微型计算机控制技术课后答案 (3)

填空：

1. 输入/输出接口的两种编址方式是：存储器统一编址方式和 I/O单独编址方式。

2. CPU与外设交换数据的三种控制方式有程序查询方式、中断控制方式、直接存储器存取方式 。

3. 遗传算法都包含三个基本操作：复制、交叉和变异。

4. 自寻最优控制要解决的三个主要问题：性能指标的选择、寻优方法的选择、自寻最优数字调节器的设计。

5. 编制实现数字调节器D(z)的微机程序有三种方法：直接程序设计，串行程序设计和并行程序设计。

6. 模糊控制系统类似于常规的微机控制系统，由模糊控制器、输入/输出接口装置、广义对象、测量元件传感器。P146页图6-7

7．学习是神经网络的最重要的特征之一。神经网络能够通过训练，改变其内部表征，使输入输出间变换朝好的方向发展。

选择：

1．根据香农定理，如果随时间变化的模拟信号f(t)的最高频率为fmax，只要按照（ A ）进行采样，则采样信号f*(t)能无失真地恢复原连续信号f(t)。 P32

A f ≥ 2fmax B f ≥ fmax

C f ≥ 1.5fmax D f ≥ 2.5fmax

2．用于描述模糊集合，并在[0, 1]闭区间连续取值的特征函数叫（ B ）。P125

A 特征函数 B 隶属函数

C 传递函数 D 复变函数

3．数字程序控制系统一般由输入装置、输出装置、（ C ）、插补器等四大部分组成。P60

A 运算器 B 寄存器

C 控制器 D 存储器

4．以下（ D ）输入形式不是最少拍系统所取的典型输入形式。P105

A 单位阶跃 B 单位速度

C 单位加速度 D 单位加速度阶跃

5．根据神经元之间连接的拓扑结构上的不同，可将神经网络结构分成两大类，层状结构和（ A ）。 P168

1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?

计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：

(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。

(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。

(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

6.操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别和联系？

(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作用。其原理框图如图1.2所示。

(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。DDC系统是闭环系统，是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。

(3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。SCC系统的原理框图如图1.4所示。

SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。

2.数字量过程通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？

数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。

数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成。数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。其中：输入调理电路 转换 滤波、保护、消除触点抖动，以及进行信号隔离等

计算机控制系统试卷三答案

班级： 姓名： 学号： 成绩：

一、 简答题 （每小题4分，共40分）

1、 简述开关量光电耦合输入电路中，光电耦合器的作用。

答：开关量光电耦合输入电路，它们除了实现电气隔离之外，还具有电平转换功能。

2、 回答下述电路中克服共模干扰的工作原理。

答：平时，开关K1i(i=1,2,...,n)处于闭合状态，Ci的电压跟踪Vi的输入值，开关K2i(i=1,2,...,n)处于断开状态。需检测Vi时，则令K1i断开,K2i闭合，放大器K的输出经采样保持器送至A/D转换器化为数字量，然后开关再恢复平时的状态。在采样、转换过程中，放大器K不与任何模拟量信号输入共地，电容Ci的电压均为差模电压，这样就克服了共模电压的影响。

3、 什么是采样或采样过程？

答：采样或采样过程，就是抽取连续信号在离散时间瞬时值的序列过程，有时也称为离散化过程。

4、 线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么？

答：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数z变换和输入采样函数z变换之比。

5、 何为积分饱和现象？

答：在标准PID位置算法中，控制系统在启动、停止或者大幅度提降给定值等情况下，系统输出会出现较大的偏差，这种较大偏差，不可能在短时间内消除，经过积分项累积后，可能会使控制量u(k)很大，甚至超过执行机构的极限umax。另外，当负误差的绝对值较大时，也

会出现u

6、 等效离散化设计方法存在哪些缺陷？

答：等效离散化设计方法存在以下缺陷：

(1) 必须以采样周期足够小为前提。在许多实际系统中难以满足这一要求。

(2) 没有反映采样点之间的性能。特别是当采样周期过大，除有可能造成控制系统不稳定外，还使系统长时间处于“开环”、失控状态。因此，系统的调节品质变坏。

(3) 等效离散化设计所构造的计算机控制系统，其性能指标只能接近于原连续系统(只有当采样周期T=0时，计算机控制系统才能完全等同于连续系统)，而不可能超过它。因此，这种方法也被称之为近似设计。

计算机控制系统试卷四答案

班级： 姓名： 学号： 成绩：

一、 简答题 （每小题3分，共30分）

1、 使用光电隔离器件时，如何做到器件两侧的电气被彻底隔离？

答：光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。

2、 给出多通道复用一个D/A转换器的原理示意图。

答：

3、 什么是信号重构？

答：把离散信号变为连续信号的过程，称为信号重构，它是采样的逆过程。

4、 写出零阶保持器的传递函数，引入零阶保持器对系统开环传递函数的极点有何影响？

答：零阶保持器的传递函数为sesHTs1)(0。零阶保持器的引入并不影响开环系统脉冲传递函数的极点。

5、 阶跃响应不变法的基本思想是什么？

答：阶跃响应不变法的基本思想是：离散近似后的数字控制器的阶跃响应序列与模拟控制器的阶跃响应的采样值一致。

6、 如何消除积分饱和现象？

答：减小积分饱和的关键在于不能使积分项累积过大。因此当偏差大于某个规定的门限值时，删除积分作用，PID控制器相当于一个PD调节器，既可以加快系统的响应又可以消除积分饱和现象，不致使系统产生过大的超调和振荡。只有当误差e在门限之内时，加入积分控制，相当于PID控制器，则可消除静差，提高控制精度。

7、 给出常规的直接设计法或离散化设计法的具体设计步骤。

答：直接设计法或称离散化设计法的具体设计步骤如下：

(1) 根据已知的被控对象，针对控制系统的性能指标要求及其它约束条件，确定理想的闭环脉冲传递函数)(z；

(2) 确定数字控制器的脉冲传递函数D(z)；根据D(z)编制控制算法程序。

8、 采用状态反馈任意配置闭环系统极点的充分必要条件是什么？

答：采用状态反馈任意配置闭环系统极点的充分必要条件是系统状态完全能控。

9、 说出实施信号隔离的主要方法。

答：信号隔离方法主要有变压器隔离和光电隔离，变压器隔离适用于模拟信号隔离，光电隔离则特别适合数字信号的隔离。