完整版計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)習(xí)題答案劉士榮

1、習(xí)題參考答案1-1典型的計(jì)算機(jī)限制系統(tǒng)與常規(guī)限制系統(tǒng)之間有哪些區(qū)別常規(guī)：由限制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與生產(chǎn)過(guò)程(被控對(duì)象、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)量變送)組成,結(jié)構(gòu)相 對(duì)復(fù)雜,可靠性較低,本錢稍高；典型：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、限制靈活、平安；但是需要人工操作,速度受限制,不能限制多個(gè)對(duì) 象,實(shí)用性好.1- 3計(jì)算機(jī)限制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有哪些分類并指出主要的應(yīng)用場(chǎng)合.1. 操作指導(dǎo)限制系統(tǒng)2.直接數(shù)字限制系統(tǒng)3.計(jì)算機(jī)監(jiān)督限制系統(tǒng)4. 集散限制系統(tǒng)操作治理功能的集中和限制功能的分散5. 現(xiàn)場(chǎng)總線限制系統(tǒng)6. 工業(yè)過(guò)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成制造系統(tǒng)綜合治理、指揮調(diào)度和經(jīng)營(yíng)治理2- 3信號(hào)調(diào)理單元的功能是什么通常包括那些電路放大、電平變換、電隔離、阻

2、抗變換、線性化和濾波,將傳感器輸出的電信號(hào)盡可能不 失真地轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的電流或電壓信號(hào)(通常為420mA、05V等).通常包括標(biāo)度變換器、濾波電路、線性化處理及電參量間的轉(zhuǎn)換電路等.2-5儀表放大器與普通運(yùn)算放大器有何不同其特點(diǎn)有哪些對(duì)于輸出阻抗大,共模電壓高的輸入信號(hào), 需要用到高輸入阻抗和高共模抑制比的差動(dòng) 放大器,儀器放大器是專為這種應(yīng)用場(chǎng)合設(shè)計(jì)的增益可調(diào)的放大器.如果由普通的運(yùn)放構(gòu)成增益可設(shè)定的差動(dòng)放大器,因其輸入阻抗低,電阻參數(shù)對(duì)稱性調(diào)整復(fù)雜,共模抑制比低,故而不適合作為傳感器輸出信號(hào)的差動(dòng)放大器.2-7為何要使用I/V變換電路為了后續(xù)的檢測(cè)、放大、調(diào)理電路如果只是檢測(cè)變化緩慢的電流大

3、小,可以直接用電流檢測(cè)電路即可 但是如果要檢測(cè)變化較快、幅值很小、存在干擾的電流信號(hào)呢,就要進(jìn)行 I/V變換了. 比方光電檢測(cè)中的光電二極管輸出即是電流信號(hào),有的在 uA級(jí),有的在 mA 級(jí),你必須變換后進(jìn)行放大、濾波等處理才能由AD采樣.2-9在模擬量輸入通道中,為何通常要使用可編程放大器答：由于在模擬輸入通道中,多路被測(cè)信號(hào)常常共用一個(gè)測(cè)量放大器, 而各路的輸入信 號(hào)大小往往不同,但都要放大到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的同一量程范圍內(nèi)獲取適合的分辨力,所以常要使用可編程放大器.2-11采樣保持器的作用是什么是否所有的模擬量輸入通道中都需要采樣保持器為什 么采樣保持器的作用是：在 A/D轉(zhuǎn)換期間保持輸入模擬

4、信號(hào)不變.并不是所有的模擬量輸入通道中都需要采樣保持器,如被采樣的模擬信號(hào)的變化頻率相對(duì)于A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速度較低的話,可以不加采樣保持器.2-13 A/D轉(zhuǎn)換器有哪些技術(shù)指標(biāo)(1) 分辨率 通常用轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量的位數(shù)表示,如8位、10位、12位、16位等(2) 量程 它是指所能轉(zhuǎn)換的電壓范圍.如 5V、10V等.(3) 轉(zhuǎn)換精度它是指轉(zhuǎn)換后所得結(jié)果相對(duì)于實(shí)際值的準(zhǔn)確度.(4) 轉(zhuǎn)換時(shí)間 它是指啟動(dòng)A/D到轉(zhuǎn)換結(jié)束所需的時(shí)間,即孔徑時(shí)間.(5) 工作溫度范圍較好的A/D轉(zhuǎn)換器的工作溫度為-4085C, 一般的為070Co2-14 一個(gè)12位的A/D轉(zhuǎn)換器,孔徑時(shí)間為20歸,絕對(duì)精度為土 1LS

