山东科技大学2010-2011学年第二学期《计算机控制技术》考试试卷
计算机控制技术试卷及答案
计算机控制技术试卷1.简答题(30分)(1)计算机与外设交换数据的种类及传送方式?(6分)(2)什么叫输入/输出通道?它是由哪些部分组成的?(6分)(3)一个典型的顺序控制系统由哪几部分组成?(7分)(4)试比较逐点比较法和数字积分法的优缺点?(6分)(5)什么叫积分饱和现象?应如何防止?(5分) 2.设计题(20分)(1)针对一个8位数据总线、16位地址总线的CPU ,使用8205地址译码器扩展16个I/O 接口与24K 存储器,图示并写地址范围。
(10分)(2) 有一个8位满量程10V 的逐次逼近A/D 转换器,若从输入端接入3.2V 的模拟电压,试用列表与图示的方法表示转换的过程。
(10分) 3.插补题(30分)(1)设加工第一象限逆圆弧AB ,已知起点A (6、0),终点B (0、6)。
试用逐点比较法圆弧插补计算并作出走步轨迹图。
(15分)1O 7O(2)已知第一象限直线OA,起点O(0、0),终点A(6、7)。
试用数字积分器插补法实现这条直线并做出走步轨迹图(累加器位数n=4)。
(15分)4.分析题(20分)(1)炉温DDC系统的结构图如图1所示。
温度信号经热电偶变成毫伏级的电压信号后,经温度变送器放大并转换成电流信号,再经电阻网络转换成电压信号送入A/D转换器;单片机构成的数字控制器的输出送D/A转换器转化成模拟电压,经功率放大器放大后送到晶闸管调压器,触发晶闸管并改变其导通角的大小,从而控制电阻炉的加温电压。
结合该系统说明此计算机控制系统设计的步骤。
(10分)图1 炉温DDC系统结构图(2)论述计算机控制系统中电磁干扰的种类以及抗干扰的措施。
(10分)答案1.简答题(30分)(1)计算机与外设交换数据的种类:数字量(1分)、模拟量(1分)和开关量(1分)。
传送方式有三种:①程序查询方式(1分);②中断控制方式(1分);③直接存贮器存取(DMA)方式(1分)。
(2)在微型计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道称为输入输出通道(2分)。
计算机控制技术B(A卷15)考试参考答案及评分标准
(2)
Y=[(RD)*-Y*]G= G(RD)*-Y*G * * * * * * * * Y =[G(RD) -Y G] =G (RD) -Y G
G* ( RD)* Y = 1 G*
*
(2) (2) (2)
(2)
第 1 页 共 3页
8、 (每题 10 分,共 10 分) 5、 (每题 10 分,共 10 分)
或
E *(s) 1 eTs e2Ts
(5) ︱x︱<1 ︱e-Ts︱<1 有 (5)
注意到
1 1 x x 2 x3 1 x
E * ( s) 1 1 e Ts
6、简答题(每题 2 分,共 10 分)
(1)数字控制系统与连续控制系统有何区别? (2)欧拉近似有哪几种方法? (3)雷达屏上显示的飞行信号与液位信号是离散信号还是连续信号? (4)根轨迹设计方法的基本思想是什么? (5)差分方程有哪几种表达形式? 参考答案: (1)数字控制器前后有 A/D 转换和 D/A 转换 (2) (2)欧拉近似有前向法、反向法和梯形法 (2) (3)离散,连续 (2) (4)通过开环系统来设计闭环系统 (2) (5)递推表示法和差分表示法 (2)
(4) (2) (2) (2)
第 2 页 共 3页
10、 (每题 10 分,共 10 分)
离散波特图设计过程如下图所示, 问补偿前后相位裕量各为多少?它们对应时域中 的什么指标?时域中的指标值为多大?
