计算机控制习题集答案详解.doc

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1控制分类:恒值系统：他们的给定值都是恒定值.随动系统：给定值是实现位置的时间函数的系统.程序控制系统：控制指令已预先知道的系统。镇定系统:根据偏差产生控制作用，对系统进行自动调节，使被控量保持恒定。
2控制构成概念：将控制器由数字控制器来实现，就组成了一个典型的计算机控制系统。
3控制过程：实时数据采集、实时决策、实时控制、信息管理。
4控制系统的组成：硬件、软件、计算机控制系统网络。
5控制系统的概念:计算机控制实质上是自动控制技术与微机技术的结合。性能指标:实现复杂的控制规律，提高控制质量，增加产品数量；能游戏奥的客服随机扰动；控制规律灵活、多样;控制与管理结合，自动程度进一步提高。
6（1）数据采集系统主要任务和作用:把生产过程中反映生产状态的各种参数送入计算机、处理。所得结果不仅作为操作指导信息输出显示，还可以进行打印、储存、传送等操作.此外,数据采集系统还可以根据计算结果判断生产状态是否正常,如果发现异常，还会自动报警。
（2）数据采集系统组成:用于系统控制的计算机、完成数据输入输出任务的过程通道，连接计算机与过程通道的接口电路，实现数据显示、打印、存储等功能的输出与报警装置，用于系统控制欲数据处理的应用软件
7过程通道的作用与分类
作用：进行信息传递和转换的连接通道。
分为:模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道
8量化：就是用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值,将其转化为数字信号的.
量化过程:将离散采样信号转换为数字信号的过程称为量化过程，其中进行量化处理的装置为模/数/（A/D)转换器。
，量化误差的最大值为
模拟信号fmax=10V，fmin=0V，取n=8，则q≈4mV，量化误差最大值emax≈±2mv
9采样过程:将连续的模拟信号，通过采样开关按一定时间间隔的闭合和断开，将其抽样成一连串离散脉冲信号的过程
10孔径时间：在模拟量输入通道中，A/D转换器将模拟信号转换成数字量总需要一定时间，完成一次A/D转换的时间称为孔径时间。
11采样保持:如果被采样的模拟信号的变化率相对于A/D转换器的速度来说比较高，为了保证转换精度，就需要在A/D转换前加上采样保持电路，使得在A/D转换期间保持输入模拟信号不变。
12采样保持电路有两个工作状态：采样状态和保持状态。
13模拟量输出通道的结构形式：取决于输出保持器的构成方式。出书保持器一般有2种方案，一时数字保持方案,另一是模拟保持方案,这久决定了模拟量输出通 道的两种基本结构形式：1.多个通路设置独立D/A转换器的结构形式，2。多个通 路共享D/A转换器的结构形式.
14数字量输出通道的结构:数字量输出通道只要有输出锁存器、光电隔离器、输出驱动器、地址译码器等组成.
15标度变换：生产过程中的各种参数都有不同的量纲和数值变化范围，这些参数经传感器A/D转换后得到一个数字量，该数字量仅表示一个代表参数大小的数值，并不一定等于原来带有量纲的参数值，故需将其转换成带有量纲的数值后才能进行运算、显示或打印输出。
16数字滤波：通过一定的计算程序减少干扰信号在有用信号中的比重
17数字滤波方法：程序判断滤波，中值滤波，算数平均值滤波，加权平均滤波，防脉冲干扰平均值滤波，一阶滞后滤波
18插补分类：直线插补、圆弧插补。
19插补计算步骤：偏差判断：即判别偏差是Fm〉=偶还是Fm〈0；坐标进给：根据加工点所在象限和啊符号决定沿哪一坐标轴和哪一轴向进给;偏差计算:计算加工点对给定的轨迹图形的偏差，作为下一次偏差判别的依据;终点判断：终计数器减1，判断是否到达加工终点，若到达，停止运算,否则回到第一步重复，直到到达.

