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微型计算机控制技术试卷（A卷）（本题 25 分）一、填空（每题1 分）1.按 照 微 机 的 应 用 方 式，计 算 机 控 制 系 统 可 分 为：_、_ _和_。2常用的AD转换方法有、。3.常用的 AD转换的启动信号有和方式。4.8051单片机 IO 接口编码方式为，INTEL8088的 IO 编码方式为。5.最少拍有波纹系统的性能指标要求包括、。6.程序设计通常采用和设计法7.10位 AD 转换器的最低分辨率为:,当基准电压为36v 时，最小转换电压为v。8.采 样 保 持 器 有和两 种 工 作 状 态，对A1,A2两 个 放 大 器 的 要求。9.IO通道的干扰类型包括：和。10.大林算法的设计原则是。11.最少拍无波纹系统的设计要求，除了满足最少拍有波纹的一切设计要求外，还必须保证。（本题 5 分）二、简述计算机控制系统的组成，并画出方框图.（本题 10 分）三、有 4 位 AD转换器，满刻度为5V，现在输入4.15V 模拟电压，请分析采用逐次逼近法逼近的转换过程（本 题10 分）四、用 一 阶 后 向 差 分 法 求 某 控 制 器 的 传 递 函 数2()(1)(2)D Sss的差分方程.T=1s.（本题 10 分）五、广义对象的传递函数为21110.368(10.718)()(1)(10.368)ZZG ZZZ：1，请说明最小拍有波纹控制器的设计步骤，2.写出根据性的闭环传递函数（Z）和 e(Z).（本题 10 分）六、常用数字滤波算法有哪几种？简述优得分得分得分得分得分得分得分专业班级：姓名：学号：密封线（本题 10 分）七、写出数字PID 控制算法的位置式和增量式两种标准算法并简要回答下列问题：1.简述积分分离法克服位置式PID 积分饱和作用的原理。2.PID数字控制器参数整定的含义是什么？简述工程实现时，参数整定的步骤。3.采样周期的选择应综合考虑哪几个因素？（本题 10 分）八、请说明下图中IO 通道的类型，并说明其工作过程。（本题 10 分）九、请结合课程的学习，谈一谈如何利用微机控制系统实现某一加热炉的温度控制。一填空1 操作指导控制系统直接数字控制系统，监督计算机控制系统，分级计算机控制系统2.计数法、双积分法，逐次逼近法3脉冲方式；电平方式4.统一编址；独立编址5准确性、快速性、稳定性6.模块法、结构法7.1/1024；35.16 8.采样；保持；A2 输入阻抗大，A1输出阻抗低9.串模干扰；共模干扰10以大林算法为模型的数字控制器，使闭环系统的特性为时间滞后的一阶惯性环节，且滞后时间与被控对象的滞后时间相同。11.控制器包含广义被控对象所有零点。二计算机控制系统有哪些部分组成，并画出方框图。答：计算机控制系统的硬件组成主要是由控制对象（或生产过程）、执行器、测量变送环节、输入输出通道和数字调节器等组成。软件组成主要是由系统软件和控制软件。得分得分+5VR2R3CR1+48VP1.0 三有 4 位 AD转换器，满刻度为5V，现在输入4.15V 模拟电压，请说明逐次逼近转换原理。并分析采用逐次逼近法逼近的转换过程。解：先通过置数逻辑电路将SAR中最高位置1，其余全 0，井 DA转换成模拟电压U0与输入模拟电压Ui 在电压比较器下进行比较，若UiU0,则保留最高位1，否则清除最高位为0；其次置次高位为1，延续上述过程，直至确定最低位的状态。量化单位为q=5v/24=0.3125V 本题目中图表转换如下：步骤SAR U0 Ui,U0 大小该位去留8 4 2 1 1 1 0 0 0 2.5 保留2 1 1 0 0 3.75 保留3 1 1 1 0 4.375 去4 1 1 0 1 4.0625 保留结果1 1 0 1 偏差 4.15-4.0625=0.0875 图略。四1111()2()11()(1)(2)1()2()()(2)(3)511()(1)(2)()663511()(1)(2)()663U SD SZZE STTTsU SD SE SZZU ZU ZU ZE ZU kU kU kE k五答案：步骤如下：一根据被控对象的传递函数确定广义传递函数D(Z)二根据性能指标和约束条件确定闭环传递函数(Z),其中性能指标包括准确性、快速性、稳定性，约束条件为物理可实现性。同时得出闭环误差传递函数e（z）三根据)()()()(ZeZGZZD确定控制器的传递函数四将其离散化，编写算法程序21110.368(1 0.718)()(1)(10.368)ZZG ZZZ对速度输入112()(1)zR zz.q=2,r=2,v=1,u=0 所以21121211()()()(1)(1)zzaa ze zzf z六、常用数字滤波算法有哪几种？简述优缺点？（一）算术平均值滤波 A 优点：适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。B 缺点：对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用。比较浪费RAM。（二）中值滤波A优点：能有效克服因偶然因素引起的波动干扰。B缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜。当信号变化速度和采样周期相比不容忽略时，可能三个数都是正确的信息，会丢失许多正确信息（三）一阶滞后滤波A优点：对周期性干扰具有良好的抑制作用。B 缺点：相位滞后，灵敏度低。不能消除滤波频率高于采样频率的1/2 的干扰信号。（四）程序判断滤波A.优点：既照顾了采样的实时性，又照顾了采样值变化的连续性。B.缺点：最大允许偏差难以确定（五）复合滤波（防脉冲干扰的算术平均值滤波）A优点：融合了两种滤波方法的优点B 缺点：浪费内存七答：位置式：100()idiijiijiTTuK eeeeuTT增量式：112()(2)diiiiiiiiTTuKeeeeeeTT（1）开始时不进行积分，直至偏差达到一定阀值后才进行积分累积，这样，一方面防止了一开始有过大的控制量，另一方面即使进入饱和后，因积分累积小，也能较快推出，减少了超调。（2）PID 数字控制器参数整定是指确定PID 数字控制器的参数,idT T TK，以使系统输出达到满意的效果。（3）满足采样定律；抗干扰角度，T 应小些；快速系统，要求T小；执行机构惯性大时，T应大些；计算机工作量和成本考虑，T 应大些；从计算机精确执行控制算法，T 应大些；实际生产过程中常采用经验法获得采样周期。八该通道为数字量输入通道。当48V 开关闭合，光耦导通，经反相器P1.0 输出高电平电平。当 48V 开关打开，光耦阻断，经反相器P1.0 输出低电平。九根据学生回答情况酌情给分。重点是绘制出控制系统的框图。包括数字给定，温度测量反馈AD转换，PID 调节器输出DA转换等。
