計算機(jī)控制技術(shù)復(fù)習(xí)題(2016)剖析

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上計算機(jī)控制技術(shù)習(xí)題詳解第一章 緒論1、 什么是計算機(jī)控制系統(tǒng)？它由哪幾部分組成？答：計算機(jī)控制系統(tǒng)就是利用計算機(jī)來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制的系統(tǒng)。、 計算機(jī)控制系統(tǒng)由工業(yè)控制機(jī)和生產(chǎn)過程兩個大部分組成。工業(yè)控制機(jī)是指按生產(chǎn)過程控制的特點(diǎn)和要求而設(shè)計的計算機(jī)，它包括硬件和軟件兩部分。生產(chǎn)過程包括被控對象、測量變送、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣開關(guān)裝置。計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成框圖見書本。2、微型計算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是什么？微機(jī)控制系統(tǒng)與常規(guī)的自動控制系統(tǒng)相比，具有如下特點(diǎn)：a.控制規(guī)律靈活多樣，改動方便b.控制精度高，抑制擾動能力強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制c.能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計和工況顯示，控制效率高d.控

2、制與管理一體化，進(jìn)一步提高自動化程度計算機(jī)控制系統(tǒng)的典型形式有哪些？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：（1）操作指導(dǎo)控制系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活，安全。 缺點(diǎn)：由人工操作，速度受到限制，不能控制多個對象。（2）直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDS） 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時性好，可靠性高，適應(yīng)性強(qiáng)。（3）監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC） 優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)過程始終處于最優(yōu)工況。（4）分散控制系統(tǒng)（DCS） 優(yōu)點(diǎn)：分散控制、集中操作、分級管理、分而自治和綜合協(xié)調(diào)。（5）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS） 優(yōu)點(diǎn)：與DCS相比，降低了成本，提高了可靠性。國際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一后，可實(shí)現(xiàn)真正的開放式互聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。3、按照微機(jī)的應(yīng)用方式，計算機(jī)控制系統(tǒng)可分為：操作指導(dǎo)控制

3、系統(tǒng) 直接數(shù)字控制系統(tǒng)，監(jiān)督計算機(jī)控制系統(tǒng)，分級計算機(jī)控制系統(tǒng)。4計算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程是怎樣的?計算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程可歸納為以下三個步驟：(1)實(shí)時數(shù)據(jù)采集：對被控量的瞬時值進(jìn)行檢測，并輸入給計算機(jī)。(2)實(shí)時決策：對采集到的表征被控參數(shù)的狀態(tài)量進(jìn)行分析，并按已定的控制規(guī)律，決定下一步的控制過程。(3)實(shí)時控制：根據(jù)決策，適時地對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任務(wù)。5實(shí)時、在線方式和離線方式的含義是什么？(1)實(shí)時：所謂“實(shí)時”，是指信號的輸入、計算和輸出都是在一定時間范圍內(nèi)完成的，即計算機(jī)對輸入信息以足夠快的速度進(jìn)行處理，并在一定的時間內(nèi)作出反應(yīng)并進(jìn)行控制，超出了這個時間就會失去控制

4、時機(jī)，控制也就失去了意義。(2)“在線”方式：在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，如果生產(chǎn)過程設(shè)備直接與計算機(jī)連接，生產(chǎn)過程直接受計算機(jī)的控制，就叫做“聯(lián)機(jī)”方式或“在線”方式。(3)“離線”方式：若生產(chǎn)過程設(shè)備不直接與計算機(jī)相連接，其工作不直接受計算機(jī)的控制，而是通過中間記錄介質(zhì)，靠人進(jìn)行聯(lián)系并作相應(yīng)操作的方式，則叫做“脫機(jī)”方式或“離線”方式。6、操作指導(dǎo)、DDC和SCC系統(tǒng)工作原理如何？它們之間有何區(qū)別和聯(lián)系？(1)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)：在操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)中，計算機(jī)的輸出不直接作用于生產(chǎn)對象，屬于開環(huán)控制結(jié)構(gòu)。計算機(jī)根據(jù)數(shù)學(xué)模型、控制算法對檢測到的生產(chǎn)過程參數(shù)進(jìn)行處理，計算出各控制量應(yīng)有的較合適或最優(yōu)的數(shù)值