5、B,假設(shè)不使用采樣保持器,為了保證轉(zhuǎn)換精度,那么允許轉(zhuǎn)換的正弦波模擬信號(hào)的最大頻率是多少?、人翌=2二膈&Umf2 二 tA/D 100(1/4096)*100H 1.9Hz2 兀乂20x10 X1002-16為什么模擬量輸出通道中要有零階保持器通常用何電路實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)限制系統(tǒng)中通常采用零階保持器,即前一采樣時(shí)刻的輸出值原封不動(dòng)的(理想化的)保持到下一采樣時(shí)刻到來(lái).零階保持器通常用和模擬量輸入通道中的采樣保持器一樣的電容保持電路來(lái)實(shí)現(xiàn).2-17.為何在模擬量輸出通道中通道中通常有V/I轉(zhuǎn)換電路答：這是由于在長(zhǎng)距離傳輸信號(hào)時(shí)容易引入干擾,而電流傳輸具有較強(qiáng)的抗干擾水平.2-18數(shù)字量輸入通

6、道主要由哪些電路構(gòu)成答：數(shù)字量輸入通道主要由輸入緩沖器、輸入調(diào)理電路、輸入地址譯碼電路等組成.2-19數(shù)字量輸入通道中的調(diào)理電路通常哪幾種功能電平轉(zhuǎn)換、濾波、隔離和過(guò)電壓保護(hù)2-25某熱處理爐溫度變化的范圍為 01350 C,經(jīng)溫度變送器變換為15V電壓輸入AD574A , AD574A 的輸入范圍為 010V.當(dāng)t=kT時(shí), AD574A的轉(zhuǎn)換結(jié)果為 56AH ,問(wèn)此時(shí)爐內(nèi)的溫度為多少度解 Ax =1350 C , A0 =0勾,Nm =5 , N0 =1V ,56AH =1386 Nx =1 1386 = 3.385 4095Ax TAm-A.)：* A.Nm -N.= (1350-0)

7、3.3851 0 =805 C5-1或解:56AH對(duì)應(yīng)的電壓值為 夷4x56AH = 3.385V40951350 -0 = Y5 -13.385 -1冬=805 C3-1工業(yè)限制計(jì)算機(jī)有什么主要特點(diǎn)有哪幾種主要類型工業(yè)限制計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)工業(yè)限制計(jì)算機(jī)的主要類型(1) 通用型IPC(2) 工業(yè)總線工控機(jī)DC測(cè)場(chǎng)限制站(4)智能程控儀表和總線型測(cè)控儀表(1) 可靠性高實(shí)時(shí)性好(3) 環(huán)境適應(yīng)水平強(qiáng)(4) 輸入和輸出模板配套好(5) 系統(tǒng)通信功能強(qiáng)(6) 系統(tǒng)開放性和擴(kuò)充性好(7) 限制軟件包功能強(qiáng)(8) 后備舉措齊全,具有冗余性4- 8閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程,時(shí)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并指出不穩(wěn)定的極點(diǎn)

8、數(shù).(2) z3-1.5z2-0.25z+0.4=04-8 (2)-0.25+ 0.4 = 0 0.35"+ O.55w2 + 5.95w + L85 = 0勞斯表it-0355.950.551.850.55*5.95一(-0.35* 1.85) , “ / .12 1U0.551.85勞斯表中第一列有負(fù)數(shù),所以系統(tǒng)不穩(wěn)定心 由于第一列符號(hào)改變一次.所以不穩(wěn)定極點(diǎn)數(shù)為n U(s)1 2s ,、,、5- 2模擬調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為D(s)=二、=,試寫出相應(yīng)數(shù)字限制器的位E(s) 1 0.5s置型限制算式,設(shè)采樣周期T =0.5s解0.5du(t) u(t) =2de(t) e(t)dt

