微型计算机控制技术与系统201604

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微型计算机控制技术与系统201604
一、填空题（15分）
1、计算机控制系统由和软件两个组成部分。
2、在PID控制系统中，I的作用主要是，它一般不单独使用，原因是
速度不变。

3、两线制仪表中的两线是指共用两根导线。
4、数控系统按控制方式可以分为：、直线控制、轮廓控制三类控制
系统。

5、PLC在一次扫描周期中包含、用户程序执行和输出刷新三个过
程。

6、企业信息化网络化为、过程监控层和信息管理层三个层次。
7、预测控制的三个基本要素是预测模型、和反馈校正。
8、具有HART通信协议的变送器可以在一条电缆上传输 mA的模拟
信号和数字信号。

9、改变交流伺服电机的控制电压Uc的相位，会引起电机运行的
方向改变。

10、接近开关是一种无触点的电子开关，它的特性是只能检测的接近。
11、气动执行器分为和活塞式两大类。
12、专家系统最基本的组成部分是、推理机和数据库。
13、数据通信中常用的纠错方式有、自动纠错和混合纠错三种方式。
14、为了提高计算机监控系统的软件开发的可靠性，降低开发工作量和缩短开
发周期，一般采用开发监控系统。

15、基于PC总线板卡与工控机组成的控制系统是一个
系统。

二、选择题（15分）
1、集散控制系统DCS是一种怎样的计算机控制系统（）
A、直接 B、二级 C、三级 D、四级
2、下列被物理量适合于使用红外传感器进行非接触测量的是（）
A、压力 B、力矩 C、温度 D、厚度
3、步进电机常被用于准确定位系统，下列说法中错误的是（）
A、步进电机可以直接接受数字量 B、步进电动机可以直接接受模拟量
C、步进电机可实现转角和直线定位 D、步进电机可实现正反运转
4、RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（）
A、-3V以下 B、0.3V以下 C、0.7V以下 D、3V以上
5、若模拟量计算机控制系统的采样部分选用数字表，则（）
A、计算机直接接收数字量，无须再进行滤波
B、计算机直接接收数字量，仍需进行滤波
C、须将数字表的输出先转换成模拟量，再送入计算机处理
D、无论数字量还是模拟量计算机都接收，但需要进行滤波
6、下列对RS485总线说法错误的是（）
A、最大传输距离达到1200m
B、最高传输速率为10Mbit/S
C、抗共模干扰能力强
D、至少需要4根通信线才能通信
7、控制系统引入调节的根本原因是偏差，在下列说法中不正确的是（）
A、偏差的正负决定调节作用的方向
B、偏差的大小决定调节的强弱
C、偏差为零，调节作用为零
D、偏差太大，调节失效
8、下列哪项不属于软件抗干扰技术措施（）
A、数字滤波 B、光电隔离 C、看门狗技术 D、掉电保
护

9、下列哪项不是现场总线标准
A、PROFIBUS B、World FIP C、USB D、FF
10、在PID调节系统中，若想增强加快系统的响应，正确的做法是（）
A、加大系数Kd B、加大系数Kp C、加大系数Ki D、加大系数T
11、下列总线描述正确的是（）
A、数据总线是单向三态的
B、地址总线是单向三态的
C、控制总线包括中断信号线
D、电源总线用于向系统提供电源
12、采用全双工通信方式，数据传输的方向性结构为（）
A、可以在两个方向上同时传输
B、只能在一个方向上传输
C、可以在两个方向上传输，但不能同时进行
D、有时在一个方向上传输，有时在两个方向上传输
13、下列关于微型计算机控制技术的叙述，正确的是（）
A、计算机控制技术只能用于单片机系统
B、任何控制系统都可以运用计算机控制技术
C、计算机控制技术不能用于自动化仪表
D、计算机控制技术可用于计算机控制系统及自动化仪表
14、下列关于现场总线控制系统的说法中，不正确的是（）
A、省去了DCS中的控制站和现场仪表环节
B、采用纯数字化信息传输
C、只有同一家的FCS产品才能组成系统
D、FCS强调“互联”和“互操作性”
15、开关量控制系统中，常设有光电隔离器，下列的描述中，错误的是（）
A、将被控制系统与微型计算机控制系统间完全断开，以防CPU受到强电的冲击
B、将被控系统与微型计算机控制系统通过光电效应连接成系统，实现控制
C、控制信号到位时被控电路接通，否则电路切断，起开关作用。
D、耦合、隔离和开关
三、简答题（共25分，每小题5分）
1、按照计算机控制系统的发展历史和应用状态，简述计算机控制系统的分类。

