计控复习(空白).doc

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1、.1计算机控制系统由 和 两大部分构成。2数字量输入通道主要由 、 、 等组成。3假设ADC0809的基准电压VREF（+）=5.12V，VREF（-）=0V，则此时它的量化单位q= mV；若输入电压VIN=3V，则输出的转换结果D= 1. 12位的A/D转换器对幅度为5V的电压信号进行转换，它能分辨的最小电压变化是_ _mV。4完成一次A/D转换所需的时间称为 时间。5写出数字控制器连续化设计的五个步骤： 6设计对速度输入的最少拍无纹波控制器时，被控对象应至少含 个积分环节。7若被控对象的G(z)分母比分子高N阶，那么最少拍控制器的物理可实现的条件是 。8最少拍控制器有两个主要特点： 和 。

2、9大林算法控制的响应特点是 ，其响应的调节时间长短可通过 改变。10设计串级控制系统时应把主要扰动包含在 回路中。11三相步进电机按三相六拍方式工作，各相通电次序为 。12集散控制系统在功能上实现了 集中和 分散，以适应不同类型的控制要求。13经常采用的软件抗干扰技术是 、 、 和开关量软件抗干扰技术等。2. 与采样同样时间点和时间间隔, 并由计算机输出的_ _量被零阶保持器变换成连续_ _信号输送到被_ _对象。5. 完成一次A/D转换所需的时间称为_ _时间。6. 数字PID控制器有_式和_式两种控制算法。7. 数字PID控制器参数的整定有_ _法和_ _法两种。9. 计算机控制系统的抗干

3、扰措施主要有_ _抗干扰、_ _抗干扰和_ _自诊断技术。10. 集散控制系统在功能上实现了_ _集中和_ _分散, 以适应不同类型的控制要求。11. 离散系统稳定的充要条件是系统的特征根必须全部位于Z平面的_ _，只要有一个根在_ _，系统就不稳定，对实际系统来说，处于稳定边界也称为_ _系统。12. 模拟化设计的关键步骤是_ _。2. 为提高输入模拟信号的频率范围，应在A/D转换器前加 _电路。3. 大林算法适用于两类被控对象，分别是 ， 。应用大林算法后的闭环系统传递函数是 6. 数字PID控制器有 式和 式两种控制算法。7. 计算机控制系统的软件抗干扰措施主要有 滤波、 技术和 技术。

4、8. DCS控制系统在功能上实现了 集中和 分散, 以适应不同类型的控制要求。9. 离散系统稳定的充要条件是系统的特征根必须全部位于Z平面的 ，只要有一个根在精品. ，系统就不稳定，对实际系统来说，处于稳定边界也称为 系统。二、如图所示的计算机控制系统，请填写出各部件的名称并分别叙述各部件的功能三.试画出一个多路模拟量输入通道的结构框图，说明各个环节作用和信号是如何传递的。四. 写出位置式和增量式PID算法的公式, 假定要增加积分控制作用，应如何调节积分时间TI? 精品.解：位置式算法 增量型控制算式 Kp为比例增益； KI=KpT/TI为积分系数；KD=KPTD/T为微分系数。 三、控制计算

5、机设置Watchdog的目的是什么？简单叙述Watchdog的工作原理。1 第一象限顺圆弧插补偏差判别式是，请推导简化偏差计算公式。五、设加工第一象限圆弧AB，起点A（1，5），终点（5，1），要求：a) 写出偏差计算的递推公式。b) 按逐点比较法插补进行列表计算。c) 画出走步轨迹图，并标出进给方向步数。解：a)设加工点处于m（xm,ym）点1） 若Fm0时则沿-y方向进给一步至m+1点的坐标值为xm+1= xm ym+1= ym-1 2） 若Fm0时则沿+x方向进给一步至m+1点的坐标值为xm+1= xm+1 ym+1= ym b)进给的总步数Nxy=5-1+1-5=8 F0=0 精品.步