5、，供操作員參考，這時計算機(jī)就起到了操作指導(dǎo)的作用。其原理框圖如圖1.2所示。圖1.2操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)原理框圖(2)直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC系統(tǒng))：DDC(Direct Digital Control)系統(tǒng)就是通過檢測元件對一個或多個被控參數(shù)進(jìn)行巡回檢測，經(jīng)輸入通道送給微機(jī)，微機(jī)將檢測結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行比較，再進(jìn)行控制運(yùn)算，然后通過輸出通道控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使系統(tǒng)的被控參數(shù)達(dá)到預(yù)定的要求。DDC系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)，是微機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍的一種應(yīng)用形式。其原理框圖如圖1.3所示。圖1.3 DDC系統(tǒng)原理框圖(3)計算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)(SCC系統(tǒng))：SCC(Supervisory Computer Con

6、trol)系統(tǒng)比DDC系統(tǒng)更接近生產(chǎn)變化的實(shí)際情況，因?yàn)樵贒DC系統(tǒng)中計算機(jī)只是代替模擬調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，系統(tǒng)不能運(yùn)行在最佳狀態(tài)，而SCC系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行給定值控制，并且還可以進(jìn)行順序控制、最優(yōu)控制以及自適應(yīng)控制等。SCC系統(tǒng)的原理框圖如圖1.4所示。圖1.4 SCC系統(tǒng)原理框圖SCC是操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)和DDC系統(tǒng)的綜合與發(fā)展。7、計算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是什么？大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，提高了計算機(jī)的可靠性和性能價格比，從而使計算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛。為更好地適應(yīng)生產(chǎn)力的發(fā)展，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，以滿足對計算機(jī)控制系統(tǒng)提出的越來越高的要求，目前計算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢有以下幾個方面。a

7、.普及應(yīng)用可編程序控制器b.采用集散控制系統(tǒng)c.研究和發(fā)展智能控制系統(tǒng)第二章 輸入輸出過程通道與接口技術(shù)1.什么是過程通道？過程通道有哪些分類？過程通道是在計算機(jī)和生產(chǎn)過程之間設(shè)置的信息傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道。按信息傳遞的方向來分，過程通道可分為輸入過程通道和輸出過程通道；按所傳遞和交換的信息來分，過程通道又可分為數(shù)字量過程通道和模擬量過程通道。2.數(shù)字量過程通道由哪些部分組成？各部分的作用是什么？數(shù)字量過程通道包括數(shù)字量輸入通道和數(shù)字量輸出通道。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、并行接口電路和定時計數(shù)電路等組成。數(shù)字量輸出通道主要由輸出鎖存器、輸出驅(qū)動電路、輸出口

8、地址譯碼電路等組成。其中：輸入調(diào)理電路將來自控制裝置或生產(chǎn)過程的各種開關(guān)量，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，將其通斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的高、低電平，同時還要考慮對信號進(jìn)行濾波、保護(hù)、消除觸點(diǎn)抖動，以及進(jìn)行信號隔離等問題。3.簡述兩種硬件消抖電路的工作原理。采用積分電路的硬件消抖電路，首先利用積分電路將抖動的高頻部分濾出，其次利用施密特觸發(fā)器整形。采用RS觸發(fā)器的硬件消抖電路，主要是利用RS觸發(fā)器的保持功能實(shí)現(xiàn)消抖。4.簡述光電耦合器的工作原理及在過程通道中的作用。光電耦合器由封裝在一個管殼內(nèi)的發(fā)光二極管和光敏三極管組成，如下圖所示。輸入電流流過二極管時使其發(fā)光，照射到光敏三極管上使其導(dǎo)通，完成信號的光電耦合傳送，它

