计算机控制系统详解与设计实例

计算机控制系统试题涵盖了多个核心知识点，主要集中在以下几个方面： 1. **系统结构与功能**： - 学生需画出计算机控制系统的方框图，理解各组件的作用，包括测量变送器（测量输入并转换为电信号）、A/D转换器（模拟信号转数字信号）、控制器（处理反馈信号、制定控制策略）、D/A转换器（数字信号转模拟信号）、执行机构（执行控制指令）以及被控对象（实际操作的物理系统）。 2. **控制算法**： - 考察了数字PID控制算法，分为位置型和增量型，学生需掌握各自的计算公式，并对比分析两者的优势与劣势。位置型PID算法需要累加误差历史，可能积累较大误差；而增量型仅依赖当前误差，计算更精确，但输出是控制量增量。 3. **采样周期选择**： - 设计时要考虑采样周期T，这涉及到系统的实时性、稳定性以及抗干扰能力。T过小可能导致频率响应不佳，计算负担增加；T过大则反应迟钝，系统性能降低。 4. **控制器设计与响应计算**： - 针对给定的被控对象传递函数，学生需要设计一个最少拍无纹波控制系统，针对单位阶跃输入进行计算。涉及具体数学计算，如零阶保持器的应用和响应分析。 5. **脉冲传递函数设计**： - 学生需利用达林算法设计数字控制器D(z)及其输出响应，针对单位阶跃输入进行调整，输出结果为0.607。 6. **动态矩阵控制算法**： - 该部分强调动态矩阵控制只适用于渐近稳定的对象，因为其基于模型的性质。模型时域长度N有特定要求，过短可能导致控制不稳定，过长则增加计算复杂度。 7. **计算机控制网络与信息网络的区别**： - 学生需讨论计算机控制网络特有的特点，如实时性、可靠性及数据安全性，以及与一般信息网络在传输、处理和应用上的不同之处。 这些问题旨在测试学生的理论知识运用能力、系统设计技巧以及对控制理论的理解深度。通过解答这些问题，学生不仅能巩固基本概念，还能提高解决实际问题的能力。