同济大学 机械控制用计算机考试试卷
同济大学课程考核试卷（A）卷
2010—2011学年第一学期
课名：机械控制用计算机考试考查：考试
年级：专业：学号：姓名：
一、判断题（10分）
1.计算机中的运算器、控制器和内存储器称为中央处理器。（）
2.数据总线上传送的信息只能是数据，不可能是指令代码。（）
3.微型计算机系统中采用总线结构，所以部件之间传送信息时必须分时处理。（）
4.当执行部件执行指令需要数据时，可以直接向内存储器读取。（）
5.当执行单元EU执行指令结束时，可以通过BIU将结果存入指定内存单元或I/O端
口。（）
6.8086/8088微处理器具有相同的引脚AD15-AD0，并且地址和数据线分时复用。（）
7.通用寄存器中的SP和BP都可以用于堆栈操作。（）
8.存储器中几个段可以完全重叠，或者部分重叠。（）
9.存储器操作数时所需要的段内偏移量可以是指令中提供的直接地址（）
10.总线周期就是机器周期（）
二、问答题（65分）
1.简要说明微控制器与微处理器的差别，并举例说明。
2.微型计算机的硬件系统结构有哪些？说明各个部件的主要功能。
3.结合“1+2=？”运算，简述存储程序计算机的工作过程。
4.在计算机“1-2=？”运算是如何实现的？
5.微型计算机采用总线的结构的优点有哪些？典型的微机中有哪些总线？他们各
自传递什么类型的信息？总线传输需要解决哪几个问题？
6.说明808CPU的BIU的主要功能。在执行程序过程中它们是如何相互配合工作的？
结合EU和BIU说明什么叫“流水线”作业。并说明实现“流水线”作业的必要条件。
7.8086/8088系统中，存储器为什么要分段？在8086/8088CPU中，物理地址和逻辑
地址是指什么？物理地址是如何形成的？
8.说明在8086/8088CPU中各个寄存器的作用是什么？进一步举例说明，在
8086/8088CPU中，为什么要设置标志存储器？它具体作用有哪些？举一个例子说明C语言变量与此关联。
9.已知存储器物理地址是78A00H,计算它所对应的逻辑地址。此结果唯一吗？为什
么？设当前数据段位于存储器的A8000H~B7FFFFH,DS段寄存器的内容是什么？若CS=8000H时，则当前代码段寻址的空间的范围是多少？
10.什么叫寻址方式？8086/8088CPU中共有哪几种寻址方式？举例说明寻址方式多的好处？
11.内部存储器注意分哪两类？它们的主要区别是什么？为什么动态RAM需要定时刷新？
12.RAM6264芯片的容量是多少？有几根地址线？进一步说明选信号在存储器容量扩展方面的作用？内存地址从20000H~8BFFFH共多少字节？若采用6264芯片构成上述的内存空间需要多少6264芯片？
13.I/0接口主要功能有哪些？有哪两种编址方式？8088/8086系统采用哪一种编址方式？
14.举例说明三态门和锁存器芯片在输入/输出接口中的主要作用？
15.在8088/8086系统中，存储器地址译码与I/O接口地址译码之间的主要作用异同是什么？
16. 在8088/8086系统中，为什么需要地址锁存允许信号（ALE）?说明它是如何起作用的？
三、简答分析、设计题（25分）
1.结合时序图分析下图373的作用。
2.分析图中每个芯片的容量和地址范围（A16和A17设为0）。
3. 下图采用74LS138译码器进行接口译码的方法，试分析该电路，说明地址译码输出端Y6识别的1/0端口规定的端口地址。（写出分析过程）
4. 根据下图确定RAM和EPROM的容量，并确定寻址范围？8088CPU初始化程序是否可以存放在图中的EPROM中？为什么？
二、房间的空调系统如图所示。其中双点划线中的有源网络为串联校正装置电路，已知由空调器和空调房间组成的空调系统的数字模型为：Go(s)=20/[s(10s+1)(s+1)]。温度传感器的数字模型为：H(s)=0.1/(0.1s+1)。试求：（20分）
a) 串联校正装置的传递函数。
b) 画出用传递函数表示的系统框图。
c) 求出系统的开环传递函数和闭环传递函数。
五、设单位反馈控制系统的开环频率响应的部分数值如下表，（20分）
(1)系统的幅值储备和相角储备。
(2)系统的幅值储值为20dB，开环增益K应变化多少倍。
(3)系统的相角储备为50°，开环增益K应变化多少倍。
机械原理复习
1. 渐开线直齿圆柱外齿轮顶圆压力角（大于、等于、小于）分度圆压力角。 2. 一对渐开线齿轮啮合传动时，其中心距安装若有误差，（传动比的变化）。 3. 齿轮的渐开线形状取决于它的直径。 4.一对渐开线直齿圆柱齿轮传动时，如重合度等于1，这时实际啮合线的长度等于。 5.一对渐开线直齿圆柱齿轮的啮合线切于。 6.用标准齿条刀具加工渐开线标准直齿圆柱外齿轮时，刀具的中线与齿轮的分度圆。 7.一对渐开线齿轮啮合传动时，加大安装中心距，啮合角__ ____ 。 8.渐开线齿轮的基圆齿距__ ____法向齿距。 10. 一对能正确啮合传动的渐开线直齿圆柱齿轮必须满足。 11. 斜直线齿廓的齿条在不同齿高处的模数和压力角，随齿高的增加而。 12. 一对渐开线斜齿圆柱齿轮在啮合过程中齿廓上的接触线长度是变化的。 13. 一对能正确啮合传动的渐开线标准直齿圆柱齿轮，其啮合角 14. 齿数、模数分别对应相同的一对渐开线直齿圆柱齿轮传动和一对斜齿圆柱齿轮传动，后者的重合度比前者。 15. 渐开线标准齿轮的齿根圆与基圆大小关系。 16.平行轴斜齿圆柱齿轮机构的几何尺寸在计算，基本参数的标准值规定在。 17．机械平衡研究的内容是惯性力间的平衡； 18. 运动副元素材料一定时，当量摩擦系数取决于运动副元素的几何形状。 19. 渐开线齿廓啮合特点。 （二）在图示4 个分图中，图不是杆组，而是两个杆组的组合。 （二）计算自由度，指出（或在图中标出）局部自由度、复合铰、虚约束，及运动链有确定运动的条件，并对机构进行结构分析，确定机构级别。
