计算机控制技术习题课

采样/保持*
• LF398的电路原理：放大 器A2作为比较器来控制开 关K的通断，若IN+的电压 高于IN-的电压，则K闭合， 由A1、A3组成跟随器， 并向CH端外接的保持电 容充电；IN+的电压低于 IN-的电压时，则K断开， 外接电容保持K断开时刻 的电压，并经A3组成的跟 随器输出至Aout。
已知模拟传递函数为
• 已知被控对象传递函数为： 试用“二阶工程最佳”设计法确定模拟控制器 Gc(s)，并用后向差分法给出等效的数字控制 器形式 ANS: ：经动态校正后系统的开环传递函数为
应选择 Gc(s)为PI 控制器，其基本形式为 为使 PI 控制器能抵消被控对象中较大的时间常 数，可选择τ = 8
– – – 输入通道： 输出通道: 微型计算机： 实时数据处理、实时监督决策、实时控制及输出 数字滤波：通过一定的计算机程序对采样信号进行处理，以达到减少或消除干扰信号的目的。 工程量转换：被测参数或被控参数通过传感器转换成０～５Ｖ的电压信号，然后， 由Ａ／Ｄ 转换器转换成０～２ｎ范围内数字量，以便计算机进行处理。
• 根据二阶工程最佳设计法则，应有 • 解之得 • 于是得到模拟控制器的传递函数为
• 对以上的模拟 PI 控制器，根据后向差分近似 的等效变换方法，得等效的数字控制器：
• 现已知某飞机飞行高度变化范围为0~10000米， 测试时，采用12位的A/D变换器，试问此时系统 对高度变化的分辩率为多少。若测试时，通过高 度表改变测试方式，测量相对基准高度9000米的 ± 500米的变化量，试问此时A/D变换器的分辩率 为多少。
计算机控制技术习题课
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1．计算机控制系统是由哪几部分组成的？ 2．在计算机控制系统中，如何选定采样周期T？ 3．以某一控制系统（如：温度控制系统）为例，简述计算机在 一个控制周期内应完成哪些事情？ 4．操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别 和联系？ 5.计算机控制系统的典型形式有——？ 6.工业控制计算机的总线分为——？ 7.与双积分型A/D相比，逐次逼近型A/D的精度 、速度 、 8.步进电机单三拍控制方式的输出字为 、 、 。 9.一般情况下，串级控制的副回路采用 算法。 10.对单位速度输入，设计最少拍无纹波控制器的必要条件 是 。 11.RS232规定的电气特性是什么？ 12.什么是数字滤波器？列出三种数字滤波算法。 13.对单位速度输入，设计最少拍无纹波控制器的必要条件 是 。 14.ADC0809的OE管脚起什么作用？
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填充题： 1、对防脉冲干扰比较有效的数字滤波方法是 中值滤波 2、增量式数字PID控制算法是 ， 。 3、计算机直接参与控制典型系统有直接数字控制系统（DDC）、集散控制系统（DCS） 和 现场总线控制系统（FCS） 4、DDC系统的中文全名是 直接数字控制系统 。 5、模拟输出通道的一般结构有 寄存器、 D/A转换器 和 放大/变换电路 。 6、模拟量多输入通道主要有 多路开关、D/A转换器 和 寄存器 7、计算机控制系统的控制两大过程 实时数据采集 、 实时决策控制 8、防积分饱和的方法有 遇限削弱积分法 和 积分分离法 9、组成数码管显示电路结构有 静态显示 和 动态显示 10、单片机扩展I/O接口使用 串行 接口最节省主机I/O口。 问答题： 1。简述计算机控制系统和一般自动控制系统的有哪些相同之处和不同之处？画出计算 机控制系统的基本框图。 2。组成直接微机数字控制系统的基本环节有哪些？简述各环节的作用。
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15.什么是集散控制系统？ 16.试叙述试凑法整定PID参数的步骤。 17.ADC0809是一个分辨率为 ，具有 路模拟量输入，基 于 转换原理的A/D转换器。当CPU使用中断方式从A/D转换 器读取数据时，A/D转换器向CPU发出中断请求的信号是 。 18.若8255的PA0、PA1、PA2接步进电机的A、B、C的驱动电路，则 三相单三拍控制方式输出字表为？怎样程序控制该电机正转和反转？ 19.已知线形温度传感器的测量范围0~100度，要求能分辨1度，求 出A/D转换器的字长最少为多少位？ 20.平均值滤波是对信号y进行m次采样；滤波器的输 出 。 21通常把 的干扰信号称为串模干扰。 22.试简单说明当系统开环放大系数K增大时，对系统稳定性与稳态 误差的影响 23.非线性参数的标度变换一般用什么方法？ 24.在PID控制系统中，P,I,D的作用是什么？ 它们能单独使用吗？ 为什么？
