计算机控制技术习题2011复习讲解

终点判别 ∑=5+|-4|=9 ∑=∑-1=8 ∑=∑-1=7 ∑=∑-1=6 ∑=∑-1=5 ∑=∑-1=4 ∑=∑-1=3 ∑=∑-1=2 ∑=∑-1=1
步数
初始 化 1 2 3 4 5 6 7 8 9
误差 判别
F=0 F<0 F>0 F<0 F>0 F<0 F>0 F<0 F>0
坐标 进给
误差 计算
8、现已知某炉温变化范围为0~1500℃，要求测试时，分辨率 为3℃，试确定A/D变换器的字长应选为多少？若A/D字长n不 变，通过变送器将测试起点迁移到600℃，试问此时系统对炉
温变化的分辩率为多少。
n

l og2 (1

1500) 3

9
1500 600 0.88C 1024
9、A/D前采用的某传感器的最大输出为10伏，其精度为
• 分辨率=(50-30)/255=0.0784 ℃
3、八位D/A转换芯片，其输出设计为0～5V，试求 当CPU分别输出80H、40H、10H时，对应的输出 各为多少伏？
• 80H=128 40H=64 10H=16
128 0 (5V 0V) 2.5098V 255 0
16 0 (5V 0V) 0.3137V 255 0
误差判别
F=0 F<0 F>0 F<0 F>0 F<0 F>0 F<0
坐标进给
+x -y +x -y +x -y +x -y
误差计算 F=0
F=F-|yp|=-4 F=F-|xp | =1 F=F-|yp| =-3 F=F-|xp | =2 F=F-|yp| =-2 F=F-|xp | =3 F=F-|yp| =-1 F=F-|xp | =4
0.1%，试选择A/D板的字长位数及精度。
答：10位，10V/1024=0.00976V=9.76mV ±0LSB 12位，10V/4096=0.00244V=2.44mV ±1LSB
4V—1638 q=2.44mV, 4V-q*1/2-q~4+q*1/2+q
10、用ADC0808测量某罐温度，其温度波动范围30～ 50℃，线性温度变送器输出0～5V，试求测量该温度的 分辨率和精度。 已知ADC0808的精度± 1/2LSB
12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
VO
V
R1 TTL
7406 b) 正确的隔离
VC VO
13、某热处理炉温度变化范围为0～1350℃，经温度变送器变 换为1～5V 电压送至ADC0809，ADC0809 的输入范围为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?
解：分辨率q=（50-30）/ 255 = 0.078 ℃
绝对精度=1/2*q = 0.039 ℃ 相对精度=0.039/20=0.196%
q=5V/255=19.6mV 2V—102
11、某执行机构的输入变化范围为4～20mA，灵敏 度为0．05mA,应选D／A 转换器的字长为多少位?
解: (20-4)/0.05=320, n≥9, 取10
64 0 (5V 0V) 1.2549V 255 0
3、八位D/A转换芯片，其输出设计为1～5V，试求 当CPU分别输出F0H、A0H、C0H时，对应的输出 各为多少伏？
4、某热处理炉的温度变化范围是0~1000℃,要求分辨率为1 ℃ ，温度变送器输出范围为0~5V, 则A/D转换器的字长N应 为多少？如果字长N不变，现通过变送器零点迁移，将信号 零点迁移到200℃，此时系统对炉温变化的分辨率是多少？
F=0
终点 判别
∑=5+|-4|=9
+x F=F-|yp|=-4 ∑=∑-1=8 -y F=F-|xp | =1 ∑=∑-1=7 +x F=F-|yp| =-3 ∑=∑-1=6 -y F=F-|xp | =2 ∑=∑-1=5 +x F=F-|yp| =-2 ∑=∑-1=4 -y F=F-|xp | =3 ∑=∑-1=3 +x F=F-|yp| =-1 ∑=∑-1=2 -y F=F-|xp | =4 ∑=∑-1=1 +x F=F-|yp| =0 ∑=∑-1=0
型（算法的复杂性和执行器的快速性） • ④控制回路数 • ⑤对象所要求的控制质量
16、什么是积分饱和？克服积分饱和有哪几种常用 方法？
如果执行机构已到极限位置，仍然不能消除偏差时，由于积分作