2、抖动是键盘设计中经常遇到的问题，用什么方法可以解决？
3、简述计算机控制系统的设计原则。
4、简述数字控制器的离散化设计步骤。
5、简述中值滤波法的实现方法及其优缺点。
四、计算题（共20分，每小题10分）
1、某控制系统，其温度变化范围为：--10℃~+60℃，经温度变送器变换为
1~5V电压信号，送至12位A/D转换器AD574，AD574的电路输入范围为0~5V，
设仪表量程为线性的，式计算：

（1）当AD574的转换结果为420H时，对应的温度是多少？
（2）当系统的温度为50℃时，AD574的A/D转换结果是多少？

2、已知模拟调节器的传递函数为D（s）=(1+0.17*s)/(1+0.085*s), 试写出相
应数字的增量型控制算式，设采样周期T=0.2s.

五、编程题（共13分）
1、设A/D转换电路如图所示，已知ADC0809的芯片地址为F600H，数据存放的
首地址为0400H，模拟信号输入端IN0~IN5有模拟信号输入。

（1）采用定时法，画出实现该A/D转换的流程图。（5分）
（2）采用定时法，编写完成IN0~IN5路模拟信号A/D转换的程序。（8分）
六、综合题（共12分）
1、设计一个微机控制系统实现电保温热水器的温度控制。
(1)画出控制系统框图。（6分）
(2)简述软硬件设计思路。（6分）

计算机控制技术与及系统

常规仪表控制系统按照给定值形式分类:
定值控制系统：控制过程中给定值保持不变的系统。随动控制系统：控制过程中给定值是变化的但变化的规律是未知的。程序控制系统：控制过程中给定值是变化的但变化的规律是已知的。

§1-4 过程控制系统品质指标
一控制系统的静态、动态与过渡过程

静态：被控量保持不变的状态称为系统的静态。静态是系统的相对稳定状态，也称稳态。动态：被控量处于变化的状态称为系统的动态。动态是控制系统的调节状态。过渡过程：控制系统克服干扰的调节过程。
运动控制系统（拖动系统）：电机传动控制
工业生产过程：连续的或者按照一定周期运行的工业生产对象。如石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、制药等。
生产的连续性：时间上：连续运行特征工艺上：一道工序接着另一道工序主要参数：温度、流量、压力、物位、成分等热工参数过程控制系统常规过程控制系统：采用常规仪表的控制系统
r t y t y t
二典型输入与过渡过程形式

单调衰减：无超调、调节过程缓慢衰减振荡：具有一定的快速性和稳定性等幅震荡：临界稳定状态发散震荡：振幅发散，直至系统破坏
y
t y t
§1-4 过程控制系统品质指标
三品质指标
1 衰减比：n＝B1/B2
衰减比衡量过渡过程的快慢程度和稳定裕量。一般取n＝4:1--10:1
机械工业出版社机械工业出版社清华大学出版社中国石化出版社
清华大学出版社化学工业出版社清华大学出版社机械工业出版社重庆大学出版社Leabharlann 计算机控制技术与系统

第一章过程控制系统的基础知识
本章主要内容 §1-1 过程控制系统的特点 §1-2 过程控制系统的发展概况 §1-3过程控制系统的组成与类别 §1-3过程控制系统的品质指标

