计控复习(空白)

1．计算机控制系统由和两大部分构成。

2．数字量输入通道主要由、、等组成。

3．假设ADC0809的基准电压V REF（+）=5.12V，V REF（-）=0V，则此时它的量化单位q= mV；若输入电压V IN=3V，则输出的转换结果D=1. 12位的A/D转换器对幅度为5V的电压信号进行转换，它能分辨的最小电压变化是_ __mV。

4．完成一次A/D转换所需的时间称为时间。

5．写出数字控制器连续化设计的五个步骤：6．设计对速度输入的最少拍无纹波控制器时，被控对象应至少含个积分环节。

7．若被控对象的G(z)分母比分子高N阶，那么最少拍控制器的物理可实现的条件是。

8．最少拍控制器有两个主要特点：和。

9．大林算法控制的响应特点是，其响应的调节时间长短可通过改变。

10．设计串级控制系统时应把主要扰动包含在回路中。

11．三相步进电机按三相六拍方式工作，各相通电次序为。

12．集散控制系统在功能上实现了集中和分散，以适应不同类型的控制要求。

13．经常采用的软件抗干扰技术是、、和开关量软件抗干扰技术等。

2. 与采样同样时间点和时间间隔, 并由计算机输出的______ ____量被零阶保持器变换成连续____ ____信号输送到被___ ____对象。

5. 完成一次A/D转换所需的时间称为____ __时间。

6. 数字PID控制器有_____式和_____式两种控制算法。

7. 数字PID控制器参数的整定有_ __法和__ __法两种。

9. 计算机控制系统的抗干扰措施主要有_ __抗干扰、__ _抗干扰和_ _自诊断技术。

10. 集散控制系统在功能上实现了_ _集中和_ _分散, 以适应不同类型的控制要求。

11. 离散系统稳定的充要条件是系统的特征根必须全部位于Z平面的_ _，只要有一个根在__ __，系统就不稳定，对实际系统来说，处于稳定边界也称为_ _系统。

12. 模拟化设计的关键步骤是__ __。

2. 为提高输入模拟信号的频率范围，应在A/D转换器前加 _电路。

3. 大林算法适用于两类被控对象，分别是，。

应用大林算法后的闭环系统传递函数是6. 数字PID控制器有式和式两种控制算法。

7. 计算机控制系统的软件抗干扰措施主要有滤波、技术和技术。

8. DCS控制系统在功能上实现了集中和分散, 以适应不同类型的控制要求。

9. 离散系统稳定的充要条件是系统的特征根必须全部位于Z平面的，只要有一个根在，系统就不稳定，对实际系统来说，处于稳定边界也称为系统。

二、如图所示的计算机控制系统，请填写出各部件的名称并分别叙述各部件的功能打印机微实时操作显示终端磁盘驱动器软件型计算机时钟台接口接口生接口接口D\AA\D 多路开关反多路开关开关量输入开关量输出执行机构产对象通用外部设备主机及操作台外部通道接口检测及变送控制对象传感器变送器三.试画出一个多路模拟量输入通道的结构框图，说明各个环节作用和信号是如何传递的。

四. 写出位置式和增量式PID 算法的公式, 假定要增加积分控制作用，应如何调节积分时间T I ?解：位置式算法 增量型控制算式])1()()()([)(0T k e k e T i e T Tk e K k u D ki Ip --++=∑=K p 为比例增益； K I =K p T/T I 为积分系数；K D =K P T D /T 为微分系数。

三、控制计算机设置Watchdog 的目的是什么？简单叙述Watchdog 的工作原理。

1． 第一象限顺圆弧插补偏差判别式是222m m m F x y R =+-，请推导简化偏差计算公式。

五、设加工第一象限圆弧AB ，起点A （1，5），终点（5，1），要求：a) 写出偏差计算的递推公式。

b) 按逐点比较法插补进行列表计算。

c) 画出走步轨迹图，并标出进给方向步数。

解：a)设加工点处于m （x m ,y m ）点1） 若Fm ≥0时则沿-y 方向进给一步至m+1点的坐标值为x m+1= x my m+1= y m -1 ∴1y 2F R y x F m m 221m 21m 1m +-=-+=+++ 2） 若Fm<0时则沿+x 方向进给一步至m+1点的坐标值为x m+1= x m +1y m+1= y m ∴1x 2F R y x F m m 221m 21m 1m ++=-+=+++b)进给的总步数N xy =∣5-1∣+∣1-5∣=8 F 0=0步数 偏差判别 坐标进给 偏差计算 坐标计算 终点判别 起点 F 0=0 x 0=1，y 0=5 N xy =8 1 F 0=0 －y F 1=F 0－2y 0＋1＝－9 x 1=1，y 1=4 N xy =7 2 F 1<0 ＋x F 2=F 1＋2x 1＋1＝－6 x 2=2，y 2=4 N xy =6 3 F 2<0 ＋x F 3=F 2＋2x 2＋1＝－1 x 3=3，y 3=4 N xy =5 4 F 3<0 ＋x F 4=F 3＋2x 3＋1＝6 x 4=4，y 4=4 N xy =4 5 F 4>0 －y F 5=F 4－2y 4＋1＝－1 x 5=4，y 5=3 N xy =3 6 F 5<0 ＋x F 6=F 5＋2x 5＋1＝8 x 6=5，y 6=3 N xy =2)]2()1(2)([)()]1()([)1()()(----++--=--=∆k e k e k e K k e K k e k e K k u k u k u D I p7 F 6>0 －y F 7=F 6－2y 6＋1＝3 x 7=5，y 7=2 N xy =1 8 F 7>0 －y F 7=F 6－2y 7＋1＝0 x 8=5，y 8=1 N xy =0c)43215二. 设加工第二象限直线AB, 起点A(-3,2), 终点B(-9,6), 要求:(1) 按逐点比较法插补进行列表计算。