补偿前
补偿后
参考答案: 补偿前 20°,补偿后 50°。 对应时域中的超调量, (ξ=PM/100) 。 MP(前)=1-ξ/0.6=1-1/3=67%; MP(后)=1-ξ/0.6=1-5/6=17% (4) (3) (3)
计算机控制技术试卷8
一、简答题:(每题7分,共42分)1.计算机控制系统按控制规律分类可分为哪几类?2.简述逐次逼近式A/D 转换器的工作原理?3.简述CPU 对过程通道的控制方式?4.简述采样-保持器的工作原理?5.DCS 系统主要由哪几部分组成?Profibus 由哪几个兼容部分组成?各应用什么场合?6.简述PID 调节器中比例系数、积分时间常数、微分时间常数的变化对闭环系统控制性能的影响。
二、.某压力测量系统,其测量范围为100~1000mm 水柱,经温度变送器输出电压为0~5V ,再经8位A/D 进行转换,A/D 转换的模拟输入范围为0~5V 。
当某时刻的采样值为9BH 时,其测量的压力值是多少?(写出计算步骤)(10分)三、设被测量温度变化范围0 ~ 1200℃,如果要求误差不超过0.4℃,应选用分辨率为多少位的A/D 转换器,假设ADC 的分辨率与精度一样。
(写出计算步骤)(8分)四、设采样周期为T ,试求以下连续时间被控对象的脉冲传递函数。
(10分) ① G (S )=)(a S S K + ② G (S )=))((b S a S K ++ 五、已知采样系统的采样间隔为1秒,试确定下图所示的系统开环脉冲传递函数和闭环脉冲传递函数。
(15分)六、设一温度测控系统的温度测量范围为0 ~ 1000℃。
经放大、变送后,其对应的输出电压为0 ~ 5V ,采用12位A/D 转换器进行转换,A/D 转换的输入电压为0 ~ 5V 。
由于传感器的非线性。
对传感器进行了标定。
得到一组温度-数字量的关系表。
如图所示。
求当A/D 转换器的转换值分别为90H ,200H ,410H ,600H ,A00H ,F50H 时,所对应的实际温度为多少?(15分)。
2011年计算机控制技术试卷A
2010 至 2011 学年第 二 学期计算机控制技术试卷 A 卷出卷教师:臧海河 适应班级:自动F0801-0806、电气F0801-0803考试方式:闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩的 70 % 复查总分 总复查人 (本题15分)一、填空(每空1分)1. 计算机控制系统一般由 、 、通用外部设备和工业生产对象组成。
2. 采样保持器有两个基本的工作状态:分别是 状态和 状态。
3. 在工业控制中,经A/D 转换后得到的数据一般要经过 和 两个环节进行加工处理才能得到相应准确的结果。
3. 常用的数字滤波算法有 滤波、 滤波、 滤波、加权平均值滤波、滑动平均值滤波、低通滤波和复合数字滤波等。
4. 典型的顺序控制系统一般由系统控制器、 、执行机构、 、 、 、显示与报警电路七部分组成。
5. 计算机控制系统中的键盘有 和 两种接口方法。
(本题 30分)二、简答题(每题5分)1. 微分先行PID 控制算法是针对什么问题提出的?改进方法是什么?《计算机控制技术》试卷A 第1页 ( 共6页 )2. PID 控制算法中积分项的改进有哪几种方法?并简述其改进方法。
3. 画出直接数字控制系统的组成框图,简述其工作原理,并指出其具有特点。
《计算机控制技术》试卷A 第2页 ( 共6页 )学院名称 专业班级 姓名: 学号:密 封 线 内 不 要 答 题┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 密┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 封 ┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃ 线┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃4. 采用直接设计法设计最少拍无差数字控制器的步骤是什么?5. 达林算法数字控制器的设计目标是什么?6、多微处理器控制系统中常用的总线有哪些?《计算机控制技术》试卷A 第3页 ( 共6页 )(本题20分)三、简单应用题(每题10分)1. 已知数字控制器)72.01)(1()35.01)(6.01(5.0)(1111----+---=z z z z z D ;试采用直接实现法推导出u(k)的迭代算式。
大学生《计算机控制技术》考试复习题及答案
大学生《计算机控制技术》考试复习题及答案一.单选题1.由于计算机只能接收数字量,所以在模拟量输入时需经()转换。
A.A/D转换器B.双向可控硅C.D/A转换器D.光电隔离器参考答案:A2.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构,需要接入()器件完成控制量的切换工作。
A.锁存器锁存B.多路开关C.A/D转换器转换?D.反多路开关参考答案:D3.在LED显示系统中,若采用共阳极显示器,则将段选模型送至()。
A.阳极B.阴极C.阴极或阳极D.先送阴极再送阳极参考答案:B4.电机控制意味着对其转向和转速的控制,微型机控制系统的作法是通()实现的。
A.改变定子的通电方向和通电占空比B.改变转子的通电方向和通电占空比C.改变定子的通电电压幅值D.改变转子的通电电压幅值参考答案:B5.RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是()。