9、dtU (s)(1 0.5s) = E(s)(1 2s)0.5' u(k) = 2 +e(k)(T +U0.5)u(0)5u0k5u1lk 十2)匐皿場(chǎng)域灶呼咐-1)5-3試說(shuō)明比列、積分、微分限制作用的物理意義(1) 比例環(huán)節(jié)：成比例的反映限制系統(tǒng)的偏差信號(hào),偏差一旦產(chǎn)生,限制器立即產(chǎn)生限制 作用,以減少偏差.(2) 積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差,提升系統(tǒng)的無(wú)差度.積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間 常數(shù),積分時(shí)間常數(shù)越大,積分作用越弱,反之那么越強(qiáng).(3) 微分環(huán)節(jié)：反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)(變化速率),并能在偏差信號(hào)變得太大之前, 在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào),從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度

10、,減少調(diào)節(jié)時(shí)間.5-4調(diào)節(jié)系統(tǒng)在純比例作用下已整定好,參加積分作用后,為保證原穩(wěn)定度,此時(shí)應(yīng)將比例系數(shù)增大還是減小解 減小解PI或PID5-5要消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,通常選用哪種調(diào)節(jié)規(guī)律思考題與習(xí)題6- 1最小拍設(shè)計(jì)的要求是什么 在設(shè)計(jì)過(guò)程中怎樣滿足這些要求它有什么局限性?6-2系統(tǒng)如圖6-44所示,求r(t)=tD(z)'ini | 'G (z) =ZGh (s)Go(s)1 e云=Z e .一 |L s s(0.1s 1)(0.05s 1)= (1»)Z s2(s 200)0s 20)S")Z*(手(&)20.510 Tz -(1 -z)2=(1

11、-z)101.53-1 -z J-灑)=1-氣(z) = 2z-z"20.5_20T 1z -1 - e - z -10 T1 一e-T=0.2代入:G(z)_i z31.51 - z 一1(1 _ z)-1、2IL(1 - z ) 1230.76165 z 0.8961 z 0.03977 z (1 - z)(1 - 0.1354 z)(1 - 0.0183 z 一1)0.521 - e z1 _ e 一4 z 一1由于D(z)：'(z)G(z)：,e(z)直_1_w 1 9 Q(1 -z )(0.76165 z 0.8961 z 0.03977 zz (2 - z )(1

12、 -0.1354 z )(1 -0.0183 z )6-16什么叫模糊限制模糊限制與PID限制有什么區(qū)別(1) 模糊限制是模糊集合論, 模糊言語(yǔ)變量和模糊邏輯推理為根底的一類計(jì)算機(jī)限制算略, 是一種非線性限制.(2) 區(qū)別：模糊限制能對(duì)復(fù)雜的和難以建模的過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單有效的限制,但是不具有積分環(huán)節(jié), 因而很難消除穩(wěn)態(tài)誤差, 常在平衡點(diǎn)附近產(chǎn)生小幅整蕩；而 PID限制是過(guò)程限制 中應(yīng)用最廣泛的一種根本限制規(guī)律, 具有原理簡(jiǎn)單、使用方便、穩(wěn)定性和魯棒性較好的 特點(diǎn).9-1簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原那么和步驟.系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原那么：1. 平安可靠2.滿足工藝要求 3.操作維護(hù)方便 4.實(shí)時(shí)性強(qiáng)5通用性好6.經(jīng)濟(jì)效益高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟：1. 工程工程與限制任務(wù)確實(shí)定階段1) .甲方提出任務(wù)委托書2) .乙方研究任務(wù)委托書3) .雙方對(duì)委托書驚醒確認(rèn)性修改4) .乙方初步進(jìn)行系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)5) 乙方進(jìn)行方案可行性論證6) .簽訂合同書2. 工程工程的設(shè)計(jì)階段(1) 組件工程研制小組(2) 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)(3) 方案論證與評(píng)審(4) 硬件與軟件的細(xì)化設(shè)計(jì)