2009B微机控制技术试卷

武汉理工大学考试试题纸（B卷）课程名称 计算机控制技术 专业班级自动化06级题号一二三四五六七八九十总分题分3010101010101010-100备注：学生不得在试题纸上答题（含填空题、选择题等客观题）问答题：（每小题5分，本题共30分）计算机控制系统是由哪几部分组成的？在计算机控制系统中，如何选定采样周期T?以温度控制系统为例，简述计算机在一个控制周期内应完成哪些事情？什么是数字滤波器？列出三种数字滤波算法。什么是集散控制系统？若8255的PA0、PA1、PA2接步进电机的A、B、C的驱动电路，则三相单三拍控制方式输出字表为？怎样程序控制该电机正转和反转？根据主机（编程时CPU可在8051、8086中任选其一）与0809接口电路，回答问题并编程进行数据采集。（本题共10分）要求：1.回答问题：（1） 按图中所示接线时，模拟量通道的测量电压范围是多少？（2分）（2） 当模拟量输入4伏时，对应的数字量为多少？（2分）2.编程：进行三通道的模拟量数据采集，零通道地址使用符号Address即可，程序要加注释。（6分）CPUAsst)RSAtM/rorDtCPUAsst)RSAtM/rorDtrm八略点拟电玉INFADCOS08/O8O9-^jCPU连接图1 1三.根据主机（编程时CPU可在8051、8086中任选其一）与0832接口电路，回答问题并编程输出控制量。（本题共10分）要求：1.回答问题：（1）按图中所示接线时，运放输出电压U0的输出范围是多少？（2分）（2） 当数字量为60H时，对应的模拟量U0为多少？（2分）2.编程：输出幅值为3.5伏的锯齿波，频率不限，地址使用符号Address即可。8986CPUM/fOWR1XFERDGND1AGND8986CPUM/fOWR1XFERDGND1AGNDDAC0832与CPU的连接图四.已知模拟控制器的传递函数为D（s）=Ws+2试推导得出其对应的控制量离散化递推式，设采样周期T=1。（本题共10分）五•设被控对象由两个惯性环节组成，其传递函数的形式为：（本题共10分）"S)一(2s+1)(4s+1)试用工程二阶法设计数字控制器。要求：只求出控制器的传递函数形式及参数，本题不要求对控制器离散化。若加工第一象限直线oA,起点o（0，0），终点A（2,4），试按逐点比较法进行直线插补计算并作出走步轨迹图。（本题共10分）要求：（1）写出所用的偏差计算定义式及递推式（5分）（2）列表写出直线插补过程或作出走步轨迹图（5分）试述PID算法的一种参数整定方法。（本题共10分）已知广义被控对象的脉冲传递函数为G（z）= /1—G（z）= /1—0.5zt针对单位阶越输入信号设计最少拍系统的D（z）。（本题共10分）武汉理工大学教务处试题标准答案及评分标准用纸| 课程名称一一计算机控制技术一一 （B卷）|一.问答题：（每小题5分，本题共30分）装1.主要由硬件和软件两部分组成，硬件包括：主机及操作台、通用外设I/O接口与通道、| 信号的检测及变送、执行机构、被控对象组成；软件包括：系统软件、应用软件。| 2.（1）据香农采样定理确定采样周期T的上限—；（2）据执行机构和被控对象的特Wmax| 性：惯性大的对象，T取大；（3）从随动性、抗干扰的要求来看：T应取小一些；（4）| 要实时完成一个控制周期内的任务，T不能太小。钉3.应完成：被控物理量的采集A/D转换、数字滤波、偏差的计算、控制算法计算控制量、| D/A刷新输出控制量。| 4.数字滤波是通过程序对信号作数字化处理，以减少干扰在信号中的比重。常用的有：| 一阶滞后滤波、限制变化速率滤波、中值滤波等。|二.（本题共10分）1.回答问题：（1）测量电压范围是0〜+5伏；（2分）| （2）4伏对应为255*4/5=204二CCH（2分）| 2.编程：（1）//启动三通道IN3开始A/D转换，地址Address+3（2分）线 （2）〃延时或中断或查询EOC上跳沿等待A/D转换结束（2分）| （3）//读取结果（2分） 具体程序略。| 三.（本题共10分）1.回答问题：（1）运放输出电压U0的输出范围是0~-5v；（2分）| （2）60H时对应-1.88伏（2分）| 2.编程：（1）//输出数字量0至0832即0伏，数字量加一（2分）| （2）//延时后，输出新数字量至0832即伏数下降（2分）| （3）//判断下限255*3/5=153=99H到否？ 具体程序略。| 是，跳至（1）执行； 否，跳至（2）执行。（2分） 具体程序略。|四.（本题共10分）推导：原式为D（s）=壬=空，即空也+2u（t）=虹+e（t）（3分）s+2E（s） dt dt| （1）令t=kT，简记为k；鲍=以*）一""，虹=e（上）-e（D，t=1（3分）dt T dt T| （2）将上式代入原式，得：u（k）=u（k-1）/3+2e（k）/3-e（k-1）/3（4分）|五.（本题共10分）求解：被控对象传递函数为：％s）=—^）(1)工程二阶法期望的开环传递函数为：G(1)工程二阶法期望的开环传递函数为：G(s)=(3分)| 设所用开环串联校正控制器传递函数为D(S),则D(S)*G。(s)=G(s)| (2)形式分析知D(S)应为一个积分环节和一个微分环节相串联，设为1+TS/今八、| D(s)= —(3分)TS| (3)参数取值：［1］为提高快速性，让积分环节抵消掉大的惯性环节，故取T=4；(2分)i［2］代定系数法确定T:D(S)*GC(s)=G(s)，即:TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1+TS3 = 1TS(2s+1)(4s+1)^2Ts(1+二歹s)\o"CurrentDocument"‘2 2 2| 贝U：3=&T2；2二、耳，得：T=12 (2分)|六.(本题共10分)求解：加工第一象限直线oA，起点o(0，0)，终点A(2，4)| (1)设现已运动到点M，为判断M点与目标轨迹直线的关系将偏差定义为:|F=Y*X-X*Y，则：F=0，M在直线上；F>0，M在直线上方；F<0，M在直线下|方。MMAMA M M M(2分)求递推式：要想朝终点A迈进又尽量接近目标轨迹直线，可规定：|F>0，向右走，X=X+1，Y=Y，则F=Y*X-X*Y，=F-Y=F-4

M M+1 M M+1 M M+1 M+1 A M+1 AMAM|F<=0，向上，X=X，Y=Y+1，则F=Y*X-X*Y=F+X=F+2(3分)M M+1 M M+1 M M+1 M+1 A M+1 AMAM| (2)新坐标一列数值绘出走步轨迹图(5分)，略。|七.(本题共10分)PID参数整定方法之一：| ［1］只采用比例控制，Kp由小变大，若响应时间、超调、静差已达到要求，只采用出例调节即可。(4分)| ［2］若静差不满足，则加入积分控制，将Kp减小，例如取0.8Kp代替Kp，Ti由大| 到小，反复测试多组的Kp和Ti值，从中确定合适的参数。(3分)| ［3］若动特性不满足，比如超调量过大，或调节时间过长，则加入微分控制，Td由小|到大，逐步凑多组PID参数，从中找出一组最佳调