(完整版)计算机控制技术--B--答案
南阳理工学院课程考试
参考答案与评分标准
考试课程：计算机控制技术学年学期：2011-2012-2
试卷类型：B 考试时间：2012-06-07
一、填空题：（每空1分，共20分）
1.典型的工业生产过程分为三种：连续过程、离散过程和批量过程。
2.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。
3.DDC系统即是直接数字控制系统。
4.以微处理器为核心，总线可以分为内部总线和外部总线，而内部总线又可分为片级总线和系统总线。
5.通常认为：I/O总线的速度应为外设速度的3-5倍。
6.全译码法是所有地址线都参与译码，每个芯片的地址范围是唯一的，且地址信息连续，但译码电路较复杂。
7.数字量输入通道的结构包括：输入调理电路、输入缓冲器、输入口地址译码电路等。
8.模拟信号一般不直接送A/D转换器，而加保持器作信号保持。但是，当A/D转换速度很快且输入信号变化缓慢时可
不加(加/不加)保持器。
9.DAC0832常用三种工作方式：直通工作方式、单缓冲方式和双缓冲方式。
10.智能远程I/O模块是传感器和执行机构与计算机之间的多功能远程I/O单元，专为恶劣环境下的可靠操作而设计。
11.数字程序控制系统由输入装置、输出装置、控制器和插补器等四大部分组成。
12.直线插补是指在给定的两个基点之间用一条近似直线来逼近，也就是由此定出中间点连接起来的折线，并不是真正
的直线。
13.步进电机总移动步数决定于指令脉冲的总数，移动的方向则取决于指令脉冲的相序。
14.步进电机有三相、四相、五相、六相之分，三相步进电机的工作方式主要有：单三拍、双三拍和三相六拍，其三相
绕组的通电顺序是：A→AB→B→BC→C→CA→A。
15.数字控制器的连续化设计技术的弊端是：要求相当短的采样周期，因此只能实现较简单的控制算法。
16.所谓最少拍控制就是要求闭环系统对于某种典型输入在最少的采样周期（拍）内达到在采样点上无静差的稳态。
17.有纹波控制系统纹波产生的原因主要是控制量u(t)波动不稳定。
二、判断题：（每题2分，共10分）（说明：认为陈述正确的在括号内打“√”；否则在括号内打“×”）
（×）1.在线系统一定是实时系统，实时系统也一定是在线系统。
（×）2.RS-232总线采取平衡传输方式，其传输距离最大约为15M。
（×）3.对某一典型输入的响应为最少拍的控制器，对于其它典型输入也一定为最少拍。
（×）4.在计算机控制系统中，通常是只有数字信号的单一系统。
（√）5.闭环系统的脉冲传递函数不能简单地从连续系统的闭环传递函数求z变换得来。
三、单选题：（每题2分，共10分）（说明：将认为正确答案的字母填写在每小题的括号内）
（ A ）1.关于ADC0809中EOC信号的描述，正确的说法是_______。
A. AD转换结束时，EOC信号由低电平变为高电平，通知CPU读结果。
B. AD转换结束时，EOC信号由高电平变为低电平，通知CPU读结果。
C. EOC为低电平时，输出AD转换结果。
D. EOC为高电平时，输出AD转换结果。
（ A ）2.调节速度快，但不能消除静态误差的调节器是 。 A. 比例调节器 B. 积分调节器 C. 微分调节器 D. PID 调节器 （ B ）3.数字PID 位置式算式为 。 A. ??
