計(jì)控復(fù)習(xí)空白

1、1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由 和 兩大部分構(gòu)成。2數(shù)字量輸入通道主要由 、 、 等組成。3假設(shè)ADC0809的基準(zhǔn)電壓VREF（+）=5.12V，VREF（-）=0V，則此時(shí)它的量化單位q= mV；若輸入電壓VIN=3V，則輸出的轉(zhuǎn)換結(jié)果D= 1. 12位的A/D轉(zhuǎn)換器對幅度為5V的電壓信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，它能分辨的最小電壓變化是_ _mV。4完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間稱為 時(shí)間。5寫出數(shù)字控制器連續(xù)化設(shè)計(jì)的五個(gè)步驟： 6設(shè)計(jì)對速度輸入的最少拍無紋波控制器時(shí)，被控對象應(yīng)至少含 個(gè)積分環(huán)節(jié)。7若被控對象的G(z)分母比分子高N階，那么最少拍控制器的物理可實(shí)現(xiàn)的條件是 。8最少拍控制器有兩個(gè)主要特點(diǎn)： 和 。9

2、大林算法控制的響應(yīng)特點(diǎn)是 ，其響應(yīng)的調(diào)節(jié)時(shí)間長短可通過 改變。10設(shè)計(jì)串級控制系統(tǒng)時(shí)應(yīng)把主要擾動(dòng)包含在 回路中。11三相步進(jìn)電機(jī)按三相六拍方式工作，各相通電次序?yàn)?。12集散控制系統(tǒng)在功能上實(shí)現(xiàn)了 集中和 分散，以適應(yīng)不同類型的控制要求。13經(jīng)常采用的軟件抗干擾技術(shù)是 、 、 和開關(guān)量軟件抗干擾技術(shù)等。2. 與采樣同樣時(shí)間點(diǎn)和時(shí)間間隔, 并由計(jì)算機(jī)輸出的_ _量被零階保持器變換成連續(xù)_ _信號輸送到被_ _對象。5. 完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間稱為_ _時(shí)間。6. 數(shù)字PID控制器有_式和_式兩種控制算法。7. 數(shù)字PID控制器參數(shù)的整定有_ _法和_ _法兩種。9. 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾

3、措施主要有_ _抗干擾、_ _抗干擾和_ _自診斷技術(shù)。10. 集散控制系統(tǒng)在功能上實(shí)現(xiàn)了_ _集中和_ _分散, 以適應(yīng)不同類型的控制要求。11. 離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是系統(tǒng)的特征根必須全部位于Z平面的_ _，只要有一個(gè)根在_ _，系統(tǒng)就不穩(wěn)定，對實(shí)際系統(tǒng)來說，處于穩(wěn)定邊界也稱為_ _系統(tǒng)。12. 模擬化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟是_ _。2. 為提高輸入模擬信號的頻率范圍，應(yīng)在A/D轉(zhuǎn)換器前加 _電路。3. 大林算法適用于兩類被控對象，分別是 ， 。應(yīng)用大林算法后的閉環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)是 6. 數(shù)字PID控制器有 式和 式兩種控制算法。7. 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件抗干擾措施主要有 濾波、 技術(shù)和 技術(shù)。8

4、. DCS控制系統(tǒng)在功能上實(shí)現(xiàn)了 集中和 分散, 以適應(yīng)不同類型的控制要求。9. 離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是系統(tǒng)的特征根必須全部位于Z平面的 ，只要有一個(gè)根在 ，系統(tǒng)就不穩(wěn)定，對實(shí)際系統(tǒng)來說，處于穩(wěn)定邊界也稱為 系統(tǒng)。二、如圖所示的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，請?zhí)顚懗龈鞑考拿Q并分別敘述各部件的功能三.試畫出一個(gè)多路模擬量輸入通道的結(jié)構(gòu)框圖，說明各個(gè)環(huán)節(jié)作用和信號是如何傳遞的。四. 寫出位置式和增量式PID算法的公式, 假定要增加積分控制作用，應(yīng)如何調(diào)節(jié)積分時(shí)間TI? 解：位置式算法 增量型控制算式 Kp為比例增益； KI=KpT/TI為積分系數(shù)；KD=KPTD/T為微分系數(shù)。 三、控制計(jì)算機(jī)設(shè)置Watc