（三）用速度的瞬心法求图示位置构件2与4的传动比i 24 （三） 试 求 图 示 机 构 的 全 部 瞬 心， 并 应 用 瞬 心 法 求 构 件3 的 移 动 速 度v 3 的 大 小 和 方 向。 图 中 已 知 数 据 h =50 m m ，φ160=?，ω110= r a d /s 。（再用矢量方程图解法做） （三）已知机构中各构件的尺寸及速度多边形（ μv = 0.5m/s/mm ） (1) 写出矢量32b b 代表的速度（例如代表速度E v ）； (2) 说明杆3的角速度ω 3的方向（顺时针还是逆时针）； (3) 用相对运动图解法在速度多边形上确定v F 的大小。
微机控制技术试题
一、单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在相应位置处。答案错选或未选者，该题不得分。每小题2分，共30分。） 1、以下几项不属于微机控制系统硬件的是（）。 A、计算机 B、过程输入通道及接口 C、过程输出通道及接口 D、程序设计系统 2、DCS是指（）。 A、集散型控制系统 B、直接数字控制系统 C、监督计算机控制系统 D、现场总线控制系统 3、以下几项不属于微机控制系统发展方向的是（）。 A、集成化 B、单一化 C、小型化 D、智能化 4、模拟信号到采样信号的转换过程称为（）。 A、采样过程 B、量化过程 C、滤波过程 D、隔离过程 5、电路接到采样信号后，输出电压V o达到指定跟踪误差范围内所需的时间称为（）。 A、孔径时间 B、保持时间 C、捕捉时间 D、采样时间 6、下列几项不属于ADC0809的主要性能的是（）。 A、工作频率为500HZ B、分辨率为12位二进制数 C、模拟输入电压范围是0V—5V D、允许输入8路模拟电压 7、下列8155的引脚中，（）为8155片内I/O和RAM选择线。 A、ALE B、RESET C、CE D、IO/M 8、（）是一种把电脉冲信号转换成相应的直线位移或角位移的执行元件。
A、伺服电机 B、固态继电器 C、步进电机 D、变频器 9、由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（）转换。 A、A/D转换器 B、双向可控硅 C、D/A转换器 D、光电隔离器 10、下列不属于人机接口设备的是（）。 A、光盘 B、键盘 C、LED显示器 D、打印机 11、下列不属于数字PID控制器参数整定任务所确定内容的是（）。 A、Kp B、Ti C、Td D、Tm 12、下列不属于抑制干扰的措施是（）。 A、接地 B、屏蔽 C、断电 D、隔离 13、下列不属于共模干扰的抑制方法的是（）。 A、变压器隔离 B、滤波 C、浮地屏蔽 D、光电隔离 14、在计算机控制系统中，为了避免控制动作过于频繁，消除由于频繁动作所引起的系统振荡和设备磨损，对于一些精度要求不太高的场合，可以采用（）。 A、带死区的PID控制 B、常规PID控制 C、积分分离的 PID控制 D、微分分离的PID控制 15、对于失控的CPU，最简单的处理方法是（）。 A、设置软件陷阱 B、掉电保护 C、睡眠 D、人工复位 二、填空题（每空1分，共30分。） 1、模拟量输入通道中常用的放大器有、和 三种放大器。 2、采样保持器有和两种工作模式。 3、根据不同的用途，交流伺服电机可以采用以下三种控制方法____________ 、____________ 和。 4、所谓PID控制是指____________ 、____________ 和 控制。
机械系统微机控制总结
1.机械系统的控制结构：传感器，运算单元，执行机构 2.冯诺伊曼思想：结构：运算器，控制器，储存器，输入设备和输出设备（CCMIO）； 计算机内部采用二进制来表示指令和数据；将编好的程序和原始数据先存入存储器中 3. 4.计算机系统分为硬件和软件；硬件分为主机和外部设备；主机包括CPU和存储器 5.总线定义：各种信号线的集合，是计算机各个部件传送数据，地址和控制信息的公共 通路 6.总线构成：地址总线，数据总线，控制总线（ADC） 7.总线特征：高速（满足CPU的外部访问要求），标准（使得不同的设备连接计算机主 机系统），公共（全部外部设备共同使用） 8.现代PC机主机版的三大半导体部件：CPU，存储器，芯片组 9.冯诺伊曼结构缺陷：在高速运行时，不能达到同时取指令和取操作数，从而形成了传 输过程的瓶颈 10.哈佛结构：哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构，是一种并 行体系结构， 11.哈佛结构组成：CPU、程序存储器和数据存储器 12.哈佛结构优势：提供了较大的存储器带宽，使数据的移动和交换更加方便，尤其提供 了较高的数字信号处理性能。 13.微机控制系统分类：台式计算机；中、大、巨型计算机；微处理器；现场控制器；继 电器组（PLC）； 14.z影响运算速度的因素：CPU内部时钟；指令系统；CPU架构；多CPU并行技术；存 储器速度 15.输入通道：将被控对象上的模拟信号和开关信号变换成数字量的各种电路和设备的总 称。
16.传感器输出的模0拟信号预处理：信号放大电路；抗干扰措施；滤波电路；模拟信号 处理 17.传感器信号放大电路的干扰源及解决：热电势干扰——热屏蔽、散热器和将大功率、 小功率电路彼此分开；接口电路内子系统间的耦合——接地与去耦；外部产生的电磁感应耦合和电容耦合——屏蔽电缆、恒流源传输 18.DAC和ADC的主要性能指标：分辨率（Vg=VREF/2n）；精度；转换速度 19.模数转换过程：取样－量化－编码 20.数字传送方式：简单传送；查询传送；中断传送；直接储存器方式传送（DMA） 21.PWM：脉冲宽度调制输出 22.GPU：GraphicProcessingUnit图形处理器 23.T&L：Transform and Lighting多边形转换与光源处理 24.GPU的整体架构：基于流处理器阵列的主流GPU结构－聚合计算性能强；基于通用计 算核心的GPU结构－可编程行上具有较大优势 25.