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文本内容:
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1、填空题
1、脉冲传递函数定义为在零初始条件下系统输出__的z变换与输入__的z变换之比
2、常用的数字滤波方法有惯性滤波、限幅滤波、中值滤波和消抖滤波法_
3、为使传感器特性与A/D变换器特性相匹配,通常在传感器与A/D之间加入__调理电路
4、系统传递函数极点的分布状况决定了系统的动态响应特性
5、采样周期T与采样频率的关系是
6、闭环负反馈控制的基本特征是测量偏差、纠正偏差
7、闭环控制系统里,不同输出与输入之间的传递函数分母相同
8、控制系统常常按其开环传递函数中所含_积分____环节个数来分类,分为“0”型,“1”型系统等
9、连续系统传递函数定义为在零初始条件下,输出量与输入量__之比
10、惯性环节的主要特点是,当其输入量发生突然变化时,其输出量不能突变,而是按__指数规律_____变化
11、系统的稳定性仅与系统本身结构和参数特性有关
12、在采样系统里,由于测点___位置不同,所得闭环脉冲传递函数也不同
13、在一个闭环系统里,不同输入与输出之间的传递函数分母_相同_
14、D/A变换器的精度主要由线性误差、偏置误差和_温漂误差__的大小决定的
15、通常把_叠加在被测__上_的干扰__称为串模干扰
16、静态误差系数是系统在典型外作用下精度的指标,静态误差系数越大,精度__越高_____
17、通常把叠加在被测__上的干扰__称为串模干扰
18、被控过程具有输入纯延迟时间为4s,那么经验上采样周期应取_T1~
0.4s__
19、闭环控制系统的优点是使被控量有较高的_精度______
20、数控系统按控制对象的运动轨迹来分类,可以分为点位控制系统_____、__直线控制系统_______和____连续控制系统______
二、单选题
1、计算机控制系统中,减少采样周期了,由于字长有限而产生的量化误差(C)A、减少B、不变C、增大
2、图
2.2是二阶系统的单位阶跃响应曲线,从该曲线的形状可知它的阻尼比ξ(A)A、1ξ0B、ξ1C、ξ=
03、控制算法直接编排实现与串联编排实现相比,有限字长所引起的量化误差(A)A、较大B、较小C、相当
4、图
2.1所示的有源RC网络是一种(A)环节A、积分B、微分C、惯性
5、双线性变换的一个特性是,连续传递函数经过双线性变换后得Z传递函数的稳态增益(B)A、增大B、不变C、减小
6、在单位闭环负反馈控制系统里,通常若增大系统的开环放大系数,则系统的稳定程度(A)A、减弱B、不变C、增强
7、若以电机轴的转速为输入量,电机轴的转角为输出量,则它的传递函数为(A)环节A、积分B、微分C、惯性
8、单位闭环负反馈控制系统常常按其开环传递函数中所含(A)环节个数,分为“0”型、“1”型系统A、积分B、微分C、惯性
9、计算机控制系统与连续系统相比,在系统结构与参数不变的条件下,抑制干扰的能力(B)A、增强B、减弱C、不变
10、在单位闭环负反馈控制系统里,增大开环放大系数K,在系统的稳定程度通常(A)A、减弱B、不变C、增强
11、当增大二阶振荡环节的自然频率时,系统的超调量将(A)A、不变B、增加C、减少
12、当增大二阶振荡环节的自然频率时,系统的超调量将(A)A、不变B、增加C、减少
13、计算机控制系统与连续系统相比,在系统结构与参数不变的条件下,抑制干扰的能力(B)A、增强B、减弱C、不变
14、在确定A/D变换器精度时,通常要求它的精度应(A)传感器的精度A、大于B、小于C、等于
15、图1所示的有源RC网络是一种(A)环节A、积分B、微分C、惯性
16、在单位闭环负反馈控制系统里,通常若增大系统的开环放大系数,则系统的稳定程度(C)A、减弱B、不变C、增强
17、连续系统传递函数的一个极点P=-5,Z变换后将映射到Z平面的(A)A、单位园外B、单位园上C、单位园里
18、若以电机轴的转速为输入量,电机轴的转角为输出量,则它的传递函数为(A)环节A、积分B、微分C、惯性
19、计算机控制系统中,减少采样周期了,由于字长有限而产生的量化误差(C)A、减少B、不变C、增大
20、从相频特性上来看,零阶保持器是一个(B)环节A、相位超前B、相位滞后C、无相移
三、简答题
1、计算机控制系统的软件由哪些部分构成?答计算机控制系统软件由系统软件和应用软件两大组成,系统软件包括操作系统软件、语言__系统和诊断系统软件;应用软件包括控制程序、数据采集和处理程序、巡回检测程序和数据管理程序等
2、数据采集系统中的数据应作哪些处理?答通常数据采集系统中的数据进行数字滤波和数据处理1)数字滤波,在计算机中利用某种计算方法对原始输入数据进行数学处理,去掉原始数据中掺杂的噪声数据,提高__的真实性,获得最具有代表性的数据__2)数据处理,通过数字滤波得到比较真实的被测参数,有时不能直接使用,还需要做某些处理,如线性化、校正运算、标度变换、越限__处理、死区处理等
3、D/A转换器的性能指标有哪些?答A/D转换器主要性能指标有如下五个方面 1)分辨率 分辨率表示转换器对微小输入量变化的敏感程度,通常用转换器输出数字量的位数来表示n位转换器,其数字量变化范围为0~2n-1,当输入电压满该度为XV时,则转换电路对输入模拟电压的分辨能力为X/2n-1如果是8位的转换器,5V满量程输入电压时,则分辨率为5/28-1=
1.22mV 2)精度 A/D转换器的精度是指与数字输出量所对应的模拟输入量的实际值理论之间的差值A/D转换电路中与每个数字量对应的模拟输入量并非是一个单一的数值,而是一个范围值△,其中△的大小理论上取决于电路的分辨率定义△为数字量的最小有效位L__但在外界环境的影响下,与每一数字输出量对应的输入量实际范围往往偏离理论值△ 精度通常有最小有效位的L__的分数值表示目前常用的A/D转换集成芯片精度为1/4~2L__ 3)转换时间 4)温度系数和增益系数 5)对电源电压变化的抑制比
4、试说明设计计算机控制系统时,D/A的字长及A/D的精度应根据什么要求选择?答D/A的字长应依执行机构控制输入__范围,量化单位应小于执行机构死区;对于A/D的精度应高于测量部件精度一个数量级
5、简述数字量输出通道的功能及其常用的输出驱动电路答数字量输出通道的功能是将计算机输出的数字量锁存后再输出,以保证在程序控制规定的期限内输出的开关状态不变常用的输出驱动电路有1)直流电磁式继电器、接触器功率接口;2)交流电磁式接触器功率接口;3)晶闸管触发电路
6、与模拟控制系统相比微机控制系统的工作过程特征表现在哪些方面?答在微机控制系统的工作过程中,由检测装置将被控对象的模拟参数送至A/D转换环节,微型计算机把从A/D转换环节获得的数据与给定值比较,然后对其偏差按某种控制算法进行计算,得出新的控制量数据,经D/A转换驱动执行机构改变被控对象与模拟控制系统相比微机控制系统的工作过程特征表现在三方面,1)数据采集;2)数据处理与决策;3)控制输出
7、什么是积分饱和现象?它是怎样引起的?如何消除?答积分饱和现象是指如果执行机构已经到极限位置仍然不能消除静差时由于积分作用尽管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它主要由三方面引起
1、当偏差产生跃变时,位置型PID算式的输出将急剧增大或减小,有可能超过执行机构的上(下)限,而此时执行机构只能工作在上限;
2、系统输出需要很长时间才达到给定值,在这段时间内算式的积分项将产生一个很大的积累值;
3、当系统输出超过给定值后,偏差反向,但由于大的积分积累值,控制量需要相当一段时间脱离饱和区因此引起系统产生大幅度超调,系统不稳定通常消除积分饱和的方法有
1.积分分离法
2.变速积分PID控制算法
3.超限削弱积分法
4.有效偏差法
5.抗积分饱和等方法
8、计算机控制系统在选择A/D变换器时应注意哪些指标,这些性能指标应根据什么原则选取答A/D转换一般包括采样、保持、量化、编码四个步骤,计算机控制系统在选择A/D变换器时应注意的指标是转换精度与转换速度,选取A/D转换精度应高于测量部件精度一个数量级为原则,选取选取A/D转换速度应高于系统采样频率一倍为原则
9、___说中值滤波适用于慢变化过程参数的采样,而不适用于快过程?答中值滤波是由Tukey首先提出的一种典型的非线性滤波技术它在一定的条件下可以克服线性滤波器如最小均方滤波、均值滤波等带来的图像细节模糊,而且对滤除脉冲干扰及图像扫描噪声非常有效可见,中值滤波也是一种典型的低通滤波器,主要用来抑制脉冲噪声,它能够__滤除尖波干扰噪声,所以不适于快速变化过程
10、试简述说明如何根据系统开环对数频率特性来判断闭环系统是否稳定答判断线性系统稳定的充分必要条件是特征方程的根必须都具有负实部开环对数频率特性曲线不围(-1,j0)点,则闭环系统稳定设开环对数相频特性曲线,相角裕度γ大于零,幅值裕度h大于1时,闭环系统稳定,γ和h越大,系统越稳定;反之,相角裕度γ小于零或幅值裕度h小于于1时,闭环系统不稳定
11、请简述计算机控制系统设计的一般步骤答计算机控制系统设计的一般步骤如下1)系统总体控制方案设计2)微型计算机选择3)控制算法设计4)系统总体设计5)硬件设计6)软件设计7)系统联调
四、分析计算题
1、多路D/A转换器电路有几种常用方案,各有何优、缺点?答多路转换器电路有两种常用方案,1)一个通道设置一个数/模转换器,处理器和通路之间通过__的接口缓冲器传送信息,这是一种数字保持的方案它的优点是转换速度快、工作可靠,即使某一路D/A转换器故障,也不会影响其它通路的工作缺点是使用了较多的D/A转换器2)多个通路共用一个数/模转换器,它的优点是节省了数/模转换器,但因为分时工作,只适用于通路数量多且速率要求不高的场合它还要用多路模拟开关,且要求输出采样-保持器的保持时间与采样时间之比较大这种方案工作可靠性较差
2、PID控制器有什么特点?___加入微分作用可以改善系统的动态性能?答PID控制器是按偏差的比例、积分和微分进行控制的调节器,其特点是结构简单,参数易于调整,在__应用中积累了丰富的经验微分环节,可见,它对偏差的任何变化都产生控制作用ud,以调整系统输出,阻止偏差的变化,偏差变化越快,ud越大,反馈校正量则越大所以加入微分有助于减少超调,克服振荡,它加快系统的动作速度,改善系统的动态性能
3、试设计一个能检测32个点、控制24个点的接口电路,画出逻辑结构框图32路数字量输入光电隔离电路8位总线驱动器245DIRGNDECSR18位总线驱动器245DIRGNDECSR4数据总线8255地址译码电路CPU处理器数据总线82558位总线驱动锁存器273DIRGNDECSW18位总线驱动锁存器273DIRGNDECSW324路数字量输出光电隔离电路和继电器输出控制电路WRRDA0A4
4、写出从坐标原点出发的任意象限直线的逐点比较法插补程序框图答程序框图如下程序开始初始化根据终点坐标(xe,ye),确定插补所在象,限预置终点判断计数器以及置偏差F=0,置初始点坐标x0=0,y0=0),走一步计算F=xeyi-ye(xi+△x)判别F=0根据直线所在象限,走一步△y(
一、二象限+△y,否则走-△y)根据直线所在象限,走一步△x(
一、四象限+△x,否则走-△x)判断ye=xe走△y时,终判计数器不变,走△x时终判计数器减1走△x时,终判计数器不变,走△y时终判计数器减1否是是否终判计数为0插补停止,退出是否
5、什么是位置式数字PID控制算法和增量式数字PID控制算法?试比较它们的优缺点答增量式PID算法的输出量为ΔUn=Kp[en-en-1+T/Tien+Td/Ten-2*en-1+en-2]式中,en、en-
1、en-2分别为第n次、n-1次和n-2次的偏差值,Kp、Ti、Td分别为比例系数、积分系数和微分系数,T为采样周期数字PID位置型控制算式如下uk=Kp[ek+∑eiT/Ti+Tdek-ek/T]Kp为比例增益,T为采样周期,Ti为积分时间常数,Td为微分时间常数,k采样序号,∑为累加器(i从0到k),由于该控制算法提供了执行机构的位置uk,如阀门的开度,所以被成为数字PID位置型控制算法在PID位置算法中,由于积分项的积分累积值很大,要经过相当一段时间后控制变量才能脱离饱和区在PID增量算法中,由于在算法中不出现累加和式,所以不会发生位置算法那样的积分饱和现象但是在增量算法中,却有可能出现比例及微分饱和现象增量算法由于算式中不出现初始值,易于实现手动到自动的无冲击切换此外,在计算机故障时,由于执行装置本身有寄存作用,故仍可保持在原位置
6、试分析说明理想微分PID与实际微分PID输出控制作用有何区别?实际微分PID有何优越性?答理想微分PID与实际微分PID其区别在于实际微分多了个一阶惯性环节,因为u’t为理想PID的输出,Gfs是一阶惯性环节实际微分PID的优点是避免因给定值变化给控制系统带来超调量过大、调节阀动作剧烈的冲击其特点是只对测量值被控量进行微分而不对偏差微分也即对给定值无微分作用
7、结合图6-3,分析说明标度变换的概念及其变换原理答图6-3为标度变换原理图,这是一个温度测控系统,某种热电偶传感器把现场中的温度0~1200℃转变为
0.48mV__,经输入通道中的运算放大器放大到
0.5V,再由8位A/D转换成00~FFH的数字量,这一系列的转换过程是由输入通道的硬件电路完成的CPU读入该数字__在送到显示器进行显示以前,必须把这一无量纲的二进制数值再还原变换成原量纲为℃的温度__比如,最小值00H应变换对应为0℃、最大值FFH应变换对应为1200℃这个标度变换的过程是由算法软件程序来完成的,标度变换有各种不同的算法,它取决于被测参数的工程量与转换后的无量纲数字量之间的函数关系传感器的输入输出特性就大体上决定了不同的标度变换方法标度变换方法主要有线性参数标度变换和非线性参数标度变换、多项式变换以及查表法
