计算机控制技术试卷

1 2009 2010 学年第二学期学年第二学期 计算机控制技术试卷计算机控制技术试卷 一 问答题问答题 共 60 分 1 在控制领域中 在控制领域中 OGC DCS DDC SCC FCS 分别代表什么 分别代表什么 OGC 操作指导系统 简称 OGC 系统 是基于生产过程数据直接采集的非在线的闭环控 制系统 DCS 集散控制系统 简称 DCS 又称为分散控制系统 DDC 直接数字控制 DDC 系统属于计算机闭环控制系统 是计算机在工业生产过程中 最普遍的一种应用方式 SCC 监督控制包括 1 SCC 加上模拟调节的控制系统 2 加上 DDC 的分级的控制系 统 FCS 现场总线控制系统 是一种新一代分布式控制结构 2 模拟量输入输出通道的任务是什么 模拟量输入输出通道的任务是什么 答 把计算机输出的数字量装换成模拟电压或电流信号 以便驱动相应的执行机构 达到 控制的目的 3 DAC0832 的两级寄存器各自的控制信号是由哪些管脚信号组合而成的 两级寄存器可构的两级寄存器各自的控制信号是由哪些管脚信号组合而成的 两级寄存器可构 成几种工作方式 在本实验中 成几种工作方式 在本实验中 DAC0832 的两级寄存器是什么工作方式 的两级寄存器是什么工作方式 1 输入寄存器 受 le1 控制 分别由 1le 组成 2 输入寄存器 le2 控制 由 组成 2 分为三种 直通方式 单缓冲工作方式与多缓冲工作方式 3 本实验采用的是双缓冲工作方式 4 对于对于 ADC0809 当输入模拟量为 当输入模拟量为 0 5V 时 精度是多少 时 精度是多少 当输入电压是当输入电压是 0 5V 1 5V 2 5V 3 5V 4 5V 时 采样值分别是多少 用十六进制表示 时 采样值分别是多少 用十六进制表示 答 2 0 98 U 100 100 10 9 U Umsin t 所以采样值分别为 sin 1 1 10 sin 1 3 10 sin 11 2 sin 1 7 10 sin 1 9 10 2 5 计算机控制系统的 计算机控制系统的 CPU 抗干扰措施有哪些 抗干扰措施有哪些 答 Watchdog 俗称看门口 Watchdog 俗称 看门狗 是工业控制机普遍采用的抗干扰 措施 尽管采用各种坤宁宫干扰措施 仍然难以确保万无一失 Wtachdog 则有看守大门的作用 刚好弥补了这一缺憾 Watchdog 有多种用法 但其最主要的应用则是用于因抗干扰 引起的系统 飞程序 等出错的检测和自动恢复 电源监控 电检测及保护 电压检测将空气 Vcc 每当 Vcc 低于所选择的容限时旧输 出保持复位信号 选择 50 的容许极限时 TOL 接地端 选择 10 的容许极限时 TOL 接 Vcc 当 Vcc 恢复到容许极限内 复位输出信号至少保持 250ms 的宽度 才允许电源供电并使 微处理器稳定工作 复位 MAX1232 的端考手动强制复位 该端保持 Tpbd 是按钮复位延迟时间 当 升到大于一定电压后复位输出保持至少 250ms 的宽度 6 在连续控制系统中 常用的控制规律是什么 在此控制系统中 若想增加系统的稳定性 在连续控制系统中 常用的控制规律是什么 在此控制系统中 若想增加系统的稳定性 消除系统静差或加快系统的响应 应如何实现 消除系统静差或加快系统的响应 应如何实现 答 1 根据比例 p 积分 I 微分 D 进行控制 简称 pid 是应用最为广泛的一 种控制规律 2 可采用改进的数字 pid 控制器 a 积分的改进 积分分离 抗积分饱和 梯形积分 消除积分不灵敏区 b 微分的改进 不完全积分 pid 控制算法 时间最优 pid 控制 带死区的 pid 控制算法 7 采样周期 采样周期 T 的选择原则是什么 的选择原则是什么 1 首先考虑的因素 香农采样定理给出了采样周期的上限 根据采样定理 采用周期应满 足 T 其中为采样信号的上限角频率 