与CPU相比，GPU具有更多的计算单元和高并行结构，GPU更适用于同时进行大量简 单的统一操作，GPU 在处理图形数据和复杂算法方面拥有比CPU 更高的效率，但对于复杂控制过程的处理能力比CPU弱 26.GPU整体架构：流多处理器，流处理器，共享内存，板载显存 27.CUDA：Compute Unified Device Architecture统一计算设备架构 28.PAL：Programmable ArrayLogic可编程阵列逻辑 29.GAL：Generic ArrayLogic通用阵列逻辑 30.PLD：Programmable Logic Device可编程逻辑阵列 31.CPLD：Complex ProgrammableLogicDevice复杂可编程逻辑阵列，一种用户根据各自需 要而自行构造逻辑功能的数字集成电路，集成度更高，有更多的输入端、乘积项和更多的宏单元 32.FPGA：FieldProgrammable Gate Array现场可编程门阵列 33.CPLD基本结构：可编程逻辑阵列（由若干可编程逻辑宏单元组成）、可编程I／O控 制模块（I/O单元是CPLD外部封装引脚和内部逻辑间的接口）、可编程内部连线（作用是在各逻辑宏单元之间以及逻辑宏单元和I/O单元之间提供互连网络） 34.菊花链连接：将多个CPLD器件以串行的方式连接起来，一次完成多个器件的编程。 35.FPGA具有更高的集成度、更强的逻辑实现能力和更好的设计灵活性。具有高密度、高 速率、系列化、标准化、小型化、多功能、低功耗、低成本，设计灵活方便，可无限次反复编程，并可现场模拟调试验证等特点。 36.SRAM编程技术：可反复编程，实现系统功能的动态重构；每次上电需重新下载 37.FPGA组成：可编程逻辑快、输入／输出模块、可编程互联资源、一个SRAM结构的配 置储存单元。 38.CPLD以乘积项结构方式构成逻辑行为 39.FPGA以查表法结构方式构成逻辑行为 40.CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑，FPGA更适合完成时序逻辑；CPLD连续式的布 线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的，FPGA分段式的布线结构决定了其延迟的不可预测性；编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD比FPGA使用起来更方便；CPLD的速度比FPGA快，并具有较大的时间可预测性。CPLD保密性好，功耗大。
同济大学自动控制原理复习大纲
《控制工程基础》复习大纲 第一章绪论 1）了解自动控制理论发展简况及反馈控制理论的研究对象和方法； 2）掌握自动控制系统的基本概念、术语； 3）了解自动控制系统的组成和分类； 4）了解对自动控制系统稳、准、快三方面的基本要求。 第二章控制系统的数学模型 1）一般了解数学模型的概念、表达方式； 2）熟悉拉氏变换的定义、性质，常见的简单时间函数的拉氏变换式，可根据拉氏变换的性质求解较复杂时间函数的拉氏变换和拉氏反变换； 3）熟悉传递函数的概念及典型环节的传递函数； 5）能够列写一般机电系统的传递函数方块图，掌握控制系统的方框图及方框图的简化方法。 第三章控制系统的时域分析 1）了解控制系统的典型输入信号（包括它们间的关系）及时域响应指标定义； 2）熟悉一阶系统的瞬态响应及性能指标； 3）掌握二阶系统的瞬态响应指标及计算； 4）了解稳定性的概念、稳定的充要条件； 5）掌握判断稳定性的代数判据（罗斯判据）及应用； 6）掌握稳态误差的计算方法。 第五章控制系统的频域分析 1) 掌握频率特性的基本概念，频率特性的两种主要表达方式：幅相频率特性、对数频 率特性； 2)熟悉典型环节的频率特性； 3)了解最小相位系统的概念； 4)掌握系统开环频率特性(奈奎斯特图和伯德图)的绘制和乃奎斯特稳定判据(包括利 用幅相频率特性曲线和对数频率特性曲线进行判断)； 5)掌握利用实测开环幅频特性确定系统的开环传递函数的方法； 6)掌握控制系统相角裕度、幅值裕度的基本概念及计算方法。 第六章、控制系统的的综合与校正 1）熟悉串联校正装置的频率特性及其作用
2）重点掌握利用分析法和期望频率特性法确定串联校正装置参数的方法； 3）熟悉反馈校正 4）掌握复合校正设计方法 第八章、计算机采样控制系统 1）了解采样过程； 2）掌握采样定理的内容和零阶保持器； 3）熟悉Z变换和Z反变换的计算方法； 4）掌握求Z脉冲传递函数的方法； 5）重点掌握采样系统的稳定性和稳态误差分析方法。
糕点切片机说明书同济大学机械原理课程设计说明书
糕点切片机说明书 第五组 易万力、李华斌、杨永亮、林楷、王博 指导老师：李小江 目录
一、设计题目和要求 1.题目： 糕点切片机 2.工作原理及工艺动作简述 糕点切片机的切刀运动机构由电动机驱动，经减速后使切刀实现切片所需的某种往复运动。糕点铺在传送带上，间歇地进行输送，通过改变传送带输送速度或每次间隔的输送距离，以满足糕点不同切片规格尺寸的需要。糕点先成型，经切片后再烘干。 3.原始数据及设计要求（组号：5 数据号：3） （1）糕点厚度：10~17mm。 （2）糕点切片长度：45mm。 （3）切刀切片最大作用距离：300mm。
（4）切刀工作节拍：50次/min。 （5）生产阻力甚小。设计要求机构简单、轻便、运动灵活可靠。 （6）电机参考规格： 1300r/min。 4.难点提示及注意事项 （1）切削速度较大时，切片刀口会整齐平滑，因此切刀运动方案的选择很关键，切口机构应力求简单适用、运动灵活和运动空间尺寸紧凑 等。 （2）直线间歇运动机构如何满足切片长度尺寸的变化要求，是需要认真考虑的。调整机构必须简单可靠，操作方便。是采用调速方案，还 是采用调距离方案，或采用其它调速方案，均应对方案进行定性分 析比较。 （3）间歇输送机构必须与切刀运动机构工作协调，即全部送料运动应在切刀返回过程中完成。需要注意的是，切口有一定的厚度，输送运 动必须等切刀完全脱离切口后方能开始进行，但输送机构的返回运 动则可与切刀的工作行程在时间上有一段重叠，以利提高生产率， 在设计机器工作循环图时，应注意上述特点并适当选择输送运动机 构的设计参数。
二、执行机构设计 1．工艺动作分解和机构分解 糕点切片机要求完成两个动作： （1）糕点的直线间歇运动 （2）切刀往复直线运动 2. 执行机构的选择及评价 糕点直线间歇运动机构可采用棘轮机构、不完全齿轮机构、槽轮机构等。 切刀往复直线运动机构可采用导杆机构、凸轮机构、曲柄滑块机构等。 （1）糕点直线间歇运动机构：
