計(jì)控試題及答案

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁一、問答題：采樣過程是什么？答：將模擬信號(hào)按一定時(shí)光間隔抽樣成離散模擬信號(hào)的過程。什么叫做量化過程？答：用一組數(shù)碼來逼近離散模擬信號(hào)的幅值，將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)。什么要用采樣保持器？答：為了保證A/D轉(zhuǎn)換精度，就要在A/D轉(zhuǎn)換之前加上采樣保持電路，使得在A/D轉(zhuǎn)換期間保持輸入模擬信號(hào)不變。在舉行數(shù)據(jù)采集時(shí)為什么要滿意采樣定理？答：滿意采樣定理，就可以通過理想的低通濾波器，由采樣信號(hào)徹低恢復(fù)出原始信號(hào)EMBEDEquation.3
。什么叫做I/O接口的自立編址方式？答：將存儲(chǔ)器的地址空間和I/O接口地址空間分開設(shè)置，互不影響。某8088最大模式系統(tǒng)中，需擴(kuò)展8255A四片，指定各芯片的地址范圍分離是90~93H、94~97H、98~9BH、9C~9FH,采用74LS譯碼器，試設(shè)計(jì)接口地址譯碼電路。解：AA7A6A5A4A3A2G/G2A/G2BCBAA0A18255A/CSA0A18255A/CSA0A18255A/CSA0A18255A/CSA0A1A0A1A0A1A0A174LS138/Y6/Y5/Y4/Y7三、要求：將下圖中CPU換為89C51單片機(jī)，不改變地址線的銜接方式，畫出電路圖；決定8個(gè)通道的端口地址；3、編寫程序，對(duì)第8通道的模擬量舉行轉(zhuǎn)換，把轉(zhuǎn)換結(jié)果存在30H存儲(chǔ)器中。DD0D7/RD/WRCPUA68088A7A5A4A3A2A1A0G1/G2A/G2BY7C74LS138BA≥1≥1EOCVCCVREF(+)D0D7IN0ADC0808IN10809OESTARTALEIN7CLKCBAGNDVREF(-)接8259A時(shí)鐘+5V……八路模擬電壓輸入數(shù)據(jù)總線解：1.DD0D7/RD/WR89C51P0.6P0.7P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0G1/G2A/G2BY7C74LS138BA≥1≥1EOCVCCVREF(+)D0D7IN0ADC0808IN10809OESTARTALEIN7CLKCBAGNDVREF(-)接8259A時(shí)鐘+5V……八路模擬電壓輸入數(shù)據(jù)總線2.通道端口78H～7FH`3.程序：MOVAL,30HOUT7FH,AL四、某8086最大模式系統(tǒng)中，需擴(kuò)展8255A、8253和DAC0832芯片各一片。采用74LS138譯碼器，若已指定給各芯片的地址范圍是：8255AE0H、E2H、E4H、E6H、8253E1H、E3H、E5H、E7H、DAC0832F0H試設(shè)計(jì)接口擴(kuò)展的譯碼電路（除74LS138外,可增強(qiáng)須要的其他邏輯電路芯片。AA6A5G/G2A/G2BCBAA0A18255/CSA0A18253/CSA0A1DAC0832/CSA1A2A1A2A1A274LS13811A7A4A3A0≥1A1A2/Y1/Y0/Y41．某延續(xù)控制系統(tǒng)的校正裝置的傳遞函數(shù)為試用差分變換法（后向差分）、雙線性變換法，求該裝置的遞推輸出序列。（設(shè)輸入為，輸出為）2．已知某延續(xù)控制器的傳遞函數(shù)為現(xiàn)用PID算法來實(shí)現(xiàn)它，試分離求其相應(yīng)的位置型和增量型PID算法輸出表達(dá)式。設(shè)采樣周期。3．用零階保持器法求環(huán)節(jié)的差分方程。4．已知某延續(xù)控制器的傳遞函數(shù)為試用差分變換法（后向差分），求該裝置的遞推輸出序列。（設(shè)輸入為，輸出為）5．概念題1）試述采樣周期T的挑選原則2）防止積分整量化誤差的主意有哪兩種？3）數(shù)字控制器與模擬調(diào)節(jié)器相比較有什么優(yōu)點(diǎn)？4）增量型PID控制算法與位置型PID控制算法相比較，有哪些優(yōu)點(diǎn)？5）防止積分飽和的主意有哪兩種？1．某延續(xù)控制系統(tǒng)的校正裝置的傳遞函數(shù)為試用差分變換法（后向差分）、雙線性變換法，求該裝置的遞推輸出序列。（設(shè)輸入為，輸出為，采樣周期）解：差分變換法：即化成微分方程；雙線性變換法：2．已知某延續(xù)控制器的傳遞函數(shù)為現(xiàn)用PID算法來實(shí)現(xiàn)它，試分離求其相應(yīng)的位置型和增量型PID算法輸出表達(dá)式。設(shè)采樣周期。解：PID控制算法的模擬表達(dá)式為位置型輸出表達(dá)式為增量型輸出表達(dá)式為：而對(duì)模擬表達(dá)式求拉式變換得本題中，所以，，于是，本題的位置型輸出表達(dá)式為增量型輸出表達(dá)式為：3．用零階保持器法求環(huán)節(jié)的差分方程。解：4．