2022年微型计算机控制技术复习题答案 .pdf

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1、1. 微型计算机控制系统有哪些？Pg4答：操作指导控制系统， 直接数字控制系统， 计算机监督系统， 嵌入式系统，物联网系统，现场总线控制系统。2. 常用的工业控制机有几种？它们各有什么作用？Pg11答：单片微型计算机：是工业控制和智能化系统中应用最多的一种模式。一般用于扩展接口，如A/D,D/A 转换接口 ,LED、LCD显示接口扩展，再开发一些应用软件，便可以用于工业控制。可编程逻辑控制器：目前从单机自动化到工厂自动化，从柔性制造系统、机器人，到工业局域网都有用到。现场可编程门阵列：可以实现动态配置，在线系统重构及硬件软化，软件硬化等功能。工业 PC机，完成 STD总线工业控制机的检测，控制

2、，使程序设计变得更加简单，各种报表程序打印、数据处理曲线、工业控制流程图，PID 柱形图像处理程序等。3.A/D 和 D/A 转换器在微型计算机控制系统中有什么作用？答：A/D 的作用主要是把传感器检测到的模拟电信号转换为数字电信号，方便用于单片机中进行处理。D/A 的作用，在单片机处理完毕的数字量，有时需要转换为模拟信号输出，D/A 的作用正是用于把数字信号转换为模拟信号。4.LED数码管的显示方法有哪两种？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。动态显示使用的硬件少，价格低，线路简单，但是占用机时长。静态显示使用元件多，线路复杂，但是显示占用机时少，显示可靠。

3、5. 在人机接口技术中，键盘设计需解决的问题有哪些？如何实现防抖？Pg55答：按键的确认，中键与连击的处理，按键防抖动技术。防抖可以用两种方法1. 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怎样？该滤波方法主要适用于什么情况？Pg248答：算术平均值滤波是要寻找一个Y（k），使该值与各采样值间误差的平方和为最小，即：2211S=min( )min( )( )NNiie iy ix i， 求得11( )( )NiY kx iN其中( )Y k -第 k 次 N个采样值的算术平均值；( )x i- 第 i 次采样值；N-采样次数。名师资料总结 - - -精品

4、资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 由此可见： 算术平均值滤波的实质就是把一个采样周期内的N次采样值相加，然后把所得的数除以采样次数N ，得到周期的采样值。7. 位置型 PID 和增量型 PID 有什么区别？它们各有什么优缺点？答：（ 1）增量型算法不需做累加，计算误差后产生的计算精度问题，对控制量的计算影响较小。 位置型算法用到过去的误差的累加，容易产生较大的累加误差。（2）增量型算法得出的是控制的增量，误动作影响小，必要时通过逻辑判断限制或

5、禁止本次输出， 不会影响系统的工作。 位置型算法的输出是控制量的全部输出，误动作影响大。 增量式算法的主要优势体现在对积分环节的处理上，积分作用的累加效果会影响到输出的准确性。8. 在自动控制系统中饱和效应是如何产生？如何消除的？Pg282答：饱和现象主要是由积分项引起的，所以也称之为“积分饱和”。这种现象是引起大幅度超调， 使系统不稳定。 消除积分饱和的方法有以下三种：遇限削弱积分法，有效偏差法，积分分离法。9. 试比较 PID 控制参数 Kp、Ti 、Td和的大小对系统性能的影响？PID 控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。比例（ P）控制比例控制是一种最

6、简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。积分（ I ）控制在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统， 如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（ System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。 这样，即便误差很小， 积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，

7、比例+积分(PI) 控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。微分（ D ）控制在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay) 组件，具有抑制误名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - 差的作用，其变化总是落后于误差的变化。 解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差

8、接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例 +微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。 所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。10. 微型机控制系统中时怎样实现PWM 电机调速的？ Pg141答：在脉冲作用下， 当电机通电时， 速度增加， 电机断电时， 速度逐渐降低，只要按一定规律，改变通断时间，即可让电机转速得到控制。三、计算题1. 设某 12

9、位 A/D转换器的输入电压为0-+5V，其分辨率是多少？求当输入模拟量为下列值时的数字量：（1）1.25V（2）2V（3）2.5V（4）3.75V（5）4V（6）5V 解：分辨率 =1255=0.00124096量化单位()( )12522REFREFnVVq则121255D=22inininVVVDq数字量代入相应模拟量即可算出对应的数字量。2. 用 8 位 DAC 芯片组成双极性电压输出电路，其参考电压为-5V+5V，其分辨率是多少？求对应以下偏移的输出电压：（1）10000000（2）01111111 (3)11111110解：分辨率 =81010=0.03712256，先将偏移转换为1

10、0进制，然后乘上分辨率，即可得到相应的输出电压。3. 一个输出频率为 60HZ的脉冲波电路，请计算其时间周期，并写出时间常数解：T=1/f=1/60s 4. 某温度测量系统，测量仪表的量程为01200 度，用一个 12 位 D/A 转换器，某采样周期计算机经采样后的数字量为90H，问此时对应的温度为多少度？1000 度温度时，测量显示值时多少？（线性关系）答：根据题意，已知A0=0度，Am=1200 度，Nx=90H=144D ，这里是 12 位 D/A，Nm=FFFH=4095D，N0=0 ，根据公式0N144A(AA )120042N4095xxmm名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载

11、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 当温度是 1000度时，00(A -A )N10004095N341355(AA )1200 xmxmDDH5. 某温度测量系统，测量仪表的量程为4001200 度，用一个 8 位 D/A转换器，某采样周期计算机经采样后的数字量为80H，问此时对应的温度为多少度？600度温度时，测量显示值时多少？（线性关系）解：略6. 设被测温度变化范围为01200，如果求误差不超过0.4 ，应选用分辨率为多少位的 A/D转换器（设 A

12、DC 分辨率和精度一样）答：120003000, 230000.4n所以 n 的值为 12，应该选择分辨率为12 位的A/D 转换器7. 某位移微机控制系统使用PID 调节方法，采样周期T=4ms ，TI=20ms，TD=8ms ，KP=0.3，现场测得： EK=5mm，EK-1=8mm ，EK-2=7mm ，试求 P（k）答：1( )( )(1)( )(1)( )( )2 (1)(2)pDP kP kP kKE kE kK E kKE kE kE k其中140.30.0620IpTKKT80.30.64DDpTKKT代入式中可求( )3P k8. 若某三相六拍控制的步进电机，其转子齿数为80

13、，步进角为多少（设脉冲当量是 0.01mm ）？假设用此电机带动滚动丝杠，如果转动48mm ，用 1 秒钟，每步需多少时间？答：步进角360sQNZ，其中NMcC, 这里是三相六拍，所以MC=3 ，C=2，所以360=1.5640sQ0 脉冲当量是 0.01mm ，转动 48mm ，共转动了 48/0.01=4800次共用了 1s，所以每步的时间是1000000/4800=208us9. 某 A/转换器的转换时间 conv=15us， 问其最大采样速率等于多少？对应的输入信号最高频率为多少？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之类的题型2. 综合某系统说明该计算机控制的设计步骤名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -