计算机控制技术2010B考卷.doc

试卷装订线 装订线内不要答题，不要填写考生信息试卷装订线 学 院专业班级学 号姓 名120分钟64学时，4学分，闭卷，总分100分，占总评成绩70% 2013年6月4日题 号一二三四五六七八九十合 计满 分101020151530100得 分得分一、简述计算机控制系统的组成（本题10分）得分二、以某一控制系统（如：水箱水位控制系统）为例，简述计算机在一个控制周期内应完成哪些事情？（本题10分）得分三、数据采集 （本题20分）1. 简述模拟输入通道的作用，画出模拟量输入通道的组成结构图。（5分）四、2. 用8位A/D转换器ADC0809与8051单片机（或8086）实现8路模拟量采集。请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。（画图5分，程序10分，本题共15分）四、控制量输出（画图5分，程序10分，本题共15分）0V-5V题四图 三角波DAC0832用作波形发生器,要求输入为单缓冲方式，单极性输出。试画出DAC0832与8051单片机（或8086）的接口原理图，写出产生三角波（见图四）的程序。试卷装订线 装订线内不要答题，不要填写考生信息 试卷装订线 学 院专业班级学 号姓 名五、数字控制技术（本题15分）若加工第一象限直线OA，起点O（0，0），终点A（3，2），试按逐点比较法进行直线插补计算并作出走步轨迹图。要求：（1）写出所用的偏差计算定义式及递推式；（5分） （2）列表写出直线插补过程（5分）并作出走步轨迹图（5分）。得分六、常规控制技术及软件（本题30分） 1. 简述数字控制器的离散化设计步骤。（5分）2. PID调节系统中，积分调节起何作用？为什么在有些系统中会出现积分饱和现象？（5分）3什么是数字滤波器？列出三种数字滤波算法。（5分）4. 在计算机控制系统中，如何选定采样周期T ？（5分）5. 已知调节器传递函数为： ， T = 1要求：（1）试用后向差分法（）求取D(z)； （5分）（2）试求该方法对应的递推控制算法。（5分）武汉理工大学教务处 试题标准答案及评分标准用纸 课程名称 计算机控制技术 （ B 卷）一、（本题10分）主要由硬件和软件两部分组成，硬件包括：主机及操作台、通用外设I/O接口与通道、信号的检测及变送、执行机构、被控对象组成；软件包括：系统软件、应用软件。二、（本题10分） 应完成：将压力传感器等水位相关传感器变送的信号A/D转换、数字滤波、与给定值进行比较计算偏差、控制算法计算控制量、D/A刷新输出控制量到电动伺服阀驱动模块，改变阀门开度从而流量，从而改变水位。三、（本题20分）1.（5分）2. （画图5分，程序10分，本题共15分）（1）接线图：（5分）（2）循环采集IN0-IN7一次，并将结果保存到30H-37H的程序段：（10分） MOV DPTR，#0F0HMOV R5，#30H LOOP0: MOVX DPTR，A ；启动A/D转换LCALL Delay；等待转换结束，延时子程序略MOVX A，DPTR；读取A/D转换数据 MOV R5，A；存储数据INC R5INCDPTRCJNER5, #38H, LOOP0；循环采集其它通道四、控制量输出（画图5分，程序10分，本题共15分）（1）接线图：（5分）（2）产生三角波的程序：（10分）CLRAMOVDPTR，#7FFFHDOWN：MOVXDPTR，A；线性下降段INCAJNZDOWN MOVA，#0FEH；置上升阶段初值UP：MOVXDPTR，A；线性上升段DECAJNZUPSJMPDOWN 五、数字控制技术（本题15分）（1）起点原点O，终点A（3，2）,设已运动到点M，为判断M点与目标轨迹直线的关系 将偏差定义为：则：=0，M在直线上；0，M在直线上方；0，M在直线下方。求递推式：要想朝终点A迈进又尽量接近目标轨迹直线，可规定：0，向右走，=+1，=，则， =-=-20，向上走，=，=+1，则=+=+3（5分）（2）直线插补过程（5分）步数偏差判别坐标进给偏差计算坐标终点判断00（0，0）5=|3|+|2|10=0+x0-2 = -2（1，0）42-20+x1-2 = -1（2，1）24-10+x2-2 = 0（3，2）0(3)按表中新坐标一列数值绘出走步轨迹图（5分）。六、常规控制技术及软件（本题30分）1. （5分）（1）根据控制系统的性能指标要求和其它约束条件，确定所需的闭环脉冲传递函数(z)（2）求广义对象的脉冲传递函数G(z)（3）求取数字控制器的脉冲传递函数D(z)（4）根据D(z)求取控制算法的递推计算公式2.（5分）（1）PID调节系统中，积分的作用主要是消除残差（2分）；（2）一般的执行机构有两个极限位置，例如阀门的全开和全关，这两个位置对应两个控制量。如果执行机构已经到达极限位置而偏差仍未消除，尽管此时PID差分方程所得的运算结果继续增大或减少，但执行机构已无相应动作，就会出现积分饱和现象（3分）3（5分）（1）数字滤波是通过程序对信号作数字化处理，以减少干扰在信号中的比重。（2分）（2）常用的有：一阶滞后滤波、限制变化速率滤波、中值滤波等。（3分）4.（5分）（1）据香农采样定理确定采样周期T的上限；（2）据执行机构和被控对象的特性：惯性大的对象，T取大；（3）从随动性、抗干扰的