微型计算机控制技术设计题库,微型计算机控制技术复习题答案

微型计算机控制技术复习题答案

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9.9 积分

1. 微型计算机控制系统有哪些？ Pg4答：操作指导控制系统，直接数字控制系统，计算机监督系统，嵌入式系统， 物联网系统，现场总线控制系统。2. 常用的工业控制机有几种？它们各有什么作用？ Pgll答：单片微型计算机：是工业控制和智能化系统中应用最多的一种模式。一 般用于扩展接口，如A/D，D/A转换接口，LED、LCD显示接口扩展，再幵发一些应 用软件，便可以用于工t控制。可编程逻辑控制器：目前从单机自动化到工厂自动化，从柔性制造系统、机 器人，到工业局域网都有用到。现场吋编程门阵列：可以实现动态配置，在线系统重构及硬件软化，软件硬 化等功能。工业PC机，完成STD总线工业控制机的检测，控制，使程序设计变 得史加简单，各种报表程序打印、数据处理曲线、工业控制流程阁，P1D柱形阁 像处理程序等。3. A/D和D/A转换器在微型计算机控制系统中有什么作用？答：A/D的作用主要是把传感器检测到的模拟电信号转换为数字电信号，方 便用于单片机屮进行处理。D/八的作用，在单片机处理完毕的数字量，冇时需要转换为模拟信号输出，D /A的作用正是川于把数字信号转换为模拟信号。4. LH)数码管的显示方法有哪两种？各有什么特点？ Pg81多位LED冇两种显示方法：动态显示和静态显示。动态显示使用的硬件少，价格低，线路简单，但是占用机时长。静态显示使用元件多，线路复杂，但是显示占用机时少，显示可靠。5. 在人机接口技术中，键盘设计需解决的问题有哪些？如何实现防抖？ Pg55 答：按键的确认，屮键与连击的处理，按键防抖动技术。防抖可以用两种方法1. 硬件防抖：滤波防抖电路，双稳态防抖电路2. 软件防抖6. 算术平均滤波的具体方案是怎样？该滤波方法主要适用于什么情况？ Pg248芥：算术平均值滤波是要寻找一个Y (k),使该值与各采样值间误差的平方和为最小，即：S=min (z)n 22L[y(0-X0]_ 1 N求得秘其中yot)-第k次N个采样值的算术平均值；x(o-第i次采样值；N-采样次数。由此吋见:算术平均值滤波的实质就是把一个采样周期内的N次采样值相加, 然后把所得的数除以釆样次数N，得到周期的采样值。7. 位置型PID和增量型PID有什么区别？它们各有什么优缺点？答：(1)堉量型算法不需做累加，计算误差后产生的计算精度问题，对控 制量的计算影响较小。位置型算法用到过去的误差的累加，容易产生较大的累加 误差。(2)增量型算法得出的是控制的增量，误动作影响小，必要吋通过逻辑判 断限制或禁止木次输出，不会影响系统的工作。位置型算法的输出是控制量的全 部输出，误动作影响大。增量式算法的主要优势体现在对积分环节的处理上，积 分作用的累加效果会影响到输出的准确性。8. 在自动控制系统中饱和效应是如何产生？如何消除的？ Pg282答：饱和现象主要是由积分项引起的，所以也称之为“积分饱和”。这种现 象是引起大幅度超调，使系统不稳定。消除积分饱和的方法冇以K三种：遇限削 羽积分法，有效偏差法，积分分离法。9. 试比较PID控制参数Kp、Ti、I'd和的大小对系统性能的影响？P1D控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行 控制的。比例(P)控制比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与 输入误差信号成比例关系。当仅冇比例控制吋系统输出存在稳态误差(Steady- state error) o积分(I)控制在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自 动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差 的或简称有差系统(System with Steady-state Error)。力了消除稳态误差， 在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的 增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着吋间的增加而加大， 它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积 分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态盾无稳态误差。微分(D)控制在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成 正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程屮可能会出现振荡甚至失稳。 