6、数 偏差判别 坐标进给 偏差计算 坐标计算 终点判别起点 F0=0 x0=1，y0=5 Nxy=81F0=0 y F1=F02y019 x1=1，y1=4 Nxy=72F10 x F2=F12x116 x2=2，y2=4 Nxy=63F20 x F3=F22x211 x3=3，y3=4 Nxy=54F30 y F5=F42y411 x5=4，y5=3 Nxy=36F50 y F7=F62y613 x7=5，y7=2 Nxy=18F70 y F7=F62y710 x8=5，y8=1 Nxy=0c)二. 设加工第二象限直线AB, 起点A(-3,2), 终点B(-9,6), 要求:(1) 按逐点比较

7、法插补进行列表计算。(2) 画出走步轨迹图, 并标出进给方向步数。解: Nxy=-9-（3）+6-2=10 Xe=-9 Ye=6 F0=0步数 偏差判别 坐标进给 偏 差 计 算 终 点 判 断 起点 F0=0 Nxy=101 F0=0 -X F1=F0-Ye=-6 Nxy=9 2 F10 -X F3=F2-Ye=-3 Nxy=7 4 F30 -X F5=F4-Ye= 0 Nxy=5 6 F5=0 -X F6=F5-Ye=-6 Nxy=4 7 F60 -X F8=F7-Ye=-3 Nxy=2 9 F80 -X F10=F9-Ye= 0 Nxy=0四. 一个8位A/D转换器, 孔径时间为100S

8、, 如果要求转换误差在A/D转换器的转换精度(0.4%) 内, 求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少? 解：由误差表达式 得：六、PID控制的微分先行算法对基本PID控制做了什么改进？主要用于解决什么问题？设TD=0.2秒，T=1秒，3，用后向差分法求出微分先行环节的输出和PI控制器的输出精品.（增量型）。解：1）PID控制的微分先行算法将对误差的微分运算改为对反馈量的微分运算。 微分先行算法主要用于解决给定值大幅度变化时，微分环节引起控制量过大的问题。 2）（直接用拉氏反变换求微分方程也可以） 七、已知Smith预估器的方框图，其中被控对象的离散模型为，请写出Smith预估器的输出的表

9、达式，在计算机中如何实现纯延迟环节。答：在内存中专门设定N个单元作为存放信号m(k)的历史数据，存储单元的个数，其中为纯滞后时间，T为采样周期。每采样一次，把m(k)记入0单元，同时把0单元原来存放数据移到1单元，1单元原来存放数据移到2单元，依次类推，从单元N输出的信号就是滞后N个采样周期的m(k-N)信号。 七、三相步进电机按三相六拍方式工作，试写出使得步进电机正转和反转的通电次序，根据原理框图写出控制字。如何控制步进电机的速度，怎样实现匀速、加速和减速运转过程。精品.解：正转：AABBBCCCA 反转：ACACBCBAB步进电机的速度控制：输出字更换得越快，步进电机的转速越高。输出字更换

10、得越慢，步进电机的转速越低。 输出字更换时间间隔不变,匀速转动;输出字更换时间间隔变小,加速转动;输出字更换时间间隔增大,减速转动; 八、某热处理炉温度变化范围为01400，经温度变送器线性变换为420mA电流信号，选用的12位A/D转换板的输入电压范围是010V（对应数字量0000FFFH），要求当温度达1400时，A/D输入电压为8V，求简单无源I/V变换的电阻阻值，写出编程时温度量的计算公式。当A/D转换结果为500H时，炉内温度为多少度？五、某热处理炉温度变化范围为2001400，经温度变送器变换为05V电压送至AD574, AD574的输入范围为010V。当t=KT时，AD574的转

11、换结果为408H，问此时的炉内温度为多少度(保留一位小数)？解：工程量（温度）最小、最大值分别是：Ymin=200, Ymax=1400.对应Ymin的A/D输出是Nmin=0, 对应Ymax的A/D输出是Nmax=40955/10=2048,精品.当AD574的转换结果为408H时，对应的温度是：七、已知被控对象的传递函数为 ，采样周期T=1s，采用零阶保持器。针对单位速度输入信号设计最少拍无纹波系统的D(z)，并计算输出响应y(k)、控制信号u(k)和误差e(k)序列，画出它们对时间变化的波形。解： d=0, q=2, v=1, w=1, j=1且jq m=w+d=1 N=v-j+q=2

