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1、计 算 机 控 制 系 统A卷 答 案文档仅供参考，不当之处，请联系改正。一、填 空（每 空1分，共1 3分）1 .如果将连续控制系统的控制器用计算机来实现,就构成了计算机控制系统，该 系 统 由 计 算 机 系 统 和生 产 过 程 两大部分组成。2.按所传递和交换的信息来分，过程通道又可分为数字量过程通道和 模拟量过程通道。3.总线是一组信号线的集合。这些线是系统的各 插 件 间（或插件内部芯片间）、各 系 统 之 间 传送规定信息的公共通道,有时也称数 据 公 路，经过它们能够把各种数据和命令传送到各自要去的地方。4,线性离散系统的脉冲传递函数定义为零初始条件下，系统或环节的 输出采样函
2、数Z变 换 和 输入采样函数Z变 换 之比。5 .控制度以误差平方积分作为评价函数，反 映 了 数 字 控 制 的控制效 果 对 模拟控制的控制效果的相当程度。一般，当控制度为1.0 5时,两者的控制效果相当。6 .最小拍控制是指系统在典型输入信号（如阶跃信号、速度信号、加速度信号等）作用下，经过最少个采样周期使系统输出的稳态误差为零。因此，最小拍控制实际上是时间最优控制。二、简 答 题（8题，共4（）分）1、连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点?文档仅供参考，不当之处，请联系改正。(1)(2)在计算机控制系统中，控制规律是由计算机经过程序实现的(数字控制器)，修改一个控制规律，只需修
3、改程序，因此具有很大的灵活性和适应性。(3)计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规(4)(5)一个数字控制器经常能够采用分时控制的方式，同时控制多(6)采用计算机控制，如分级计算机控制、集散控制系统、计算机网络等，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。2.简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。答：(1)连续信号连续信号是在整个时间范围均有定义的信号，它的幅值能够是连续 的、也能够是断续的。(2)模拟信号文档仅供参考，不当之处，请联系改正。模拟信号是在整个时间范围均有定义的信号，它的幅值在某一时间范围内是连续的。模拟信号是连续信号的一个子集，在大多数场合与
4、很多文献中，将二者等同起来，均指模拟信号。(3)离散信号离散信号是仅在各个离散时间瞬时上有定义的信号。(4)采样信号采样信号是离散信号的子集，在时间上是离散的、而幅值上是连续的。在很多场合中，我们提及离散信号就是指采样信号。(5)数字信号数字信号是幅值整量化的离散信号，它在时间上和幅值上均是离散的。3.简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。答：(1)比例调节器：比例调节器对偏差是即时反应的，偏差一旦出现，调节器立即产生控制作用，控制作用的强弱取决于比例系数KP。系统响应为有限值的控文档仅供参考，不当之处，请联系改正。制对象存在静差。加大比例系数KP能够减小静差，可 是KP过大时，会使系统的动
5、态质量变坏，引起输出量振荡，甚至导致闭环系统不稳定。(2)积分调节器：为了消除在比例调节中的残余静差，积分时间常数 71大，则积分作用弱，反之强。增 大 Ti将减慢消除静差的过程，但可减小超调，提高稳定性。引入积分调节的代价是降低系统的快速性。(3)微分调节器：为加快控制过程，有必要在偏差出现或变化的瞬间，按偏差变化的趋向进行控制，使偏差消灭在萌芽状态，这就是微分调节的原理。微分作用的加入将有助于减小超调，克服振荡，使系统趋于稳定。4.何为最少拍设计？答：最少拍设计，是指系统在典型输入信号(如阶跃信号，速度信号，加速度信号等)作用下，经过最少拍(有限拍)，使系统输出的稳态误差为零。5.计算机控