9、在過程通道中實(shí)現(xiàn)了輸入和輸出在電氣上的完全隔離。光電耦合器電路圖5.模擬量輸入通道由哪些部分組成？各部分的作用是什么？模擬量輸入通道一般由I/V變換、多路轉(zhuǎn)換器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器、接口及控制邏輯電路組成。(1)I/V變換：提高了信號遠(yuǎn)距離傳遞過程中的抗干擾能力，減少了信號的衰減，為與標(biāo)準(zhǔn)化儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)匹配提供了方便。(2)多路轉(zhuǎn)換器：用來切換模擬電壓信號的關(guān)鍵元件。(3)采樣保持器：A/D轉(zhuǎn)換器完成一次A/D轉(zhuǎn)換總需要一定的時間。在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時間內(nèi)，希望輸入信號不再變化，以免造成轉(zhuǎn)換誤差。這樣，就需要在A/D轉(zhuǎn)換器之前加入采樣保持器。(4)A/D轉(zhuǎn)換器：模擬量輸入通道的任務(wù)是將模

10、擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，能夠完成這一任務(wù)的器件，稱為之模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog/Digital Converter，簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC)。6、設(shè)某一8位A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓為+5v，求輸入為1v和2.5v時，相對應(yīng)的數(shù)字量分別是多少？1v對應(yīng)數(shù)字量為33H2.5v對應(yīng)數(shù)字量為80H7、對理想多路開關(guān)的要求是什么？理想的多路開關(guān)其開路電阻為無窮大，其接通時的導(dǎo)通電阻為零。此外，還希望切換速度快、噪音小、壽命長、工作可靠。8、采樣保持器有什么作用？試說明保持電容的大小對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的影響。采樣保持器的作用：A/D轉(zhuǎn)換器完成一次A/D轉(zhuǎn)換總需要一定的時間。在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時間內(nèi)，希望輸入信號不再

11、變化，以免造成轉(zhuǎn)換誤差。這樣，就需要在A/D轉(zhuǎn)換器之前加入采樣保持器。保持電容對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣保持的精度有很大影響。保持電容值小，則采樣狀態(tài)時充電時間常數(shù)小，即保持電容充電快，輸出對輸入信號的跟隨特性好，但在保持狀態(tài)時放電時間常數(shù)也小，即保持電容放電快，故保持性能差；反之，保持電容值大，保持性能好，但跟隨特性差。9.如果模擬信號頻譜的最高頻率為，只要按照采樣頻率進(jìn)行采樣，那么采樣信號就能唯一的復(fù)觀。10.在數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)中，是不是所有的輸入通道都需要加采樣保持器？為什么？不是，對于輸入信號變化很慢，如溫度信號；或者A/D轉(zhuǎn)換時間較快，使得在A/D轉(zhuǎn)換期間輸入信號變化很小，在允許的A/D轉(zhuǎn)換精度

12、內(nèi)，就不必再選用采樣保持器。11、.在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，采樣周期T的確定很重要，因?yàn)樗P(guān)系到 采樣 精度,T太大精度_差_。12.A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)束信號有什么作用？根據(jù)該信號在I/O控制中的連接方式，A/D轉(zhuǎn)換有幾種控制方式？它們在接口電路和程序設(shè)計上有什么特點(diǎn)？A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)束信號的作用是用以判斷本次AD轉(zhuǎn)換是否完成。常見的A/D轉(zhuǎn)換有以下幾種控制方式，各自特點(diǎn)如下延時等待法:EOC可不和I/O口連接，程序設(shè)計時，延時大于ADC轉(zhuǎn)換時間后，取數(shù)據(jù)。保持等待法:EOC與READY相連,EOC無效時,自動插入等待狀態(tài)。直至EOC有效時，取數(shù)據(jù)。查詢法: EOC可以和任意I/O口連接，程序設(shè)計時

