电赛2015控制类竞赛试题分析

1、LOGO20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌刘雨棣刘雨棣控制类竞赛试题分析控制类竞赛试题分析 （高职高专）（高职高专）西安航空学院西安航空学院2015-04-19LOGO20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌主要内容主要内容1. 1. 程序控制类题目的内容拓展程序控制类题目的内容拓展2. 2. 算法的适当选择与实际应用算法的适当选择与实际应用20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌高职高专组电子设计竞赛试题归纳：高职高专组电子设计竞赛试题归纳：控制类控制类放大器类放大器类数据

2、采集类数据采集类电源类电源类信号源类信号源类仪器仪表类仪器仪表类无线电类无线电类20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌2007 J2009 I2011 F模拟路灯控制系统模拟路灯控制系统帆板控制系统帆板控制系统电动车跷跷板电动车跷跷板简易风洞及控制系统简易风洞及控制系统1.1.程序控制系统程序控制系统2.2.定值控制系统定值控制系统程序控制程序控制定值控制定值控制定值控制定值控制控制形式控制形式自动控制类典型题目自动控制类典型题目20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌电子线路类典型题目电子线路类典型题目带啸叫检测与

3、抑制的音频功率放大器带啸叫检测与抑制的音频功率放大器低低频频功率放大器功率放大器任务：设计并制作一个低频功率放大器，要求末级功任务：设计并制作一个低频功率放大器，要求末级功放管采用分立的大功率放管采用分立的大功率MOS晶体管。晶体管。 直流直流稳压电稳压电源及漏源及漏电电保保护护装置装置简易照明线路探测仪简易照明线路探测仪波形采集、存储与回放系统波形采集、存储与回放系统2014 TI D2013 K2013 L2009 G2011 H20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌自动控制类典型题目分析自动控制类典型题目分析程序控制：程序控制：模拟路灯控制系统模拟

4、路灯控制系统(I题题)基本要求基本要求 -（3 3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：当可移动物体当可移动物体M（在物体前端标出定位点，由定位点确定物体位置）（在物体前端标出定位点，由定位点确定物体位置）由左至右到达由左至右到达S点时（见图点时（见图2），灯），灯1亮；当物体亮；当物体M到达到达B点时，灯点时，灯1灭，灭，灯灯2亮；若物体亮；若物体M由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。说明说明 - 5.5. 基本要求（基本要求（3）需测定可移动物体）需测定可移动物体M上定位点与过上定位点与过“亮灯亮灯状态

5、变换点状态变换点”（S、B、S等点）垂线间的距离，要求该距离等点）垂线间的距离，要求该距离2cm。 图图2 路灯布置示意图（单位：路灯布置示意图（单位：cm）摘自摘自基于基于AT89S52单片机的模拟路灯控制系统单片机的模拟路灯控制系统20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌顺序控制时序表顺序控制时序表任意位移方向检测任意位移方向检测20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌任意位置方向检测任意位置方向检测跳变检测跳变检测20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌顺序控制流程图顺序控制

6、流程图20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌实践教学课题（课程设计或毕业设计题目）实践教学课题（课程设计或毕业设计题目）题目要求题目要求-基本要求基本要求 -（3 3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：当可移动物体当可移动物体M（在物体前端标出定位点，由定位点确定物体位置）（在物体前端标出定位点，由定位点确定物体位置）由左至右到达由左至右到达S点时（见图点时（见图2），灯），灯1亮；当物体亮；当物体M到达到达B点时，灯点时，灯1灭，灭，灯灯2亮；若物体亮；若物体M由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。由

7、右至左移动时，则亮灯次序与上相反。说明说明 - 5.5. 基本要求（基本要求（3）需测定可移动物体）需测定可移动物体M上定位点与过上定位点与过“亮灯亮灯状态变换点状态变换点”（S、B、S等点）垂线间的距离，要求该距离等点）垂线间的距离，要求该距离2cm。 负面清单（负面清单（Negative ListNegative List） 1. 1. 潜质可以无限挖掘。潜质可以无限挖掘。 2. 2. 精品需要不断完善。精品需要不断完善。20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌顺序控制总结顺序控制总结列出输入列出输入/ /输出输出(I/O)(I/O)端口端口1设计基本

8、顺序控制时序表设计基本顺序控制时序表2特殊状态处理特殊状态处理（正序倒序正序倒序）3画出程序流程图画出程序流程图420152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌代表机种：代表机种：YS-80系列的系列的SLPC (Single Loop Programmable Controller) SLPCSLPC型可编程序控制器的电路型可编程序控制器的电路 20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌顺序控制电路图（简化）顺序控制电路图（简化）20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌ZEN Progr

9、ammable Relay简易顺序控制电路板简易顺序控制电路板20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌DDZDDZ型调节器型调节器 恒流源电路恒流源电路模拟路灯控制系统模拟路灯控制系统(I题题)实测重点问题实测重点问题-恒流源电路恒流源电路20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌KRR1043KRRR404321分析计算分析计算-条件：条件：， )244(51242424233232232233232223223VVRRVRRRVRVRRRVRRRVRRRRRRVVRRRVVVBBBBBBBfOBOBfOBBOfVVV

10、RRRVVVRRRVVRRRVVVV54)(511)(3141314131143VB 分为2项合并开路20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌V+V fOBBVVVVV54)(51)244(51334124OfVVVfOfRIVV24341OfOVRIfOORVI43fOORVI43？fRVVO513？OI取取 )(431fRRR实际考虑实际考虑 解出解出 另有另有 两式联立两式联立 因为因为 有有 虚短20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌21QQ 自衡特性自衡特性-扰动作用破坏工况后，在无人员或扰动作用破坏工况后

11、，在无人员或调节器干预下能够自动恢复平衡。调节器干预下能够自动恢复平衡。压力造成）hQhQ(211自衡标志自衡标志-能否对破坏工况的扰动施加反作用。能否对破坏工况的扰动施加反作用。analyze自动控制系统的自动控制系统的对象特性分析对象特性分析结论结论电动车跷跷板电动车跷跷板无无自衡自衡帆板控制系统帆板控制系统有有自衡。自衡。定值控制：定值控制：帆板控制系统、电动车跷跷板帆板控制系统、电动车跷跷板大部分实际大部分实际系统都是开系统都是开环稳定环稳定20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌用高精度角度传感器测量偏用高精度角度传感器测量偏 离角度，离角度，转

12、换为转换为线性电压输出值线性电压输出值；题目要求摆动幅度在正负题目要求摆动幅度在正负4内，对应内，对应输出电压为输出电压为2. 45 2. 55伏伏；分压电路和电压比分压电路和电压比 较器较器产生单片机检测信号产生单片机检测信号，根据信号控制小车。，根据信号控制小车。自动控制算法自动控制算法-最简单的形式最简单的形式-位式控制位式控制双限比较器（窗口比较器）双限比较器（窗口比较器）上限下限20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌PIC16F877+L298电机驱动电路RC1输入PWM信号控制电机速度；RC6、 RC7控制电机的正反转。执行机构的驱动执行机构

13、的驱动20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌自动控制算法自动控制算法-PID调节的应用调节的应用帆板题帆板题20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌两位式，但误差区域过窄跷跷板题跷跷板题20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌dttdxTdttxTtxPtydi)()(1)(1)(PID调节器的离散化表示法：调节器的离散化表示法： ninndiinnTxxTTxTxPy0111位置式PID算式 )21112()(1nnndnnninnnxxxTTxxxTTPyyy增量式PID算式

14、 偏差信号x (t)的采样序列 （采样间隔足够小，可认为连续）自动控制算法分析自动控制算法分析20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌衰减曲线法衰减曲线法条件：假定要求衰减率条件：假定要求衰减率 （衰减比（衰减比1/41/4），），积分时间调至最大，微分时间调至最小，积分时间调至最大，微分时间调至最小，调节器改为比例作用。调节器改为比例作用。操作：放在某一比例度，适当改变给定值，操作：放在某一比例度，适当改变给定值，观察衰减比至观察衰减比至1/41/4（达不到时，再适当（达不到时，再适当改变比例度）。记下比例度改变比例度）。记下比例度Ps及振荡周期及振荡周

15、期T Ts s，然后查表求得整定参数，然后查表求得整定参数调节规律调节规律P（%）TiTdPPsPI1.2 Ps0.85 TsPID0.8 Ps0.3 Ts0.1 Ts自动控制系统参数选择自动控制系统参数选择比例承担主要的控制，积分消除余差，微分解决反应迟缓比例承担主要的控制，积分消除余差，微分解决反应迟缓。20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌给定大于反馈给定大于反馈现场应用实例现场应用实例-PI20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌现场应用实例现场应用实例-PI改进改进20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌MATLAB参数选择验证参数选择验证sKsKiKsTsTKsUsEsGdpdip)11 ()()()(PKiKdKipiKKT pddKKT -比例系数；比例系数；-积分系数；积分系数；-微分系数；微分系数；-积分时间常数；积分时间常数；-微分时间常数；微分时间常数；20152015年大学生电子设计竞赛研讨会年大学生电子设计竞赛研讨会 南昌南昌20152015年大学生电子设计竞赛研讨会