计算机控制技术B卷(参考答案)

装 订 线 考 生 答 题 不 得 超 过 此 线 广东技术师范学院2006 2007 学年度第( 二 )学期期末考试试卷(参考答案及评分标准)科 目：计算机控制技术 （B）卷考试形式：闭卷 考试时间: 120 分钟题 目一二三四总分标准分数20253025100实得分数评卷人一、填空（19题每空1分，10题2分，共20分）1、计算机控制系统的工作可归纳为三个步骤，分别是（ 实时数据采集）（1分）、（实时控制决策）（1分）、（实时控制输出）（1分）。2、实时是指信号的（ 输入）（1分）、（ 计算）（1分）和输出都要在一定时间范围那完成。在线是指计算机和生产过程相连并受计算机控制。一个在线的系统（ 不一定是）（1分）一个实时系统，但是一个实时系统（一定是）（1分）在线系统。3、在计算机控制系统中，抑制共模干扰的常见方法有（变压器隔离）（1分）、（光电隔离）（1分）、（浮地屏蔽）（1分）及采用仪表放大器提高共模抑制比。4、D/A转换器的主要技术指标有（分辨率）（1分）、（建立时间）（1分）、线性误差等。5、数字量输入接口元件74LS244的作用是（ 隔离和缓冲）（1分）。6、在ADC0809中，A、B、C三引脚的组合式用来（选择输入通道 ）（1分）。7、在PID控制中，积分的作用是（ 消除误差 ）（1分）。8、无纹波系统的调整时间要增加若干拍，增加的拍数等于（ ）（1分）在单位圆内的零点数。9、逐点比较法是以（阶梯折线）（1分）来逼近直线和圆弧，它与规定的加工直线或圆弧之间的最大误差是一个（ 脉冲当量）（1分）。 10、模拟量输入通道中，当（ 输入信号变化缓慢，A/D转换器转换时间足够短时 ）（1分），可以不加采样保持器。二、问答题（共25分）1、 简单分析RS-232C接口与RS-485接口的特点（5）答：RS-232：点对点(1发1收)；最大传输速度20Kb/S；最大传输电缆长度为15米，常用于本地设备之间的通讯。采用的是单端传输（不平衡传输），特点：通信距离较短、速率较低、抗干扰能力差。.(2.5分)RS-485：点对多(1发32收)；最大传输速度为 10Mb/s；最大传输电缆长度为1200多米。采用平衡双端双发的传输方式、需要在传输线上接终端电阻，特点：通信距离较远、速率较高、抗干扰能力较好。.(2.5分)2、 由于PID控制器原理简单，在实际中应用广泛。阐述实际应用中，针对PID控制器的积分项和微分项分别采取的改进措施及各种措施的基本思想（6）。答：实际中针对积分项的改进措施常有：积分分离和抗积分饱和；(1分)对微分项的改进措施有：不完全微分PID或微分先行PID。.(1分)（1）积分分离法的基本思想是：当偏差较大时，取消积分作用；偏差较小时，投入积分作用。实现方法是引入积分分离系数 ，其取值情况为.(1分)（2）抗积分饱和的基本思想是对输出进行限幅，同时切除积分作用。算法为.(1分)（3）不完全微分PID的基本思想是在标准PID输出后串联一阶惯性环节，如图所示： .(1分)（4）微分先行PID的基本思想是调节器采用PI控制算法，将微分作用移到反馈回路上，即是说只对被控量微分，对给定值无微分作用，从而减少了给定值的升降对系统的直接影响。（1分） 装 订 线 考 生 答 题 不 得 超 过 此 线 3、 计算机控制系统中一般有那几种地线？简述各自的含义并画出回流法接地示意图（7）解：计算机控制系统中，常见几种地线有：模拟地，数字地，安全地，系统地和交流地。（2分)模拟地：作为传感器、变送器、A/D和D/A转换器的模拟电路的零电位。(0.5分)数字地：作为计算机中各种数字电路的零电位。(0.5分)安全地：设备机壳与大地等电位，避免机壳带电而影响人身安全，通常称之为保护地或者机壳地。(0.5分)系统地：上述几种地的最终回流点，直接与大地相连。(0.5分)交流地：计算机交流供电电源地，即为动力线地。在交流地上任意两点之间往往有几伏至几十伏地电位差存在，因此交流地绝对不能与以上几种地相连，而且要求交流变压器绝缘非常好。(1分)几种地线的回流法接地示意图如右图所示。(2分) 4、如图所示为带光电隔离的继电器输出驱动负载的电路原理。试阐述其工作原理并分析图中二极管VD的作用（7）。当开关量输出端PA0输出高电平时，经反相驱动器7406变为低电平，发光二极管发光，从而光敏三极管导通，使得晶体管VT导通，故使继电器K的线圈通电，继电器的触点闭合，使得负载RL与220V电源接通。反之则断开。. (4分)图中二极管VD保护晶体管VT不被击穿.因为当继电器K吸合时，二极管截至不影响电路正常工作，继电器释放时，由于继电器线圈电感的存在，因而储存有电能，此时晶体管VT截至，故在线圈两端产生较高的感应电压，此电压的极性为上负下正，正端加在晶体管VT的集电极上，当感应电压和VCC之和大于晶体管VT的集电极反向电压时，晶体管VT就被击穿而损坏，加入二极管后，晶体管VT产生的感应电流由二极管流过，钳住了晶体管集电极端的电压，因而使晶体管得到保护。(3分)三、计算题（共30分）1. 求拉氏函数的Z变换（7）解：.(2分) .(2分) ，因为 . (2分)则.(1分)2. 求的Z反变换（8）解：. .(2分) . .(1分) (1分)，. (1分)则故， . 因为 (3分)故3 热处理炉温度变化范围为2001200C，经温度变送器变换为15V电压送至ADC0809，ADC0809的输入范围为05V。当tkT时，ADC0809的转换结果为5FH，问此时的炉内温度为多少度？并写出标度转换公式（7） 装 订 线 考 生 答 题 不 得 超 过 此 线 解： ，(1分) (2分). (1分)(2分). (1分)4、某系统的连续控制器设计为，试用双线性变换法求数字控制D(z)，并给出位置型递推控制算法，设采样周期为T为0.2s。（8）解： . (2分). (1分) 化简得： (1分) (1分) (1分)所以：.(2分)四、综合设计题（共25分）1、 设加工第一象限直线OA，起点O的坐标为（0，0），终点A的坐标为（9，6）。要求：（1）按逐点比较法差补进行列表计算；（2）作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。（13）解：进给步数=9+6=15, ，,（1分）插补计算过程如表：步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判断起点1+x2+y3+x4+y5+x6+x97+y88+x79+y610+x511+x412+y313+x214+y115+x0978656123412345)69,A(oYX表中每行0.5分，共8分，走步轨迹图4分 装 订 线 考 生 答 题 不 得 超 过 此 线 2、已知某一计算机控制系统中的广义被控对象不含纯滞后环节，且其Z传递函数为 ，采样周期T1s，要求针对单位速度输入信号设计最少拍无纹波控制器D(z)（12分）解：由