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3。简述计算机在控制系统中至少起到的作用。
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4。数据采集系统中对采集数据要作何种处理？说明各种处理对系统的意义。
• 简述光电耦合器的工作原理及在过程通道 中的作用并画出其工作原理图。 • 光电耦合器由封装在一个管壳内的发光二 极管和光敏三极管组成，如图所示。输入 电流流过二极管时使其发光，照射到光敏 三极管上使其导通，完成信号的光电耦合 传送，它在过程通道中实现了输入和输出 在电气上的完全隔离。
• 由题意可知xe=4,ye=6，F0=0，我们设置一个总 的计数器Nxy,其初值应为Nxy=|6-0|+|-4-0|=10， 则插补计算过程如表3—1所示。根据插补计算过 程表所作出的直线插补走步轨迹图如下图所示。
y E(-4,6) 6 5 4 3 2 1 x -6 -5 -4 -3 -2 -1 0
• 设被测温度变化范围为0°-1200°,如果要 求误差不超过0.4°,应选用分辨为多少位的 A/D转换器？ • 选择依据：
n log 1200 1 12 0 .4 2
若加工第二象限直线OA，起点O（0，0），终点A（-4，6）。要求： (1)按逐点比较法插补进行列表计算； (2)作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。
.17 已知模拟调节器的传递函数为 D s 11 00.085ss 试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算式， 设采样周期T=0.2s。
D s
U s E s

1 0 .17 s 1 0 .085 s
U s 0 .085 SU s E s 0 .17 SE s
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是非题（在括号中正确的打√，错误的打×） 1.根据香农定律（采样定律），采样频率应满足T<π/ωmax(式中 ωmax为系统信号最高角频率)。 （V) 2.单片机系统中按键消抖动方法只能采用延时子程序方法。 (X) 3.8位单片机与D/A组成的数据处理系统只能处理8位的数据。 (X) 4.数字PI控制系统能够达到无静差控制。（V) 5.三相步进电机工作电压是3相交流电。(X) 6.DCS是指多台计算机控制一台工业设备。 (X) 7.计算机控制系统一定是稳定系统。(X) 8.步进电机每个脉冲之间采用延时只是为了调速。(X) 9.平均值数字滤波能消除脉冲干扰。(X) 10.计算机控制系统控制规律由软件实现的。 (V) 11.由于DAC0832为输入2级锁存，因此，多片DAC0832不能同时进行D/A 输出转换。(X) 12.数字PID控制算法当微分系数为零时，系统不能实现无静差控制(X) 13.多个数码管组成的显示器只能采用动态结构。（ 错 ） 14.一个8位接口只能接8个按键输入信息。（ 错 ） 15.光电耦合器的作用为了提高系统的抗干扰能力。（ 对 ） 16.计算机控制系统的采样周期要符合香农定律。（ 对 ） 17.A/D转换器是模拟量输入通道的主要器件。（ 对 ） 18.四相步进电机的工作方式只有单四拍。（错 ） 19.三相步进电机的工作方式有2种。（ 错 ） 20.数字PID控制算法当积分系数为零时，系统能够达到无静差控制。 （错 ） 21.数字PID控制算法当微分系数为零时，系统能够达到无静差控制。
u t 0 .085
u k 0 .085
du t dt
e t 0 .17
de t dt
e k e k 1 T
u k u k 1 T
e k 0 .17
把T=0.2S代入得 位置型
1.425 u k 0 .425 u k 1 4 .5 e k 3 .5 e k-1
u k 3 . 1579 e k 2 . 4561 e k 1 0 . 2982 u k 1
增量型 u k u k u k 1 3 . 1579 e k 2 . 4561 e ຫໍສະໝຸດ Baidu k 1 0 . 7018 u k 1