青岛大学计控-2014年秋季计算机控制技术(A卷)参考答案

x3=4,y3=y2+1=2
4
F3<0
+y
F4=F3+2y3+1=0
x4=4,y4=y3+1=3
5
F4=0
-x
F5=F4-2x4+1=-7
x5=x4-1=3,y5=3
6
F5<0
+y
F6=F5+2y5+1=0
x6=3,y6=y5+1=4
7
F6=0
-x
F7=F6-2x6+1=-5
x7=x6-1=2,y7=4
6、
D(z)
D(s)
s
2 T
z 1 z 1
7、单端驱动单端接收、正负电平、+3V～+15V、-3V～wk.baidu.com15V
8、全数字化、双向、多站点
9、企业资源管理系统 ERP、生产执行系统 MES、生产过程控制系统 PCS
10、在最少个采样周期内达到无静差的稳态、Φ(z) 1z1 2z2 N zN
11、具有系统监控和数据采集功能
二、选择题 [10 分，每题 1 分] 1、B、实时数据转换 2、B、稳态误差 3、B、综合化 4、C、提高回路噪声比
5、A、inportb 6、B、随机出现 7、 A、人机接口 8、 C、开放式数字控制
9、C、+y 10、 B、求广义对象的斜坡传递函数。
三、简答题（共 40 分，每题 5 分） 1、请分别画出一路有源 I/V 变换电路和一路无源 I/V 变换电路图，并分别说明各元器件的作用?
A
B
C
三相六拍工作方式各相的通电顺序为：A→AB→B→BC→C→CA→A→…，各相通电的电压波形：
5、什么叫积分分离,其作用是什么?
在一般的 PID 控制中，当有较大的扰动或大幅度改变给定值时，由于此时有较大的偏差，以及系统有惯性和滞后，故在积分项的作 用下，往往会产生较大的超调和长时间的波动。特别对于温度、成份等变化缓慢的过程，这一现象更为严重。为此，可采用积分分离措施， 即偏差 e(k)较大时，取消积分作用；当偏差 e(k)较小时才将积分作用投入。亦即
当 e(k) β 时，采用 PD 控制；
当 e(k) β 时，采用 PID 控制。 积分分离阈值 β 应根据具体对象及控制要求确定。若 β 值过大，达不到积分分离的目的；若 β 值过小，一旦被控量 y(t)无法跳出各积分分
离区，只进行 PD 控制，将会出现残差
6、写出数字 PID 增量型控制算法、数字 PID 位置型控制算法的表达式。
四、计算题（共 20 分）
1、（1） 插补计算过程如下表（5 分）
步数 偏差判别 坐标进给
偏差计算
坐标计算
起点
F0=0
x0=5,y0=0
1
F0=0
-x
F1=F0-2x0+1=-9
x1=x0-1=4,y1=0
2
F1<0
+y
F2=F1+2y1+1=-8
x2=4,y2=y1+1=1
3
F2<0
+y
F3=F2+2y2+1=-5
R
I
1
+5V D
V
R
C
2
无源 I/V 变换电路，其中 R2 为精密电阻，阻值 250Ω，用于将电流转换为电压信号；D 为钳位二极管，限定 V 不高于 5.2v；R1 和 C 组成滤波电路。
R 2
R f
R
I
1
C
A
+
R 3 A
V
R
+
5
R
4
有源 I/V 变换电路，R2 为精密电阻，阻值 250Ω，通过取样电阻 R2，将电流变为电压信号。通过调整 Rf 的值，得到对应的电压输出。
8
F7<0
+y
F8=F7+2y7+1=4
x8=2,y8=y7+1=5
9
F8>0
-x
F9=F8-2x8+1=1
X9=x8-1=1,y9=5
10
F9>0
-x
F10=F9-2x9+1=0
X10=x9-1=0,y10=5
（2）根据上表，可作出走步轨迹如图所示。（5 分）
y
5 10 9
8
4
7
3
6
54
2
3
1
2
1
如何合理使用信道，合理分配信道，使得各结点既充分利用信道的空间时间传送信息，也不至于发生各信息间的互相
冲突，即合理解决信道的分配的技术。微机局部网络常用的传输访问控制方式有：冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA
／CD)；令牌环(Token Ring)；令牌总线(Token Bus)。
8、什么是串模干扰?如何抑制?