(2) 画出走步轨迹图, 并标出进给方向步数。

解: N xy =│-9-（－3）│+│6-2│=10 Xe=-9 Ye=6 F 0=0步数 偏差判别 坐标进给 偏 差 计 算 终 点 判 断起点 F 0=0 N xy =10 1 F 0=0 -X F 1=F 0-Ye=-6 N xy =9 2 F 1<1 +Y F 2=F 1-Xe= 3 N xy =8 3 F 2>0 -X F 3=F 2-Ye=-3 N xy =7 4 F 3<0 +Y F 4=F 3-Xe= 6 N xy =6 5 F 4>0 -X F 5=F 4-Ye= 0 N xy =5 6 F 5=0 -X F 6=F 5-Ye=-6 N xy =4 7 F 6<0 +Y F 7=F 6-Xe= 3 N xy =3 8 F 7>0 -X F 8=F 7-Ye=-3 N xy =2 9 F 8<0 +Y F 9=F 8-Xe= 6 N xy =1 10 F 9>0 -X F 10=F 9-Ye= 0 N xy =0四. 一个8位A/D 转换器, 孔径时间为100μS, 如果要求转换误差在A/D 转换器的转换精度(0.4%) 内, 求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少? 解：由误差表达式/2100A D ft得：6/0.4 6.4()2100210010100A D fHz ft六、PID 控制的微分先行算法对基本PID 控制做了什么改进？主要用于解决什么问题？设T D =0.2秒，T=1秒，γ＝3，用后向差分法求出微分先行环节的输出)(k y d 和PI 控制器的输出)(k u （增量型）。

解：1）PID 控制的微分先行算法将对误差的微分运算改为对反馈量的微分运算。

微分先行算法主要用于解决给定值大幅度变化时，微分环节引起控制量过大的问题。

2）Tz1z s D D d sT 1sT 1)z (Y )z (Y -=γ++=（直接用拉氏反变换求微分方程也可以）11z 375.01z 125.075.06.0z 6.12.0z 2.1z 1z 2.031z 1z 2.01----=--=-⨯⨯+-⨯+= )z (Y z 125.0)z (Y 75.0)z (Y z 375.0)z (Y 1d 1d ---+=∴)1k (y 125.0)k (y 75.0)1k (y 375.0)k (y d d --+-=∴七、已知Smith 预估器的方框图，其中被控对象)(s G P 的离散模型为115.01)5.01(2)(----=z z z G P ，请写出Smith 预估器的输出)k (y τ的表达式，在计算机中如何实现纯延迟环节seτ-。

答：在内存中专门设定N 个单元作为存放信号m(k)的历史数据，存储单元的个数TN τ=，其中τ为纯滞后时间，T 为采样周期。

每采样一次，把m(k)记入0单元，同时把0单元原来存放数据移到1单元，1单元原来存放数据移到2单元，…，依次类推，从单元N 输出的信号就是滞后N 个采样周期的m(k-N)信号。

七、三相步进电机按三相六拍方式工作，试写出使得步进电机正转和反转的通电次序，根据原理框图写出控制字。

如何控制步进电机的速度，怎样实现匀速、加速和减速运转过程。

解：正转：A －AB －B －BC －C －CA 反转：A －CA －C －BC －B －AB步进电机的速度控制：输出字更换得越快，步进电机的转速越高。

输出字更换得越慢，步进电机的转速越低。

输出字更换时间间隔不变,匀速转动; 输出字更换时间间隔变小,加速转动; 输出字更换时间间隔增大,减速转动;八、某热处理炉温度变化范围为0~1400℃，经温度变送器线性变换为4~20mA 电流信号，选用的12位A/D 转换板的输入电压范围是0~10V （对应数字量000～0FFFH ），要求当温度达1400℃时，A/D 输入电压为8V ，求简单无源I/V 变换的电阻阻值，写出编程时温度量的计算公式。

当A/D 转换结果为500H 时，炉内温度为多少度？五、某热处理炉温度变化范围为200~1400℃，经温度变送器变换为0~5V 电压送至AD574, AD574的输入范围为0~10V 。

当t=KT 时，AD574的转换结果为408H ，问此时的炉内温度为多少度(保留一位小数)？解：工程量（温度）最小、最大值分别是：Y min =200, Y max =1400.对应Y min 的A/D 输出是N min =0,对应Y max 的A/D 输出是N max =4095×5/10=2048, 当AD574的转换结果为408H 时，对应的温度是：3580)4102563(410204801400)(min min min max min max =+-⨯--=+---=Y N X N N Y Y Y14000(425680)200905.520480℃七、已知被控对象的传递函数为)1s 1.0(s 10)s (G C +=，采样周期T=1s ，采用零阶保持器。