微型计算机控制技术资料潘新民第二版汇编Word文件下载.docx

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若保持闭合状态电平；

则确认此

键确已按下，从而消除了抖动的影响。

（3）两种方法的比较

采用硬件防抖:

N个键就必须配有N个防抖电路。

费机时。

3.LED数码管的显示方法

在微型机控制系统中，

常用的两种显示方法:

动态显示

静态显示。

（1）动态显示

①作法

微型机定时地对显示器件扫描。

显示器件分时工作，每次只能有一个器件显示。

②特点

使用硬件少，因而价格低。

占用机时长，只要扫描程序停止，显示即刻停止。

③应用

演示

在以工业控制为主的微型机控制系统中应用较少。

（2）静态显示

由微型机一次输出显示模型后，就能保持该显示结果，

直到下次送新的显示模型为止。

②特点

占用机时少，显示可靠，

广泛应用在工业过程控制中。

使用元件多，且线路比较复杂。

随着集成电路的发展，多种功能的显示器件出世，

（锁存器、译码器、驱动器、显示器四位一体）

静态显示得到广泛应用。

1试简述什么是最少拍系统？

所谓最少拍系统是指对典型输入如单位阶跃、单位速度或单位加速度输入具有最快响应，且系统的稳态误差为0.在采样控制系统中，通常把一个采样周期称为一拍。

（6分）

2试简述位置式PID和增量式PID适用对象.

若执行结构不带积分部件，其位置和计算机输出的数字量一一对应时，则要采用位置式PID控制算法（3分）；

若执行结构带积分部件，则可选用增量式PID控制算法（3分）。

3试简述如何防止积分整量化误差。

1）扩大计算机运算的字长，提高计算精度。

（3分）

2）当积分项

时，积分项单独累加，直到产生溢出。

将溢出值作为积分项的偏差值去进行运算，余数仍保留下来，作为下一步累加的基数值。

4下图所示为采样保持电路，试简述其工作原理。

AS

A1

CH

A2

OUTT

IN

控制信号

图1采样保持电路

模拟开关AS闭合时，进入采样状态（跟踪），由于A1输出阻抗小，A1输出端快速给电容

充电，输出跟随输入变化。

（4分）模拟开关AS断开时，进入保持状态，由于A2输入阻抗大，输入电流几乎为0，保证输出端的电压值不变。

（5分）

三、计算分析题

1某温度测量仪表的量程为0~100℃，利用51系列单片机和ADC0809进行AD转换。

在某一时刻计算机采样并经过数字滤波后的数字量为24H，求此时对应的温度值是多少？

（设仪表的量程是线性的）

已知A0=0℃,Am=100℃,Nx=24H=（36）D,（4分）

Nm=0FFH=（255）D，所以此时温度为：

（4分）

2用差分变换法求模拟调节器

的差分方程。

化成微分方程形式得

进一步可得

可得差分方程为：

（2分）

3试判断控制器

的物理可实现性。

，分子中包含正次幂，物理上不可实现.（5分）

四、设计题

1已知某连续控制器的传递函数为：

，现用数字PID算法来实现它，试分别写出其相应的位置型和增量型PID算法输出表达式，T=1s。

解：

两边进行拉氏逆变换：

，

2已知某系统广义被控对象的脉冲传递函数为

，试针对单位阶跃输入，设计最少拍有波纹数字控制器

，并写出系统的输出响应

并绘制输出响应曲线。

根据稳态误差为零的条件：

根据稳定条件：

综合得：

设

，则：

也就是

比较等式两边的系数，得：

解得：

得

（4分）

故：

五、利用ADC0809和AT89S52单片机设计一个A/D转换电路，使他能对8个通道的模拟量（0~5V）进行采集，采用查询方式读取转换结果。

二章

6、采样保持器有什么作用？

试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响。

采样保持器的作用：

A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。

在进行A/D转换时间内，希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。

这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。

保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响。

保持电容值小，则采样状态时充电时间常数小，即保持电容充电快，输出对输入信号的跟随特性好，但在保持状态时放电时间常数也小，即保持电容放电快，故保持性能差；

反之，保持电容值大，保持性能好，但跟随特性差。

7、在数据采样系统中，是不是所有的输入通道都需要加采样保持器？

为什么？

不是，对于输入信号变化很慢，如温度信号；

或者A/D转换时间较快，使得在A/D转换期间输入信号变化很小，在允许的A/D转换精度内，就不必再选用采样保持器。

三章

1、键盘为什么防止抖动?