5、hdog的目的是什么？簡單敘述Watchdog的工作原理。1 第一象限順圓弧插補(bǔ)偏差判別式是，請推導(dǎo)簡化偏差計(jì)算公式。五、設(shè)加工第一象限圓弧AB，起點(diǎn)A（1，5），終點(diǎn)（5，1），要求：a) 寫出偏差計(jì)算的遞推公式。b) 按逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)進(jìn)行列表計(jì)算。c) 畫出走步軌跡圖，并標(biāo)出進(jìn)給方向步數(shù)。解：a)設(shè)加工點(diǎn)處于m（xm,ym）點(diǎn)1） 若Fm0時(shí)則沿-y方向進(jìn)給一步至m+1點(diǎn)的坐標(biāo)值為xm+1= xm ym+1= ym-1 2） 若Fm<0時(shí)則沿+x方向進(jìn)給一步至m+1點(diǎn)的坐標(biāo)值為xm+1= xm+1 ym+1= ym b)進(jìn)給的總步數(shù)Nxy=5-1+1-5=8 F0=0 步數(shù) 偏差判別

6、 坐標(biāo)進(jìn)給 偏差計(jì)算 坐標(biāo)計(jì)算 終點(diǎn)判別起點(diǎn) F0=0 x0=1，y0=5 Nxy=81F0=0 y F1=F02y019 x1=1，y1=4 Nxy=72F1<0 x F2=F12x116 x2=2，y2=4 Nxy=63F2<0 x F3=F22x211 x3=3，y3=4 Nxy=54F3<0 x F4=F32x316 x4=4，y4=4 Nxy=45F4>0 y F5=F42y411 x5=4，y5=3 Nxy=36F5<0 x F6=F52x518 x6=5，y6=3 Nxy=27F6>0 y F7=F62y613 x7=5，y7=2 Nxy=18

7、F7>0 y F7=F62y710 x8=5，y8=1 Nxy=0c)二. 設(shè)加工第二象限直線AB, 起點(diǎn)A(-3,2), 終點(diǎn)B(-9,6), 要求:(1) 按逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)進(jìn)行列表計(jì)算。(2) 畫出走步軌跡圖, 并標(biāo)出進(jìn)給方向步數(shù)。解: Nxy=-9-（3）+6-2=10 Xe=-9 Ye=6 F0=0步數(shù) 偏差判別 坐標(biāo)進(jìn)給 偏 差 計(jì) 算 終 點(diǎn) 判 斷 起點(diǎn) F0=0 Nxy=101 F0=0 -X F1=F0-Ye=-6 Nxy=9 2 F1<1 +Y F2=F1-Xe= 3 Nxy=8 3 F2>0 -X F3=F2-Ye=-3 Nxy=7 4 F3<0

8、+Y F4=F3-Xe= 6 Nxy=6 5 F4>0 -X F5=F4-Ye= 0 Nxy=5 6 F5=0 -X F6=F5-Ye=-6 Nxy=4 7 F6<0 +Y F7=F6-Xe= 3 Nxy=3 8 F7>0 -X F8=F7-Ye=-3 Nxy=2 9 F8<0 +Y F9=F8-Xe= 6 Nxy=1 10 F9>0 -X F10=F9-Ye= 0 Nxy=0四. 一個(gè)8位A/D轉(zhuǎn)換器, 孔徑時(shí)間為100S, 如果要求轉(zhuǎn)換誤差在A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度(0.4%) 內(nèi), 求允許轉(zhuǎn)換的正弦波模擬信號的最大頻率是多少? 解：由誤差表達(dá)式 得：六、PID