13、，反復(fù)判斷EOC是否有效，直至EOC有效時，取數(shù)據(jù)。中斷響應(yīng)法: EOC與外部中斷相連，AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后,發(fā)中斷申請,在中斷服務(wù)程序中取數(shù)據(jù)。13、采用ADC0809構(gòu)成模擬量輸入通道,ADC0809在其中起_模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換和多路開關(guān)作用。14.設(shè)被測溫度變化范圍為0oC1200oC,如果要求誤差不超過0.4oC,應(yīng)選用分辨為多少位的A/D轉(zhuǎn)換器？選擇依據(jù)：15、10位AD轉(zhuǎn)換器的最低分辨率為: 1/1024 ,當(dāng)基準(zhǔn)電壓為36v時，最小轉(zhuǎn)換電壓為35.16mv.16.模擬量輸出通道由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？模擬量輸出通道一般由接口電路、D/A轉(zhuǎn)換器、功率放大和V/I變換等信號調(diào)

14、理電路組成。(1)D/A轉(zhuǎn)換器：模擬量輸出通道的核心是數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(Digital/Analog Converter,簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC)。它是指將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的元件或裝置。(2)V/I變換：一般情況下，D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出是電壓信號。在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，當(dāng)計算機(jī)遠(yuǎn)離現(xiàn)場，為了便于信號的遠(yuǎn)距離傳輸，減少由于傳輸帶來的干擾和衰減，需要采用電流方式輸出模擬信號。許多標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)儀表或執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般是采用010mA或420mA的電流信號驅(qū)動的。因此，需要將模擬電壓信號通過電壓/電流(V/I)變換技術(shù)，轉(zhuǎn)化為電流信號。17、采用74LS138、DAC0832運(yùn)算放大器和CD4051等設(shè)計D

15、/A轉(zhuǎn)換接口電路，設(shè)定DAC0832的端口地址為200H，CD4051的端口地址為201H，若待輸出的數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)段BUF0BUF7這8個連續(xù)單元中，要求：(1) 畫出D/A轉(zhuǎn)換接口電路；(2) 編寫D/A轉(zhuǎn)換程序。解 (1) D/A轉(zhuǎn)換接口電路；地址線A9 A8A1 A0=1000時端口地址0200H，選通DAC0832地址線A9 A8A1 A0=1001時端口地址0201H 選通CD4051 (2) 編寫D/A轉(zhuǎn)換程序。（8分）18.用8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809通過8255與PC總線工業(yè)控制機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)8路模擬采集。請畫出接口原理圖，并編寫8路模擬量A/D轉(zhuǎn)換程序。程序:MOV DX,

16、 02C3H; 控制口地址MOV AL, B; 設(shè)PC0PC3為輸出口，PC4PC7為輸入，PA輸入OUT DX, ALMOV DX,02C2; 送通道號IN0并啟動0809OUT DX, ALCALL DELAY; 延時IN AL, DXWAIT: MOV BL, ALTEST BL, B; 判斷EOC是否高電平，即模數(shù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束JZ WAITMOV DX, 02C3HMOV AL, B; 設(shè)PC0PC3為輸出，PC4PC7為輸出，PA輸入OUT DX, ALMOV DX, 02C2H; PC口MOV AL,B; 選通OE，為讀入數(shù)據(jù)準(zhǔn)備OUT DX, ALMOV DX, 02C0H; P

17、A口IN AL, DX; 將模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)通過PA口讀入CPU第3章 計算機(jī)控制基礎(chǔ)理論1. 離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是什么？根據(jù)自動控制理論，連續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是系統(tǒng)傳遞函數(shù)的特征根全部位于s域左半平面，而對離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)的特征根全部位于z平面的單位圓中。2. 動態(tài)特性主要是用系統(tǒng)在單位階躍輸入信號作用下的響應(yīng)特性來描述。常見的有哪些具體的指標(biāo)？系統(tǒng)的動態(tài)特性可通過多項(xiàng)性能指標(biāo)來描述，常見的具體指標(biāo)有上升時間tr、峰值時間tp、調(diào)節(jié)時間ts和超調(diào)量等。3. 簡述采樣過程。設(shè)模擬信號為e(t)，經(jīng)采樣開關(guān)后輸出為采樣信號e*(t)。理想的采樣信號e*(t)的表達(dá)式為：

