2015年计算机控制复习题

《计算机控制技术》复习12015年《计算机控制技术》复习题一、问答题1.计算机控制系统中实时控制的含义。2.计算机控制系统的实时控制过程可以归结为哪几个环节？3.直接数字控制（DDC）系统的结构图。4.DAC0832工作在双缓冲器工作方式的优点是什么？5.模拟量输入通道中为什么要加采样保持器？6.模拟量输出通道中为什么要加采样保持器？7.为什么RS485比RS232串行通信接口传输距离、传输速率大很多？8.什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？9.电磁干扰产生和形成的三个条件是什么？采取哪些措施来抑制干扰？请写出电磁兼容不等式。10.电磁干扰的传播途径有哪两种方式？11.抑制电磁干扰的主要技术方法有哪些？12.常用的接地方式有哪些？13.双积分式A/D转换器的工作原理。14.逐次逼近A/D转换器的工作原理。15.A/D转换器的精度与分辨率的关系。16.数字控制器设计的零阶保持器法，也称阶跃响应不变法，其设计准则是什么？17.数字PID控制器的位置算式与增量算式。18.位置算式与增量算式PID控制器各自的特点。19.数字PID控制器的z传递函数。20.抑制数字PID控制器“积分饱和”的常用方法。21.为什么PID控制器常采用不完全微分，而不采用全微分？22.Smith纯滞后预估补偿原理。23.计算机控制系统采样周期的选取原则。24.最少拍控制器的设计思想。25.最少拍控制系统的极点。26.最少拍控制系统的局限性指哪些？27.如果广义被控对象)(zG带有在单位圆上和单位圆外的零点1iz（ki,,1），则为了保证系统稳定，该如何选取闭环传递函数？28.广义被控对象的z传递函数如何计算？29.最少拍无差有纹波控制器设计与有纹波控制器设计有什么不同？《计算机控制技术》复习230.最少拍控制器时引入惯性因子后控制器如何计算？31.串联实现、并联实现的特点是什么，给出其算法结构图。32.控制量三种输出时刻与控制延时。33.直接程序实现方法中计算延时最短的计算程序。34.控制器实现时比例因子配置的目的是什么？原则是什么？35.74LS245(三态输出八总线收发器)OLI(灌电流)达24mA，OHI(拉电流)为15mA，74LSXX系列输入为低电平时的输入电流ILI=-0.4mA,输入为高电平时的输入电流IHI=20uA,则74LS245可以带动多少74LSXX？36.预测控制的三大基本特征。37.说说预测控制的滚动优化。38.某被控对象的单位脉冲响应为0()iiigzgz，请建立预测模型。39.某被控对象的单位阶跃响应前N个采样时刻为1a、2a、……、Na，试建立预测模型。40.大林算法控制器设计思想。41.简述大林算法控制器设计方法，什么是振铃现象，如何消除？42.一阶惯性加纯滞后被控对象实行大林控制，会出现振铃现象吗？说明理由。43.双惯性被控对象施以大林控制器，会出现振铃现象吗？如会出现，如何消除振铃？二、控制器设计题1.一阶惯性滤波器离散算式推导。滤波器模拟传递函数为1()()1oTsUsKRss。2.不完全微分PID控制器离散算式。3.Smith预测控制器sTeKsGps11()()1，请转换为计算机控制算式（差分方程形式）。4.已知模拟调节器的传递函数为sssEsUsD085.0117.01)()()(，试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算法，设采样周期sT2.0。（10.170.085110.08510.085ssss，即为比例+不完全微分）5.已知某连续控制器的传递函数为：10.1()0.05sDss，假设采样周期T=1秒，试写出：（1）增量型PID算法表达式；（2）积分分离的PID算法表达式。PKsTI1ssTD1E(s)U(s)《计算机控制技术》复习36.已知调节器传递函数为()(1)()()(0.2)(0.5)UssDsEsss,T=0.5秒1）试将其离散化，求出)(zD;2）请你给出实现控制的直接程序算法与输出方式，要求控制量的滞后时间最小。7.已知某系统数字控制器为21214.03.014.02.02)(zzzzzD1）试用直接程序设计法实现之，希望控制量计算时延尽可能小，写出)(ku表达式；2）试用串联程序法实现之，写出)(ku表达式。8.写出图所示对象的预测模型与输出量预测。9.设被控对象单位阶跃响应如题8图所示，假定M=P=2；N=8，其中1ˆ0.05a；2ˆ0.20a；3ˆ0.45a；4ˆ0.60a；5ˆ0.75a；6ˆ0.85a；7ˆ0.90a；8ˆ0.95a；试求动态矩阵控制(DMC)的控制增量()uk递推表达式。10.