1控制器概念:按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。数字控制器通常采用两种
2等效的设计方法：一种是把计算机控制系统经过适当的变换，变成纯粹的离散系统，再用Z变换等工具进行分析设计,这种方法称为离散化设计方法，也叫直接设计方法；
另一种方法是,在一定的条件下，将计算机控制系统近似地看成一个连续变化的模拟系统，用模拟系统的理论和方法进行分析和设计，得到模拟控制器，然后再将模拟控制器进行离散化，得到数字控制器。
3控制器概念 框图Φ

C(z）
R(z)
E(s)

U（z)

C(s)
E（z)
+
——
D(s)
GO(s)
Gh(s)

G(z)
B（s）

图中：
D（z)—-数字控制器;Gh（s）-—保持器;GO（s)——控制对象传递函数；
Φ(z）——系统闭环脉冲传递函数；R（z)—-输入信号Z的变换;
C（z）——输出信号Z的变换；Φ(z)=D(z)·G(z） / 1+D（z) · G（z)

4计算机控制系统概念
计算机控制系统的结构与反馈控制系统十分相似,只是将控制器由数字控制器来实现.就组成了一个典型的计算机控制系统。
给定值
计算机
被控量

被控对 象
执 行机 构
数字控制器
数模转换

模数转换
检测装置

在控制系统中引进计算机，可以充分利用计算机的运算，逻辑判断和记忆功能.在这里给定量和反馈量都是二进制数，为了信号的匹配，计算机的输入/输出两侧分别带有模/数转换器和数/模转换器：反馈量经过模/数转换器送入计算机，计算机接收了给定量和反馈量后，运用计算机中微处理器的各种指令，就能对给偏差值进行运算，再经过数/模转换器输出到执行机构，便完成了对被控制器的控制作用.
5计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下四个方面:
1， 实时数据采集。对被控制量的瞬时值进行检测，并且将采样结果输入到计算机。
2， 实时决策。对输入的实时给定值与被控量的数值进行处理后，按照预先规定的控制规律进行运算，则成为实时决策.
3， 实时控制。根据实时决策结果，适时地对执行装置发出控制信号。
4， 信息管理。随着网络技术和控制策略的发展，信息共享和管理也接介入到控制系统中。

1差分变换方法：后向差分前向差分 
2．PID控制分类:比例、积分和微分控制，它的结构简单，参数易于调整,是控制系统中经常采用的控制算法.
3．PID算法：数字PID位置式控制算法，数字PID增量式控制算法。由于其实际控
制效果不明显，
4．改进算法：抑制积分饱和的PID算法，不完全微分的PID算法,微分先行算法，带死区的PID控制，时间最优PID控制。
5．PID参数算法:用扩充临街比例度法选择PID参数、用扩充响应曲线法选择PID参数、PID归一参数整定法、凑试法确定PID参数.
6。Z变换定义： Z变换是拉式变换的一种变形，是由采样函数的拉式变换演变而来的。 
7。Z变换的计算方法：1,e(t）被理想采样器采样，给出离散采样函数
2，求 的拉式变换,给出
3，在E*(S）中用z替换，给出由此得到无穷级数,再由无穷级数求出等价的封闭式函数。
8．Z变换的方法：级数求和法、部分分式法、留数法。 
9．反变换基本方法:长除法、部分分式展开法,留数计算法.
10．脉冲传递函数：开环系统的Z传递函数、串联环节的Z传递函数、并联环节传递函数、闭环脉冲传递函数. 
11．最少拍有波纹控制器设计：也称为时间最佳系统设计，是计算机控制系统设计最有效的方法。所谓最少拍,是指在典型输入作用下，系统在有限个采样周期内，就能达到稳态. 
12．最少拍系统设计的
（1）可实现性:是指将来时刻的误差值，它是还未得到的值，不能用来计算现在时刻的控制量。
(2)稳定性：在最少拍系统中,不但要保证输出量在采样点上的稳定，而且要保证控制量收敛，方能使闭环系统在物理上真正稳定。

4-3 一个8位的A/D转换器，孔径时间为，如果要求转换误差在A/D转换器的转换精度（）以内，允许转换的正弦信号的最大频率是多少？
,，
4-4 用ADC0809测量某罐温度,其温度波动范围为30~50℃,线性温度变送器输出0~15V电压,试求测量该温度的分辨率和精度。
绝对精度：，
4-9 某热处理炉温度变化范围为0~1350℃,经温度变送器变化为1～5V电压送至输入范围为0～5V的ADC0809。当时刻，ADC0809的转换结果为6AH，问此时的炉温为多少摄氏度？
,，,，
结束
Tε=0
X向：+Δx
Y向：+Δy
计算偏差
Fm+1=Fm-Ye
计算偏差
Fm+1=Fm+Xe
Fm>0
初始化Tx，Ty，Fm
开始

U（0)=1。5862
Ｕ(Ｔ)=-0.5824
U（2T)=U(3T）=···=0