A.0.3伏以下B.0.7伏以上C.-3伏以下D.+3伏以上参考答案:C6.采用共阴极LED多位数码管显示时,应()。
A.位选信号为低电平,段选信号为高电平B.位选信号为高电平,段选信号为低电平C.位选信号、段选信号都是高电平D.位选信号、段选信号都是低电平参考答案:A7.关于微型计算机控制技术的叙述,正确的是()。
A.微型计算机控制技术只能用于单片机系统B.任何控制系统都可以运用微型计算机控制技术C.微型计算机控制技术不能用于自动化仪表D.微型计算机控制技术可用于计算机控制系统及自动化仪表参考答案:D8.计算机监督系统(SCC)中,SCC计算机的作用是()。
A.接受测量值和管理命令并提供给DDC计算机B.按照一定的数学模型计算给定值并提供给DDC计算机C.当DDC计算机出现故障时,SCC计算机也无法工作D.SCC计算机与控制无关参考答案:B9.闭环控制系统是指()。
A.系统中各生产环首尾相接形成一个环B.输出量经反馈环节回到输入端,对空置产生影响C.系统的输出量供显示和打印D.控制量只与控制算法和给定值相关10.下列缩写表示现场可编程控制逻辑阵列的是()。
计算机控制技术试卷及答案
计算机控制技术试卷及答案一、填空题(20分)1、在现代工业中,计算机控制系统至少起到实时数据处理、实时监督决策、实时控制及输出三个基本功能。
2、计算机控制系统具有各种各样的结构和形式,按不同的划分方法有不同的分类,若按计算机参与的控制形式可分为开环控制和闭环控制;若按采用的规律可分为顺序控制、常规控制和高级控制、智能控制等。
3、信息传递中信号的形式有连续模拟信号、离散模拟信号、连续信号和离散数字信号。
4、计算机控制系统中内部总线可分为数据总线、地址总线、控制总线、电源总线。
5、D/A转换器的主要性能指标有分辨率、绝对精度、稳定时间、相对精度、线性误差。
6、通信协议的关键要素是语法、语义、时序。
7、数据传输的方式按信号是否被调制可分为基带传输与频带传输;按数据的时空顺序可分为串行传输与并行传输;按发送方是否发送同步脉冲可分为异步传输与同步传输。
8、数据交互技术可分为线路交换技术、报文交换技术、分组交换技术,其中线路交换技术包括线路建立、数据传送和线路拆除三个阶段。
9、计算机网络按所跨地域分为局域网、广域网、城域网;按网络的拓扑结构形式分为星型网络、总线型网络、环型网络和网状网络。
10、计算机网络互联设备有中继器、网桥、路由器和网关。
二、简答题1、计算机控制系统的基本组成及作用。
(P3)要点:主机、外设、输入输出接口、通信设备、现场仪表等2、采样定理的内容。
( P15)3、总线的通信方式有哪些?各自的特点是什么?(P36)4、叙述双积分式A/D转换器的工作原理。
(P51)5、常用的人机交互设备有哪些?各自的特点是什么?(P64-78)6、简述多路复用技术有哪些?各自有何特点?(P85)7、常用的通信介质有哪些?各自有何特点?(P100-102)8、从资源共享的观点解释计算机网络的定义及基本特征(P106)9、过程控制系统计算机网络的应用原则有哪些?(P161)10、计算机控制系统中常用的数字滤波方法有哪些?各自的计算公式是什么? (P165-166)11、计算机操作系统的五大功能是什么?(P224)三、论述题1、计算机控制系统的设计原则和步骤(教材P265-268)2、总线的裁决方式及算法(教材P35-36)四、设计题设计一串行输入12位D/A转换接口电路,并写出程序代码。
大学课程《计算机控制技术》试题及答案
大学课程《计算机控制技术》试题及答案一、选择题(本题共10小题,每小题 1.5分,共15分)1. DAC0832的VREF接-5V,IOUT1接运算放大器异名端,输入为1000000B ,输出为()。
A. +5VB. +2.5VC. -5VD. -2.5V2. 采用ADC0809构成模拟量输入通道,ADC0809在其中起()作用。
A. 模拟量到数字量的转换B. 数字量到模拟量的转换C. 模拟量到数字量的转换和采样/保持器D. 模拟量到数字量的转换和多路开关3. 系统采用程序判断滤波,实验发现总有一些杂波残留,原因是()。
A.取样次数太少B.△Y取值太大C.△Y取值太小D.相邻两次采样值间的差小于△Y4. 当键盘与单片机间通过INT0中断方式接口时,中断服务程序的入口地址是2040H,只有()才能正常工作。
A.把2040H存入0003H B.把2040H存入000BHC.把AJMP 2040H的机器码存入0003H D.把AJMP 2040H的机器码存入000BH 5. 在PID调节系统中,若想增强微分作用,正确的作法是()。
A.加大系数T I B.加大系数K PC.加大系数K I D.加大系数T6. 在计算机控制系统中,T的确定十分重要,原因是()。
A.T太大,系统精度不够 B.T太大,积分作用过强C.T太小,微分作用太强 D.T太小,积分作用过弱7. 在计算机交流电机控制系统中,需要解决的问题是()。
A.将交流变成直流后并放大 B.将直流变成交流后并放大C.设单向开关,使直流电通过并放大D.设双向开关,使交流电通过并放大8. 在微型机控制系统中的模拟量输出通道中,最关键的器件是( )。
A.多路开关 B. 光电隔离器 C.A/D转换器 D.D/A转换器9. 若系统中采样保持器的保持电容值比较小,则其()。
A.采样速度快但保持性能差 B.采样速度及保持性能与电容值无关C.采样速度慢但保持性能好 D.采样速度及保持性能只与电压有关10.RS—232C的电气特性规定使用 ( )。
计算机控制技术试卷及答案