9、控制的微分先行算法對基本PID控制做了什么改進(jìn)？主要用于解決什么問題？設(shè)TD=0.2秒，T=1秒，3，用后向差分法求出微分先行環(huán)節(jié)的輸出和PI控制器的輸出（增量型）。解：1）PID控制的微分先行算法將對誤差的微分運(yùn)算改為對反饋量的微分運(yùn)算。 微分先行算法主要用于解決給定值大幅度變化時(shí)，微分環(huán)節(jié)引起控制量過大的問題。 2）（直接用拉氏反變換求微分方程也可以） 七、已知Smith預(yù)估器的方框圖，其中被控對象的離散模型為，請寫出Smith預(yù)估器的輸出的表達(dá)式，在計(jì)算機(jī)中如何實(shí)現(xiàn)純延遲環(huán)節(jié)。答：在內(nèi)存中專門設(shè)定N個(gè)單元作為存放信號m(k)的歷史數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)，其中為純滯后時(shí)間，T為采樣周期。每采

10、樣一次，把m(k)記入0單元，同時(shí)把0單元原來存放數(shù)據(jù)移到1單元，1單元原來存放數(shù)據(jù)移到2單元，依次類推，從單元N輸出的信號就是滯后N個(gè)采樣周期的m(k-N)信號。 七、三相步進(jìn)電機(jī)按三相六拍方式工作，試寫出使得步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的通電次序，根據(jù)原理框圖寫出控制字。如何控制步進(jìn)電機(jī)的速度，怎樣實(shí)現(xiàn)勻速、加速和減速運(yùn)轉(zhuǎn)過程。解：正轉(zhuǎn)：AABBBCCCA 反轉(zhuǎn)：ACACBCBAB步進(jìn)電機(jī)的速度控制：輸出字更換得越快，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速越高。輸出字更換得越慢，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。 輸出字更換時(shí)間間隔不變,勻速轉(zhuǎn)動(dòng);輸出字更換時(shí)間間隔變小,加速轉(zhuǎn)動(dòng);輸出字更換時(shí)間間隔增大,減速轉(zhuǎn)動(dòng); 八、某熱處理爐溫度變

11、化范圍為01400，經(jīng)溫度變送器線性變換為420mA電流信號，選用的12位A/D轉(zhuǎn)換板的輸入電壓范圍是010V（對應(yīng)數(shù)字量0000FFFH），要求當(dāng)溫度達(dá)1400時(shí)，A/D輸入電壓為8V，求簡單無源I/V變換的電阻阻值，寫出編程時(shí)溫度量的計(jì)算公式。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果為500H時(shí)，爐內(nèi)溫度為多少度？五、某熱處理爐溫度變化范圍為2001400，經(jīng)溫度變送器變換為05V電壓送至AD574, AD574的輸入范圍為010V。當(dāng)t=KT時(shí)，AD574的轉(zhuǎn)換結(jié)果為408H，問此時(shí)的爐內(nèi)溫度為多少度(保留一位小數(shù))？解：工程量（溫度）最小、最大值分別是：Ymin=200, Ymax=1400.對應(yīng)Ymin的A

12、/D輸出是Nmin=0, 對應(yīng)Ymax的A/D輸出是Nmax=4095×5/10=2048,當(dāng)AD574的轉(zhuǎn)換結(jié)果為408H時(shí)，對應(yīng)的溫度是：七、已知被控對象的傳遞函數(shù)為 ，采樣周期T=1s，采用零階保持器。針對單位速度輸入信號設(shè)計(jì)最少拍無紋波系統(tǒng)的D(z)，并計(jì)算輸出響應(yīng)y(k)、控制信號u(k)和誤差e(k)序列，畫出它們對時(shí)間變化的波形。解： d=0, q=2, v=1, w=1, j=1且j<q m=w+d=1 N=v-j+q=2 即 七、根據(jù)下圖所示計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的模入通道方框圖，簡述針對通道零飄和增益變化的自動(dòng)校準(zhǔn)測量原理，并導(dǎo)出輸入電壓Vs的計(jì)算公式。解：通道的零