某被控对象单位阶跃响应动态系数为1a、2a、…、Na，控制输入如下图所示(b)，假定初始状态y(0)=0，试求k=5时被控对象输出y(5)。题9图被控对象阶跃响应0123jg1g2gj题8图渐近稳定对象的单位脉冲响应曲线1TNy被控对象u(k)y(k)O12Δu(k)k3450.20.50.76(b)(a)《计算机控制技术》复习411.如图所示数字控制系统，已知被控对象的广义z传递函数为11111.6(10.85)()(1)(10.46)zzGzzz采样周期T＝1秒，试设计数字控制器D(z)，使闭环系统速度信号输入响应最少拍无纹波且稳态误差，并求出输出响应y(k)与控制量u(k)（k=0,1,2,3,4,5）。题9图12.如题9图所示数字控制系统，已知被控对象的传递函数为1)(sesGso，采样周期为T＝0.5s，试用大林算法设计数字控制器D(z)，期望的闭环响应为时间常数T0＝0.2s的一阶惯性环节，分析是否会产生振铃现象，如果有振铃现象产生，请消除振铃现象，并求出数字控制器D(z)和闭环传递函数Φ(z)。[参考：1111zsZ，2112)1(1zTzsZ，1111zeasZaT，T为采样周期]三、计算机接口电路设计1.试设计8路模拟控制输出电路。要求以8088为CPU，最小工作方式，使用一片8位D/A转换器DAC0832，双缓冲器输入、双极性输出，模拟量输出通道地址为80H~87H。2.设计一个带隔离的8位数字量输入、8位数字量输出接口，地址为88H、98H。3.试设计采样与驱动控制电路。采样三相感应电机定子U、V相电流、转速与温度等4路信号,驱动主电路6个功率管。现有ADC0809、LF398、74LS138、74LS373等芯片,具体要求与条件如下：(1)8088PC插槽工作模式为最小方式；(2)为保证控制质量，必须采集同一时刻的三相定子电流，分辨率8位；(3)要求采用中断方式读取AD结果；(4)电流信号变化范围-5V～+5V，转速信号为0~5V，温度信号为4～20mA标准信号；(5)输出6路主电路功率管驱动控制信号，要求信号隔离；U(z)u*(t)E(z)R(z)e*(t)Tr(t)e(t)D(z)Z.O.HG0(s)G(z)TY(z)u(k)y(t)T《计算机控制技术》复习5(6)可用的地址80H～8FH；工作电源、其他元器件应有尽有。4.试设计2路模拟控制输出电路，输出信号如图所示。要求以8088为CPU，最小工作方式，使用一片8位D/A转换器DAC0832，双缓冲器输入、双极性输出，模拟量输出通道地址为80H~87H。画出程序流程框图。5.试设计一个8路模拟数据采集电路。要求进行多路同时采样，即采集同时刻的8路模拟数据，采样8位A/D转换器ADC0809、8088CPU(最小工作方式)。模拟量输入通道地址为90H～97H。8路模拟量中有4路为0～5V的电压信号，4路4～20mA的电流信号。6.试在CPU为8088的PC槽上扩展一片DAC0832，要求为双缓冲器工作方式，直接接数据总线，使它地址为唯一，且为××97H及××98H。7.试在8088CPU基础上扩展A/D转换接口,等周期同时采集以下各类模拟信号,要求分辨率12位：①0～±5V；②5sin10t；③4～20mA；④0～10V8.试设计一组输出通道。除指定之外，其他元器件不加限制，具体要求如下：(1)在8088PC插槽基础上扩展，CPU工作模式为最小方式；(2)输出4路模拟控制信号，其中两路输出电压峰值0～5V，另两路输出电压峰值-5V～5V；(3)D/A转换器分辨率12位，可采用DAC1210；(3)输出带隔离的8路（即8位）数字信号；(4)端口编址可用范围90H~97H；试给出详细的线路设计图，列出地址分配表。9.试设计采样与驱动控制电路。某单相PWM整流电路如图3-9题所示，为实现控制，要求采样交流侧电压us和电流is，直流侧电压ud和电流id，交流侧被测电量已变换成-5～+5V信号，直流侧被测电量已变换成0～+5V信号。要求：(1)在8088PC插槽基础上扩展，CPU工作模式为最小方式；u负载sLsisRsV1V2V4V3ABVD1+udVD3VD2VD4图3-9题id《计算机控制技术》复习6(2)为确保控制质量，电压、电流须同步采样，分辨率12位；(3)4路开关量输出以驱动四个IGBTV1~V4，要求驱动信号相互隔离；(4)各种芯片、元器件、工作电源应有尽有。试设计之。请给出采样与驱动控制电路，指出你所设计电路的端口编址。四、要求掌握的器件8086（8088），74LS138，74LS245，74LS373，CD4051，LF398，DAC0832，DAC1210，ADC0809，AD574，运算放大器（加法器、跟随器、带偏置放大）