微型计算机控制技术复习题答案

微型计算机控制技术复习答案

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9.9 积分

1. 什么是微型计算机控制系统？ Pg答：操作指导控制系统，直接数字控制系统，计算机监控系统，嵌入式系统， 物联网系统，现场总线控制系统。2. 有多少种常用的工业控制机？它们各有什么作用？ Pgll答:单片微型计算机:是工业控制和智能系统中应用最广泛的模式。一 般用于扩展接口，如A/D，D/A转换接口，LED、LCD显示界面扩展，然后开发一些 工t控制可以使用软件。可编程逻辑控制器：从单机自动化到工厂自动化，从柔性制造系统、机器 工业局域网使用器人。现场英寸编程门阵列：动态配置、在线系统重构和硬件软化 化等功能。工业PC机，完成STD总线工业控制机的检测和控制改变了程序设计 历史简单，各种报表程序打印，数据处理曲线，工业控制流程阁，P1D柱形阁 处理程序等。3. A/D和D/A微型计算机控制系统中转换器的作用是什么？答：A/D传感器检测到的模拟电信号主要转换为数字电信号 便于单片机处理。D/8的功能，在单片机处理的数字量中，需要转换为模拟信号输出，D /A川宇将数字信号转换为模拟信号。4. LH)显示数码管的方法有哪两种？各有什么特点？ Pg81多位LED有两种显示方法：动态显示和静态显示。动态显示硬件少，价格低，线路简单，但占用时间长。静态显示元件多，线路复杂，但占用机时间少，显示可靠。5. 键盘设计在人机接口技术中需要解决哪些问题？如何实现防抖？ Pg55 答:确认按钮，处理中间键和连击，防抖动技术。防抖有两种方法. 硬件防抖：滤波防抖电路，双稳态防抖电路2. 软件防抖6. 算术平均滤波的具体方案是什么？滤波法主要适用于什么情况？ Pg248芥末：算术平均滤波是为了找到一个Y (k),尽量减少该值与各采样值之间的平方误差，即：S=min (z)n 22L[y(0-X0]_ 1 N求得秘其中yot)-第k次N算术平均采样值；x(o-第一次采样值；N-采样次数。由此可见：算术平均滤波的本质是在采样周期中加入N次采样值， 然后将所得数除以采样次数N，获得周期采样值。7. 位置型PID和增量型PID有什么区别？各有优缺点？答:(1)计算误差后产生的计算精度问题不需要累加，控制 计算量的影响较小。位置算法利用过去误差的积累，容易产生较大的积累 误差。(2)增量算法得出控制的增量，误动影响小，必要寸通过逻辑判断 对木次输出进行限制或禁止，不会影响系统的工作。位置算法的输出是控制量的全部 部分输出，误动作影响很大。增量算法的主要优点体现在积分环节的处理上 累积效应会影响输出的准确性。8. 饱和效应是如何在自动控制系统中产生的？如何消除？ Pg282答：饱和现象主要是由积分项引起的，因此积分饱和。这种现 象是引起大幅度超调，使系统不稳定。K有三种方法可以消除积分饱和：限切 羽积分法、有效偏差法、积分分离法。9. 试比较PID控制参数Kp、Ti、I'd大小对系统性能的影响？P1D控制器是根据系统误差计算控制量的比例、积分和微分 控制的。比例(P)控制比例控制是最简单的控制方法。其控制器的输出与 输入误差信号成比例。当只有比例控制寸系统的输出存在稳态误差时(Steady- state error) o积分(I)控制器的输出与输入误差信号的积分成正比。对一个自 如果动态控制系统进入稳态后存在稳态误差，则称该控制系统存在稳态误差 或简称差异系统(System with Steady-state Error)。消除稳态误差， 积分项必须引入控制器。随着时间的推移，积分项的误差取决于时间的积分 积分项增加，积分项增加。这样，即使误差很小，积分项也会随着寸间的增加而增加， 在等于零之前，它促进了控制器输出的增加，进一步减少了稳态误差。因此，比例 积 分(PI)控制器可以使系统在进入稳态盾时没有稳态误差。微分(D)控制在微分控制中，控制器输出和输入误差信号的微分（即误差的变化率） 正比关系。在克服误差的调整过程中，自动控制系统可能会振荡甚至失稳。 原因是有较大的惯性组件(链接)或滞后(delay)组件，能抑制误差，M:变化总是落后于误差的变化。解决办法是改变抑制误差的作用 当误差接近零时，抑制误差的作用应为零。