四川大学年《微型计算机控制技术》期末试题及答案

1、PAGE 一、简答题（每题6分，共30分）1、计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么特点？答：操作指导控制系统，优点：结构简单，控制灵活，安全。缺点：由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。直接数字控制系统（DDS），优点：实时性好，可靠性高，适应性强。监督控制系统（SCC），优点：生产过程始终处于最优工况。分散控制系统（DCS），优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。现场总线控制系统（FCS），优点：与DCS相比，降低了成本，提高了可靠性。国际标准统一后，可实现真正的开放式互联系统结构。2、采样保持器有什么作用？试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响。采样保持器的作

2、用：A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。在进行A/D转换时间内，希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响。保持电容值小，则采样状态时充电时间常数小，即保持电容充电快，输出对输入信号的跟随特性好，但在保持状态时放电时间常数也小，即保持电容放电快，故保持性能差；反之，保持电容值大，保持性能好，但跟随特性差。3、常用的数字滤波方法有哪些？分别能滤除什么类型的干扰信号？若某计算机测量系统工作性能有时不太稳定，且被测信号受现场电磁干扰影响，应对测量数据作怎样处理才能保证检测数据较为准确？答：常用的数字

3、滤波方法有算术平均值法、中值滤波法、限幅滤波法和惯性滤波法等。算术平均值法能滤除周期性干扰信号；中值滤波法和限幅滤波法能滤除偶然性脉冲干扰信号；惯性滤波法能滤除高频及低频干扰信号。可采用限幅滤波、中值滤波和平均值滤波相结合的方法处理数据。4、RS-485串行通信总线采用什么传输方式？它与RS-422A串行通信总线的区别是什么？答:RS-485串行通信总线采用的是平衡差分电路传输，区别在于RS-485为半双工工作方式，而RS-422A为全双工工作方式.且RS-422A适用于两点之间进行高速，远距离通信，而RS-485适用于多点之间进行高速，远距离通信5、什么是带死区的PID控制？有何工程意义？

4、答：带有死区的PID控制，即人为设置控制死区e0，当偏差e(k)e0时，u（k）取0，控制器输出保持不变。当偏差e(k)e0时，u（k）以PID规律参与控制。在计算机控制系统中，某些系统为了避免控制动作过于频繁，消除由于频繁动作所引起的系统振荡和设备磨损。在一些精度要求不太高的场合，可以采用带有不灵敏区的PID控制。二、用8位A/D转换器ADC0809与PC/ISA总结工业控制机接口，采用查询方式，实现8路模拟量采集，请画出接口电路原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序框图。（15分）三、若加工第一象限直线AB，起点A(4，0)，终点B(0，4)。要求：(1) 按逐点比较法插补进行列表计算。

5、(2) 作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。(3) 设X和Y方向分别由两个三相步进电机驱动，而且X和Y方向的步进电机的进给分别由1个8位的输出接口控制，接口的D0、D1、D2控制X方向步进电机的A、B、C三相，接口的D4、D5、D6控制Y方向步进电机的A、B、C三相。X和Y的通电字表（16进制）如下，1表示对应的相通电，0表示对应的相断电。如果加工上述直线AB，表的初始位置X在XTABLE+5，Y在YTABLE+1，正方向的进给按增址方向，负方向的进给按减址方向，问上述直线插补完成，X和Y方向通电字表的位置？步进电机是什么工作运行方式？（15分）X方向通电字表Y方向通电字表XTABLE+00

6、1YTABLE+010XTABLE+103YTABLE+130XTABLE+202YTABLE+220XTABLE+306YTABLE+360XTABLE+404YTABLE+440XTABLE+505YTABLE+550四、某液位测量系统检测范围0，1000mm，液位变送器输出信号为1，5V，用12位A/D转换器进行采样。该A/D转换模板的输入量程可设定为-10V，+10V，-5V，+5V，-2.5V，+2.5V， 0，2.5V，0，5V，0，10V 或0，20V，应如何选择A/D转换器的输入量程才会有较高的测量精度？计算该量程下的实际分辨率是多少(精确到0.0001mm/bit)？若A/D

7、转换的结果为0400H，对应的液位高度是多少(精确到1mm)？(10分)解：（1）由于变送器输出信号为1，5V，因此选择A/D转换模板的输入量程为0，5V时测量精度较高。（2分）（2）实际分辨率计算（4分）：mm/bit（3）液位高度计算（4分）：五、已知被控对象的状态方程和输出方程为：试用极点配置方法设计状态反馈控制规律L，将其极点配置到，并求u(k)。（10分） 解：（1）系统能控性检验（2分） 矩阵满秩，系统完全能控，能进行任意极点配置，且有唯一解。（2）求增益矩阵L（6分）：设令，比较等式两边同次幂系数得 （2）写出u(k)表达式（2分）： 或 六、在题六图所示计算机串级控制系统中，已知采样周期为T，且有，试写出计算机串级控制算法。（10分）题六图解：1、计算主回路偏差2、计算主回路控制器的输出3、计算副回路偏差4、计算主回路控制器的输出七、已知被控对象的脉冲传递函数