4、三相步进电机有哪几种工作方式？分别画出每种工作方式的各相通电顺序和电压波形图。
对于三相步进电机则有单相三拍(简称单三拍)方式、双相三拍(简称双三拍)方式、三相六拍工作方式。 单三拍工作方式各相的通电顺序为：A→B→C→A→…，各相通电的电压波形：
A
B
C
双三拍工作方式各相的通电顺序为：AB→BC→CA→AB→…，各相通电的电压波形：
计算机控制技术 2014-2015 学年秋季学期期末考试试卷—标准答案
一、填空题（共 30 分，每空 1 分） 1、实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出 2、点位控制、直线切削控制、轮廓切削控制
3、模型、指标、容许控制 4、被控对象、测量变速、执行机构、电器开关
5、综合信息管理级、集中操作监控级、分散过程控制级
所谓串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰噪声。这里的被测信号是指有用的直流信号或缓慢变化的交变信号，而干扰噪声是指无用的 变化较快的杂乱交变信号。其抑制方法有： ①如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤波器来抑制高频率串模干扰；如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用 高通滤波器来抑制低频串模干扰；如果串模干扰频率落在被测信号频谱的两侧，则应用带通滤波器。 ②当尖峰型串模干扰成为主要干扰源时，用双积分式 A/D 转换器可以削弱串模干扰的影响。 ③对于串模干扰主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，从而达到提高回路中的信号噪声比的目的；或者 尽可能早地完成模/数转换或采取隔离和屏蔽等措施。 ④从选择逻辑器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰。 ⑤采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应，并且使各个小环路的感应电势互相呈反向抵消。选用带有屏蔽的双绞线或同轴电缆做 信号线，且有良好接地，并对测量仪表进行电磁屏蔽。
R3 R2
VOUT1 )
VREF
(
D 2 n 1
1)
3、选择采样周期需要考虑哪些因素？
(1)首先要考虑的因素 香农采样定理给出了采样周期的上限。T≤π/ωmax 其中 ωmax 为被采样信号的上限角频率。 采样周期的下限为计算机执行控制程序和输入输出所耗费的时间，系统的采样周期只能在 Tmin 与 Tmax 之间选择。 (2)其次要考虑以下各方面的因素 ①给定值的变化频率 ②被控对象的特性 ③执行机构的类型 ④控制算法的类型 ⑤控制的回路数
x
0
1 2 3 45
2、（1）710H=7*256+16=1808
1808 4095
v 5
�
v
2.2V
T 20 70 20
2.2 1 5 1
�T
35 oC
（2）
40 70
20 20
v 5
1 1
�
v
2.6V
D 4095
2.6 5
�
D
2129
终点判断 Nxy=10 Nxy=9 Nxy=8 Nxy=7 Nxy=6 Nxy=5 Nxy=4 Nxy=3 Nxy=2 Nxy=1 Nxy=0
2、请分别画出 8 位 D/A 转换器的双极性电压输出电路，并推导出输出电压与输入数字量之间的关系式。
VOUT1 为单极性输出，若 D 为输入数字量，VREF 为基准参考电压，且为 n 位 D/A 转换器，则有
VOUT1
VREF
D 2n
VOUT2 为双极性输出，且可推导得到
VOUT2
(
R3 R1
VREF
数字 PID 位置型控制算法
u(k
)
K
P
e(k )
T TI
k i0
e(i)
TD
e(k )
e(k T
1)
数字 PID 增量型控制算法
u(k) u(k) u(k 1)
K P e(k) e(k 1) K I e(k) K D e(k) 2e(k 1) e(k 2)
其中： K P 1 σ 称为比例增益； K I K PT/TI 称为积分系数； K D K PTD /T 称为微分系数 7、什么叫做介质访问控制技术？在目前的局部网络中，采用哪几种传输访问控制方式？