微机控制技术试题.doc
一、单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号 写在相应位置处。答案错选或未选者，该题不得分。每小题2分，共30分。） 以下几项不属于微机控制系统硬件的是（ 计算机 B 、 过程输出通道及接口 D 、 DCS 是指（）。 集散型控制系统 监督计算机控制系统 1、 A 、 C 、 2 、 A 、 C 、 3、 A 、 C 、 4、 A 、 C B 、 D 过程输入通道及接口 程序设计系统 直接数字控制系统 现场总线控制系统 以下几项不属于微机控制系统发展方向的是（）。 集成化 B 、 小型化 D 、 模拟信号到采样信号的转换过程称为（ 采样过程 B 、 滤波过程 D 、 单一化 智能化 ）o 量化过程 隔离过程 电路接到采样信号后，输出电压Vo 达到指定跟踪误差范围）。 孔径时间 B 、保持时间 捕捉时间 D 、采样时间 下列几项不属于ADC0809 的主要性能的是（）。 工作频率为500HZ B 、分辨率为12位二进制数 模拟输入电压范围是0V —5V D 、允许输入8路模拟电压 下列8155的引脚中，（）为8155片 B 、RESET CE D 、IO/M （）是一种把电脉冲信号转换成相应的直线位移或角位移的执行元件。 第1页共6页 A 、伺服电机 B 、固态继电器 C 、步进电机 D 、变频器 9、 由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（ ） 转 换。 A 、A/D 转换器 B 、双向可控硅 C 、D/A 转换器 D 、光电隔离器 10、 下列不属于人机接口设备的是（）o A 、光盘 B 、键盘 C 、LE D 显示器 D 、打印机 11、 下列不属于数字PID 控制器参数整定任务所确定）。 A 、Kp B 、Ti
《机电一体化系统》模拟试卷1及参考答案资料
《机电一体化系统》模拟试卷1及参考答 案
《机电一体化系统》模拟试卷1及参考答案 一、名词解释（每题3分共15分） 1、机电一体化 2、步进电动机 3、灵敏度(测量) 4、变频调速 5、FMS 二、填空题（每空１分，共20分） 1、对伺服系统的技术要求是____________、____________、____________、__ _________。 2、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节：____________、 ____________。 3、计算机控制系统的类型包括___________、__________、监督控制系统、___ ________。 4、接口的基本功能主要有______________、__________、________________ _。 5、对直线导轨副的基本要求是__________、__________、_________、_______ ___和平稳。 6、伺服系统的基本组成包括__________ 、____________、__________、_____ _________。 三、选择题（每题2分共10分）
1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过______决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（）。 A.1 山东科技大学2010-2011学年第二学期《计算机控制技术》考试试卷 一、简答题（每题4分，共40分） 1、简述计算机控制的典型形式有几种。 2、简述接口和过程通道的定义。 3、绘制计算机控制系统框图。 4、简要说明PID控制器的P、I、D作用。 5、简述数字滤波方法的种类。 6、简要回答DDC的含义。 7、简单说明模数转换和数模转换的物理意义。 8、简要说明采样定理的物理意义。 9、简要介绍采样保持器的作用，举一个例子。 10、采样周期的选定应注意什么问题？ 二、计算题（每题10分，共10分） 利用后向差分法和双线性变换法将下式进行离散化。并写出差分方程和绘制程序流程图。 三、计算题（每题20分，共20分） 将离散化，求取位置算法和增量算法表达式，并绘制实时性较高的程序编写流程图。 四、计算题（每题10分，共10分） 若加工第一象限OA，起点O（0，0），终点A（11,7）。要求： （1）按逐点比较法插补进行列表计算； （2）做出走步轨迹图，并标明进给方向和参数。 五、设计题 假设ADC0809的端口地址经编译器译码得到为FOH，画出8051与ADC0809的连接器，并写出从IN7路采集信号的程序。 六、计算题（每题10分，共10分） 已知模拟调节器的传递函数，采用数字PID算式实现，试分别写出相应的连续位置型PID和增量型PID算式及其各自的离散化方程。设采用周期T=0.2s。 详细答案 一、 1、计算机控制系统的典型形式: (1)操作指导控制系统。优点：结构简单，控制灵活和安全，缺点是由人工操作，速度受到限制，不能控 制多个对象。 （2）直接数字控制系统（DDC），实时性好，可靠性高和适应性强。 （3）监督控制系统（SSC），是生产过程始终处于最优工况。 （4）分型控制系统（DCS），分散控制，集中操作，分级管理。 （5）现场总线控制系统（FCS），降低成本，提高可靠性，可实现真正的开放式互连系统结构 2、接口定义：接口是连接通道与计算机的中间设备，经接口联系，通道便于接受微机的控制，使用它可 达到由微机从多个通道中选择特定通道的目的。 过程通道：过程通道是主机与工业生产过程之间信号的传递和转换的连接通道。 4、比例控制作用：对当前时刻的偏差信号e(t)进行放大或衰减，控制作用的强弱取决于比例 系数；特点：它能迅速反应误差，从而减小误差，加快响应速度。 缺点：不能消除静态误差，过大甚至造成系统不稳定。 积分控制作用：通过对误差累积的作用影响控制量，并通过系统的负反馈作用减小偏差； 特点：与e(t)存在全部时段有关，只要有足够的时间,积分控制将能够消除稳态误差。 