计算机工业控制复习题及答案
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一、单选
课后习题
二、简答
1.微型计算机控制系统有哪些?Pg4
答:操作指导控制系统,直接数字控制系统,计算机监督系统,嵌入式系统,物联网系统,现场总线控制系统。
2.常用的工业控制机有几种?它们各有什么作用?Pg11
答:单片微型计算机:是工业控制和智能化系统中应用最多的一种模式。一般用于扩展接口,如A/D,D/A 转换
接口,LED 、LCD 显示接口扩展,再开发一些应用软件,便可以用于工业控制。
可编程逻辑控制器:目前从单机自动化到工厂自动化,从柔性制造系统、机器人,到工业局域网都有用到。
现场可编程门阵列:可以实现动态配置,在线系统重构及硬件软化,软件硬化等功能。
工业PC 机,完成STD 总线工业控制机的检测,控制,使程序设计变得更加简单,各种报表程序打印、数据处理
曲线、工业控制流程图,PID 柱形图像处理程序等。
3.A/D 和D/A 转换器在微型计算机控制系统中有什么作用?
答:A/D 的作用主要是把传感器检测到的模拟电信号转换为数字电信号,方便用于单片机中进行处理。
D/A 的作用,在单片机处理完毕的数字量,有时需要转换为模拟信号输出,D/A 的作用正是用于把数字信号
转换为模拟信号。
4.LED 数码管的显示方法有哪两种?各有什么特点?Pg81
多位LED 有两种显示方法:动态显示和静态显示。动态显示使用的硬件少,价格低,线路简单,但是占
用机时长。静态显示使用元件多,线路复杂,但是显示占用机时少,显示可靠。
5.在人机接口技术中,键盘设计需解决的问题有哪些?如何实现防抖?Pg55
答:按键的确认,中键与连击的处理,按键防抖动技术。防抖可以用两种方法
1.硬件防抖:滤波防抖电路,双稳态防抖电路
2.软件防抖
6.算术平均滤波的具体方案是怎样的?该滤波方法主要适用于什么情况?Pg248
答:算术平均值滤波是要寻找一个Y (k ),使该值与各采样值间误差的平方和为最小,其中
∑==N
i i x N k Y 1
)(1)(其中)(k Y ——第k 次B 个采样值的算术平均值 X(i)——第i 次采样值
由此可见:算术平均值滤波的实质就是把一个采样周期内的N 次采样值相加,然后把所得的数除以采样次数N ,
得到周期的采样值。
7.位置型PID 和增量型PID 有什么区别?它们各有什么优缺点?
增量型算法与位置型算法比较:
(1)增量型算法不需做累加,计算误差后产生的计算精度问题,对控制量的计算影响较小。位置型算法用到过去的误差的累加,容易产生较大的累加误差。
(2)增量型算法得出的是控制的增量,误动作影响小,必要时通过逻辑判断限制或禁止本次输出,不会影响系统的工作。位置型算法的输出是控制量的全部输出,误动作影响大。
增量式算法的主要优势体现在对积分环节的处理上,积分作用的累加效果会影响到输出的准确性。
8.在自动控制系统中饱和效应是如何产生?如何消除的?Pg282
答:饱和现象主要是由积分项引起的,所以也称之为“积分饱和”。这种现象是引起大幅度超调,使系统不稳定。消除积分饱和的方法有以下三种:遇限削弱积分法,有效偏差法,积分分离法。
9.试比较PID控制参数Kp、T i、T d和的大小对系统性能的影响?
PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
比例(P)控制
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady-state error)。
积分(I)控制
在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统,如果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统(System with Steady-state Error)。为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。因此,比例+积分(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
微分(D)控制
在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是零。这就是说,在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而目前需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例+微分的控制器,就能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
10.微型机控制系统中时怎样实现PWM电机调速的?Pg141
答:通过改变电机电枢电压通电时间与通电周期的比值(即占空比)来控制电机速度。在脉冲作用下,当电机通电时,速度增加,电机断电时,速度逐渐降低,只要按一定规律,改变通断时间,即可让电机转速得到控制。
三、计算题
1.设某12位A/D转换器的输入电压为0-+5V,其分辨率是多少?求当输入模拟量为下列值时的数字量:(1)1.25V (2)2V(3)
2.5V(4)
3.75V(5)4V(6)5V
答:分辨率错误!未找到引用源。
求输出数字量公司为错误!未找到引用源。eg:错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。
2.用8位DAC芯片组成双极性电压输出电路,其参考电压为-5V—+5V,其分辨率是多少?求对应以下偏移的输出电压:(1)10000000(2)01111111 (3)11111110