可靠性的要求。与信息网络相比，计算机控制网络更加注重数据传输的实时性和可靠性，而信息网络更注重数据交换和通信的灵活性和可扩展性。此外，计算机控制网络通常采用专用的通信协议和硬件设备，而信息网络则使用更通用的协议和设备。 综上所述，计算机控制系统试题涵盖了计算机控制系统的基本概念、控制算法的设计和应用、网络特性等方面的知识点。通过解答这些问题，可以对计算机控制系统的原理和应用有进一步的了解。同时，这些问题也要求考生具备掌握计算机控制系统相关知识并能够灵活运用的能力。