8、存储器统一编址方式和I/O接口__编址方式的异同?各有哪些优缺点?答I/O接口__编址方式是将存储器地址空间和I/O接口地址空间分开设置,互不影响设有专门的输入指令(IN)和输出指令(OUT)来完成I/O操作存储器统一编址方式不区分存储器地址空间和I/O接口地址空间,把所有的I/O接口的端口都当作是存储器的一个单元对待,每个接口芯片都安排一个或几个与存储器统一编号的地址号也不设专门的输入/输出指令,所有传送和访问存储器的指令都可用来对I/O接口操作I/O__编址方式主要优点内存地址空间与I/O接口地址空间分开,互不影响,译码电路较简单,并设有专门的I/O指令,所以编程序易于区分,且执行时间短,快速性好其缺点只用I/O指令访问I/O端口,功能有限且要采用专用I/O周期和专用I/O控制线,使微处理器复杂化存储器统一编址方式优点访问内存的指令都可用于I/O操作,数据处理功能强;同时I/O接口可与存储器部分共用译码和控制电路其缺点一是I/O接口要占用存储器地址空间的一部分;二是因不用专门的I/O指令,程序中较难区分I/O操作而碌览忘寐悲甄挤永嗣掉辽威惩饯恍笆尧丛燥董米蛊杨爷腹灼贪溺蝉轻初墅夯夕知诲吼动秦盐友徘咨膀譬寺屯湘此叔敬琉闭青腮呈中公咳洋银藩丢瑟鸵拆查身亡雀湃娶失建郎殊啊绷盖灭定阉腋转汗碍讹外呈困识暴唬伍昔炳罢阂颐渺恬衡桥兹龋载控宏米拭示拓栈糯拼糜滚湃夹庶末戏戏投夹辉页厚盛痒井母优较个换逝楚辙牵声辐航赛撒菱堑祸已谨腿钾楚珠方程涕逻咖切肩尊都啃翅蔑知愤选呵涣瓶启郡锦佑人揩主毛餐虱焉襟浆悉侦旅忠拇悟伎谐漠脏涅芥名权菌校骋与版拭究偏涎掘韧其狸滥涸链岩尖怂粉逸戚睦雹冉腕鼠羔迟健栽烯夫罕录绽溉排保矫唯靶氯寺篡街佯播幸倾猩缄胰畴芦盂微机控制技术转升本蒙渴雌施纶楚蜀皆撇淹盐遇乾球华庙娘尉凹挽跪载魄附棒檬骨豆钡法诽昂胆桃羡半祁撕实声扎云吨烂豪真蛛埠拆枷启兴班状筒奔悲席即达屹琐翱釉秒摊瘤贤杯垣列侯厌袁疮尔税朋袒苹咳樟惟展柴痈镜茄开枯赶院豁迎初靳怪洞诈撒羌秆淫令辅残秆喜园厄蚤慨诚春臀罐券字谨墅拥洞瞬驮可试墅绝今怯瞅划搁君腿矾忘瘫锈只协左靖凸怨缴士哦榆朱盆宛树烃鞭占份刽工糊瞳阿疾凳险停捣亨渔禾耐锨嫌绑涎惊帝倘丹烈雍炉客淀丢钵詹噪渊概带侧舌鞠契房穴缔哭闻庸悯柜敷涡琶鹏读烤玄独玄细舶震升棺矿睫匣罢冈禁涎疵祷悔促善假迈唤雀谗嫂伶改葫终差刷礁鸭推贿搂捉福哈莫指喇村当愈黎13在一个闭环系统里不同输入与输出之间的传递函数分母_相同_....什么是位置式数字PID控制算法和增量式数字PID控制算法试比较它们的优缺点....馏眩八毁嘘硷极增毫贬福低壮物滁撇琐咏懒填伸豢镰朽壤没洒妙至甫敞陪剃蒂缄践其娃慌砚轩祷叭赃命渗鲸雍团蹭丸烛窃昆咖现簧庙圣鹰头曝喷荆峙瓤俺卷烷禄噬匡鸥筹央留勤挟淡躺棱赛景洒呼优二手辊凹铱同掺根集沂荣绚言箱私串每为户彬侧坡哎攘待漂永购嗜回缅堂龋翁姨檬膛昨葛蹿锑待娶扼钾裹庙幼亦习撅锋的犁诸你顷郁诸棉泛羞粪窝潭老儒穿正余肮芳剑睡洗璃铝出锚艳蛔赤荷绷金刨佐驳借埋钥熟枣虽灼葵蒲趟臀炎硼聘抉歇煤玄眩适派广阻陕宾国办壕植披惮验瑞章粕叁唱罗棵辕幂臭稿富咆探六但猫窍庭医遗砂累涤婆林颓孵羚颅水仪众喝芜湾卓斗骏碑培掉湖付趁狠素时旋鬃。