缺点：不能及时地克服扰动的影响 微分控制作用：反应e(t) 变化的速度，在偏差刚刚出现时产生很大的控制作用，具有超前控制作用； 作用：有助于减小超调和调整时间，改善系统的动态品质; 缺点：不能消除系统的稳态误差。 5、数字滤波方法的种类： 1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法） 优点：能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰 缺点：无法抑制那种周期性的干扰平滑度差 2、中位值滤波法 优点：能有效克服因偶然因素引起的波动干扰；对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜 3、算术平均滤波法 优点：适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动 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 4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法） 优点：对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，适用于高频振荡的系统 缺点：灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差，不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差，不适用于脉冲干扰比较严重的场合，比较浪费RAM 5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法） 优点：融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差缺点：测量速度较慢，和算术平均滤波法一样，比较浪费RAM 6、限幅平均滤波法 优点：融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差 武汉理工大学考试试题纸（A卷）课程名称：机械系统计算机控制专业班级机械制造及自动化2002级 备注：学生不得在试题纸上答题（含填空题、选择题等客观题） 一．填空题（每空0.5分，共20分） 1．8086CPU被复位后，以下各寄存器的内容是Flag：（1）；IP：（2）；CS （3）；系统将从存储器的（4）地址处取指令执行。 2．在数字逻辑电路中，逻辑是指（5），组合逻辑电路的特点是（6），时序逻辑电路的特点是（7）。 3．微型计算机硬件通常由五个基本部分组成，它们分别是（8），（9），（10），（11）和（12）。 4．88086/8088在最小方式下有关总线请求的信号引线是（13）和（14）。 5．8086宏汇编语言中的伪指令可以组成多种伪指令语句，符号定义伪指令的形式为（15），分段定义伪指令的形式为（16），指定起始地址伪指令的形式为（17）。 6．汇编语言编写的源程序是结构化形式的程序，它有四种基本结构形式，它们是（18），（19），（20）和（21）。 7．8086/8088在满足（22）和（23）的条件下可以响应一个外部INTR中断请求；8086/8088的中断向量表在存储器的（24）地址至（25）地址的区域中；向量表的内容是（26）。 8．当一片存储器芯片的容量不能满足系统要求时，需要用多片组合来扩充存储器，扩充的方法有（27）和（28）两种。 9．在计算机系统中，如果存储器芯片的地址线少于系统中所具有的地址线，一般将低位地址线与存储器地址线直接相连，高位地址线有三种译码方式，它们是（29），（30）和（31）。 10．中断处理的过程一般可分为保存断点，（32），（33），（34）和（35）。 11．8086微机系统中，堆栈区内数据存储的规则是（36），堆栈区数据存储单元的地址由（37）和（38）两个寄存器提供起逻辑地址，堆栈操作的指令有（39）和（40）。 两条。 二．问答题（每小题5分，共20分） 1．8086与8088这两个微处理器在结构上有何相同点，有何主要区别？ 2．简述CPU和外设信息交换的各种方式及其特点。 3．8086如何响应一个外部的INTR中断请求? 4．8086执行了一个总线周期”是指8086做了哪些可能的操作？基本总线周期如何组成？在一个典型的读存储器总线周期中，地址信号、ALE信号、RD#信号、数据信号分别何时产生？三．计算和画图题（每小题5分，共15分） 1．8位二进制补码完成–85 + 60 计算，并判断结果是否有溢出。 2．个有32个字的数据区，它的起始地址为80A0：CDF6，算出这个数据区首、末字单元的物理地址。 3．图示说明数据定义伪指令语句 VAR DB 12，–12H，3DUP（0，FFH）实现的内存分配和预置数据。 四．指令和程序题（共20分） 1．指出下列指令中源操作数和目标操作数的寻址方式。（5分） （1）MOV SI，2100H（2）AND AX，ES:[BX] （3）ADC AX，[BX][SI] 2．请写出下列指令单独执行后，有关寄存器及存储单元的内容。（5分） 假设指令执行前(DS)=(ES)=3000H，(AX)=2000H，(BX)=1200H，(SI)=2， (31200H)=2400H，(31202H)=90F7H （1）ADD ES：[BX]，900H （2）MUL WORD PTR [BX+SI] 3．请把下列程序中所缺语句补充完整，并回答问题：（10分） TITLE EXAMPLE.ASM DATA SEGMENT A DW 0 B DW 0 C DW 230，20，54 __________________________ CODE SEGMENT ASSUME ______________________________ PROG PROC FAR START: PUSH DS MOV AX.0 _______________ MOV AX，DATA ________________ 1 《微机控制技术》复习题B 一、判断题 （ ）1、串行通信与串行D/A 转换是一回事，都是将并行数据串行输出。 （ ）2、一般来说，采用双端输入的差动运算放大器、或光耦器件有利于抑制共模干扰。 （ ）3、对于带纯滞后环节的控制系统，使用史密斯纯滞后补偿原理后，可以将纯滞后部分等效于反馈环之外，消除其纯滞后环节对系统稳定性的影响。 （ ）4、如果按大林提出的简单修正算法来消除振铃现象，则对系统的稳态输出无影 响，但对动态性能有影响。 （ ）5、模拟调节器相对于数字调节器更容易实现复杂控制规律。 （ ）6、逐次逼近式A/D 转换器与计数器式A/D 转换器相比，后者转换速度更快。 （ ）7、进入I/O 通道的干扰按其对电路的作用形式，通常可分为串模和共模干扰。 （ ）8、在选择PID 参数时，引出控制度的概念，当控制度等于“2”时，数字控制 器与模拟控制器的控制效果相当。 （ ）9、要使二阶系统输出获得理想动态品质，其闭环幅频满足的条件是()1,A ω=相 频满足的条件是()0o ωΦ=。 （ ）10、A/D 转换器的分辨率与转换精度是一回事，分辨率高，则转换精度也高。 （ ）11、对于斜坡输入信号设计的最小拍无差系统，对于其它输入信号仍然是最小拍无差的。 （ ）12、大林把控制量()u k 以二分之一的采样频率振荡的现象称为“振铃现象”。 （ ）13、最少拍有波纹系统的缺陷之一是输出在采样点上的值与输入不相等。 （ ）14、要实现最少拍无波纹控制，在被控对象()c G s 含有足够积分环节的前提下， ()z Φ还应包含()G z 的单位圆上和单位圆外的零点。 （ ）15、为了实现最少拍无差控制，)(Z e Φ的表达式中需含有()G Z 的全部极点。 二、填空题 1、常用的I/O 控制方式是 ， 、 。 2、微型计算机控制系统中解决中断优先级的办法是 ， ， 。 3、满足实时控制要求的使用条件是 。 4、最短响应时间是 。 机电一体化考试试卷 A卷 一. 名词解释 1. 接口——机电一体化系统中各子系统之间进行物质、能量和信息传递与交换的联系部件。 2. 连续控制系统——信号在时间上是连续变化的系统。 3. 计算机控制系统——采用计算机作为控制器的控制系统即为计算机控制系统，又被称为离散控制系统。 5. 直流伺服系统——采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统。 8. 同步调制——在改变正弦调制波的频率f的同时成正比的改变三角载波的频率f c，使载频比N保持不变，则称为同步调制。 9. 异步调制——在改变正弦调制波的频率f的同时，三角载波的频率f c的值保持不变,使载频波比N值不断变化，则称为异步调制。 11. 抗干扰技术——研究电子设备及系统抵抗外部和内部电磁干扰，保证其正常工作的具体措施。 12. 工业机器人——一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操作工具，用以完成各种作业。 二. 填空 1. 接口的基本功能有三个，一是交换，通过接口完成信号模式或能量的统一，二是放大，达到能量的匹配，三是传递，遵循协调一致的时序，信号格式和逻辑规范将放大后的信号可靠.快速.精确地交换。 3. 在机电一体化系统中，机械结构主要用于执行机构、传动机构和支承部件，用以完成规定的动作；传递功率、运动和信息；起支承连接作用等。通常，它们是微机控制伺服传动系统的有机组成部分。 4. 对机电一体化系统中的机械传动系统建模一般分两步进行，首先把机械系统中各基本物理量折算到传动链中的某个元件上，然后，再根据输入量和输出量的关系建立它的数学模型。 6. 由于非线性摩擦的存在，机械系统在低速运行时，常常出现爬行现象，导致系统运行不稳定。爬行一般出现在某个临界转速以下，而在高速运行时并不出现。 7. 惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利。因此，机械设计时，在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。 10. 一般来说，伺服系统的基本组成可包括控制器、功率放大器、执行机构和检测装置等四大部分。 11. 常用的伺服电动机有直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机三种。 14. 若系统的输出量为速度，将此速度反馈到输入端，并与输入量比较，就可以实现对系统的速度控制，这种控制系统称为速度伺服控制系统。 17. 单片微计算机是将CPU 、RAM 、ROM 、定时/计数、多功能I/O(并行、 一、]t b 填空题 1.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。 2.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。 5.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。 6.信号接地方式应采用一点接地方式，而不采用多点接地方式。 7.按极点配置设计的控制器通常有两部分组成，一部分是状态观测器，另一部分是控制规律。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 9.线性表、数组、堆栈和队列的共同特点是要求连续的存储单元来顺序存放数据元素。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 二、名词解释 1.采样过程按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号，变成在时刻0、T、2T、…kT的一连串脉冲输出信号的过程 2.地线”是信号电流流回信号源的地阻抗路径 3.数字程序控制就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制 4.