13、飄指的是通道輸入為零電壓時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出不是對應(yīng)零電壓的數(shù)字量。校準(zhǔn)的辦法是將每次的測量值減去零電壓對應(yīng)的數(shù)字量；通道增益的變化可用基準(zhǔn)電壓與被測電壓相比較來校準(zhǔn)。校準(zhǔn)方法：1. 開關(guān)接地，獲得零電壓對應(yīng)的A/D輸出值為x0；2開關(guān)接VR，獲得基準(zhǔn)電壓值對應(yīng)的A/D輸出值為x1；3開關(guān)接被測電壓，獲得A/D輸出值為x，則Vs用下式計(jì)算八、有一單反饋數(shù)字控制系統(tǒng)：其廣義對象為 ，按階躍輸入R(z)=1/(1-z-1)設(shè)計(jì)D(z)，給定的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)為 ，采樣周期T=0.7秒。1.求；2.設(shè)計(jì)數(shù)字控制器D(z)；3.計(jì)算系統(tǒng)在采樣點(diǎn)的輸出y(k)并作圖；4.判斷系統(tǒng)輸出的紋波情況； 解：

14、1. 2. 3因?yàn)榘说乃辛泓c(diǎn)，所以系統(tǒng)輸出無紋波?；蛘?只有有限項(xiàng)，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后u(k)為常值，所以系統(tǒng)輸出無紋波。4 5. 單閉環(huán)數(shù)字控制系統(tǒng)的被控對象，采樣周期為1秒。對應(yīng)的廣義被控對象是，設(shè)計(jì)一個(gè)跟蹤單位速度輸入的最少拍無紋波控制器。(, )求出 （1）閉環(huán)傳遞函數(shù)； （2）數(shù)字控制器D(z)； （3）數(shù)字控制器的輸出u(k)的遞推公式； （4）系統(tǒng)經(jīng)過幾拍進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。解：（1） 根據(jù)G(z)可知，d=0, w=1, j=2, v=2, 由輸入信號可知，q=2于是 m=w+d=1+0=1n=v-j+q=2-2+2=2令 根據(jù)和的關(guān)系，求得 解得 則 ， （2） （3） 由 ，求得 （4

15、） 將展開，有項(xiàng)，說明系統(tǒng)經(jīng)過3拍進(jìn)入 穩(wěn)態(tài)。1 寫出下圖所示結(jié)構(gòu)框圖的Smith補(bǔ)償器的表達(dá)式，試從系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)說明加入補(bǔ)償器后，被控對象的純滯后對控制器的設(shè)計(jì)沒有影響。解：。 未加入補(bǔ)償器，閉環(huán)傳遞函數(shù)： 由于(s)分母含有純滯后環(huán)節(jié)，會(huì)使系統(tǒng)難于控制，甚至發(fā)生不穩(wěn)定。 加入補(bǔ)償器，閉環(huán)傳遞函數(shù)：此時(shí)(s)分母中不含有純滯后環(huán)節(jié)，控制器設(shè)計(jì)就不受純滯后環(huán)節(jié)的影響。2. 下圖是Smith預(yù)估控制系統(tǒng)。寫出結(jié)構(gòu)框圖中；用雙線性變換求，采樣周期取0.1秒；求；求與的關(guān)系。3在下圖所示的計(jì)算機(jī)串級控制系統(tǒng)中，已知采樣周期為T，且有， ，其中a0、a1、b0、b1、b2是使D1（z）和D2（z）能夠?qū)崿F(xiàn)的常數(shù)，試寫出計(jì)算機(jī)串級控制算法。2. 下圖是計(jì)控PID實(shí)驗(yàn)電路圖。請問被控對象怎么實(shí)現(xiàn)的？被控對象的傳遞函數(shù)G(s)是什么？系統(tǒng)由幾部分組成？控制計(jì)算機(jī)、信號源及A1和A2的作用是什么？敘述系統(tǒng)的基本控制原理。 答： 被控對象由運(yùn)放A3、A4及阻容元件組成。傳遞函數(shù)是。系統(tǒng)的組成：控制計(jì)算機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、信號源、A1和A2形成的誤差運(yùn)算單元及A3，A4形成的被控對象?？刂朴?jì)算機(jī)完成PID功能及其它系統(tǒng)控制功能；信號源用于設(shè)定給定值；誤差運(yùn)算單元計(jì)算出給定值與對象輸出的誤差。系統(tǒng)控制原理：1.