用，尽管计算PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但 执行机构已无相应的动作，这就称为积分饱和。
（2）积分饱和的抑制
6AH=106
1350℃
A / D转换值为6AH时的温度：
106 （1350℃-0℃） 701.47℃ 255 51
1350℃ 5.3℃ 255
1V(33H)
1V所对应的A / D转换值：1V 255 51 33H 5V
0FFH(5V)
14、简述PID控制器中的P（比例）、I（积分）、D
百度文库End
step=5+4;F=0;x=5;y=4 while(step-->0){ If(F>=0){ 驱动+X方向步进电机； F=F-y； } Else{驱动-Y方向步进电机； F=F-x；} }
19、什么是逐点比较插补法？直线插补计算过程和圆弧插补
计算过程各有哪几个步骤？
• 逐点比较法插补运算，就是在某个坐标方向上每走一步（即输出一个进给脉 冲），就作一次计算，将实际进给位置的坐标与给定的轨迹进行比较，判断 其偏差情况，根据偏差，再决定下一步的走向（沿X轴进给，还是沿Y轴进 给）。逐点比较法插补的实质是以阶梯折线来逼近给定直线或圆弧曲线，最 大逼近误差不超过数控系统的一个脉冲当量（每走一步的距离，即步长）。
• 微分，微分时间越大微分作用越强。微分调节主要用来加快系统的相 应速度，减小超调，克服振荡，消除系统惯性的影响。
15、在数字PID控制器中，采样周期的选择与哪些 因素有关？
• 在满足采样定理的前提下应考虑一下因素 • ①加到被控对象的扰动频率 • ②对象的动态特性（纯滞后时间和时间常数） • ③数字控制器D(z)所使用的算法及执行机构的类
1、设被测温度变化范围为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？
选择依据：
1200/0.4=3000
n log 1 1200 12 2 0.4
2、用ADC0808测量某罐温度，其温度波动范围30～50℃， 线性温度变送器输出0～5V，试求测量该温度的分辨率。
（微分）各调节器的作用，
• 比例，提高系数可以减小偏差，但永远不会使偏差减小到零，而且无 止境地提高系数最终将导致系统不稳定。比例调节可以保证系统的快 速性。
• 积分，积分时间越大积分作用越弱，积分调节器的突出优点是，只要 被调量存在偏差，其输出的调节作用便随时间不断加强，直到偏差为 零。在被调量的偏差消除后，由于积分规律的特点，输出将停留在新 的位置而不回复原位，因而能保持静差为零。但单纯的积分也有弱点， 其动作过于迟缓，因而在改善静态品质的同时，往往使调节的动态品 质变坏，过渡过程时间加长。积分调节可以消除静差，提高控制精度。
骤。
20、三相步进电机有哪几种工作方式？分别画出每 种工作方式的各相通电顺序和电压波形图
• （1）三相单三拍工作方式 各相的通电顺序为A→B→C,各相通电的电压波形
• （2）三相双三拍工作方式
双三拍工作方式各相的通电顺序为AB→BC→CA。 各相通电的电压波形
a.积分分离法
b. 遇限制削弱积分法
T
U
(n)

K
P
e(n)

TI
n j0
e(
j)

TD T
[e(n)

e(n

1)]

17、采用逐点比较法插补直线OP，起点坐标O(0，0)，终点 坐标P(5，-4)，要求以表格形式给出插补计算过程，并画出
插补运动轨迹。
步数 初始化
1 2 3 4 5 6 7 8
n

log
2
1

1000 1


10
1000 200 0.78℃ 1024
5、使用光电隔离器件时，如何做到器件两侧的电气 被彻底隔离？
答：光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。
V
VO
R1 TTL
7406
VC VO
b) 正确的隔离
6、
7、 设12位A/D转换器的满量程电压FSR为10V，则 该A/D转换器的量化单位是 __2.44mV____。
• 直线插补计算过程的步骤如下： • (1)偏差判别：即判别上一次进给后的偏差值Fm是最大于等于零，还是小于零； • (2)坐标进给：即根据偏差判断的结果决定进给方向，并在该方向上进给一步； • (3)偏差计算：即计算进给后的新偏差值Fm+1，作为下一步偏差判别的依据； • (4)终点判别：即若已到达终点，则停止插补；若未到达终点，则重复上述步