最新计算机控制技术试卷

2009－2010学年第二学期计算机控制技术试卷

一、问答题（共60分）

1．在控制领域中，OGC、DCS、DDC、SCC、FCS分别代表什么？

OGC：操作指导系统(简称OGC系统)是基于生产过程数据直接采集的非在线的闭环控制系统。

DCS：集散控制系统(简称DCS)又称为分散控制系统。

DDC：直接数字控制，DDC系统属于计算机闭环控制系统，是计算机在工业生产过程中最普遍的一种应用方式.

SCC：监督控制包括1）SCC加上模拟调节的控制系统，2）加上DDC的分级的控制系统FCS：现场总线控制系统，是一种新一代分布式控制结构。

2．模拟量输入输出通道的任务是什么？

答：把计算机输出的数字量装换成模拟电压或电流信号，以便驱动相应的执行机构，达到控制的目的

3. DAC0832的两级寄存器各自的控制信号是由哪些管脚信号组合而成的？两级寄存器可构

成几种工作方式？在本实验中，DAC0832的两级寄存器是什么工作方式？

1）输入寄存器：受le1控制，分别由1le 、、组成

2)输入寄存器：le2控制，由、组成

2）分为三种：直通方式、单缓冲工作方式与多缓冲工作方式

3）本实验采用的是双缓冲工作方式。

4.对于ADC0809，当输入模拟量为0～5V时，精度是多少？.当输入电压是0.5V、1.5V、2.5V、3.5V、4.5V时，采样值分别是多少（用十六进制表示）？

答：

б

5．计算机控制系统的CPU抗干扰措施有哪些？

答：Watchdog(俗称看门口)：Watchdog俗称“看门狗”，是工业控制机普遍采用的抗干扰措

施，尽管采用各种坤宁宫干扰措施，仍然难以确保万无一失，

Wtachdog则有看守大门的作用，刚好弥补了这一缺憾，

Watchdog有多种用法，但其最主要的应用则是用于因抗干扰引

起的系统“飞程序”等出错的检测和自动恢复。

电源监控（电检测及保护）：电压检测将空气Vcc，每当Vcc低于所选择的容限时旧输出

保持复位信号。选择50%的容许极限时TOL接地端；选择10%

的容许极限时，TOL接Vcc，当Vcc恢复到容许极限内，复位

输出信号至少保持250ms的宽度，才允许电源供电并使微处理

器稳定工作。

复位：MAX1232的端考手动强制复位，该端保持Tpbd是按钮复位延迟时间，当

升到大于一定电压后复位输出保持至少250ms的宽度。

6．在连续控制系统中，常用的控制规律是什么？在此控制系统中，若想增加系统的稳定性、消除系统静差或加快系统的响应，应如何实现？

答：1）根据比例（p）、积分（I）、微分（D）进行控制（简称pid）是应用最为广泛的一种控制规律

2）可采用改进的数字pid控制器

a）积分的改进：积分分离、抗积分饱和、梯形积分、消除积分不灵敏区

b）微分的改进：不完全积分pid控制算法

时间最优pid控制。

带死区的pid控制算法。

7．采样周期T的选择原则是什么？

1）首先考虑的因素：香农采样定理给出了采样周期的上限，根据采样定理，采用周期应满足T≤其中为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实践，系统采样周期只能在Tmin与Tmax之间选择。采样周期T既不能太大也不能太小。

2）还要考虑以下因素：给定值的变化率，被控制对象的特性，执行机构的类型，控制算法的类型，控制的回路参数等。

8. 什么是积分分离法，采用该方法有何好处？

答：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畅时间的波动。

特别对于温度成分等变化缓慢的过程，这一现象更严重。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e（K）较小时才将积分作用投入。

好处：消除残差，提高了控制性能.

9．计算机控制中的控制器的设计的两大类基本处理方法（思路）是怎样的？其代表性的基本控制方法请各举一例，除此之外，本课还讨论了实际中常用到的一些计算机控制方法，请举例说明。

答：连续化设计：采样周期短、控制算法简单的系统。忽略零阶保持器和采样器，

求出系统的连续控制器，以近似方式离散化为数字控制器。比如数字pid

设计。

离散化设计：采样周期长的或控制复杂的系统。直接使用采样控制理论设计数字控制器。它完全根据采样系统的特点进行分析与综合，并导出相应的控制规

律，比模拟化设计更具有一般性。无论采样周期大小，直接数字设计都

适用。比如低通滤波器离散化方法、最少拍控制算法。

常用的计算机控制方法为：复杂控制技术包括介绍纯滞后控制、串级控制、前馈-反馈

控制、解藕控制、模糊技术等技术。甚至采用现代控制和智能技

术。

10.步进电机的运行速度和运行方向是怎样进行控制的？

答：

1)采用步进电机速度控制程序

a)步进电机调速：改变输出脉冲的频率。

b)可采用延时或定时器方法

2)微机的运动控制功能

a)改变输出脉冲数，控制步进电机的走步数；

b)改变各相绕组的通电顺序，控制步进电机的转向，正转、反转；

c)改变输出脉冲的频率，控制步进电机的转速

二、应用题（共40分）

1．已知模入信号的最高频率为50Hz，如用一转换时间T A/D=40μs的10位A/D转换器对其进行A/D转换，请说明是否需加采样保持器。

答：由公式算得误差为：б

精度为1.25%<0.1

所以不需采用采用采样保持器。

2．若加工第三象限直线oM，起点（0，0），终点（－6，－5），试按逐点比较法进行插补计算并作出走步轨迹图。

解：进给总步数Nxy ＝|-6-0|+|-5-0|=11，将终点坐标的绝对值带入xe 、ye。

xe=6，ye=5, F0 = 0, xoy=3

直线插补走步轨迹图如下：