微型计算机控制技术试卷答案A

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河南理工大学 2008-2009学年第一学期

《微型计算机控制技术》试卷.

<本题10 分）六、常用数字滤波算法有哪几种？简述优

得分得分得分得分得分

得分得分

专业班级：姓名：学号：

…………………………密………………………………封………………………………线…………………………

<本题10 分）七、写出数字PID 控制算法的位置式和增量式两种标准算法并简要回答下列问题：

1. 简述积分分离法克服位置式PID 积分饱和作用的原理。

2. PID 数字控制器参数整定的含义是什么？简述工程实现时，参数整定的步骤。

3. 采样周期的选择应综合考虑哪几个因素？

<本题10 分）八、请说明下图中IO 通道的类型，并说明其工作过程。

<本题 10 分）九、请结合课程的学习，谈一谈如何利用微机控制系统实现某一加热炉的温度控制。

一填空

1操作指导控制系统直接数字控制系统，监督计算机控制系统，分级计算机控制系统

8.采样；保持；A2输入阻抗大，A1输出阻抗低

9.串模干扰；共模干扰

10．以大林算法为模型的数字控制器，使闭环系统的特性为时间滞后的一阶惯性环节，且滞后时间与被控对象的滞后时间相同。

11.控制器包含广义被控对象所有零点。

二．计算机控制系统有哪些部分组成，并画出方框图。

答：计算机控制系统的硬件组成主要是由控制对象<或生产过程）、执行器、测量变送环节、输入输出通道和数字调节器等组成。软件组成主要是由系统软件和控制软件。

三．有4位AD转换器，满刻度为5V，现在输入4.15V模拟电压，请说明逐次逼近转换原理。并分析采用逐次逼近法逼近的转换过程。

解：先通过置数逻辑电路将SAR中最高位置1，其余全0，井DA转换成模拟电压U0与输入模拟电压Ui在电压比较器下进行比较，若Ui≥U0,则保留最高位1，否则清除最高位为0；其次置次高位为1，延续上述过程，直至确定最低位的状态。

结果 1 1 0 1 偏差4.15-4.0625=0.0875

图略。

四．

五．答案：步骤如下：

一．根据被控对象的传递函数确定广义传递函数D(Z>

二．根据性能指标和约束条件确定闭环传递函数Φ(Z>,其中性能指标包括准确性、快速性、稳定性，约束条件为物理可实现性。同时得出闭环误差传递函数φe

三．根据确定控制器的传递函数

四．将其离散化，编写算法程序

对速度输入.q=2,r=2,v=1,u=0

所以

六、常用数字滤波算法有哪几种？简述优缺点？

<一）算术平均值滤波 A．优点：适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。

B．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RAM 。

<二）中值滤波A．优点：能有效克服因偶然因素引起的波动干扰。B．缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜。当信号变化速度和采样周期相比不容忽略时，可能三个数都是正确的信息，会丢失许多正确信息

<三）一阶滞后滤波A．优点：对周期性干扰具有良好的抑制作用。

B．缺点：相位滞后，灵敏度低。不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号。<四）程序判断滤波 A.优点：既照顾了采样的实时性，又照顾了采样值变化的连续性。B.缺点：最大允许偏差难以确定

<五）复合滤波<防脉冲干扰的算术平均值滤波）A优点：融合了两种滤波方法的优点 B 缺点：浪费内存

七．答：位置式：

增量式：

<1）开始时不进行积分，直至偏差达到一定阀值后才进行积分累积，这样，一方面防止了一开始有过大的控制量，另一方面即使进入饱和后，因积分累积小，也能较快推出，减少了超调。

<2）PID数字控制器参数整定是指确定PID数字控制器的参数，以使系统输出达到满意的效果。

<3）满足采样定律；抗干扰角度，T应小些；快速系统，要求T小；执行机构惯性大时，T 应大些；计算机工作量和成本考虑，T应大些；从计算机精确执行控制算法，T应大些；实际生产过程中常采用经验法获得采样周期。

八．该通道为数字量输入通道。当48V开关闭合，光耦导通，经反相器P1.0输出高电平电平。

当48V开关打开，光耦阻断，经反相器P1.0输出低电平。

九．根据学生回答情况酌情给分。

重点是绘制出控制系统的框图。包括数字给定，温度测量反馈AD转换，PID调节器输出DA 转换等。