微型计算机控制技术试卷答案A

<本题5 分）二、简述计算机控制系统的组成，并画出方框图.

<本题 10 分）三、有4位AD 转换器，满刻度为5V ，现在输入4.15V 模拟电压，请分析采用逐次逼近法逼近的转换过程

<本题10 分）四、用一阶后向差分法求某控制器的传递函数

的差分方程.T=1s.

<本题 10 分）五、广义对象的传递函数为

：

1，请说明最小拍有波纹控制器的设计步骤，2. 写出根据性的闭环传递函数φ.

<本题10 分）六、常用数字滤波算法有哪几种？简述优

<本题10 分）七、写出数字PID 控制算法的位置式和增量式两种标准算法并简要回答下列问题：

1. 简述积分分离法克服位置式PID 积分饱和作用的原理。

2. PID 数字控制器参数整定的含义是什么？简述工程实现时，参数整定的步骤。

3. 采样周期的选择应综合考虑哪几个因素？

<本题10 分）八、请说明下图中IO 通道的类型，并说明其工作过程。

得分

得分

得分 得分

得分 +5V

R 2

R 3

C

R 1

+48V

P1.0

加热炉的温度控制。

一填空

1操作指导控制系统直接数字控制系统，监督计算机控制系统，分级计算机控制系统2.计数法、双积分法，逐次逼近法

3．脉冲方式；电平方式

4. 统一编址；独立编址

5．准确性、快速性、稳定性

6. 模块法、结构法

7.1/1024；35.16

8.采样；保持；A2输入阻抗大，A1输出阻抗低

9.串模干扰；共模干扰

10．以大林算法为模型的数字控制器，使闭环系统的特性为时间滞后的一阶惯性环节，且滞后时间与被控对象的滞后时间相同。

11.控制器包含广义被控对象所有零点。

二．计算机控制系统有哪些部分组成，并画出方框图。

答：计算机控制系统的硬件组成主要是由控制对象<或生产过程）、执行器、测量变送环

节、输入输出通道和数字调节器等组成。软件组成主要是由系统软件和控制软件。

三．有4位AD转换器，满刻度为5V，现在输入4.15V模拟电压，请说明逐次逼近转换原理。并分析采用逐次逼近法逼近的转换过程。

解：先通过置数逻辑电路将SAR中最高位置1，其余全0，井DA转换成模拟电压U0与

输入模拟电压Ui在电压比较器下进行比较，若Ui≥U0,则保留最高位1，否则清除最高位

为0；其次置次高位为1，延续上述过程，直至确定最低位的状态。

量化单位为q=5v/24=0.3125V

步骤SAR U0 Ui,U0大小该位去留

8 4 2 1

1 1 0 0 0 2.5 保留

2 1 1 0 0 3.75 保留

3 1 1 1 0 4.375 去

4 1 1 0 1 4.062

5 保留

结果 1 1 0 1 偏差4.15-4.0625=0.0875

四．

五．答案：步骤如下：

一．根据被控对象的传递函数确定广义传递函数D(Z>

二．根据性能指标和约束条件确定闭环传递函数Φ(Z>,其中性能指标包括准确性、快速性、稳定性，约束条件为物理可实现性。同时得出闭环误差传递函数φe

三．根据确定控制器的传递函数

四．将其离散化，编写算法程序

对速度输入.q=2,r=2,v=1,u=0

所以

六、常用数字滤波算法有哪几种？简述优缺点？

<一）算术平均值滤波 A．优点：适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。

B．缺点：对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用。比较浪费

RAM。

<二）中值滤波A．优点：能有效克服因偶然因素引起的波动干扰。B．缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜。当信号变化速度和采样周期相比不容忽略时，可能三个数都是正确的信息，会丢失许多正确信息

<三）一阶滞后滤波A．优点：对周期性干扰具有良好的抑制作用。

B．缺点：相位滞后，灵敏度低。不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号。<四）程序判断滤波A.优点：既照顾了采样的实时性，又照顾了采样值变化的连续性。B.缺点：最大允许偏差难以确定

<五）复合滤波<防脉冲干扰的算术平均值滤波）A优点：融合了两种滤波方法的优点B 缺点：浪费内存

七．答：位置式：

增量式：

<1）开始时不进行积分，直至偏差达到一定阀值后才进行积分累积，这样，一方面防止了一开始有过大的控制量，另一方面即使进入饱和后，因积分累积小，也能较快推出，减少了超调。

<2）PID数字控制器参数整定是指确定PID数字控制器的参数，以使系统输出达到满意的效果。

<3）满足采样定律；抗干扰角度，T应小些；快速系统，要求T小；执行机构惯性大时，T应大些；计算机工作量和成本考虑，T应大些；从计算机精确执行控制算法，T应大些；实际生产过程中常采用经验法获得采样周期。

八．该通道为数字量输入通道。当48V开关闭合，光耦导通，经反相器P1.0输出高电平电平。

当48V开关打开，光耦阻断，经反相器P1.0输出低电平。

九．根据学生回答情况酌情给分。

重点是绘制出控制系统的框图。包括数字给定，温度测量反馈AD转换，PID调节器输出DA转换等。

When you are old and grey and full of sleep,

And nodding by the fire, take down this book,

And slowly read, and dream of the soft look

Your eyes had once, and of their shadows deep; How many loved your moments of glad grace, And loved your beauty with love false or true,

But one man loved the pilgrim soul in you,

And loved the sorrows of your changing face; And bending down beside the glowing bars, Murmur, a little sadly, how love fled

And paced upon the mountains overhead

And hid his face amid a crowd of stars.

The furthest distance in the world

Is not between life and death

But when I stand in front of you

Yet you don't know that

I love you.

The furthest distance in the world

Is not when I stand in front of you

Yet you can't see my love

But when undoubtedly knowing the love from both Yet cannot be together.

The furthest distance in the world

Is not being apart while being in love

But when I plainly cannot resist the yearning

Yet pretending you have never been in my heart. The furthest distance in the world

Is not struggling against the tides

But using one's indifferent heart

To dig an uncrossable river

For the one who loves you.