2009B微機(jī)控制技術(shù)試卷

武漢理工大學(xué)考試試題紙（B卷）課程名稱 計算機(jī)控制技術(shù) 專業(yè)班級自動化06級題號一二三四五六七八九十總分題分3010101010101010-100備注：學(xué)生不得在試題紙上答題（含填空題、選擇題等客觀題）問答題：（每小題5分，本題共30分）計算機(jī)控制系統(tǒng)是由哪幾部分組成的？在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，如何選定采樣周期T?以溫度控制系統(tǒng)為例，簡述計算機(jī)在一個控制周期內(nèi)應(yīng)完成哪些事情？什么是數(shù)字濾波器？列出三種數(shù)字濾波算法。什么是集散控制系統(tǒng)？若8255的PA0、PA1、PA2接步進(jìn)電機(jī)的A、B、C的驅(qū)動電路，則三相單三拍控制方式輸出字表為？怎樣程序控制該電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)？根據(jù)主機(jī)（編程時CPU可在8051、8086中任選其一）與0809接口電路，回答問題并編程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。（本題共10分）要求：1.回答問題：（1） 按圖中所示接線時，模擬量通道的測量電壓范圍是多少？（2分）（2） 當(dāng)模擬量輸入4伏時，對應(yīng)的數(shù)字量為多少？（2分）2.編程：進(jìn)行三通道的模擬量數(shù)據(jù)采集，零通道地址使用符號Address即可，程序要加注釋。（6分）CPUAsst)RSAtM/rorDtCPUAsst)RSAtM/rorDtrm八略點擬電玉INFADCOS08/O8O9-^jCPU連接圖1 1三.根據(jù)主機(jī)（編程時CPU可在8051、8086中任選其一）與0832接口電路，回答問題并編程輸出控制量。（本題共10分）要求：1.回答問題：（1）按圖中所示接線時，運(yùn)放輸出電壓U0的輸出范圍是多少？（2分）（2） 當(dāng)數(shù)字量為60H時，對應(yīng)的模擬量U0為多少？（2分）2.編程：輸出幅值為3.5伏的鋸齒波，頻率不限，地址使用符號Address即可。8986CPUM/fOWR1XFERDGND1AGND8986CPUM/fOWR1XFERDGND1AGNDDAC0832與CPU的連接圖四.已知模擬控制器的傳遞函數(shù)為D（s）=Ws+2試推導(dǎo)得出其對應(yīng)的控制量離散化遞推式，設(shè)采樣周期T=1。（本題共10分）五?設(shè)被控對象由兩個慣性環(huán)節(jié)組成，其傳遞函數(shù)的形式為：（本題共10分）"S)一(2s+1)(4s+1)試用工程二階法設(shè)計數(shù)字控制器。要求：只求出控制器的傳遞函數(shù)形式及參數(shù)，本題不要求對控制器離散化。若加工第一象限直線oA,起點o（0，0），終點A（2,4），試按逐點比較法進(jìn)行直線插補(bǔ)計算并作出走步軌跡圖。（本題共10分）要求：（1）寫出所用的偏差計算定義式及遞推式（5分）（2）列表寫出直線插補(bǔ)過程或作出走步軌跡圖（5分）試述PID算法的一種參數(shù)整定方法。（本題共10分）已知廣義被控對象的脈沖傳遞函數(shù)為G（z）= /1—G（z）= /1—0.5zt針對單位階越輸入信號設(shè)計最少拍系統(tǒng)的D（z）。（本題共10分）武漢理工大學(xué)教務(wù)處試題標(biāo)準(zhǔn)答案及評分標(biāo)準(zhǔn)用紙| 課程名稱一一計算機(jī)控制技術(shù)一一 （B卷）|一.問答題：（每小題5分，本題共30分）裝1.主要由硬件和軟件兩部分組成，硬件包括：主機(jī)及操作臺、通用外設(shè)I/O接口與通道、| 信號的檢測及變送、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、被控對象組成；軟件包括：系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。| 2.（1）據(jù)香農(nóng)采樣定理確定采樣周期T的上限—；（2）據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和被控對象的特Wmax| 性：慣性大的對象，T取大；（3）從隨動性、抗干擾的要求來看：T應(yīng)取小一些；（4）| 要實時完成一個控制周期內(nèi)的任務(wù)，T不能太小。