18、通常在整個采樣過程中采樣周期T是不變的，這種采樣稱為均勻采樣，為簡化起見，采樣信號e*(t)也可用序列e(kT)表示，進(jìn)一步簡化用e(k)表示，此處自變量k為整數(shù)。4、簡述采樣定理香農(nóng)(C.E.Shannon)的采樣定理(也稱抽樣定理或取樣定理)：只要采樣頻率fs大于信號(包括噪聲)e(t)中最高頻率fmax的兩倍，即fs2fmax，則采樣信號e*(t)就能包含e (t)中的所有信息，也就是說，通過理想濾波器由e*(t)可以唯一地復(fù)現(xiàn)e(t)。5、已知系統(tǒng)方塊圖如習(xí)題6圖所示（1）試寫出系統(tǒng)閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)（2）若K=2，試求使系統(tǒng)穩(wěn)定的T取值范圍。（1）廣義對象脈沖傳遞函數(shù)則 （2）當(dāng)K=2

19、時，令z-1+T=0，當(dāng)|z|<1時，系統(tǒng)穩(wěn)定，則0<T<2 6、已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如習(xí)題7圖所示，秒。（1）當(dāng)時，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（2）求的臨界穩(wěn)定值。解：廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)為K=8時，系統(tǒng)特征方程的根為，有一個單位圓外極點(diǎn)，故系統(tǒng)不穩(wěn)定。（2）特征方程為：將代入，化簡后利用勞斯判據(jù)得到，2.27-0.433k>0且1.73+0.298k>0, 0.135k>0所以，穩(wěn)定范圍0<k<5.24第四章 計算機(jī)控制系統(tǒng)的常規(guī)控制策略1.什么是數(shù)字PID位置型控制算法和增量型控制算法？試比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制生產(chǎn)過程變量，必須將模擬PID算

20、式離散化，變?yōu)閿?shù)字PID算式，為此，在采樣周期T遠(yuǎn)小于信號變化周期時，作如下近似(T足夠小時，如下逼近相當(dāng)準(zhǔn)確，被控過程與連續(xù)系統(tǒng)十分接近)：于是有：u(k)是全量值輸出，每次的輸出值都與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置(如控制閥門的開度)一一對應(yīng)，所以稱之為位置型PID算法。在這種位置型控制算法中，由于算式中存在累加項(xiàng)，因此輸出的控制量u(k)不僅與本次偏差有關(guān)，還與過去歷次采樣偏差有關(guān)，使得u(k)產(chǎn)生大幅度變化，這樣會引起系統(tǒng)沖擊，甚至造成事故。所以實(shí)際中當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的不是控制量的絕對值，而是其增量時，可以采用增量型PID算法。當(dāng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器為步進(jìn)電機(jī)、電動調(diào)節(jié)閥、多圈電位器等具有保持歷史位置的功

21、能的這類裝置時，一般均采用增量型PID控制算法。與位置算法相比，增量型PID算法有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)位置型算式每次輸出與整個過去狀態(tài)有關(guān)，計算式中要用到過去偏差的累加值，容易產(chǎn)生較大的累積計算誤差；而在增量型算式中由于消去了積分項(xiàng)，從而可消除調(diào)節(jié)器的積分飽和，在精度不足時，計算誤差對控制量的影響較小，容易取得較好的控制效果。(2)為實(shí)現(xiàn)手動自動無擾切換，在切換瞬時，計算機(jī)的輸出值應(yīng)設(shè)置為原始閥門開度u0，若采用增量型算法，其輸出對應(yīng)于閥門位置的變化部分，即算式中不出現(xiàn)u0項(xiàng)，所以易于實(shí)現(xiàn)從手動到自動的無擾動切換。(3)采用增量型算法時所用的執(zhí)行器本身都具有寄存作用，所以即使計算機(jī)發(fā)生故障，執(zhí)行器