计算机控制技术考试试卷第 1 页 共 4 页专业: 考号: 姓名:......................................................密.......................................................................封............................................................线............................《计算机控制技术》考试试卷试卷说明:1、本试卷满分共计100分。
2、本试卷共2页,四个大题。
一、填空题(每题2分,共30 分)1、计算机控制系统中内部总线可分为 、 、 和 。
2、数据传输的方式按信号是否被调制可分为 与 ;按数据的时空顺序可分为 与 ;按发送方是否发送同步脉冲可分为 与 。
3、计算机控制系统中常用的控制器有 、工控机、 、DSP 、智能调节器等。
4、模拟输出通道的结构型式主要取决于 的构成方式。
5、计数机控制常见的控制算法: 、 、解耦控制和模糊控制二、判断题(每题2分,共20分)1. 对同一个FSR 的值,A/D 转换器的位数越多,q 所代表的量值就越小。
( )2. 时钟周期宽度为DT,则接收/发送数位的位宽度为DnT2。
( )3. 当受控工业对象有大的时延时间环节时,不管选择的采样周期T 是否与时延时间成整数倍,系统都是较难按常规方法综合的。
( )4. 最好的离散化方法是双线性变换。
( ) 5. PID 算法中的微分项,虽能增大超调和缩短调节时间,但却易于引入高频干扰。
( )6. 只要选择采样周期T 足够小,最少拍系统的响应调整时间St 也可以足够小。
( )7. 当对象的纯延迟时间与对象惯性时间常数mT 之比小于0.5时,采用常规PID算法难以获得良好的系统性能。
( ) 8. 预测控制,是一类对程模型要求高、控制综合性能好、在线计算简便的计算机优化控制算法。
计算机控制技术考试试卷
计算机控制技术姓名:学号:分数一、填空题(每空2分,共20分)1、在现代工业中,计算机控制系统至少起到、、三个基本功能。
2、计算机控制系统具有各种各样的结构和形式,按不同的划分方法有不同的分类,若按计算机参与的控制形式可分为和。
3、D/A转换的含义是。
4、信息传递中信号的形式有:。
(4空)二、选择题(每题2分,共10分)1、下面哪个通道不属于过程通道:()A模拟量通道,B数字量输入通道,C开关量输入通道,D 电流值输入通道2、下面哪个控制方式不是常用的数控方式( )A点位控制,B 直线控制,C 轮廓控制,D圆弧控制3、在第一象限运用逐点比较法进行直线插补时,当偏差计算公式F 小于0时: ( )A X+1,B X-1 ,C Y+1 ,D Y-14、工业控制机的软件组成不包括()A 系统软件B 支持软件C 应用软件D 计算软件5、PID控制系统中不包括A 积分控制器B 微分控制器C 比例控制器D 差分控制器三、简单题(每题6分,共30分)1、简述工业控制机的硬件组成。
2、描述半开环数控系统和闭环控制系统的区别。
3、简述三向异步电机的工作原理。
4、CNC数控机床中的轮廓插补有哪些方法,并用简单的语言进行描述。
5、简述PID控制器中I控制器和D控制器的作用和优缺点。
四、画图题(10分共1题)1、画出计算机控制系统的工作原理图五、计算题(1题共10分)1、设加工第一象限直线OA,起点O(0,0),终点A (4,5)试运用逐点比较法进行插补计算,并画出走步轨迹图。
六、论述题(1题共20分)1、联系自己参加数控机床实习的过程,尝试论述数控机床的工作过程中运用了哪些计算机控制技术,分析数控机床和普通机床相比的优缺点。
试题A答案
山东科技大学2010—2011学年第二学期1 《机电传动控制》考试试卷(A 卷)2参考答案及评分标准3一、判断下列叙述是否正确(每题2分,共20分) 4 1-5 ××××× 6-10 ×√×√√ 5 二、简答题(每题5分,共30分)6 1、答:能。
………………………………………………………………………………..(2分)7 因为当转速大于平衡点所对应的转速时,M L T T <,当转速小于平衡点所对应的转速时,8 M L T T >。
………………. ……...(3分)9 2、答:异步电动机启动时,由于转子处于静止状态,定子旋转磁场以最快的相对速度切割转子导体,10 在转子绕组中感应出很大的电动势和电流,从而引起很大的定子电流,故启动电流较大,可达额11 定电流的5~7倍。
但因起动时转差率S=1,转子功率因数cos φ2很低,因而起动转矩12 22cos φφst t st I K T =不大。
………………………………………………………(5分)13 3、答:因单相交流电产生脉动磁场,不产生旋转磁场,所以0=st T 。
………(3分)14 常采用电容分相式和罩极式两种启动方法。
………………………………(2分)15 4、Y430与Y431是顺序输出关系,只有当Y430执行的时候,Y431才可以执行。
与X400并联的Y43016 实现的是自保持功能(自锁)。
17 5、答:(1)0=n ; (2)00n n <<; (3)0n n =; (4)0n n >18 6、答:在稳态运行时,电动机的电磁转矩等于负载转矩,即a t L I K T T φ===常数,磁通φ减少,19 电枢电流a I 必然要增加。
20 又因a a R I U E -=,由题意知,外加电压U 和电枢电阻a R 不变,则a I 的增加必然引起21 电枢反电势E 的减少,即1E E <。
计算机控制技术试卷
6.直线插补算法在第一象限的偏差计算公式是() Fm+1=Fm+ye; Fm+1=Fm-ye; Fm+1=Fm-ye; B. Fm≥0, C. Fm≥0, 。 D. Fm<0, 7.