在计算机控制系统中如何实现防抖？

为了使CPU对一次按键动作只确认一次，从而保证系统正常工作，所以必须防止抖动？

硬件防抖有滤波防抖电路和双稳态防抖电路，还可以采用软件防抖法，即软件延迟。

4、编码键盘和非编码键盘有什么区别？

在接口电路和软件设计的区别？

编码键盘能自动识别按下的键并产生相应的代码，以并行或串行方式发送给CPU。

它使用方便，接口简单，响应速度快，但需要专门的硬件电路。

非编码键盘通过软件来确定按键并计算键值。

5、在计算机控制系统中，为什么有时采用复用键？

复用键是如何实现的？

为了节省按键的数量，所以采用复用键。

可以采用设置上下档开关的措施来构成复用键。

6、什么叫重建？

计算机如何处理重键？

一次按键产生多次击键的效果，这叫做重键。

为排除重键的影响，编制程序时，可以将键的释放作为按键的结束，等键释放电平后再转去执行相应的功能。

8、多位LED显示器显示方法有几种？

它们各有什么特点？

常用的显示方法有两种：

一种为动态显示，一种为静态显示。

动态显示利用人的视觉暂留产生，优点是使用硬件少，因而价格低，线路简单。

但占用的机时长。

静态显示占用机时少，显示可靠，但是使用元件多，线路复杂。

9、硬件译码和软件译码各有何优缺点？

软件译码优点是电路简单，但显示速度有所下降。

硬件译码既能节省计算机的时间，而且程序设计简单。

12、薄膜式开关的优点？

色彩亮丽；

文字说明一目了然；

形意图案使用方便；

键体美观；

透明视窗。

四章

1、工业控制系统中常用的报警方式有几种？

举例说明各自的应用场合？

有声、光、语言报警方式。

例子自己想

2、说明硬件报警和软件报警的实现方法，并比较其优缺点？

硬件报警：

报警要求不通过程序比较得到，直接由传感器产生。

软件报警：

将参数经传感器、变送器、模/数转换器送到计算机，再与规定的上下限比较，根据比较结果进行处理。

实际上硬件报警是在软件报警基础上的简化，即将警报信号提前至传感器那一步骤，而不是需要送到计算机比较后才得出。

3、光电隔离器有什么作用？

将被控系统与微型计算机控制系统通过光电效应连成系统，实现控制；

并且可以屏蔽电磁干扰等一些不利因素，提高控制精度。

总之，有耦合、隔离和开关的作用。

4、固态继电器控制和继电器控制有什么区别？

在继电器控制中，采用电磁吸合的方式，而固态继电器是带光电隔离的无触点开关。

6、说明PWM调速系统的工作原理？

通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值（即占空比）来控制电机速度。

这种方法成为PWM。

在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加；

电机断电时，速度降低。

只要按一定规律改变通断电时间，电机转速即可得到控制。

七章

3、数字滤波与模拟滤波相比有什么优点？

无需增加任何硬件设备；

系统可靠性高；

多通道共享，降低成本；

对频率很低的信号进行滤波；

使用灵活，方便。

4、常用的数字滤波方法？

程序判断滤波、算术平均值滤波、加权平均值滤波、滑动平均值滤波、RC低通数字滤波、复合数字滤波。

5、Y如何确定，其值越大越好吗？

可根据经验获得，必要时由实验得出。

太大，会使系统误差增大；

太小，使计算机采样效率降低。

6、算术滤波、加权滤波、滑动滤波的区别是什么?

算术滤波实际上是求取采样值的平均值；

加权滤波则是在加权的基础上求取平均值；

滑动滤波则是每采一个新数据，计算一个新的平均值。

7、标度转换在工程上有什么意义？

标度变换将数字量变成人们熟悉的十进制工程量，便于操作人员对生产过程进行监视和管理。

10、为什么采用量程自动转换技术？

因为这样能使A/D转换器满量程信号达到均一化，因而大大提高测量精度。

八章

1.、在PID调节中，系数K,……等各有什么作用？

他们对调节品质有什么影响？

系数Kp为比例系数，提高系数Kp可以减小偏差，但永远不会使偏差减小到零，而且无止境的提高系数Kp最终将导致系统不稳定。

比例调节可以保证系统的快速性。

系数Ki为积分常数，Ki越大积分作用越弱，积分调节器的突出优点是，只要被调量存在误差，其输出的调节作用便随时间不断加强，直到偏差为零。

积分调节可以消除静差，提高控制精度。

系数Kd为微分常数，kd越大，微分作用越强。

微分调节主要用来加快系统的响应速度，减小超调，克服震荡，消除系统惯性的影响。

2、在PID调节其中，积分项有什么作用？

常规PID，积分分离与变速积分3中算法有什么区别和联系？

积分项用于消除静差。

在常规PID调节中，由于系统的执行机构线性范围受到限制，当偏差较大时，会产生很大的超调量，使系统不停的震荡。

为消除这一现象，积分分离法在控制量开始跟踪时，取消积分作用，直到被跳量接近给定值时，才产生积分作用。

而变速积分则是改变积分项的累加速度，使其与偏差大小相对应，偏差大时，积分作用弱，偏差小时，积分作用增强。

变速积分和积分分离的控制方法很类似，但调节方式不同。

积分分离对积分项采取“开关”控制，而变速积分则是线性控制。

3、在数字PID中，采样周期是如何确定的？

它与哪些因素有关？

对调节品质有何影响？

一种是计算法，一种是经验法。

因素：

扰动频率的高低；

对象的动态特性；

执行机构的类型；

控制回路数；

控制质量。

T太小，偏差信号也过小，计算机会失去调节作用；

T过大，会引起误差。

4、位置型PID和增量型PID有什么区别？

他们各有什么优缺点？

位置型需要历次的偏差信号，而增量型只需一个增量信号即可。

位置型计算繁琐，保存E占用很多内存，控制不方便。

增量型误动作小，易于实现手动/自动的无扰动切换，不产生积分失控。

但是缺点在于积分截断效应大，溢出影响大。

5、在自动调节系统中，正、反作用如何判定？

在计算机