22、仍能保持在原位，不會對生產(chǎn)造成惡劣影響。2、最少拍無波紋系統(tǒng)的設(shè)計要求，除了滿足最少拍有波紋的一切設(shè)計要求外，還必須保證 控制器包含廣義被控對象所有零點(diǎn) 。3、.最少拍有波紋系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求包括準(zhǔn)確性、快速性、穩(wěn)定性。4已知模擬調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為試寫出相應(yīng)數(shù)字控制器的位置型和增量型控制算式，設(shè)采樣周期T=0.2s。解：則 把T=0.2S代入得位置型增量型5、已知模擬調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為試寫出相應(yīng)數(shù)字控制器的位置型PID算法和增量型PID控制算式，設(shè)采樣周期T=0.2s。解：因?yàn)樗怨饰恢眯蚉ID控制器故增量型PID控制器6、什么叫積分飽和？解：如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)到極限位置，仍然不能消除靜差時，由

23、于積分作用，盡管PID差分方程式所得的運(yùn)算結(jié)果繼續(xù)增大或減小，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)已無相應(yīng)的動作，這就叫積分飽和。7. 采樣周期的選擇需要考慮那些因素？(1)從調(diào)節(jié)品質(zhì)上看，希望采樣周期短，以減小系統(tǒng)純滯后的影響，提高控制精度。通常保證在95%的系統(tǒng)的過渡過程時間內(nèi)，采樣6次15次即可。(2)從快速性和抗擾性方面考慮，希望采樣周期盡量短，這樣給定值的改變可以迅速地通過采樣得到反映，而不致產(chǎn)生過大的延時。(3)從計算機(jī)的工作量和回路成本考慮，采樣周期T應(yīng)長些，尤其是多回路控制時，應(yīng)使每個回路都有足夠的計算時間；當(dāng)被控對象的純滯后時間較大時，常選T=（1/41/8）。(4)從計算精度方面考慮，采樣周期T不應(yīng)

24、過短，當(dāng)主機(jī)字長較小時，若T過短，將使前后兩次采樣值差別小，調(diào)節(jié)作用因此會減弱。另外，若執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度較低，會出現(xiàn)這種情況，即新的控制量已輸出，而前一次控制卻還沒完成，這樣采樣周期再短也將毫無意義，因此T必須大于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)時間。8. 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計步驟是什么？計算機(jī)控制系統(tǒng)框圖如圖所示。圖計算機(jī)控制系統(tǒng)框圖由廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)可得閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)，可求得控制器的脈沖傳遞函數(shù)D(z)。數(shù)字控制器的直接設(shè)計步驟如下：(1)根據(jù)控制系統(tǒng)的性質(zhì)指標(biāo)要求和其它約束條件，確定所需的閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)(z)。(2)求廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)G(z)。(3)求取數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D(z)。(

25、4)根據(jù)D(z)求取控制算法的遞推計算公式。9.何為振鈴現(xiàn)象？如何消除振鈴現(xiàn)象？所謂振鈴現(xiàn)象是指數(shù)字控制器的輸出u(k)以接近二分之一的采樣頻率大幅度上下擺動。它對系統(tǒng)的輸出幾乎是沒有影響的，但會使執(zhí)行機(jī)構(gòu)因磨損而造成損壞。消除振鈴現(xiàn)象的方法：（1）參數(shù)選擇法對于一階滯后對象，如果合理選擇期望閉環(huán)傳遞函數(shù)的慣性時間常數(shù)T0和采樣周期T，使RA0，就沒有振鈴現(xiàn)象。即使不能使RA0，也可以把RA減到最小，最大程度地抑制振鈴。（2）消除振鈴因子法找出數(shù)字控制器D(z)中引起振鈴現(xiàn)象的因子(即z=-1附近的極點(diǎn))，然后人為地令其中的z=1，就消除了這個極點(diǎn)。根據(jù)終值定理，這樣做不影響輸出的穩(wěn)態(tài)值，但卻