Fm+1=Fm-ye; Fm≥0,Fm+1 =Fm+xe;
一个步进电机,如果它的转子的齿数为 40,采用三拍工作方式,其齿距角和
五.计算题(20 分)
P( 1.已知模拟系统中 PID 算法的表达式为: t )
K
P
[e(t )
为了 PID 算法的计算机实现,请推导增量式表达式 (10 分) 3.分析如图所示 I/V 变换电路中各元件的功能。
T
e(t )dt T
I
D
de(t ) ] dt
P(k ) K P [ E (k ) E (k 1)] K I E (k ) K D [ E (k ) 2 E (k 1) E (k 2)] 。
来实现调速。 步进电机通过调节
2.下面的哪种译码方式不会有地址重叠( 线选法译码 B.-1V B. 部分地址译码 C.软件是国产的( ) B. FIX 系统
3.八位的 A/D 转换器, 在转换满量程为 255V 电压时, 采用舍入的方法, 其误差大小为 ( A. +1V D.-0.5V 到+0.5V 4.下面关于“长线”的描述正确的是( A.“长线”指的是线的长度大于 100 米的线 B. “长线”指的是传输距离比较远的线。 C. “长线”指的是线的长度远远大于传输的信号波长的线 D. “长线”指的是室外的电力传输线 5.步进电机的三相六拍方式控制精度是双三拍方式控制精度的几倍( A.控制精度相同 B. 4 倍 C. 6 倍 D. 2 倍 )
计算机控制考试试题
计算机控制技术练习题1.计算机控制系统有哪几部分组成?2.什么是DDC控制系统?3.简述SCC控制系统的两种结构形式。
4.什么是集散控制系统?5.现场总线控制系统的特点是什么?6.目前流行的计算机控制系统的控制规律有哪几种7.什么是工业控制计算机?有哪些特点?8.工控机由哪几部分组成?各部分的作用是什么?9.什么是总线、内部总线和外部总线?10.常用的外部总线有哪些?11.简述MODBUS通信协议。
12.什么是过程通道?过程通道由哪几部分组成?13.画出数字量输入/输出通道的结构。
14.画出D/A转换器原理框图,并说明D/A转换器的原理。
15.D/A转换器的隔离技术有哪两种?说明每种隔离技术的特点。
16.列出3种AD转换器的实现方法,并加以说明。
17.试述计算机控制系统的抗干扰措施有哪些?作业18.一个8通道模拟开关,如图所示。
要使IN5端与OUT/IN端接通,问:(1)D3~D0的数据应当为:;(2)OUT/IN端的电压为:V;(3)要使OUT/IN与所有的INx都不通(即关断该芯片),则INH端应接高电压还是低电压:。
(4)如果D3~D0的值为001,则输出电压:(5)如果D3~D0的值为002,则输出电压:19.设模拟开关如图所示,已知放大倍数为:G=1+2R/R G,要使放大倍数为32倍,试问:(1)电阻R G为多少?(2)模拟开关的C、B、A的值为多少?20.某LED电路如图所示,其中74LS377为同相驱动电路,试问:(1)要使数码管显示出“6”,P0口应输出的代码是H。
(2)该数码管是共阴还是共阳的?(3)P1.0是高电压还是低电压?21.什么是顺序控制?顺序控制系统有何特点?22.顺序控制系统有哪几种类型?23. 什么是数字程序控制?数字程序控制有哪几种方式? 24. 什么是逐点比较法?25. 直线插补过程分哪几个步骤?有几种终点判别方法? 26. 圆弧插补过程分哪几个步骤?27.设给定的加工轨迹为第一象限的直线OP ,起点为坐标原点,终点坐标A (xe ,ye ),进行插补计算时,总步数应是 ,若发现是F m >0还是F m <0,当前的点在直线上方,则进给方向为 ,下一步偏差值为F m+1= ,若发现当前的点在直线下方,则进给方向为 ,下一步偏差值为F m+1= ,28. 设给定的加工轨迹为第一象限的直线OP ,起点为坐标原点,终点坐标A (xe ,ye ),其值为(8,6),试进行插补计算,做出走步轨迹图,并标明进给方向和步数。
计算机控制技术试卷
山东科技大学2010-2011学年第二学期《计算机控制技术》考试试卷一、简答题(每题4分,共40分)1、简述计算机控制的典型形式有几种。
2、简述接口和过程通道的定义。
3、绘制计算机控制系统框图。
4、简要说明PID控制器的P、I、D作用。
5、简述数字滤波方法的种类。
6、简要回答DDC的含义。
7、简单说明模数转换和数模转换的物理意义。
8、简要说明采样定理的物理意义。
9、简要介绍采样保持器的作用,举一个例子。
10、采样周期的选定应注意什么问题?二、计算题(每题10分,共10分)利用后向差分法和双线性变换法将下式进行离散化。
并写出差分方程和绘制程序流程图。
三、计算题(每题20分,共20分)将离散化,求取位置算法和增量算法表达式,并绘制实时性较高的程序编写流程图。