微型计算机控制技术上课课件清华社第4章

(1)数字PID位臵型控制算法
1 u (t ) K P e(t ) TI de(t ) 0 e(t )dt TD dt
t

t
0
e(t )dt Te(i )
i 0
k
de(t) e(k) e(k 1) dt T
T u(k ) K P e(k ) TI
jT
j T
2
)
可以看出，零阶保持器将对控制信号产生附加相移(滞后)。
对于小的采样周期，可把零阶保持器H(s)近似为： 2 ( sT ) 1 1 sT T sT s 1 e T 2 H ( s) T (1 s ) Te 2 s s 2 上式表明零阶保持器可用半个采样周期的时间滞后环节近似。假设相位裕量可减少5°-15°，则采样周期应选：
图4-1 计算机控制系统的结构图
4.2.2
数字PID控制器的设计
根据偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)进行控制 (简称PID控制)，是控制系统中应用最为广泛的一种控制规律。 PID调节器之所以经久不衰，主要有以下优点： 1.技术成熟，通用性强 2.原理简单，易被人们熟悉和掌握 3.不需要建立数学模型 4.控制效果好用计算机实现PID控制，不是简单地把模拟PID控制规律数字化，而是进一步与计算机的逻辑判断功能结合，使PID控制更加灵活，更能满足生产过程提出的要求。
• 4.1.3 抗干扰性能
r(t)+
_
e(t)
T
e(k) 数字 u(k)
控制器 T
零阶 u(t) 保持器
扰动 v(t) y(t) 被控对象
图4-1 计算机控制系统的结构图
在上图中，令输入r=0，如果在某个频率（低频段）范围内有 V ( z )G ( z ) E( z) V ((z ) 得误差的z变换： D(z)G(z)》1,则上式简化为： 1 z D( E ( ) z )G z ) 当D（z）有较高增益或有积分环节时 D( z ) 系统对低频干扰有较好抑制作用。如果在某个频率（高频段）范围内有D(z)G(z)《1,则上式简化为：当G（z)较小时，干扰对系统影响较小。

WX04_微型计算机控制技术_第四章

微型计算机控制技术
典型输入Z变换的一般形式为：
A( z ) X ( z) (1 z 1 ) m
(m 1, 2,3)
A(z)为不包含(1-z-1)因子的关于z-1的多项式
微型计算机控制技术
A( z ) X ( z) 1 m (1 z )
微型计算机控制技术441阻尼因子法阻尼因子法是针对最少拍系统只能适用于特定的输入类型对其他输入不能取得满意效果而采用的一种改进方法该方法是在误差对系统输入的传递函数微型计算机控制技术采用阻尼因子法后系统已不可能在最少拍内准确达到稳定只能逐渐地趋于稳定然而系统对输入类型的敏感程度却因此降低了所以系统性能的改善是以降低响应速度为代价的
微型计算机控制技术
思路：
1 ( z ) D( z ) G ( z ) 1 (z)。 • （1）求带零阶保持器的被控对象的广义脉冲传递函数G(z)。
1 e Ts G( z) Z G (s) s
G( s) (1 z 1 ) Z s
( z ) (1 pz 1 )( z ) D( z ) G ( z )[1 ( z )] G0 ( z )[1 ( z )]
如果被控对象的不稳定极点准确为z=p，那么当形成闭环时，G(z)的的这一不稳定极点被D(z)的z=p 的零点抵消，得到的闭环传递函数可以不包含不稳定的极点，系统可以是稳定的。但是，由于辨识误差或参数漂移等原因，实际被控对象的不稳定极点可能与p有一个偏差△p，即实际被控对象的不稳定极点为： z p p
微型计算机控制技术
U ( z ) b0 z ( N M ) b1 z ( N M 1) bM z N D( z ) E( z) 1 a1 z 1 a2 z 2 aN z N