计算机控制作业及答案

1.1.计算机控制系统是由哪级部分组成的？各部分作用

硬件组成：微控制器或微处理器、ROM、RAM、外部设备、网络通信接口、实时时钟、电源。软件组成：系统软件和应用软件。作用：硬件中有A/D称为模拟数字转换器，它包括采样保持和量化，其输出为数字形式，何时采样由计算机控制。 D/A称为数字模拟转换器，它是将数字信号转换成模拟信号形成控制量。应用软件根据要解决的问题而编写的各种程序，系统软件包括

操作系统，开发系统。

1.2.为适应控制现场的工作环境，对工业控制机有何要求？

（1）适应性（2）可靠性（3）实时性（4）扩展性

结构：（1）基于通用计算机的结构（2）基于嵌入式系统的结构

1.3. PCI总线，CPCI总线，PC/104总线以及RS232,RS422,RS485有何特点，电平特性，适用场合？

2.1.何谓IO接口？在计算机控制系统中为什么要有IO接口？

（1）解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题

（2）解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题

（3）解决CPU的负载能力和外围设备端口的选择问题

2.2.计算机与外围设备交互信息有哪几种控制方式？各有何优缺点？

（1）并行通信。优点：传送速度快、信息率高。缺点：传输线多，成本高（2）串行通信。全双工方式RS-422 ,RS-232。半双工方式RS-485

（3）同步通信。要求收发双方具有同频同相的同步时钟信号，每帧信息开始加特定的同步字符，不允许有间隙

（4）异步通信。开始位，停止位，发送的字符间允许有间隙

2.3.模拟输入通道中为何要加采样保持器，采样保持器的组成及要求是什么？

（1）用采样保持电路使得在A/D转换期间保持输入模拟信号不变

（2）孔径时间：AD转换器完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。

孔径误差：在孔径时间ta/d内，由于输入信号x(t)的变化所引起的误差称为孔径误差δ。

以ta/d＝10μs的10位ADC芯片为例：

为保证不低于0.1%的转换精度

的主要性能指标有哪些？10V8位的ADC转换精度如何计算？

(1). 接口特性(2). 量程(3). 分辨率(4). 误差和精度(5). 转换速率(6). A/D转换的方法

2.5 一个8位A/D转换器，孔径时间为100。如果要求转换误差在A/D转换精度（0.4%）内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少？

f=0.4/(2*pi*100*10^(-6)*100)=6.4

2.6 请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推出输出电压与输入数字量之间的关系式。

微机p328

3.1什么是数字PID位置控制算法和增量型控制算法？试比较它们的优缺点。3.4 已知模拟调节器的传递函数为：

，试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算法，设采样周期T=0.2S

3.2数字控制器的模拟化设计步骤是什么？

第一步：设计假想的模拟控制器D(S)

第二步：正确地选择采样周期

第三步：将模拟控制器D(S)离散化为数字控制器D(Z)

第四步：求出与对应的差分方程

第五步：编制计算机程序

3.3 试述采样周期T的选择原则

必须满足采样定理的要求

从控制系统的随动和抗干扰性能方面选择

根据被控对象的特性选择

根据执行机构的类型选择

从计算机的工作量及每个调节回路的计算成本考虑

从计算机能精确执行控制算式方面考虑

3.5什么叫积分饱和？它是怎么样产生的？如何消除？

当执行机构已经到达极限位置仍然不能消除偏差时，积分使得PID差分方程所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应动作，这就称为积分饱和。

结果：积分饱和的出现，导致超调量增加，控制品质变坏。作为防止积分饱和的办法之一，可对计算出的控制量限幅，同时，把积分作用切除掉。

方法：积分分离

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。

为此，可采用积分分离措施，即当偏差较大时，取消积分作用，当偏差较小时才将积分作用投入到控制过程中，即

当e(k)>β时，采用PD控制；

当e(k)<β时，采用PID控制。

为预先设定的阈值

4.1数字控制器的离散化设计步骤是什么？

已知被控对象的传递函数或特性G(z)，根据所要求的性能指标，设计数字控制器D(z)。

4.3 大林算法的应用场合

大林算法的设计目标是使整个闭环系统所期望的传递函数相当于一个延迟环节和一个惯性环节相串联

5.1 印刷电路板的抗干扰措施有哪些？

（1）引线阻抗

电源地线要加粗

（2）地线设计

平面接地，网格状地线

（3）滤波

电源进入电路板，靠近芯片，电源和地之间，

（4）抑制引线间的干扰

避免长距离平行走线

（5）接插件

插拔方便，空置信号处理

（6）存储器布线

地址线长度，布线方式一致。

三总线尽量垂直走线

5.2 简述提高系统可靠性的途径

1. 提高元器件和部件的可靠性

2. 合理设计系统结构

3. 采用抗干扰技术被动措施

4. 采用可靠性技术主动措施