四、计算题(每题10分,共10分)若加工第一象限OA,起点O(0,0),终点A(11,7)。
要求:(1)按逐点比较法插补进行列表计算;(2)做出走步轨迹图,并标明进给方向和参数。
五、设计题假设ADC0809的端口地址经编译器译码得到为FOH,画出8051与ADC0809的连接器,并写出从IN7路采集信号的程序。
六、计算题(每题10分,共10分)已知模拟调节器的传递函数,采用数字PID算式实现,试分别写出相应的连续位置型PID和增量型PID算式及其各自的离散化方程。
设采用周期T=0.2s。
答案:一、1、计算机控制系统的典型形式:(1)操作指导控制系统。
优点:结构简单,控制灵活和安全,缺点是由人工操作,速度受到限制,不能控制多个对象。
(2)直接数字控制系统(DDC),实时性好,可靠性高和适应性强。
(3)监督控制系统(SSC),是生产过程始终处于最优工况。
(4)分型控制系统(DCS),分散控制,集中操作,分级管理。
(5)现场总线控制系统(FCS),降低成本,提高可靠性,可实现真正的开放式互连系统结构2、接口定义:接口是连接通道与计算机的中间设备,经接口联系,通道便于接受微机的控制,使用它可达到由微机从多个通道中选择特定通道的目的。
计算机控制技术期末考试题及答案3.pdf
计算机控制系统试卷三班级: 姓名: 学号: 成绩:一、 简答题 (每小题4分,共20分)1、 简述开关量光电耦合输入电路中,光电耦合器的作用。
2、 回答下述电路中克服共模干扰的工作原理。
3、 什么是采样或采样过程?4、 线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么?5、 何为积分饱和现象?二、已知系统框图如下所示: T=1s (15分)试写出离散系统的动态方程。
三、已知广义被控对象为 (15分)s Ts e s s e s G 2)1(11)(−−+−= 其中,T =1s 。
期望的闭环脉冲传递函数中的时间常数取为T c =0.5s ,应用大林算法确定数字控制器。
四、已知被控对象 (15分)r (t ) y (t )T y*(t ))(22)(025.015.0)1(k u k x k x ⎥⎦⎤⎢⎣⎡−+⎥⎦⎤⎢⎣⎡−=+ []()10()y k x k =设计一个特征值为1,20.50.25z j =±的全维状态观测器。
并画出相应的状态变量结构图。
五、已知某系统连续控制器的传递函数 (15分))2)(1(2)(++=s s s D 试分别用阶跃响应和脉冲响应不变法求)(s D 的等效数字控制器,并写出相应的差分方程表达式。
其中采样周期s T 1=。
答案计算机控制系统试卷三答案班级:姓名:学号:成绩:一、 简答题(每小题4分,共40分)1、简述开关量光电耦合输入电路中,光电耦合器的作用。
答:开关量光电耦合输入电路,它们除了实现电气隔离之外,还具有电平转换功能。
2、回答下述电路中克服共模干扰的工作原理。
答:平时,开关K1i(i=1,2,...,n)处于闭合状态,C i的电压跟踪V i的输入值,开关K2i(i=1,2,...,n)处于断开状态。
需检测V i时,则令K1i断开,K2i 闭合,放大器K的输出经采样保持器送至A/D转换器化为数字量,然后开关再恢复平时的状态。
在采样、转换过程中,放大器K不与任何模拟量信号输入共地,电容C i的电压均为差模电压,这样就克服了共模电压的影响。
计算机控制技术练习题
11.在图
2.21
所示的计算机控制系统中,被控对象的传递函数为G p (s)
=
10 (s + 1) 2
,设采样周
期 0.1s,试针对单位阶跃输入设计最少拍控制器,计算在采样瞬间数字控制器输出和系统输 出响应,并绘制响应图形。
12.对题 3.11 所示系统,试针对单位阶跃输入设计最少拍无纹波数字控制器,计算在采样 瞬间数字控制器输出和系统输出响应,并绘制响应图形。
y(k) = [1 1]x(k)
试求它的脉冲传递函数描述。 6.离散时间系统的能控性和能观测性是如何定义的?它们之间有什么不同? 7.检验下列系统的能控性和观测性
(1)
x(k
+ 1)
=
2 0
10x(k) + 11u(k)
y(k) = [1 0]x(k)
0.1 1 0
0
13.设广义被控对的脉冲传递函数为
G(z)
=
1
0.5z −1 − 0.5z −1
,试针对单位速度输入设计最少拍无
纹波数字控制器,并计算数字控制器输出和系统输出。当参数变化,使得 G(z)
=
0.6z −1 (1 − 0.4z −1 )
时,若 D(z)保持不变,系统输出响应将如何变化?
14.最少拍数字控制系统有些什么缺点?为了克服这些缺点,通常采样什么方法?
东 14.试介绍数字输入码与模拟输出电压的关系?