也就是说，仅在控制器中引入比例项往往是不够的，比例项的作用只是 放大误差幅值，目前需要增加的是微分项 这样，就有了比例 微分控制器可以提前将抑制误差的控制作用等于零，甚至 负值，避免被控量严重超调。因此，对于惯性较大或滞后的被控对象， 比例 微分(PD)在调整过程中，控制器可以改善系统的动态特性。10. 如何实现微型机控制系统？PWM电机调速？ Pgldl答：在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加，当电机断电时，速度逐渐下降。只有按照一定的规则改变开关时间，才能控制电机的速度。三、计算题1. 设某12位A/D转换器的输入电压为0- 5V,它的分辨率是多少？当输入模拟 数量为下列值：(1) 1.25V (2) 2V (3) 2. 5V (4) 3. 75V (5) 4V (6) 5V 解：分辨率= =^^=0.001量化单位g = 贝IJ = 1 数字量= ir 212 2'2 D 212 " q相应的数字量可以通过代入和应模拟量来计算。2. 用8位DAC芯片构成双极电压输出电路，参考电压为-5V— 5V,其分辨 率是多少？对应以下偏移的输出电压:(1) 10000000 (2) 01111111 (3)111111110解:分辨率=4 = 1=0.0371先将偏移转换为10进制，然后乘以分辨率 28 256可获得相应的输出电压。3. —输出频率为60HZ请计算脉冲波电路的时间周期，并写下时间常数解：T=l/f=l/60s4. 在某个温度测量系统中，测量仪器的量程为0-1200度，12位D/A转换器， 采样周期计算机采样后的数量为90H，此时相应的温度是多少？ 100 在0度温度下，测量显示值时有多少？(线性关系)答案:根据问题的意思，已知A0=0度，Ahf1200度，Nx=90H=144D,这里是12位D/八，N 144Nm=FFFHM095D, N0=0,根据公式A =(A -Ao)^ = 1200x = 42°v ° N/h 4095 当温度是1000度时，N(Av-A0)Nw 1000x4095 (Aw-A0) = 12003413D = D55H5. 在某个温度测量系统中，测量仪器的量程为400-1200度，8位D/A转换器, 采样周期计算机采样后的数量为80H，此时相应的温度是多少？ 600 测量温度时显示值时测量多少？(线性关系)解:略6. 被测温度的变化范围为0°C — 1200'C,若误差不超过0.4°C,应选择分辨率的位置A/D转换器(设ADC分辨率与精度相同)=3000,2"2 3000所以11值为12，应选择分辨率为12位的答案：A/D转换器0.41200-07. 某位移微机控制系统使用PID调整方法，采样周期T=4ms, TI=20ms, TD=8ms, KP=0. 3.现场测量:EK=5mm, EK-l=8mm, EK_2=7mm,拭求 AP (k)答：AP(々)=P(k)-P(k-\) = Kp[￡(々)-￡(々一 1)] &￡(幻 心)[E(k)-2￡(々-1) 邮-2)jT 4其中^T o^ = /C^ = 0.3x- = 0.六代入式可求AP若某三相六拍控制的步进电机，它的转子齿数是80，步进角是多少？ 量是0.01mm) ?假设用这台电机驱动滚动丝杠，如果旋转48mm,一秒钟，每一步 需要多长时间？答：步进角Q360cNZ,其中/V = McC,这是三相六拍，所以MC=3, C=2,3606x40=1.5°0 脉冲当量是 0.01mm，转动 48mm,共转动了 48/0. 01=4800次共用了 Is,所以每一步的问题是1万/48万=208us9.某A/D转换器的转换时间TCOrw=15us,最大采样速率等于多少？对应的 输入信号的最高频率是多少？对应的 输入信号的最大频率是多少？答：最大采样速率=1/T次/us=66666次/s,对应输入信号最高频率是66. 66KHZ四、综合题1. 微机控制系统电路原理图等问题2. 该系统解释了计算机控制的设计步骤 关键词： 微型 计算机控制 技术 复习题 答案

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