已知某延續(xù)控制器的傳遞函數(shù)為試用差分變換法（后向差分），求該裝置的遞推輸出序列。（設(shè)輸入為，輸出為）解：由得當(dāng)即近似為：5．概念題1）試述采樣周期T的挑選原則答：(1)必須滿意香農(nóng)采樣定理的要求（2）從控制系統(tǒng)的隨動(dòng)和抗干擾的性能來看，則T小些好。干擾頻率越高，則采樣頻率越高越好，以便實(shí)現(xiàn)迅速尾隨和迅速抑制干擾。（3）按照被控對(duì)象的特性，迅速系統(tǒng)的T應(yīng)取小，反之，T可取大些。（4）按照?qǐng)?zhí)行機(jī)構(gòu)的類型，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作慣性大時(shí)，T應(yīng)取大些。否則，執(zhí)行機(jī)構(gòu)來不及反映控制器輸出值的變化。（5）從計(jì)算機(jī)的工作量及每個(gè)調(diào)節(jié)回路的計(jì)算成本來看，T應(yīng)選大些。（6）從計(jì)算機(jī)能確切執(zhí)行控制算式來看，T應(yīng)選大些。2）防止積分整量化誤差的主意有哪兩種？答：（1）擴(kuò)大計(jì)算機(jī)運(yùn)算的字長，提高計(jì)算精度。（2）當(dāng)積分項(xiàng)時(shí)，積分項(xiàng)單獨(dú)累加，直到產(chǎn)生溢出。將溢出值作為積分項(xiàng)的偏差值去舉行運(yùn)算，余數(shù)仍保留下來，作為下一步累加的基數(shù)值。3）數(shù)字控制器與模擬調(diào)節(jié)器相比較有什么優(yōu)點(diǎn)？答：（1）模擬調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)能力有限，當(dāng)控制邏輯較為復(fù)雜時(shí)，就難以甚至無法實(shí)現(xiàn)。而數(shù)字控制器能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制邏輯的控制。（2）計(jì)算機(jī)具有分時(shí)控制能力，可實(shí)現(xiàn)多回路控制。(3)數(shù)字控制器具有靈便性。修改控制參數(shù)或改變控制方式普通只改變控制程序即可。（4）采用計(jì)算機(jī)除實(shí)現(xiàn)PID數(shù)字控制外，還能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、數(shù)字顯示等其他功能。4）增量型PID控制算法與位置型PID控制算法相比較，有哪些優(yōu)點(diǎn)？答：（1）位置式算法每次輸出與囫圇過去狀態(tài)有關(guān)，容易產(chǎn)生較大的堆積誤差。而增量式中只需計(jì)算增量，算式中不需要累加，控制增量的決定僅與最近幾次偏差采樣值有關(guān)，當(dāng)存在計(jì)算誤差或精度不足時(shí)，對(duì)控制量計(jì)算的影響較小，且較容易通過加權(quán)處理獲得比較好的控制效果。（2）因?yàn)橛?jì)算機(jī)只輸出控制增量，所以誤動(dòng)作時(shí)影響小，且須要時(shí)可用邏輯判斷的主意去掉，對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行有利。（3）手動(dòng)－自動(dòng)切換時(shí)沖擊比較小。5）防止積分飽和的主意有哪兩種？答：積分分離法和遇限削弱積分法。1．已知系統(tǒng)控制框圖如下，被控對(duì)象傳遞函數(shù)，采樣周期T=0.25秒，求單位階躍輸入時(shí)的最少拍控制器，并畫出U(K)的曲線，說明系統(tǒng)輸出有無波紋。已知Z變換表和常數(shù)：F(s)F(z)解：，U(z)=D(z)E(z)=D(z)Φe(z)R(z)=2.538+z-1+z-2+…..U(0)=2.538,U(1)=U(2)=…=1一拍之后控制輸出穩(wěn)定，系統(tǒng)輸出無波紋。2．已知系統(tǒng)控制框圖如下，被控對(duì)象傳遞函數(shù)，采樣周期T=0.5秒，求單位階躍輸入時(shí)的最少拍控制器，并畫出U(K)的曲線，說明系統(tǒng)輸出有無波紋。已知Z變換表和常數(shù)：F(s)F(z)解：，U(z)=D(z)E(z)=D(z)Φe(z)R(z)=0.791+0.5z-1+0.5z-2+…..U(0)=0.791,U(1)=U(2)=…=0.5一拍之后控制輸出穩(wěn)定，系統(tǒng)輸出無波紋。3．大林算法相宜哪些被控對(duì)象，應(yīng)用該算法可得到什么控制效果？已知被控對(duì)象傳遞函數(shù)，式中，τ為純滯后時(shí)光，T1為時(shí)光常數(shù)，K為放大系數(shù)，設(shè)τ＝NT，T為采樣周期，試按照大林算法設(shè)計(jì)數(shù)字控制器。已知Z變換表：F(s)F(z)解：大林算法相宜帶大純滯的一階或二階慣性環(huán)節(jié)的被控對(duì)象，應(yīng)用該算法可使得系統(tǒng)的階躍響應(yīng)無超調(diào)。