26、改變了數(shù)字控制器的動態(tài)特性，從而將影響閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)。10、.單位反饋系統(tǒng)的連續(xù)對象傳遞函數(shù)為，設(shè)采樣周期，試確定它對單位階躍輸入的最小拍控制器，并計算出系統(tǒng)的輸出量序列及控制量序列解: （1）廣義對象脈沖傳函 （2）單位階躍信號， （3） 11設(shè)被控對象的傳遞函數(shù)為，期望的閉環(huán)系統(tǒng)時間常數(shù)，采樣周期，試用達(dá)林算法設(shè)計數(shù)字控制器。解：T1=4s，T=1s，所以，K=2第6章 計算機(jī)控制系統(tǒng)的新型控制策略1.智能控制是一門控制理論課程，研究如何運(yùn)用人工智能的方法來構(gòu)造控制系統(tǒng)和設(shè)計控制器；與自動控制原理和現(xiàn)代控制原理一起構(gòu)成了自動控制課程體系的理論基礎(chǔ)。2、.“若A且B，則C”，用模糊關(guān)系表

27、示為 A×B×C 3.模糊集合的表示法有扎德表示法、序偶表示法和隸屬函數(shù)描述法。4.遺傳算法是以達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說為基礎(chǔ)發(fā)展起來的。自然選擇學(xué)說包括以下三個方面：遺傳、變異、適者生存。5.在一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，常常根據(jù)處理單元的不同處理功能，將處理單元分成輸入單元、輸出單元和隱層單元三類。6、什么是智能控制智能控制是人工智能與控制理論交叉的產(chǎn)物，是傳統(tǒng)控制理論發(fā)展的高級階段。智能控制是針對系統(tǒng)的復(fù)雜性、非線性和不確定性而提出來的，7.比較智能控制與傳統(tǒng)控制的特點(diǎn)。傳統(tǒng)控制：經(jīng)典反饋控制和現(xiàn)代理論控制。它們的主要特征是基于精確的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的控制。適于解決線性、時不變等相對簡單

28、的控制問題。智能控制：以上問題用智能的方法同樣可以解決。智能控制是對傳統(tǒng)控制理論的發(fā)展，傳統(tǒng)控制是智能控制的一個組成部分，在這個意義下，兩者可以統(tǒng)一在智能控制的框架下。8、模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)一般由哪四部分組成？并畫出模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)圖。 (1) 模糊化接口：模糊化接口就是通過在控制器的輸入、輸出論域上定義語言變量，來將精確的輸入、輸出值轉(zhuǎn)換為模糊的語言值。 (2) 規(guī)則庫：由數(shù)據(jù)庫和語言（模糊）控制規(guī)則庫組成。數(shù)據(jù)庫為語言控制規(guī)則的論域離散化和隸屬函數(shù)提供必要的定義。語言控制規(guī)則標(biāo)記控制目標(biāo)和領(lǐng)域?qū)＜业目刂撇呗浴?(3) 模糊推理：是模糊控制系統(tǒng)的核心。根據(jù)模糊輸入和模糊控制規(guī)則，獲得模

29、糊輸出。 (4) 清晰化接口：由模糊推理得到的模糊輸出值，只有其轉(zhuǎn)化為精確控制量，才能施加于對象。實(shí)行這種轉(zhuǎn)化的方法叫做清晰化/去模糊化/模糊判決。12.與PID控制和直接數(shù)字控制相比，模糊控制具有哪些優(yōu)點(diǎn)？與PID控制和直接數(shù)字控制相比，模糊控制的優(yōu)點(diǎn)：（1）模糊控制可以應(yīng)用于具有非線性動力學(xué)特征的復(fù)雜系統(tǒng)。（2）模糊控制不用建立對象精確的數(shù)學(xué)模型。（3）模糊控制系統(tǒng)的魯棒性好。（4）模糊控制是以人的控制經(jīng)驗(yàn)作為控制的知識模型，以模糊集合、模糊語言變量以及模糊邏輯推理作為控制算法。10、設(shè)論域U=a, b, c, d, e上有兩個模糊集分別為： 求 、和。解：11、已知：，求：AB=?,AB

