计算机控制技术试卷.doc
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计算机控制技术试卷.doc
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2009-2010学年第二学期计算机控制技术试卷
一、问答题(共60分)
1.在控制领域中,OGC、DCS、DDC、SCC、FCS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?
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?
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ADC0809,当输入模拟量为0~5V时,精度是多少?
.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)?
答:
б==2=0.98
U=
所以采样值分别为:
、
5.计算机控制系统的CPU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、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T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?
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。
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?
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(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=40μs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:
б==2
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:
111
-5
-4
-3
-2
-1
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
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
起点
F0=0
Nxy=11
1
F0=0
-x
F1=F0-5=-5
Nxy=10
2
F1=-5
-y
F2=F1+6=1
Nxy=9
3
F2=1
-x
F3=F2-5=-4
Nxy=8
4
F3=-4
-y
F4=F3+6=2
Nxy=7
5
F4=2
-x
F5=F4-5=-3
Nxy=6
6
F5=-3
-y
F6=F5+6=3
Nxy=5
7
F6=3
-x
F7=F6-5=-2
Nxy=4
8
F7=-2
-y
F8=F7+6=4
Nxy=3
9
F8=4
-x
F9=F8-5=-1
Nxy=2
10
F9=-1
-y
F10=F9+6=5
Nxy=1
11
F10=5
-x
F11=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D(z),并给出位置式控制算式。
()。
解:
用一阶向后差分近似代替微分
U(k)=
对两边做z变换有:
D(z)===D(s)|s=z-1/z
因为T=1所以求得D(z)=
位置式控制算式为:
u(k)=Kp﹝e(k)++
4.谈谈学习本课的心得体会。
这门可对你的学习和研究有何帮助?
6
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