釘3.應(yīng)完成：被控物理量的采集A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、偏差的計算、控制算法計算控制量、| D/A刷新輸出控制量。| 4.數(shù)字濾波是通過程序?qū)π盘栕鲾?shù)字化處理，以減少干擾在信號中的比重。常用的有：| 一階滯后濾波、限制變化速率濾波、中值濾波等。|二.（本題共10分）1.回答問題：（1）測量電壓范圍是0?+5伏；（2分）| （2）4伏對應(yīng)為255*4/5=204二CCH（2分）| 2.編程：（1）//啟動三通道IN3開始A/D轉(zhuǎn)換，地址Address+3（2分）線 （2）〃延時或中斷或查詢EOC上跳沿等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束（2分）| （3）//讀取結(jié)果（2分） 具體程序略。| 三.（本題共10分）1.回答問題：（1）運(yùn)放輸出電壓U0的輸出范圍是0~-5v；（2分）| （2）60H時對應(yīng)-1.88伏（2分）| 2.編程：（1）//輸出數(shù)字量0至0832即0伏，數(shù)字量加一（2分）| （2）//延時后，輸出新數(shù)字量至0832即伏數(shù)下降（2分）| （3）//判斷下限255*3/5=153=99H到否？ 具體程序略。| 是，跳至（1）執(zhí)行； 否，跳至（2）執(zhí)行。（2分） 具體程序略。|四.（本題共10分）推導(dǎo)：原式為D（s）=壬=空，即空也+2u（t）=虹+e（t）（3分）s+2E（s） dt dt| （1）令t=kT，簡記為k；鮑=以*）一""，虹=e（上）-e（D，t=1（3分）dt T dt T| （2）將上式代入原式，得：u（k）=u（k-1）/3+2e（k）/3-e（k-1）/3（4分）|五.（本題共10分）求解：被控對象傳遞函數(shù)為：％s）=—^）(1)工程二階法期望的開環(huán)傳遞函數(shù)為：G(1)工程二階法期望的開環(huán)傳遞函數(shù)為：G(s)=(3分)| 設(shè)所用開環(huán)串聯(lián)校正控制器傳遞函數(shù)為D(S),則D(S)*G。(s)=G(s)| (2)形式分析知D(S)應(yīng)為一個積分環(huán)節(jié)和一個微分環(huán)節(jié)相串聯(lián)，設(shè)為1+TS/今八、| D(s)= —(3分)TS| (3)參數(shù)取值：［1］為提高快速性，讓積分環(huán)節(jié)抵消掉大的慣性環(huán)節(jié)，故取T=4；(2分)i［2］代定系數(shù)法確定T:D(S)*GC(s)=G(s)，即:TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1+TS3 = 1TS(2s+1)(4s+1)^2Ts(1+二歹s)\o"CurrentDocument"‘2 2 2| 貝U：3=&T2；2二、耳，得：T=12 (2分)|六.(本題共10分)求解：加工第一象限直線oA，起點o(0，0)，終點A(2，4)| (1)設(shè)現(xiàn)已運(yùn)動到點M，為判斷M點與目標(biāo)軌跡直線的關(guān)系將偏差定義為:|F=Y*X-X*Y，則：F=0，M在直線上；F>0，M在直線上方；F<0，M在直線下|方。MMAMA M M M(2分)求遞推式：要想朝終點A邁進(jìn)又盡量接近目標(biāo)軌跡直線，可規(guī)定：|F>0，向右走，X=X+1，Y=Y，則F=Y*X-X*Y，=F-Y=F-4

M M+1 M M+1 M M+1 M+1 A M+1 AMAM|F<=0，向上，X=X，Y=Y+1，則F=Y*X-X*Y=F+X=F+2(3分)M M+1 M M+1 M M+1 M+1 A M+1 AMAM| (2)新坐標(biāo)一列數(shù)值繪出走步軌跡圖(5分)，略。|七.(本題共10分)PID參數(shù)整定方法之一：| ［1］只采用比例控制，Kp由小變大，若響應(yīng)時間、超調(diào)、靜差已達(dá)到要求，只采用出例調(diào)節(jié)即可。(4分)| ［2］若靜差不滿足，則加入積分控制，將Kp減小，例如取0.8Kp代替Kp，Ti由大| 到小，反復(fù)測試多組的Kp和Ti值，從中確定合適的參數(shù)。(3分)| ［3］若動特性不滿足，比如超調(diào)量過大，或調(diào)節(jié)時間過長，則加入微分控制，Td由小|到大，逐步湊多組PID參數(shù)，從中找出一組最佳調(diào)