微机控制技术试卷A

武汉理工大学考试试题纸 A 卷 课程名称 微机控制技术专业班级 自动化学院 06 级 题号一二三四五六七八九十总分 题分40 1015151010 100 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 简答题 每小题 10 分 本题共 40 分 1 计算机控制系统是由哪几部分组成的 各部分的作用是什么 2 在计算机控制系统中 采样周期 T 应取如何选定 3 以某一控制系统 如 温度控制系统 为例 简述计算机在一个控制周期内应完成 哪些事情 4 什么是数字滤波器 列出三种数字滤波算法 二 现已知某炉温变化范围为 0 1000 采用 9 位的 A D 变换器 试问此时系统对炉温 变化的分辨率为多少 若将变送器的测试起点迁移到 500 保持同样的炉温变化的分辨 率 试问此时可采用几位的 A D 变换器就可以了 本题共 10 分 三 根据主机 编程时 CPU 可在 8051 8086 中任选其一 与 0809 接口电路 回答 问题并编程进行数据采集 本题共 15 分 要求 1 回答问题 1 按图中所示接线时 模拟量通道的测量电压范围是多少 2 分 2 当模拟量输入 4 伏时 对应的数字量为多少 3 分 2 编程 进行第三通道的模拟量数据采集 零通道地址使用符号 Address 即可 程序要加注释 10 分 说明 对于 CPU 是 8051 时 0809 的 EOC 接 8051 的 INT1 低 8 位地址线均为使用 74LS373 锁存后的地址线 四 根据主机 编程时 CPU 可在 8051 8086 中任选其一 与 0832 接口电路 回答 问题并编程输出控制量 本题共 15 分 要求 1 回答问题 1 按图中所示接线时 运放输出电压 U0 的输出范围是多少 2 分 2 当数字量为 60H 时 对应的模拟量 U0 为多少 3 分 2 编程 输出幅值为 3 5 伏的锯齿波 频率不限 地址使用符号 Address 即可 10 分 五 某热处理炉温度变化范围为 50 2350 度 经温度变送器 本题共 10 分 变换为 1 5V 电压送至 ADC0809 ADC0809 的输入范围为 0 5V 某时刻采样 得到转换结果为 5AH 问此时炉内温度是多少度 写出中间过程 六 若加工第三象限直线 oA 起点 o 0 0 终点 A 2 4 试按逐点比较法进行 直线插补计算并作出走步轨迹图 本题共 10 分 要求 1 写出所用的偏差计算定义式及递推式 4 分 2 列表写出直线插补过程并作出走步轨迹图 6 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 微机控制技术 A 卷 一 问答题 每小题 5 分 本题共 30 分 装 1 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 2 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 max w 特 性 惯性大的对象 T 取大 3 从随动性 抗干扰的要求来看 T 应取小一些 4 要实时完成一个控制周期内的任务 T 不能太小 钉 3 应完成 被控物理量的采集 A D 转换 数字滤波 偏差的计算 控制算法计算控制量 D A 刷新输出控制量 4 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 常用的有 一阶滞后滤波 限制变化速率滤波 中值滤波等 5 量程缩减了一半 用 8 位 A D 即可 9 1000 21 95 oo 二 本题共 10 分 1 回答问题 1 测量电压范围是 0 5 伏 2 分 2 4 伏对应为 255 4 5 204 CCH 2 分 2 编程 1 启动三通道 IN3 开始 A D 转换 地址 Address 3 2 分 线 2 延时或中断或查询 EOC 上跳沿等待 A D 转换结束 2 分 3 读取结果 2 分 具体程序略 三 本题共 10 分 1 回答问题 1 运放输出电压 U0 的输出范围是 0 5v 2 分 2 60H 时对应 1 88 伏 2 分 2 编程 1 输出数字量 0 至 0832 即 0 伏 数字量加一 2 分 2 延时后 输出新数字量至 0832 即伏数下降 2 分 3 判断下限 255 3 5 5 178 5 B2H 或 B3H 到否 具体程序略 是 跳至 1 执行 否 跳至 2 执行 2 分 具体程序略 四 本题共 15 分 方法一 用作替换 令 t kT 简记为 k 5 分 d s dt de t dt 1 e ke k T 直接得递推式 u k 0 5u k 1 2 5 e k 0 2e k 1 5 分 Z 变换得 D z 5 z 1 2 z 1 5 分 5 01 2 01 5 2 1 1 zE zU z z 方法二 或用 S 1 z 1 T 作替换 T 1 D z 5 z 1 2 z 1 3 分 5 01 2 01 5 2 1 1 zE zU z z 将上式代入原式 反 Z 变换得 u k 0 5u k 1 2 5 e k 0 2e k 1 3 分 用上两式相减后整理得 五 本题共 15 分 求解 被控对象传递函数为 3 21 41 C Gs ss 1 工程二阶法期望的开环传递函数为 5 分 22 1 1 2 12 2 G s T sT s 设所用开环串联校正控制器传递函数为 D S 则 D S C Gs G s 2 形式分析知 D S 应为一个积分环节和一个微分环节相串联 设为 5 分 1 i TS D s S 3 参数取值 1 为提高快速性 让积分环节抵消掉大的惯性环节 故取 4 2 分 i T 2 代定系数法确定 D S 即 C Gs G s 1 i TS S 3 21 41 ss 22 1 1 2 12 2 T sT s 则 2 得 12 3 分 3 2 2T 2 1 2 2 T 六 本题共 10 分 求解 加工第三象限直线 oA 起点 o 0 0 终点 A 2 4 1 设现已运动到点 M 0 0 为判断 M 点与目标轨迹直线的关系 将偏差定义为 MMAMA FYXXY 则 0 M 在直线上 0 M 在直线下方 2 分 M F M F M F 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 向左走 1 则 M F 1M X M X 1M Y M Y 111 MMAMA FYXXY 4 1 1 MMAMA FYXXY M F A Y M F 0 向下走 1 则 M F 1M X M X 1M Y M Y 111 MMAMA FYXXY 2 2 分 1 1 MMAMA FYXXY M F A X M F 2 直线插补过程 4 分 步数偏差判别 M F坐标进给偏差计算 1M F 新坐标终点判断 00 0 0 6 10 0 x0 4 4 1 0 5 2 4 0 y 4 2 2 1 1 4 3 2 0 y 2 2 0 1 2 3 40 0 x0 4 4 2 2 2 5 4 0 y 4 2 2 2 3 1 6 2 0 y 2 2 0 2 4 0 按表中新坐标一列数值绘出走步轨迹图 2 分 略 七 本题共 10 分 1 改进方法之一 积分分离法 3 分 1 当误差的绝对值较大时去处积分项 2 当误差的绝对值较小时才加入积分 积分分离法针对的是 PID 算法缺点中的积分饱和效应 2 分 2 PID 参数整定方法之一 5 分 1 只采用比例控制 Kp 由小变大 若响应时间 超调 静差