30、=?、 12已知和求、和解：3、已知論域X=x1,x2, x3和Y=y1,y2，A是論域X上的模糊集：R是X到Y(jié)上的一個模糊變換，試通過模糊變換R求A的象B12、已知語言規(guī)則為“如果e是A，并且ec是B，那么u是C?！逼渲?、 和試求該語句所蘊(yùn)涵的模糊關(guān)系 R。解 第一步，先求R1A×B：第二步，將二元關(guān)系矩陣R1排成列向量形式R1 T，先將中的第一行元素寫成列向量形式，再將中的第二行元素也寫成列向量并放在前者的下面，如果是多行的，再依次寫下去。于是R1可表示為： 第三步，R可計算如下： 第7章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及現(xiàn)場總線1、什么是現(xiàn)場總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場與微機(jī)化測量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向

31、串行多節(jié)點(diǎn)通信的系統(tǒng)也稱為開放式、全數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。2、請列舉4類現(xiàn)場總線設(shè)備。基金會現(xiàn)場總線、LonWorks、Profibus、CAN、HART、RS-4853請給出現(xiàn)場總線的技術(shù)特點(diǎn)。現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò) 數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò) 開放互連網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)場設(shè)備互連網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)與功能高度分散的系統(tǒng) 互操作性與互換性網(wǎng)絡(luò)4請給出5個現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)。全數(shù)字性、精度高、抗干擾性強(qiáng)、內(nèi)嵌控制功能、高速通信、多變量測量、多變量傳送、系統(tǒng)綜合成本低、真正的可互操作性、真正的分散控制、組態(tài)操作一致、具有強(qiáng)大的故障診斷功能、采用預(yù)測維護(hù)技術(shù)。5.什么是組態(tài)軟件組態(tài)，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。譯自英文SCADA,即 S

32、upervisory Control and Data Acquisition（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制）。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用。它們處在監(jiān)控層一級的平臺和，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的工具第九章 計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)1、系統(tǒng)設(shè)計原則？安全可靠、操作維護(hù)方便、實(shí)時性強(qiáng)、通用性好、經(jīng)濟(jì)效益高。2、系統(tǒng)設(shè)計步驟？（1）工程項(xiàng)目與控制任務(wù)的確定階段；（2）工程項(xiàng)目的設(shè)計階段；（3）離線仿真和調(diào)試階段；（4）在線調(diào)試和運(yùn)行階段。3、系統(tǒng)總體方案設(shè)計：（1）硬件總體方案設(shè)計；（2）軟件總體方案設(shè)計；（3）系統(tǒng)總體方案。4、硬件的工程設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

33、：（1）選擇系統(tǒng)的總線和主機(jī)機(jī)型；（2）選擇輸入輸出通道模板；（3）選擇變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。5、軟件的工程設(shè)計與實(shí)現(xiàn) ：（1）數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃；（2）資源分配；（3）實(shí)時控制軟件設(shè)計。6系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行 ：1、離線仿真和調(diào)試：(1)硬件調(diào)試(2)軟件調(diào)試(3)系統(tǒng)仿真2、在線調(diào)試和運(yùn)行。補(bǔ)充 第2章【1】采用74LS138、DAC0832運(yùn)算放大器和CD4051等設(shè)計D/A轉(zhuǎn)換接口電路，設(shè)定DAC0832的端口地址為200H，CD4051的端口地址為201H，要求：(1) 畫出D/A轉(zhuǎn)換接口電路；(2) 編寫D/A轉(zhuǎn)換程序。地址線A9 A8A1 A0=1000時端口地址0200H，選通DAC0832地址線A9 A8A1 A0=1001時端口地址0201H 選通CD4051程序參考P27頁【2】用8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809通過8255與PC總線工業(yè)控制機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)8路模擬采集。請畫出接口原理圖，并編寫8路模擬量A/D轉(zhuǎn)換程序。程序:MOV DX, 02C3H; 控制口地址MOV AL, B; 設(shè)PC0PC3為輸出口，PC4PC7為輸入，PA輸入OUT DX, ALMOV DX,02C2; 送通道號IN0并啟動0809OUT DX, ALCALL DELAY; 延時IN AL, DXWAIT: MOV BL, ALTEST BL, B; 判斷EOC是否高電