計(jì)算機(jī)控制作業(yè)及答案

1、1.1.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是由哪級(jí)部分組成的？各部分作用 硬件組成：微控制器或微處理器、ROM、RAM、外部設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信接口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、電源。 軟件組成：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。 作用：硬件中有A/D稱為模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，它包括采樣保持和量化，其輸出為數(shù)字形式，何時(shí)采樣由計(jì)算機(jī)控制。 D/A稱為數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，它是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)形成控制量。應(yīng)用軟件根據(jù)要解決的問題而編寫的各種程序，系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)，開發(fā)系統(tǒng)。1.2.為適應(yīng)控制現(xiàn)場的工作環(huán)境，對(duì)工業(yè)控制機(jī)有何要求？ （1）適應(yīng)性（2）可靠性（3）實(shí)時(shí)性（4）擴(kuò)展性 結(jié)構(gòu)：（1）基于通用計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)（2）基于嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.3. PCI

2、總線，CPCI總線，PC/104總線以及RS232,RS422,RS485有何特點(diǎn)，電平特性，適用場合？ 2.1.何謂IO接口？在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中為什么要有IO接口？ （1）解決主機(jī)CPU和外圍設(shè)備之間的時(shí)序配合和通信聯(lián)絡(luò)問題（2）解決CPU和外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和匹配問題（3）解決CPU的負(fù)載能力和外圍設(shè)備端口的選擇問題2.2.計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備交互信息有哪幾種控制方式？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？ （1）并行通信。優(yōu)點(diǎn)：傳送速度快、信息率高。缺點(diǎn)：傳輸線多，成本高（2）串行通信。全雙工方式 RS-422 ,RS-232。半雙工方式 RS-485 （3）同步通信。要求收發(fā)雙方具有同頻同相的同步時(shí)鐘信號(hào)

3、，每幀信息開始加特定的同步字符，不允許有間隙 （4）異步通信 。開始位，停止位，發(fā)送的字符間允許有間隙2.3.模擬輸入通道中為何要加采樣保持器，采樣保持器的組成及要求是什么？ （1）用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（2）孔徑時(shí)間：AD轉(zhuǎn)換器完成一次模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。 孔徑誤差：在孔徑時(shí)間ta/d內(nèi)，由于輸入信號(hào)x(t)的變化所引起的誤差稱為孔徑誤差。 以ta/d10s的10位ADC芯片為例： 為保證不低于0.1%的轉(zhuǎn)換精度2.4.ADC的主要性能指標(biāo)有哪些？10V8位的ADC轉(zhuǎn)換精度如何計(jì)算？(1) . 接口特性(2). 量程(3). 分辨率(4). 誤差和

4、精度(5). 轉(zhuǎn)換速率(6). A/D轉(zhuǎn)換的方法2.5 一個(gè)8位A/D轉(zhuǎn)換器，孔徑時(shí)間為100。如果要求轉(zhuǎn)換誤差在A/D轉(zhuǎn)換精度（0.4%）內(nèi)，求允許轉(zhuǎn)換的正弦波模擬信號(hào)的最大頻率是多少？f=0.4/(2*pi*100*10(-6)*100)=6.42.6 請分別畫出D/A轉(zhuǎn)換器的單極性和雙極性電壓輸出電路，并分別推出輸出電壓與輸入數(shù)字量之間的關(guān)系式。微機(jī)p3283.1什么是數(shù)字PID位置控制算法和增量型控制算法？試比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。3.4 已知模擬調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為：，試寫出相應(yīng)數(shù)字控制器的位置型和增量型控制算法，設(shè)采樣周期T=0.2S3.2數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)步驟是什么？第一步：設(shè)計(jì)假想

5、的模擬控制器D(S) 第二步：正確地選擇采樣周期 第三步：將模擬控制器D(S)離散化為數(shù)字控制器D(Z)第四步：求出與對(duì)應(yīng)的差分方程第五步：編制計(jì)算機(jī)程序3.3 試述采樣周期T的選擇原則 必須滿足采樣定理的要求 從控制系統(tǒng)的隨動(dòng)和抗干擾性能方面選擇 根據(jù)被控對(duì)象的特性選擇 根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型選擇 從計(jì)算機(jī)的工作量及每個(gè)調(diào)節(jié)回路的計(jì)算成本考慮 從計(jì)算機(jī)能精確執(zhí)行控制算式方面考慮3.5 什么叫積分飽和？它是怎么樣產(chǎn)生的？如何消除？當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)到達(dá)極限位置仍然不能消除偏差時(shí)，積分使得PID差分方程所得的運(yùn)算結(jié)果繼續(xù)增大或減小，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)已無相應(yīng)動(dòng)作，這就稱為積分飽和。結(jié)果：積分飽和的出現(xiàn)，導(dǎo)致超調(diào)

6、量增加，控制品質(zhì)變壞。作為防止積分飽和的辦法之一，可對(duì)計(jì)算出的控制量限幅，同時(shí)，把積分作用切除掉。方法：積分分離在積分項(xiàng)的作用下，往往會(huì)產(chǎn)生較大的超調(diào)和長時(shí)間的波動(dòng)。為此，可采用積分分離措施，即當(dāng)偏差較大時(shí)，取消積分作用，當(dāng)偏差較小時(shí)才將積分作用投入到控制過程中，即當(dāng)e(k)時(shí)，采用PD控制；當(dāng)e(k)時(shí)，采用PID控制。 為預(yù)先設(shè)定的閾值4.1數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)步驟是什么？ 已知被控對(duì)象的傳遞函數(shù)或特性G(z)，根據(jù)所要求的性能 指標(biāo)，設(shè)計(jì)數(shù)字控制器D(z)。4.3 大林算法的應(yīng)用場合大林算法的設(shè)計(jì)目標(biāo)是使整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)所期望的傳遞函數(shù)相當(dāng)于一個(gè)延遲環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)相串聯(lián)5.1 印刷電路板的抗干擾措施有哪些？（1）引線阻抗 電源地線要加粗（2）地線設(shè)計(jì) 平面接地，網(wǎng)格狀地線（3）濾波 電源進(jìn)入電路板，靠近芯片，電源和地之間，（4）抑制引線間的干擾 避免長距離平行走線（5）接插件 插拔方便，空置信號(hào)處理（6）存