15.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,求对应以下偏移 码的输出电压:
山 (1)10000000;(2)01000000;(3)11111111;(4)00000001;(5)011111111;(6)11111110。
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山东科技大学2010-2011学年第二学期《计算机控制技术》考试试卷一、简答题(每题4分,共40分)1、简述计算机控制的典型形式有几种。
2、简述接口和过程通道的定义。
3、绘制计算机控制系统框图。
4、简要说明PID控制器的P、I、D作用。
5、简述数字滤波方法的种类。
6、简要回答DDC的含义。
7、简单说明模数转换和数模转换的物理意义。
8、简要说明采样定理的物理意义。
9、简要介绍采样保持器的作用,举一个例子。
10、采样周期的选定应注意什么问题?二、计算题(每题10分,共10分)利用后向差分法和双线性变换法将下式进行离散化。
并写出差分方程和绘制程序流程图。
三、计算题(每题20分,共20分)将离散化,求取位置算法和增量算法表达式,并绘制实时性较高的程序编写流程图。
四、计算题(每题10分,共10分)若加工第一象限OA,起点O(0,0),终点A(11,7)。
要求:(1)按逐点比较法插补进行列表计算;(2)做出走步轨迹图,并标明进给方向和参数。
五、设计题假设ADC0809的端口地址经编译器译码得到为FOH,画出8051与ADC0809的连接器,并写出从IN7路采集信号的程序。
六、计算题(每题10分,共10分)已知模拟调节器的传递函数,采用数字PID算式实现,试分别写出相应的连续位置型PID和增量型PID算式及其各自的离散化方程。
设采用周期T=0.2s。
详细答案一、1、计算机控制系统的典型形式:(1)操作指导控制系统。
优点:结构简单,控制灵活和安全,缺点是由人工操作,速度受到限制,不能控制多个对象。
(2)直接数字控制系统(DDC),实时性好,可靠性高和适应性强。
(3)监督控制系统(SSC),是生产过程始终处于最优工况。
(4)分型控制系统(DCS),分散控制,集中操作,分级管理。
(5)现场总线控制系统(FCS),降低成本,提高可靠性,可实现真正的开放式互连系统结构2、接口定义:接口是连接通道与计算机的中间设备,经接口联系,通道便于接受微机的控制,使用它可达到由微机从多个通道中选择特定通道的目的。
过程通道:过程通道是主机与工业生产过程之间信号的传递和转换的连接通道。
4、比例控制作用:对当前时刻的偏差信号e(t)进行放大或衰减,控制作用的强弱取决于比例系数;特点:它能迅速反应误差,从而减小误差,加快响应速度。
缺点:不能消除静态误差,过大甚至造成系统不稳定。
积分控制作用:通过对误差累积的作用影响控制量,并通过系统的负反馈作用减小偏差;特点:与e(t)存在全部时段有关,只要有足够的时间,积分控制将能够消除稳态误差。
缺点:不能及时地克服扰动的影响微分控制作用:反应e(t) 变化的速度,在偏差刚刚出现时产生很大的控制作用,具有超前控制作用;作用:有助于减小超调和调整时间,改善系统的动态品质;缺点:不能消除系统的稳态误差。
5、数字滤波方法的种类:1、限幅滤波法(又称程序判断滤波法)优点:能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰缺点:无法抑制那种周期性的干扰平滑度差2、中位值滤波法优点:能有效克服因偶然因素引起的波动干扰;对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果缺点:对流量、速度等快速变化的参数不宜3、算术平均滤波法优点:适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。
这样信号的特点是有一个平均值,信号在某一数值范围附近上下波动缺点:对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用,比较浪费RAM4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)优点:对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高,适用于高频振荡的系统缺点:灵敏度低,对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差,不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差,不适用于脉冲干扰比较严重的场合,比较浪费RAM5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)优点:融合了两种滤波法的优点,对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差缺点:测量速度较慢,和算术平均滤波法一样,比较浪费RAM6、限幅平均滤波法优点:融合了两种滤波法的优点,对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差缺点:比较浪费RAM7、一阶滞后滤波法优点:对周期性干扰具有良好的抑制作用,适用于波动频率较高的场合缺点:相位滞后,灵敏度低,滞后程度取决于a值大小,不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号8、加权递推平均滤波法优点:适用于有较大纯滞后时间常数的对象,和采样周期较短的系统缺点:对于纯滞后时间常数较小,采样周期较长,变化缓慢的信号,不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度,滤波效果差9、消抖滤波法优点:对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果,可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动缺点:对于快速变化的参数不宜,如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值,则会将干扰值当作有效值导入系统10、限幅消抖滤波法优点:继承了“限幅”和“消抖”的优点,改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统缺点:对于快速变化的参数不宜6、直接数字控制系统(Direct Digital Control简称DDC),计算机通过模拟量输入通道(AI)和开关量输入通道(DI)采集实时数据,然后按照一定的规律进行计算,最后发出控制信号,并通过模拟量输出通道(AO)和开关量输出通道(DO)直接控制生产过程。
