微型计算机控制技术答案完整版完整版

微型计算机控制技术答

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HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

1.什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？

计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。它是工业控制机构生产过程的大部分组成，工业控制机是指生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件部分，生产过程包括被控对象，测量变送，执行机构，电气开关等。

2. 计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？

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

3. 实时，在线方式和离线方式的含义是什么？

实时是指信号的输入，计算和输出都要在一定的时间范围内完成，即计算机对输入信息以足够快的速度进行控制，超出这个时间就失去控制时机，控制也就失去意义。在线方式：在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式。离线方式：生产过程不和计算机相连且不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。

4. 工业控制机有哪几部分组成？

工业控制机包括硬件和软件两部分。硬件包括：主机（CPU、RAM、ROM）板，人--机接口，外部总线和内部总线，系统支持板，磁盘系统通信接口，输入、输出通道。软件包括系统软件、支持软件和应用软件。

5. 什么是总线，内部总线和外部总线？

总线是一组信号线的集合，它定义了各引线的信号、电机、机械特性，使计算机内部各组成部分之间以及不同的计算机之间建立信号联系，进行信息传送和通信。内部总线：就是计算机内部功能模板之间进行通信的总线，它是构成完整的计算机系统的内部信息枢纽，但按功能仍要分为数据总线DB，地址总线AB，控制总线CB，电源总线PB。外部总线是计算机与计算机之间或计算机与其他智能设备之间进行通信的连接。

6. 什么是接口，接口技术和过程通道？

接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁，它包括输入接口和输出接口，接口技术是研究计算机与外部设备之间如何交换信息的技术，过程通道是在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，它包括AI、AO、DI、DO。

7. 采用74LS244和74LS273与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量（开关量）输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。

8. 用8位A/D转换器ADC0809通过8255A与PC总线工业控制机接口，实现8路模拟量采集。请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序

9. 有源I/V变换：设输入为4~20mA的电流，对应输出为1~5V，输入电阻Ri=250Ω，试确定I/V变换电路及电路参数,画出电路原理图。

10. 什么是采样过程、量化、孔径时间？

采样时指按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号转变成在时间刻0、T、2T···KT的一连串脉冲输出信号的过程，所谓量化就是采用一组数码（二进制码）来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号，将

采样信号转换为数字信号的过程称为量化过程，孔径时间，在模拟量输入通道中，A/D转换器将模拟信号转换为数字量总需要一定的时间，完成一次A/D转换所需的时间。

11.采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器？为什么？

12. 什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？

13. 如何衡量抗共模干扰能力？若信号到计算机系统间的地电位差为10V，其对计算机系统的影响为，问系统抗共模干扰的能力为？ p57

14. 引起信号传输线干扰原因及抑制方法？

15. 写出数字PID位置型控制算法和增量型控制算法的表达式？试比较他们优缺点

16. 什么是积分饱和？怎样引起？如何消除？

17.什么是积分分离，对系统有怎样的影响？

18. 试叙述试凑法、扩充临界比例度发、扩充响应曲线法整定PID参数的步骤

试凑法 1 首先只整定比例部分 2 如果在比例调节的基础上系统的静差不能满足设计要求，则加入积分环节。 3 若使用比例积分调节器消除了静差，但动态过程反复调整仍不能满意，则可加入微分环节构成比例积分微分调节器。

扩充临界比例度法 1 选择一个足够短的采样周期2用选定的采样周期使系统工作，直到系统发生持续等幅震荡，记下使系统发生震荡的临界比例度及系统的临界振荡周期 3 选择控制度 4 根据选定的控制度，查表得的值。

扩充影响曲线法步骤 1 数字控制器不接入控制系统，用手动操作，把被调量调到给定值附近，并使之稳定下来，然后突然改变给定值，给对象一个阶跃输入信号。 2 用记录仪表记录被调量在阶跃输入下的整个变化过程曲线。 3 在曲线最大斜率处做切线，求得滞后时间，被控对象时间常数以及它们的比值，查表可得到及周期T。

19.分别画出位置型、增量型PID程序方块图

20.什么是模块化程序设计和结构化程序设计？程序设计通常分为哪5个步骤？

模块化程序设计的出发点是把一个复杂的系统软件分解为若干个功能模块，每个模块执行单一的功能，并且具有单入口单出口结构。

结构化程序设计技术，它采用自顶向下逐步求精的设计方法和单入口单出口的控制结构步骤，问题定义，程序设计，编码，调试，改进和再设计。

问题定义阶段是要明确计算机完成哪些任务，执行什么程序，决定输入输出形式，与接口硬件电路的连接配合以及出错处理方法。程序设计是利用程序对任务作出描述，使用的方法有模块程序设计法和结构化程序设计法。编码是指程序设计人员选取一中适当的高级语言书写程序。调试就是利用各种测试方法检查程序的正确性。改进和再设计是根据调试中的问题对原设计做修改，并对程序进行改进设计和补充。

21.某热处理炉温度变化范围为0~1350℃，经温度变送器变换成1~5V电压送至ADC0809,ADC0809的输入范围0~5V，当t=KT时，ADC0809的转换结果为6AH，问此时的炉内温度为多少度？

22.为使数字PID控制器实现从手动到自动的无平衡无扰动切换，应采取哪些措施？

通过更新积分部分状态或微分状态来实现无扰切换的关键且在切换前后，控制器输出不会发生大的跳跃

23.某炉温变化范围0~1500，要求分辨率为3℃，温度变送器输出范围为0~5V，若A/D输入范围也是0~5V。则求A/D转换器的字长n1应该为多少位？若n1不变，现