四川大學(xué)年《微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》期末試題及答案

1、PAGE 一、簡答題（每題6分，共30分）1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式有哪些？各有什么特點(diǎn)？答：操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活，安全。缺點(diǎn)：由人工操作，速度受到限制，不能控制多個(gè)對象。直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDS），優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)性好，可靠性高，適應(yīng)性強(qiáng)。監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC），優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)過程始終處于最優(yōu)工況。分散控制系統(tǒng)（DCS），優(yōu)點(diǎn)：分散控制、集中操作、分級管理、分而自治和綜合協(xié)調(diào)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS），優(yōu)點(diǎn)：與DCS相比，降低了成本，提高了可靠性。國際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一后，可實(shí)現(xiàn)真正的開放式互聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。2、采樣保持器有什么作用？試說明保持電容的大小對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的影響。采樣保持器的作

2、用：A/D轉(zhuǎn)換器完成一次A/D轉(zhuǎn)換總需要一定的時(shí)間。在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)，希望輸入信號不再變化，以免造成轉(zhuǎn)換誤差。這樣，就需要在A/D轉(zhuǎn)換器之前加入采樣保持器。保持電容對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保持的精度有很大影響。保持電容值小，則采樣狀態(tài)時(shí)充電時(shí)間常數(shù)小，即保持電容充電快，輸出對輸入信號的跟隨特性好，但在保持狀態(tài)時(shí)放電時(shí)間常數(shù)也小，即保持電容放電快，故保持性能差；反之，保持電容值大，保持性能好，但跟隨特性差。3、常用的數(shù)字濾波方法有哪些？分別能濾除什么類型的干擾信號？若某計(jì)算機(jī)測量系統(tǒng)工作性能有時(shí)不太穩(wěn)定，且被測信號受現(xiàn)場電磁干擾影響，應(yīng)對測量數(shù)據(jù)作怎樣處理才能保證檢測數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確？答：常用的數(shù)字

3、濾波方法有算術(shù)平均值法、中值濾波法、限幅濾波法和慣性濾波法等。算術(shù)平均值法能濾除周期性干擾信號；中值濾波法和限幅濾波法能濾除偶然性脈沖干擾信號；慣性濾波法能濾除高頻及低頻干擾信號。可采用限幅濾波、中值濾波和平均值濾波相結(jié)合的方法處理數(shù)據(jù)。4、RS-485串行通信總線采用什么傳輸方式？它與RS-422A串行通信總線的區(qū)別是什么？答:RS-485串行通信總線采用的是平衡差分電路傳輸，區(qū)別在于RS-485為半雙工工作方式，而RS-422A為全雙工工作方式.且RS-422A適用于兩點(diǎn)之間進(jìn)行高速，遠(yuǎn)距離通信，而RS-485適用于多點(diǎn)之間進(jìn)行高速，遠(yuǎn)距離通信5、什么是帶死區(qū)的PID控制？有何工程意義？

4、答：帶有死區(qū)的PID控制，即人為設(shè)置控制死區(qū)e0，當(dāng)偏差e(k)e0時(shí)，u（k）取0，控制器輸出保持不變。當(dāng)偏差e(k)e0時(shí)，u（k）以PID規(guī)律參與控制。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，某些系統(tǒng)為了避免控制動(dòng)作過于頻繁，消除由于頻繁動(dòng)作所引起的系統(tǒng)振蕩和設(shè)備磨損。在一些精度要求不太高的場合，可以采用帶有不靈敏區(qū)的PID控制。二、用8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809與PC/ISA總結(jié)工業(yè)控制機(jī)接口，采用查詢方式，實(shí)現(xiàn)8路模擬量采集，請畫出接口電路原理圖，并設(shè)計(jì)出8路模擬量的數(shù)據(jù)采集程序框圖。（15分）三、若加工第一象限直線AB，起點(diǎn)A(4，0)，終點(diǎn)B(0，4)。要求：(1) 按逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)進(jìn)行列表計(jì)算。

5、(2) 作出走步軌跡圖，并標(biāo)明進(jìn)給方向和步數(shù)。(3) 設(shè)X和Y方向分別由兩個(gè)三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而且X和Y方向的步進(jìn)電機(jī)的進(jìn)給分別由1個(gè)8位的輸出接口控制，接口的D0、D1、D2控制X方向步進(jìn)電機(jī)的A、B、C三相，接口的D4、D5、D6控制Y方向步進(jìn)電機(jī)的A、B、C三相。X和Y的通電字表（16進(jìn)制）如下，1表示對應(yīng)的相通電，0表示對應(yīng)的相斷電。如果加工上述直線AB，表的初始位置X在XTABLE+5，Y在YTABLE+1，正方向的進(jìn)給按增址方向，負(fù)方向的進(jìn)給按減址方向，問上述直線插補(bǔ)完成，X和Y方向通電字表的位置？步進(jìn)電機(jī)是什么工作運(yùn)行方式？（15分）X方向通電字表Y方向通電字表XTABLE+00

6、1YTABLE+010XTABLE+103YTABLE+130XTABLE+202YTABLE+220XTABLE+306YTABLE+360XTABLE+404YTABLE+440XTABLE+505YTABLE+550四、某液位測量系統(tǒng)檢測范圍0，1000mm，液位變送器輸出信號為1，5V，用12位A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣。該A/D轉(zhuǎn)換模板的輸入量程可設(shè)定為-10V，+10V，-5V，+5V，-2.5V，+2.5V， 0，2.5V，0，5V，0，10V 或0，20V，應(yīng)如何選擇A/D轉(zhuǎn)換器的輸入量程才會(huì)有較高的測量精度？計(jì)算該量程下的實(shí)際分辨率是多少(精確到0.0001mm/bit)？若A/D

7、轉(zhuǎn)換的結(jié)果為0400H，對應(yīng)的液位高度是多少(精確到1mm)？(10分)解：（1）由于變送器輸出信號為1，5V，因此選擇A/D轉(zhuǎn)換模板的輸入量程為0，5V時(shí)測量精度較高。（2分）（2）實(shí)際分辨率計(jì)算（4分）：mm/bit（3）液位高度計(jì)算（4分）：五、已知被控對象的狀態(tài)方程和輸出方程為：試用極點(diǎn)配置方法設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋控制規(guī)律L，將其極點(diǎn)配置到，并求u(k)。（10分） 解：（1）系統(tǒng)能控性檢驗(yàn)（2分） 矩陣滿秩，系統(tǒng)完全能控，能進(jìn)行任意極點(diǎn)配置，且有唯一解。（2）求增益矩陣L（6分）：設(shè)令，比較等式兩邊同次冪系數(shù)得 （2）寫出u(k)表達(dá)式（2分）： 或 六、在題六圖所示計(jì)算機(jī)串級控制系統(tǒng)中，已知采樣周期為T，且有，試寫出計(jì)算機(jī)串級控制算法。（10分）題六圖解：1、計(jì)算主回路偏差2、計(jì)算主回路控制器的輸出3、計(jì)算副回路偏差4、計(jì)算主回路控制器的輸出七、已知被控對象的脈沖傳遞函數(shù)