其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，M:变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变 化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器屮仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是 放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势, 这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚 至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象, 比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程屮的动态特性。10. 微型机控制系统中时怎样实现PWM电机调速的？ Pgldl答：在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加，电机断电时，速度逐渐降低,只耍按一定规律，改变通断时间，即可让电机转速得到控制。三、计算题1. 设某12位A/D转换器的输入电压为0-+5V,其分辨率是多少？求当输入模拟 量为下列值时的数字量：(1) 1.25V (2) 2V (3) 2. 5V (4) 3. 75V (5) 4V (6) 5V 解：分辨率=+=^^=0.001量化单位g = 贝IJ = 1 +数字量= ir 212 2'2 D 212 " q代入和应模拟量即可算出对应的数字量。2. 用8位DAC芯片组成双极性电压输出电路，其参考电压为-5V—+5V,其分辨 率是多少？求对应以下偏移的输出电压：(1) 10000000 (2) 01111111 (3)11111110解：分辨率=4 = 1=0.0371，先将偏移转换为10进制，然后乘上分辨率，即 28 256可得到相应的输出电压。3. —个输出频率为60HZ的脉冲波电路，请计算其时间周期，并写出时间常数解：T=l/f=l/60s4. 某温度测量系统，测量仪表的量程为0—1200度，用一个12位D/A转换器， 某采样周期计算机经采样后的数字量为90H，问此时对应的温度为多少度？ 100 0度温度时，测量显示值时多少？(线性关系)答：根据题意，已知A0=0度，Ahf1200度，Nx=90H=144D,这里是12位D/八，N 144Nm=FFFHM095D, N0=0,根据公式A =(A -Ao)^ = 1200x = 42°v ° N/h 4095 当温度是1000度时，N(Av-A0)Nw 1000x4095 (Aw-A0) = 12003413D = D55H5. 某温度测量系统，测量仪表的量程为400—1200度，用一个8位D/A转换器, 某釆样周期计算机经采样后的数字量为80H，问此时对应的温度为多少度？ 600 度温度时，测量显示值时多少？(线性关系)解：略6. 设被测温度变化范围为0°C — 1200'C,如果求误差不超过0.4°C,应选用分辨率为多少位的A/D转换器(设ADC分辨率和精度一样)=3000,2"2 3000所以11的值为12,应该选择分辨率为12位的答：A/D转换器0.41200-07. 某位移微机控制系统使用PID调节方法，采样周期T=4ms, TI=20ms, TD=8ms, KP=0. 3,现场测得：EK=5mm, EK-l=8mm, EK_2=7mm,拭求 AP (k)答：AP(々)=P(k)-P(k-\) = Kp[£(々)-£(々一 1)] + &£(幻 + 心)[E(k)-2£(々-1) + 邮-2)jT 4其中^T o^ = /C^ = 0.3x- = 0.6代入式中可求AP(幻二-38.若某三相六拍控制的步进电机，其转子齿数为80,步进角为多少(设脉冲当 量是0.01mm) ?假设用此电机带动滚动丝杠，如果转动48mm,用1秒钟，每步 需多少时间？答：步进角Q360cNZ,其中/V = McC,这里是三相六拍，所以MC=3, C=2,3606x40=1.5°0 脉冲当量是 0.01mm，转动 48mm,共转动了 48/0. 01=4800次共用了 Is,所以每步的时问是1000000/4800=208us9.某A/D转换器的转换时间TCOrw=15us,问其最大采样速率等于多少？对应的 输入信号最高频率为多少？答：最大釆样速率=1/T次/us=66666次/s,对应输入信号最高频率是66. 66KHZ四、综合题1. 微机控制系统电路原理图之类的题型2. 综合某系统说明该计算机控制的设计步骤 关 键 词： 微型 计算机控制 技术 复习题 答案

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