6、制系统中主机有那些?文档仅供参考，不当之处，请联系改正。答：工业计算机，可编程序控制器，单片机，嵌入式控制器，数字信号处理器，ARM处理器6.干扰的作用途径是什么？答：无论是内部干扰还是外部干扰，都是从以下几个途径作用于系统的。1）传导耦合2）静电耦合3）电磁耦合4）公共阻抗耦合7.某加热炉温度变化范围为0 1600C,经温度变送器和调理电路输出电压为1 5 V,再 经 ADC0809转 换（ADC0809的输入范围15V）,使计算当采样数值为9B H 时，所对应的加热炉温度是多少？（6 分）解:FFH=（255）io9BH=（155）io匕=匕+（丫产 0）=1 6 0 0、翳 978.某加
7、热炉温度变化范围为01600,经温度变送器和调理电路输出电压为15 V,再 经 ADC0809转 换（ADC0809的输入范围1文档仅供参考，不当之处，请联系改正。5V）,使计算当采样数值为9B H 时，所对应的加热炉温度是多少?（6 分）解：FFH=（255）1 09BH=（155）ioK=匕 +（匕,厂 网）普 端=1600 xl1=973C三、计 算 题（4 题，30分）1.用双线性变换法求模拟控制器。（S）=7、等效的数字控制器，设采样周期T=0.5s。（5 分）解:O(z)=O(s)-7-一耳 鼻2匕 小 匕二+2T l+z-T 1 +Z-10.0 4 l7(l+z-)2(1 _ZT
8、0.3 3 3 3ZT)2.设被测温度变化范围为（TC 1200。如果要求误差不超过0.4。（2,应选用分辨为多少位的A/D转换器？（5 分）5 1200解：、-n log Id-1221。4 J2.已知系统的差分方程为y（左）+y（4-1）=（攵-2）输入信号是1 k0幻=n c 初始条件为火。）=1，试写出输出脉冲序列V（3U R U文档仅供参考，不当之处，请联系改正。解：y(O)=l刈=r(-l)y(O)=-1y=r(0)-y =2y(3)=r-y(2)=-1y(4)=r(2)-y(3)=2y(5)=3)-y(4)=1工 已 知&)=喘，写出等效的增量型数字PI D控制器的差分形式。解:
9、D(Z)=G G)LT20T+3-3zT U(z)1-z-1 E(z)%=+(20T+3)6一 3%被控对象的传递函数为G,(s)=-1S4.采样周期T=ls,采用零阶保持器，针对单位速度输入函数，设计:最少拍控制器。(z)；(6分)画出采样瞬间数字控制器的输出和系统的输出曲线。(6分)解：(1)最少拍控制器能够写出系统的广义对象的脉冲传递函数将T=1 S代入,有文档仅供参考，不当之处，请联系改正。G(z)=Z”(l+zT)2(1，邛由于输入r(t)=t,则G,(z)=(l-z-y1-G(z)z-ti+z-)G,(Z)G(Z)(2)系统闭环脉冲传递函数0(Z)=2ZT _Z2则当输入为单位速度
10、信号时，系统输出序列Z 变换为y(z)=R(z)0(z)=(2 z-z-2)(_T)2Tz-=2 T z-2+3 T z-3+4 T z-4+y(O)=O,y =0,y =2T,y(3)=3T,四、说 明 题(17分)如下图所示，为 A/D转换器ADC0809的原理框图START EOC CLK OE日路模 拟AAACBADDDDDD译 码8 选 1逐 位 逼 近 寄 存 器SAR时 序 与 控 制树 状 开 关D/ATT电 阻 网 络A LEVREF(+)VR E F(-)请说明:文档仅供参考，不当之处，请联系改正。1)该转换器是多少位的转换器？2)其实现A/D转换的方法是什么？3)说明各引脚功能。答：1)该转换器是8 位的转换器2)逐次逼近法3)IN7 INO：8 个模拟量输入端。START：启动信号。EOC：转换结束信号。OE：输出允许信号。CLOCK：实时时钟，可 经 过 外 接 R C 电路改变时钟频率。ALE：地址锁存允许，高电平有效。C,B,A：通道号选择端子。C 为最高位，A 为最低位。D7 DO：数字量输出端。VREF(+),VREF(-)：参考电压端子。Vcc：电源端子。接+5V。G ND：接地端。