计算机控制系统A卷答案Word文件下载.docx
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1、连续控制系统相比,计算机控制系统具有哪些特点?
答:
与连续控制系统相比,计算机控制系统具有以下特点:
(1)计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。
(2)在计算机控制系统中,控制规律是由计算机经过程序实现的(数字控制器),修改一个控制规律,只需修改程序,因此具有很大的灵活性和适应性。
(3)计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。
(4)计算机控制系统并不是连续控制的,而是离散控制的。
(5)一个数字控制器经常能够采用分时控制的方式,同时控制多个回路。
(6)采用计算机控制,如分级计算机控制、集散控制系统、计算机网络等,便于实现控制与管理一体化,使工业企业的自动化程度进一步提高。
2.简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。
(1)连续信号
连续信号是在整个时间范围均有定义的信号,它的幅值能够是连续的、
也能够是断续的。
(2)模拟信号
模拟信号是在整个时间范围均有定义的信号,它的幅值在某一时间范围内是连
续的。
模拟信号是连续信号的一个子集,在大多数场合与很多文献中,将二者
等同起来,均指模拟信号。
(3)离散信号
离散信号是仅在各个离散时间瞬时上有定义的信号。
(4)采样信号
采样信号是离散信号的子集,在时间上是离散的、而幅值上是连续的。
在很
多场合中,我们提及离散信号就是指采样信号。
(5)数字信号
数字信号是幅值整量化的离散信号,它在时间上和幅值上均是离散的。
3.简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。
答:
(1)比例调节器:
比例调节器对偏差是即时反应的,偏差一旦出现,调节器
立即产生控制作用,控制作用的强弱取决于比例系数KP。
系统响应为有限值的控
制对象存在静差。
加大比例系数KP能够减小静差,可是KP过大时,会使系统的
动态质量变坏,引起输出量振荡,甚至导致闭环系统不稳定。
(2)积分调节器:
为了消除在比例调节中的残余静差,积分时间常数TI大,则积
分作用弱,反之强。
增大TI将减慢消除静差的过程,但可减小超调,提高稳定
性。
引入积分调节的代价是降低系统的快速性。
(3)微分调节器:
为加快控制过程,有必要在偏差出现或变化的瞬间,按偏差变
化的趋向进行控制,使偏差消灭在萌芽状态,这就是微分调节的原理。
微分作用
的加入将有助于减小超调,克服振荡,使系统趋于稳定。
4.何为最少拍设计?
最少拍设计,是指系统在典型输入信号(如阶跃信号,速度信号,加速度信
号等)作用下,经过最少拍(有限拍),使系统输出的稳态误差为零。
5.计算机控制系统中主机有那些?
工业计算机,可编程序控制器,单片机,嵌入式控制器,数字信号处理器,
ARM处理器
6.干扰的作用途径是什么?
无论是内部干扰还是外部干扰,都是从以下几个途径作用于系统的。
1)传导耦合
2)静电耦合
3)电磁耦合
4)公共阻抗耦合
7.某加热炉温度变化范围为0~1600℃,经温度变送器和调理电路输出电压为1~5V,再经ADC0809转换(ADC0809的输入范围1~5V),使计算当采样数值为9BH时,所对应的加热炉温度是多少?
(6分)
解:
FFH=(255)10
9BH=(155)10
8.某加热炉温度变化范围为0~1600℃,经温度变送器和调理电路输出电压为1~5V,再经ADC0809转换(ADC0809的输入范围1~5V),使计算当采样数值为9BH时,所对应的加热炉温度是多少?
三、计算题(4题,30分)
1.用双线性变换法求模拟控制器
等效的数字控制器,设采样周期T=0.5s。
(5分)
2.设被测温度变化范围为0oC~1200oC,如果要求误差不超过0.4oC,应选用分辨为多少位的A/D转换器?
2.已知系统的差分方程为
输入信号是
初始条件为
,试写出输出脉冲序列
解:
…
3.已知
,写出等效的增量型数字PID控制器的差分形式。
4.被控对象的传递函数为
采样周期T=1s,采用零阶保持器,针对单位速度输入函数,设计:
(1)最少拍控制器
;
(2)画出采样瞬间数字控制器的输出和系统的输出曲线。
(1)最少拍控制器
能够写出系统的广义对象的脉冲传递函数
将T=1S代入,有
由于输入r(t)=t,则
(2)系统闭环脉冲传递函数
则当输入为单位速度信号时,系统输出序列Z变换为
y(0)=0,y
(1)=0,y
(2)=2T,y(3)=3T,
四、说明题(17分)
如下图所示,为A/D转换器ADC0809的原理框图
请说明:
1)该转换器是多少位的转换器?
2)其实现A/D转换的方法是什么?
3)说明各引脚功能。
1)该转换器是8位的转换器
2)逐次逼近法
3)
1IN7一IN0:
8个模拟量输入端。
2START:
启动信号。
3EOC:
转换结束信号。
4OE:
输出允许信号。
5CLOCK:
实时时钟,可经过外接RC电路改变时钟频率。
6ALE:
地址锁存允许,高电平有效。
7C,B,A:
通道号选择端子。
C为最高位,A为最低位。
8D7~D0:
数字量输出端。
9 VREF(+),VREF(-):
参考电压端子。
10Vcc:
电源端子。
接+5V。
11GND:
接地端。
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