設(shè)系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為，閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為被控對(duì)象脈沖傳遞函數(shù)控制器脈沖傳遞函數(shù)為：=問答題：為何在計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)中常采用數(shù)字濾波程序?qū)Σ蓸有盘?hào)舉行處理？寫出算術(shù)平均濾波的算式，該算法使用于哪些信號(hào)濾波？寫出一階滯后濾波的算式，該算法使用于哪些信號(hào)濾波？在微機(jī)系統(tǒng)中對(duì)非線性函數(shù)常用線性插值原理作線性化處理，這種處理的優(yōu)點(diǎn)是什么？LED顯示分為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示，兩種顯示方式各自的特點(diǎn)是什么？參考答案：問答題：通過數(shù)字濾波可以減小干擾在信號(hào)中的比重，提高信噪比。算術(shù)平均濾波的算式為：，該算法適用于壓力、流量等周期脈動(dòng)信號(hào)的濾波。一階滯后濾波的算式為：，該算法適用于過程變化較慢的信號(hào)濾波。優(yōu)點(diǎn)是可用線性方程近似求解非線性函數(shù)，速度快，效率高。動(dòng)態(tài)顯示方式通常使用的硬件較少，但程序較復(fù)雜，靜態(tài)顯示使用的硬件較多，程序較容易。一、回答問題：（每小題3分，共30分）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程地三個(gè)步驟是什么？答：一、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集；二、實(shí)時(shí)決策；三、實(shí)時(shí)控制。工業(yè)控制機(jī)的特點(diǎn)是什么？答：簡述多路開關(guān)的作用。答：可使多個(gè)信號(hào)共用一套信號(hào)處理電路。開關(guān)量的傳送應(yīng)注重什么：答：電氣隔離，電平轉(zhuǎn)換。采樣過程是什么？答：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為離散的數(shù)字信號(hào)序列。什么叫做量化？答：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。什么叫做量化誤差？答：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)時(shí)，數(shù)字信號(hào)是整數(shù)，在數(shù)值上與模擬信號(hào)對(duì)應(yīng)的偏差。為什么要用采樣保持器？答：保證對(duì)高頻信號(hào)采樣確實(shí)切性。簡述軟件的抗干擾措施的應(yīng)用主意。答：軟件陷阱，指令喁余。10、簡述串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。答：在結(jié)構(gòu)上形成兩個(gè)閉環(huán)。外環(huán)為主環(huán)，調(diào)節(jié)器為主調(diào)節(jié)器。內(nèi)環(huán)為副環(huán)，調(diào)節(jié)器為副調(diào)節(jié)器。主調(diào)節(jié)器具有自己自立的設(shè)定值，它的輸出作為副調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，而副調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)則是送到調(diào)節(jié)閥去控制生產(chǎn)過程。二、DAC0832的雙極性輸出電路如下圖所示。Uref=+5V,要求：（10分）1、推導(dǎo)計(jì)算輸出Uout的表達(dá)式；2、若使輸出為2.5V，給DAC0832的數(shù)據(jù)D是多少？答：1、Uout=2、D=192三、DAC0832的控制電路如下圖所示。試編制將8031內(nèi)部RAM50H單元的數(shù)據(jù)發(fā)送給DAC0832舉行轉(zhuǎn)換的程序。（10分）答：movA,50HmovDPTR,#3FFFHmovx@DPTR,A四、已知系統(tǒng)控制框圖如下，廣義控制對(duì)象脈沖傳函,采樣周期為0.5秒。設(shè)輸入為單位階躍信號(hào)，，求最少拍無波紋控制器D(Z).答：（2）求控制器輸出U(K),系統(tǒng)輸出Y(K)和誤差E(K),并畫出U(K),Y(K),E(K)的曲線。如何決定系統(tǒng)的輸出無波紋。答：0,-0.29,0.29,0.29………=0,1,1,1…………..=0,1,1,1………….因?yàn)榻?jīng)過2拍以后不在變化，所以系統(tǒng)的輸出無波紋。五、已知顯示電路的部分接線原理圖如下圖所示，MC14513為BCD-7段鎖存／譯碼／驅(qū)動(dòng)器。明如何決定本顯示電路為動(dòng)態(tài)顯示還是靜態(tài)顯示。寫相應(yīng)的程序，使