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t
D
I
P dt t de T d e T t e K t u 0
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?k e k e k e K k e K k e k e K k u D I P
D. 以上表达式都不正确
（ C ）4.从计算机的工作量及成本方面考虑，采样周期 。
A. 不宜过长
B. 采样周期的大小无影响
C. 不宜过短
D. 以上说法都不正确。
（ A ）5.设计最少拍无纹波控制器时，被控对象中必须含有足够的 ，以保证控制器输出为常数时，被控制对象的稳态输出完全跟踪输入，且无纹波。
A 积分环节
B 微分环节
C 比例环节
D 增益环节 四、简答题：（每题5分，共30分）
1.从本质上看，计算机控制系统的工作原理可归纳为哪几个步骤？
参考答案：从本质上看，计算机控制系统的工作原理可归纳为以下三个步骤：①实时数据采集。（2分）②实时控制决策。（2分）③实时控制输出。（1分）
2.右图中小功率输入调理电路的作用是什么？开关闭合与断开时，输出什么逻辑？
参考答案：目的：把开关的状态转化成二进制状态，并进行去抖动。（1分）闭和开关时，电容C 放电，反相器反相为1；（2分）断开开关时，电容C 充电，反相器反相为0。（2分）
3.请写出数字控制器的连续化设计步骤。 参考答案：
① 设计假想的连续系统的连续控制器D(S)；（1分） ② 选择采样周期T ； （1分） ③ 将D(S)离散化为D(Z)；（1分）
④ 设计由计算机实现的控制算法； （1分） ⑤ 校验。（1分）
4.画出增量PID 算法流程图？
（框图中少一项扣1分，扣完为止）
5.简述应如何选择计算机控制系统中采样周期？
参考答案：（1）首先确定采样周期的上下限：上限根据采样定理来确定；下限根据计算机执行程序和输入输出所耗费的时间来确定。(2分)
（2）其次要考虑的因素有：①给定值的变化率；②被控对象的特性；③执行机构的类型；④控制算法的类型；⑤控制回路数。(3分)
6.根据下图写出对U1的输出口Y0～Y7寻址的地址分别是什么？
参考答案：3A0H,3A1H,3A2H,3A3H,3A4H,3A5H,3A6H,3A7H
（少一项扣1分，扣完为止）
五、分析与计算题：（每题15分，共30分）
1.设加工第一象限一条顺圆弧AB，起点为点A（4,3），终点为B（5,0），（1）试列表进行插补计算，（2）并作出走步的轨迹图。
参考答案：（1）根据起点和终点坐标，以及驱动设备的步长，可确定步长计数器初值设为N xy=|x e-x0|+ |y e-y0|=|5-4|+ |0-3|=1+3=4，其中x e =5，y e =0；x0 =4，y0 =3；初始偏差值F0=0。(3分)
步数偏差判别进给方向偏差计算坐标计算终点判断
起点F0=0 x0 =4，y0 =3 N xy=4
1 F0=0 -y F1= F0-2y0+1=-5 x1= x0=4，N xy=3
根据第一象限顺圆弧的偏差与进给方向、坐标计算的关系，得到插补计算过程如下表所示。(7分) （2）根据以上插补计算过程，可以画出此圆弧插补的走步轨迹图如图所示。
O
A （4,3）
1
2
3
4
1
23
x
y
1
2
3
4
5B （5,0）
(5分)
2.已知被控对象的传递函数为 ，采样周期T ＝1s 。采用零阶保持器，针对单位速度输入信号，按以下要求设计：（1）用最少拍无纹波系统的设计方法设计Ф(z)和D(z)；（2）求出数字控制器输出序列 u(k) 的递推公式；（3）画出采样瞬间数字控制器的输出和系统的输出曲线。
（提示：3
1113)Z 1(2)Z 1(Z )S 1(
Z ----+=
,2
11)Z 1(Z )t (Z ---=
）
参考答案：（1）
(2分)
(3分)
故有：
y 1= y 0-1=3-1=2
2 F 1=-5<0 +x F 2= F 1+2x 1+1=4 x 2= x 1+1=5，y 2= y 1=2 N xy =2 3
F 2=4>0
-y
F 3= F 2-2y 2+1=1
x 3= x 2=5， y 3= y 2-1=2-1=1 N xy =1
4 F 3=1>0 -y F 4= F 3-2y 3+1=0 x 4= x 3=5， y 4= y 3-1=1-1=0
N xy =0
2
1)(s s G c =
(2分) （2）
(3分) （3）U(k)的曲线：
(2分)
Y(k)的曲线：
(3分)