计算机控制新版系统A卷答案.doc

一、 填空（每空1分，共13分）
1. 假如将连续控制系统 控制器 用计算机来实现，就组成了计算机控制系统，该系统由 计算机系统 和 生产过程 两大部分组成。
2. 按所传输和交换信息来分，过程通道又可分为 数字量过程通道 和 模拟量过程通道 。
3. 总线是一组信号线集合。这些线是系统 各插件间 (或插件内部芯片间)、 各系统之间 传送要求信息公共通道，有时也称 数据公路 ，经过它们能够把多种数据和命令传送到各自要去地方。
4. 线性离散系统脉冲传输函数定义为零初始条件下，系统或步骤 输出采样函数z变换 和 输入采样函数z变换 之比。
5. 控制度以误差平方积分作为评价函数，反应了 数字控制 控制效果对 模拟控制控制效果相当程度。通常，当控制度为 1.05 时，二者控制效果相当。
6. 最小拍控制是指系统在经典输入信号（如阶跃信号、速度信号、加速度信号等）作用下，经过最少个采样周期使系统输出稳态误差为零。所以，最小拍控制实际上是 时间最优控制 。
二、 简答题（8题，共40分）
1、连续控制系统相比，计算机控制系统含有哪些特点？
答：和连续控制系统相比，计算机控制系统含有以下特点：
(1) 计算机控制系统是模拟和数字混合系统。
(2) 在计算机控制系统中，控制规律是由计算机经过程序实现（数字控制器），修改一个控制规律，只需修改程序，所以含有很大灵活性和适应性。
(3) 计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现复杂控制规律。
(4) 计算机控制系统并不是连续控制，而是离散控制。
(5) 一个数字控制器常常能够采取分时控制方法，同时控制多个回路。
(6) 采取计算机控制，如分级计算机控制、集散控制系统、计算机网络等，便于实现控制和管理一体化，使工业企业自动化程度深入提升。

2. 简述经典计算机控制系统中所包含信号形式。
答：(1) 连续信号
连续信号是在整个时间范围全部有定义信号，它幅值能够是连续 、
也能够是断续。
(2) 模拟信号
模拟信号是在整个时间范围全部有定义信号，它幅值在某一时间范围内是连
续。模拟信号是连续信号一个子集，在大多数场所和很多文件中，将二者
等同起来，均指模拟信号。
(3) 离散信号
离散信号是仅在各个离散时间瞬时上有定义信号。
(4) 采样信号
采样信号是离散信号子集，在时间上是离散、而幅值上是连续。 在很
多场所中，我们提及离散信号就是指采样信号。
(5) 数字信号
数字信号是幅值整量化离散信号，它在时间上和幅值上均是离散。
3. 简述百分比调整、积分调整和微分调整作用。
答：(1)百分比调整器：百分比调整器对偏差是即时反应，偏差一旦出现，调整器
立即产生控制作用，控制作用强弱取决于百分比系数KP。系统响应为有限值控
制对象存在静差。加大百分比系数KP能够减小静差，不过KP过大时，会使系统
动态质量变坏，引发输出量振荡，甚至造成闭环系统不稳定。
(2)积分调整器：为了消除在百分比调整中残余静差，积分时间常数TI大，则积
分作用弱，反之强。增大TI将减慢消除静差过程，但可减小超调，提升稳定
性。引入积分调整代价是降低系统快速性。
(3)微分调整器：为加紧控制过程，有必需在偏差出现或改变瞬间，按偏差变
化趋向进行控制，使偏差消亡在萌芽状态，这就是微分调整原理。微分作用
加入将有利于减小超调，克服振荡，使系统趋于稳定。

4. 何为最少拍设计？
答：最少拍设计，是指系统在经典输入信号(如阶跃信号，速度信号，加速度信
号等)作用下，经过最少拍(有限拍)，使系统输出稳态误差为零。

5.计算机控制系统中主机有那些？
答：工业计算机，可编程序控制器，单片机，嵌入式控制器，数字信号处理器，
ARM处理器

6.干扰作用路径是什么？
答：不管是内部干扰还是外部干扰，全部是从以下多个路径作用于系统。
1) 传导耦合
2) 静电耦合
3) 电磁耦合
4) 公共阻抗耦合
7.某加热炉温度改变范围为0～1600℃，经温度变送器和调理电路输出电压为1～5V，再经ADC0809转换（ADC0809输入范围1～5V），使计算当采样数值为9BH时，所对应加热炉温度是多少？(6分)
解：FFH=（255）10
9BH=（155）10

8. 某加热炉温度改变范围为0～1600℃，经温度变送器和调理电路输出电压为1～5V，再经ADC0809转换（ADC0809输入范围1～5V），使计算当采样数值为9BH时，所对应加热炉温度是多少？(6分)
解：FFH=（255）10
9BH=（155）10

三、 计算题（4题，30分）
1. 用双线性变换法求模拟控制器等效数字控制器，设采样周期T=0.5s。（5分）
解：

2. 设被测温度改变范围为0oC~1200oC,假如要求误差不超出0.4oC,应选择分辨为多少位A/D转换器？（5分）
解：
2. 已知系统差分方程为
输入信号是
初始条件为，试写出输出脉冲序列
解：

…
3. 已知 ，写出等效增量型数字PID控制器差分形式。
解：
4. 被控对象传输函数为
采样周期T=1s，采取零阶保持器，针对单位速度输入函数，设计：
(1)最少拍控制器；（6分）
(2)画出采样瞬间数字控制器输出和系统输出曲线。（6分）
解：
(1)最少拍控制器
能够写出系统广义对象脉冲传输函数

将T=1S代入，有

因为输入r(t)=t，则

(2)系统闭环脉冲传输函数

则当输入为单位速度信号时，系统输出序列Z变换为

y(0)=0,y(1)=0,y(2)=2T,y(3)=3T,

四、 说明题（17分）
以下图所表示，为A/D转换器ADC0809原理框图

请说明：
1）该转换器是多少位转换器？
2）其实现A/D转换方法是什么？
3）说明各引脚功效。
答：1）该转换器是8位转换器
2）逐次迫近法
3）
① IN7一IN0：8个模拟量输入端。
② START：开启信号。
③ EOC：转换结束信号。
④ OE：输出许可信号。
⑤ CLOCK：实时时钟，可经过外接RC电路改变时钟频率。
⑥ ALE：地址锁存许可，高电平有效。
⑦ C，B，A：通道号选择端子。C为最高位，A为最低位。
⑧ D7～D0：数字量输出端。
⑨ 　VREF(+)，VREF(-)：参考电压端子。
⑩ Vcc：电源端子。接+5V。
⑪ GND：接地端。