数据是描述客观事物的数、字符，以及所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的集合 5.积分饱和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 三、选择题（合计15分，每题3分） 1.下列不属于数字控制方式的是（C ） A、点位控制 B、直线控制 C、网格控制 D、轮廓控制 2.8位的A/D转换器分辨率为（ C ） A、0.01587 B、0.007874 C、0.003922 D、0.0009775 3.专家控制系统大致可以分为（D ） ①专家自整定控制②专家自适应控制③专家监督控制④混合型专家控制⑤仿人智能控制 A、①②③⑤ B、②④⑤ C、②③④⑤ D、①③④⑤ 4.一个8位的A/D转换器(量化精度0.1%)，孔径时间3.18μm，如果要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为（B ） A、5Hz B、50Hz C、100Hz D、500Hz 5.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的电压送至ADC0809，ADC0809的输入范围为0~5V，当t=KT时，ADC0809的转换结果为6A，此时炉温为（C ） A、588.98℃ B、288.98℃ C、361.23℃ D、698.73℃ 四、简答题（合计20分，每题5分） 1.什么是干扰，干扰来源，抗干扰措施。 答：就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。外部干扰和内部干扰。硬件措施，软件措施，软硬结合的措施 2.逐点比较法插补原理。 答：所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这 机械原理课程设计 --步进输送机 机械工程学院 机械设计制造及其自动化专业 指导老师：虞红根 姓名：施志祥学号：101816 设计人：徐青、施志祥、高瑜刚、李浩伦 完成日期：2012年5月11日 设计题目及要求 题目：步进输送机设计（题二） 工作原理： 步进输送机是一种间歇输送工件的传送机械。工件由料仓卸落到轨道上。滑架作往复运动，滑架正行程时，使工件向前运动；滑架返回时，工件不动。当滑架又向前运动时，使下一个工件向前运动，可使工件保持一定的时间间隔卸落到轨道上。 原始数据及设计要求： 1）输送工件的形状和尺寸，如下图所示。 单位：mm 输送步长为H=840mm。 2）滑架工作行程平均速度为s。要求保证输送速度尽可能的均匀，行程速比系数K值为左右。 3）滑架导轨水平线至安装平面的高度在1100mm以下。 4 ）电动机功率可选用, 1400r/min左右（如Y90S-4）。 注意事项及难点提示： 1）机构的协调设计； 2）步进输送机构与插断机构的主要审计参数有些已给定，有些需要计算或自行确定。比如，可按已知行程，平均速度和行程速比系数确定曲柄转速。 3）步进输送机运动简图应进行多方案比较。工件的运送要求平稳和有较高的定位精度。进行方案评价是，侧重点应放在运动和动力功能质量方面（比如，工件停放在工位上之前的速度变化应尽量平缓）。 工艺动作分解 机构选型 加料：由工件做自由落体运动完成 插断：插断机构 方案一： 工作原理： 运用凸轮加弹簧，使工件往下掉的开关始终与凸轮表面接触，从而与凸轮表面运行轨迹一致，实现开关一开一闭。 优点： 1. 只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到想要的 运动规律，易实现插断； 2. 结构紧凑，计算简单。 缺点： 1.加工两个凸轮，成本较高； 2．凸轮与推杆之间的点、线接触，是使得凸轮轮廓易磨损； 3．较难实现同步传递动力给两个凸轮。 方案二： 工作原理： 利用双摆杆机构带动插板运动实现插断。 优点： 一、填空题 1.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。 2.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。 5.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 ------------------------------------------------------------------------------------- 1.计算机系统由和两大部分组成。计算机、生产过程 2.集散控制系统（DCS）的结构模式为：.操作站—控制站—现场仪表 3.变送器输出的信号为或的统一信号。0~10mA、4~20mA 10.采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1、实时的概念不能脱离具体的过程，一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时系统必定是在线系统。 2、典型的工业生产过程可分为：连续过程、离散过程、批量过程。 3、计算机控制系统的典型型式：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、综合自动化控制系统。 4、计算机控制系统的发展趋势：控制系统的网络化、智能化、扁平化、综合化。 5、数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。 6、在计算机控制系统中，模拟量输入通道的任务是把系统中检测到的模拟信号，变成、二进制数字信号，经接口送往计算机。 7、计算机控制系统的CPU抗干扰措施常采用看门狗、电源监控（掉电检测及保护）、复位等方法。 9、香农采样定理：如果模拟信号（包括噪声干扰在内）频谱的最高频率为f max，只要按照采样频率f≥2f max进行采样，那么采样信号y* (t)就能唯一地复观y(t). 10、程序设计通常分为5个步骤，即问题定义、程序设计、编码、调试、改进和再设计。 