采样周期的下限为计算机执行控制程序和输入输 出所耗费的实践 系统采样周期只能在 Tmin 与 Tmax 之间选择 采样周期 T 既不能太大 也不能太小 2 还要考虑以下因素 给定值的变化率 被控制对象的特性 执行机构的类型 控制算法 3 的类型 控制的回路参数等 8 什么是积分分离法 采用该方法有何好处什么是积分分离法 采用该方法有何好处 答 在一般的 pid 控制中 当有较大的扰动或大幅度改变给定值时 由于此时有较大的偏 差 以及系统有惯性和滞后 故在积分项的作用下 往往会产生较大的超调和畅时间 的波动 特别对于温度成分等变化缓慢的过程 这一现象更严重 为此 可采用积分 分离措施 即偏差 e k 较大时 取消积分作用 当 e K 较小时才将积分作用投入 好处 消除残差 提高了控制性能 9 计算机控制中的控制器的设计的两大类基本处理方法 思路 是怎样的 其代表性的基 计算机控制中的控制器的设计的两大类基本处理方法 思路 是怎样的 其代表性的基 本控制方法请各举一例 除此之外 本课还讨论了实际中常用到的一些计算机控制方法 本控制方法请各举一例 除此之外 本课还讨论了实际中常用到的一些计算机控制方法 请举例说明 请举例说明 答 连续化设计 采样周期短 控制算法简单的系统 忽略零阶保持器和采样器 求出系统的连续控制器 以近似方式离散化为数字控制器 比如数字 pid 设计 离散化设计 采样周期长的或控制复杂的系统 直接使用采样控制理论设计数字控制 器 它完全根据采样系统的特点进行分析与综合 并导出相应的控制规 律 比模拟化设计更具有一般性 无论采样周期大小 直接数字设计都 适用 比如低通滤波器离散化方法 最少拍控制算法 常用的计算机控制方法为 复杂控制技术包括介绍纯滞后控制 串级控制 前馈 反馈 控制 解藕控制 模糊技术等技术 甚至采用现代控制和智能 技术 10 步进电机的运行速度和运行方向是怎样进行控制的 4 答 1 采用步进电机速度控制程序 a 步进电机调速 改变输出脉冲的频率 b 可采用延时或定时器方法 2 微机的运动控制功能 a 改变输出脉冲数 控制步进电机的走步数 b 改变各相绕组的通电顺序 控制步进电机的转向 正转 反转 c 改变输出脉冲的频率 控制步进电机的转速 二 应用题二 应用题 共 40 分 1 已知模入信号的最高频率为 50Hz 如用一转换时间 TA D 40 s 的 10 位 A D 转换器对 其进行 A D 转换 请说明是否需加采样保持器 答 由公式算得误差为 2 U 100 100 1 25 精度为 1 25 0 1 所以不需采用采用采样保持器 2 若加工第三象限直线 oM 起点 0 0 终点 6 5 试按逐点比较法进行 插补计算并作出走步轨迹图 解 进给总步数 Nxy 6 0 5 0 11 将终点坐标的绝对值带入 xe ye xe 6 ye 5 F0 0 xoy 3 直线插补走步轨迹图如下 5 4 3 2 5 1 6 5 5 4 3 2 1 0 插补计算过程为 插补计算过程为 步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判别 5 起点F0 0Nxy 11 1F0 0 xF1 F0 5 5Nxy 10 2F1 5 yF2 F1 6 1Nxy 9 3F2 1 xF3 F2 5 4Nxy 8 4F3 4 yF4 F3 6 2Nxy 7 5F4 2 xF5 F4 5 3Nxy 6 6F5 3 yF6 F5 6 3Nxy 5 7F6 3 xF7 F6 5 2Nxy 4 8F7 2 yF8 F7 6 4Nxy 3 9F8 4 xF9 F8 5 1Nxy 2 10F9 1 yF10 F9 6 5Nxy 1 11F10 5 xF11 F10 5 0 Nxy 0 3 已知模拟调节器的传递函数为 试用一阶向后差分法离散化 求 ssE sU D 8 1 1 s D z 并给