12、即 精品. 七、根据下图所示计算机控制系统的模入通道方框图，简述针对通道零飘和增益变化的自动校准测量原理，并导出输入电压Vs的计算公式。精品.解：通道的零飘指的是通道输入为零电压时，A/D转换器的输出不是对应零电压的数字量。校准的办法是将每次的测量值减去零电压对应的数字量；通道增益的变化可用基准电压与被测电压相比较来校准。校准方法：1. 开关接地，获得零电压对应的A/D输出值为x0；2开关接VR，获得基准电压值对应的A/D输出值为x1；3开关接被测电压，获得A/D输出值为x，则Vs用下式计算八、有一单反馈数字控制系统：其广义对象为 ，按阶跃输入R(z)=1/(1-z-1)设计D(z)，给定的闭

13、环脉冲传递函数为 ，采样周期T=0.7秒。1.求；2.设计数字控制器D(z)；3.计算系统在采样点的输出y(k)并作图；4.判断系统输出的纹波情况； 解：1. 精品.2. 3因为包含了的所有零点，所以系统输出无纹波。或者 只有有限项，进入稳态后u(k)为常值，所以系统输出无纹波。4 5. 单闭环数字控制系统的被控对象，采样周期为1秒。对应的广义被控对象是，设计一个跟踪单位速度输入的最少拍无纹波控制器。(, )求出 （1）闭环传递函数； （2）数字控制器D(z)； （3）数字控制器的输出u(k)的递推公式； （4）系统经过几拍进入稳态。解：（1） 根据G(z)可知，d=0, w=1, j=2,

14、v=2, 由输入信号可知，q=2于是 m=w+d=1+0=1n=v-j+q=2-2+2=2令 根据和的关系，求得 精品.解得 则 ， （2） （3） 由 ，求得 （4） 将展开，有项，说明系统经过3拍进入 稳态。1 写出下图所示结构框图的Smith补偿器的表达式，试从系统闭环传递函数说明加入补偿器后，被控对象的纯滞后对控制器的设计没有影响。解：。 未加入补偿器，闭环传递函数： 由于(s)分母含有纯滞后环节，会使系统难于控制，甚至发生不稳定。 加入补偿器，闭环传递函数：精品.此时(s)分母中不含有纯滞后环节，控制器设计就不受纯滞后环节的影响。2. 下图是Smith预估控制系统。写出结构框图中；用

15、双线性变换求，采样周期取0.1秒；求；求与的关系。3在下图所示的计算机串级控制系统中，已知采样周期为T，且有， ，其中a0、a1、b0、b1、b2是使D1（z）和D2（z）能够实现的常数，试写出计算机串级控制算法。2. 下图是计控PID实验电路图。请问被控对象怎么实现的？被控对象的传递函数G(s)是什么？系统由几部分组成？控制计算机、信号源及A1和A2的作用是什么？叙述系统的基本控制原理。精品. 答： 被控对象由运放A3、A4及阻容元件组成。传递函数是。系统的组成：控制计算机、A/D转换器、D/A转换器、信号源、A1和A2形成的误差运算单元及A3，A4形成的被控对象。控制计算机完成PID功能及

16、其它系统控制功能；信号源用于设定给定值；误差运算单元计算出给定值与对象输出的误差。系统控制原理：1. 控制计算机定时让A/D转换器采样误差E，得到对应的数字量，2. 然后经PID控制律计算出控制量，3. 再由D/A转换器转变成模拟控制量，送往被控对象。以上过程重复进行。3写出数字PID控制增量式计算公式。若要减弱积分控制作用，如何调节积分时间常数。下图是某PID控制系统在单位阶跃输入下的输出响应图，应怎样调节PID参数可使系统超调变小，稳态误差变小？ 答：PID增量式计算公式精品.减小积分控制作用，可增大积分时间常数 从减小Kp和减小入手。填空（20分）选择（10分）简答（30分）分析计算（40分）如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！精品