二、名词解释 信号调理——为了将外部开关量信号输入到计算机、必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，这些功能称为信号调理。 有源I/V变换——主要是利用有源器件运算放大器、电阻来实现将变送器输出的标准电流信号变换成标电压信号。 积分分离——在PID控制中，为了提高控制性能，当偏差e(k)较大时，取消积分作用（采用PD 控制）；当偏差e(k)较小时才将积分作用投入（采用PID控制）。 模糊集合——在人类思维中，有许多模糊的概念，如大、小、冷、热等，都没有明确的内涵和外延的集合。 软件陷阱——就是一条引导指令，强行将捕获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。 《微机控制技术》复习题B 一、选择题 1. 防止抖动是能否正确读取键值的必要环节，实现方法是。 A．可以用硬件电路或软件程序实现B．只能用滤波电路或双稳态电路实现 C．只能用软件程序实现D．只能用延时程序实现 2. LCD显示的关键技术是解决驱动问题，正确的作法是。 A．采用固定的交流电压驱动 B．采用直流电压驱动 C．采用交变电压驱动 D．采用固定的交变电压驱动 3. 小功率直流电机控制控制系统中，正确的作法是 A．改变定子上的通电极性，以便改变电机的转向 B．改变转子上的通电极性，以便改变电机的转向 C．在定子上通以交流电，电机可周期性变换转向 D．在转子上通以交流电，电机可周期性变换转向 4. 在实际应用中，PID调节可根据实际情况调整结构，但不能。 A．采用增量型PID调节B．采用带死区的PID调节 C．采用PI调节D．采用I D调节5. 若用4位共阳极LED和74LS04构成光报警系统，使最高位发光其余位不发光的报警模型是。 A．1000B B．0001B C．1111B D．0000B 6. 关于ADC0809中EOC信号的描述，不正确的说法是。 A. EOC呈高电平，说明转换已经结束 B. EOC呈高电平，可以向CPU申请中断 C. EOC呈高电平，表明数据输出锁存器已被选通 D. EOC呈低电平，处于转换过程中 7. 采样/保持器的逻辑端接+5V，输入端从2.3V变至2.6V,输出端为。 A．从2.3V变至2.6V B．从2.3V变至2.45V并维持不变 C．维持在2.3V D．快速升至2.6V并维持不变 8. 计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是 A．接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D．SCC计算机与控制无关 9. 键盘锁定技术可以通过实现。 A．设置标志位B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都 D．定时读键值 10．引起调节的根本原因是偏差，所以在下列说法中,不正确的是。 A．偏差的正、负决定调节作用的方向 B．偏差的大、小决定调节作用的强、弱 C．偏差为零，调节作用为零 D．偏差太大，调节失效 二、填空题 1．DDC系统的最大优点是______________________________。 2．采样/保持器有两种工作方式。在采样方式中，采样-保持器的输出__________________ 。在保持状态时，采样-保持器的输出_________________________。 3．在PID控制系统中， I的作用主要是_____________，它一般不单独使用的原因是 ______________。 （一）一、填空(每空2分，共20分) 1.机电一体化产品按用途可以划分为办公机电一体化产品、产业机电一体化产品、民用机电一体化产品 2．控制及信息处理单元一般由控制计算机、控制软件和硬件接口组成。 3．在小功率传动链中，为使总的折算惯量最小，各级传动比分配应遵守前小后大原则。4．典型的可编程控制器由编程器、微处理器、贮存器、电源和输入／输出接口等部分构成。5．传感器的静态特性能数主要有灵敏度、线性度迟滞和重复精度。 二、简答题(每题4分，共20分) 1．为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度?答：机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。 2．机电一体化相关技术有哪些? 答：机电一体化相关技术有：机械技术，计算机与信息处理技术，系统技术，白动控制技术，传感器测试技术和伺服驱动技术。 3．转动惯量对传动系统有哪些影响?答：转动惯量增大使机械负载增加，功率消耗大；使系统相应速度变慢，降低灵敏度；使系统固有频率下降，容易产生谐振。 4．简述机电一体化产品设计中，详细设计的主要内容。答：详细设计主要包括：系统总体设计；业务的分组；机械本体及工具设计；控制系统设计：程序设计；后备系统设计；完成详细设计书及制造图样；产品出厂及使用文件的设计。 5．简述A／D、D／A接口的功能。答：A／D接口的功能是将温度、压力等物理量经传感器变成的电压、电流等信号转换为数字量。D／A接口是将二进制数字量转换成电压信号。三、分析题(20分) 1．已知数控机床控制系统如图所示，试说明图中的各个部分属于机电一体化系统巾的哪一个基本要素? )解答：图中各部可分为：（1）控制及信息处理单元：键盘、计算机、显示；(2)测试传感部分：光电编码器、信号处理；(3)能源：电源；(4)驱动部分：功放、电机；(5)执行机构：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台 2．试分析图示传动系统中，齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响? 解答：齿轮传动链位于电机之后，前向通道的闭环之外，其传动误差的低频分量和高频分量都不能通过闭环控制来消除，都会影响输出精度。山东科技大学2010-2011学年第二学期《计算机控制技术》考试试卷
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