因此DDC系统是一个闭环控制系统,是计算机在工业生产过程中最普遍的一种应用方式。
由于DDC系统中的计算机直接承担控制任务,所以要求实时性好、可靠性高和适应性强。
为了充分发挥计算机的利用率,一台计算机通常要控制几个甚至几十个回路,那就要合理的设计应用软件,使之不失时机的完成所有功能。
DDC(Direct Digital control)直接数字化控制,是一项构造简单操作容易的控制设备,它可借由接口转接设备随负荷变化作系统控制,如空调冷水循环系统、空调箱变频自动风量调整及冷却水塔散热风扇的变频操控等,可以让空调系统更有效率的运转,这样,不仅为物业管理带来很大的经济效益,而且还可使系统在较佳的工况下运行,从而延长设备的使用寿命以及达到提供舒适的空调环境和节能之目的。
可实现高度集中的数字控制,DDC 采用全光电隔离、电源电压监视、瞬间脉冲干扰抑制、数字滤波、看门狗等多种抗干扰措施,可靠性高,性价比高,操作简单,多用于中央空调,新风机组,给排水换热站等机电没备温度、湿度、压力、流量等测量控制。
在集散控制系统中,通常用作现场直接控制器,通过通讯总线与中央控制站联络。
7.采样定理采样是将一个信号(即时间或空间上的连续函数)转换成一个数值序列(即时间或空间上的离散函数)。
采样定理指出,如果信号是带限的,并且采样频率高于信号带宽的一倍,那么,原来的连续信号可以从采样样本中完全重建出来。
限信号变换的快慢受到它的最高频率分量的限制,也就是说它的离散时刻采样表现信号细节的能力是有限的。
采样定理是指,如果信号带宽小于采样频率(即奈奎斯特频率的2倍),那么此时这些离散的采样点能够完全表示原信号。
高于或处于奈奎斯特频率的频率分量会导致混叠现象。
大多数应用都要求避免混叠,混叠问题的严重程度与这些混叠频率分量的相对强度有关。
采样简介从信号处理的角度来看,此采样定理描述了两个过程:其一是采样,这一过程将连续时间信号转换为离散时间信号;其二是信号的重建,这一过程离散信号还原成连续信号。
连续信号在时间(或空间)上以某种方式变化着,而采样过程则是在时间(或空间)上,以T为单位间隔来测量连续信号的值。
T称为采样间隔。
在实际中,如果信号是时间的函数,通常他们的采样间隔都很小,一般在毫秒、微秒的量级。
采样过程产生一系列的数字,称为样本。
样本代表了原来地信号。
每一个样本都对应着测量这一样本的特定时间点,而采样间隔的倒数,1/T即为采样频率,fs,其单位为样本/秒,即赫兹(hertz)。
信号的重建是对样本进行插值的过程,即,从离散的样本x[n]中,用数学的方法确定连续信号x(t)。
从采样定理中,我们可以得出以下结论:如果已知信号的最高频率fH,采样定理给出了保证完全重建信号的最低采样频率。
这一最低采样频率称为临界频率或奈奎斯特采样率,通常表示为fN相反,如果已知采样频率,采样定理给出了保证完全重建信号所允许的最高信号频率。
以上两种情况都说明,被采样的信号必须是带限的,即信号中高于某一给定值的频率成分必须是零,或至少非常接近于零,这样在重建信号中这些频率成分的影响可忽略不计。
在第一种情况下,被采样信号的频率成分已知,比如声音信号,由人类发出的声音信号中,频率超过5 kHz的成分通常非常小,因此以10 kHz的频率来采样这样的音频信号就足够了。
在第二种情况下,我们得假设信号中频率高于采样频率一半的频率成分可忽略不计。
这通常是用一个低通滤波器来实现的。
混叠如果不能满足上述采样条件,采样后信号的频率就会重叠,即高于采样频率一半的频率成分将被重建成低于采样频率一半的信号。
这种频谱的重叠导致的失真称为混叠,而重建出来的信号称为原信号的混叠替身,因为这两个信号有同样的样本值。
一个频率正好是采样频率一半的弦波信号,通常会混叠成另一相同频率的波弦信号,但它的相位和幅度改变了以下两种措施可避免混叠的发生:提高采样频率,使之达到最高信号频率的两倍以上;引入低通滤波器或提高低通滤波器的参数;该低通滤波器通常称为抗混叠滤波器抗混叠滤波器可限制信号的带宽,使之满足采样定理的条件。
从理论上来说,这是可行的,但是在实际情况中是不可能做到的。
因为滤波器不可能完全滤除奈奎斯特频率之上的信号,所以,采样定理要求的带宽之外总有一些“小的”能量。
不过抗混叠滤波器可使这些能量足够小,以至可忽略不计。
9、采样保持器的作用:计算机系统模拟量输入通道中的一种模拟量存储装置。
它是连接采样器和模数转换器的中间环节。
采样器是一种开关电路或装置,它在固定时间点上取出被处理信号的值。
采样保持器则把这个信号值放大后存储起来,保持一段时间,以供模数转换器转换,直到下一个采样时间再取出一个模拟信号值来代替原来的值。
在模数转换器工作期间采样保持器一直保持着转换开始时的输入值,因而能抑制由放大器干扰带来的转换噪声,降低模数转换器的孔径时间,提高模数转换器的精确度和消除转换时间的不准确性。
一般生产过程控制计算机的模拟量输入可能是每秒几十点、几百点,对于大型系统甚至上千点,往往需要高速采样(如5000~10000点/秒)。
为使这些模拟量信号逐个地送到模数转换器,而不至降低被测信号的真实性,必须采用采样保持器。
在低速系统中一般可以省略这种装置。
10、采样周期的选择主义事项:必须注意,控制周期的选取应与PID控制参数的整定综合考虑。
选取控制周期时,一般应考虑下列几个因素:(1)控制周期应远小于被控对象的扰动信号的周期。