非常棒!!计算机控制技术2013-A-B卷

浙江工业大学期终考试命题稿2012/2013学年第二学期课程名称计算机控制技术使用班级自动化2010(1-4)健行自动化2010教师份数5学生份数135命题人陈国定审核人命题总页数2页每份试卷需用白纸2大张命题注意事项：一、命题稿请用A4纸电脑打印，或用教务处印刷的命题纸，并用黑墨水书写，保持字迹清晰，页码完整。二、两份试题必须同等要求，卷面上不要注明A、B字样，由教务处抽定A、B卷。三、命题稿必须经学院审核，并在考试前两周交教务处。浙江工业大学2012/2013学年第二学期试卷（A卷）课程《计算机控制技术》姓名__________________________专业__________________班级________________学号_______________题序一二三四五六七总分计分注意：本试卷共有五题，总分100分，答题时间120分钟。请将答案写在答题纸上。一、填空题（5×3=15分）1.实时控制是指2.A/D转换器的主要技术参数：、、3.电磁兼容不等式：4.抑制或者消除电磁干扰的方法有、、5.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=3时被控对象输出y(3)=二、简答题（3×5=15分）1.画出直接数字控制（DDC）系统的结构图。2.在什么情况下模拟量输入通道要加采样保持器，为什么？3.最少拍控制系统输出出现纹波的原因，如何消除纹波？(a)(b)0.50.70.2kΔu(k)O123456被控对象y(k)u(k)第1页浙江工业大学考试命题纸三、本题有三小题（25分）1.（10分）已知模拟PID调节器sssEsUsD25.05.01)()()(，试写出数字PID控制器的位置型和增量型算式，设采样周期。sT2.02.（7分）将控制器sssEsUsD2.014.01)()()(离散化，写出算式，设采样周期。)(kusT5.03.（8分）已知某系统数字控制器为21216.075.01)4.025.01(2)()()(zzzzzEzUzD，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，写出计算的差分方程。)(ku第2页浙江工业大学考试命题纸四、（15分）如图所示计算机控制控制系统，已知广义被控对象传递函数为1136.01)8.01(2)()()(zzzzUzYzG其中采样周期为T＝0.5s，纯延迟时间1s，即2l，期望闭环系统一阶惯性时间常数为0.721s，（1）设计大林控制器D(z)；（2）是否存在振铃现象？如果存在，请消除振铃；（3）计算闭环系统单位阶跃输入下前3拍控制量与输出，)(ku)(ky3,2,1k。五、（30分）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。U(z)u*(t)E(z)R(z)e*(t)Tr(t)e(t)D(z)Z.O.HGo(s)y(t)Ty(k)u(k)TG(z)Y(z)第3页第0页浙江工业大学期终考试命题稿2012/2013学年第二学期课程名称计算机控制技术使用班级自动化2010(1-4)健行自动化2010教师份数2学生份数20命题人陈国定审核人命题总页数2页每份试卷需用白纸4大张命题注意事项：一、命题稿请用A4纸电脑打印，或用教务处印刷的命题纸，并用黑墨水书写，保持字迹清晰，页码完整。二、两份试题必须同等要求，卷面上不要注明A、B字样，由教务处抽定A、B卷。三、命题稿必须经学院审核，并在考试前两周交教务处。第1页浙江工业大学2012/2013学年第二学期试卷（B卷）课程《计算机控制技术》姓名_________________________专业__________________班级________________学号_______________题序一二三四五六七总分计分注意：本试卷共有五大题，总分100分，答题时间120分钟。一、填空题（15分）1.计算机控制实时性是指2.按阶跃响应不变法将模拟控制器D(s)转换为离散控制器D(z)3.D/A转换器双缓冲器结构优越性：4.预测控制算法的基本特征、、5.某线性定常被控对象单位脉冲响应如图1(b)所示，采样值为1a、2a、…、Na，当前控制输入u(k)，输出y(k)，以往控制序列{u(k-i),i=1,2,…,N}已知,试预测被控对象下一时刻的输出y(k＋1):y(k＋1)=二、简答题（20分）1.说出大林算法基本思路，什么是振铃现象，如何消除？(6分)2.说说共模干扰的特征，举一例说明如何抑制？（6分）3.将控制器D(s)U(s)E(s)0.4s10.2s离散化，写出算式，设采样周期。（8分）)(kusT5.0图1(a)(b)t/Ty(k)O12N-1Nka2a1被控对象y(k)u(k)浙江工业大学考试命题纸三、本题有二小题（25分）1.（12分）已知模拟PID调节器D(s)U(s)E(s)10.5s0.4s，试写出数字PID控制器的位置型和增量型算式，设采样周期。sT2.02.（13分）已知某系统数字控制器为21212.09.01)6.02.01(2)()()(zzzzzEzUzD，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，试写出计算的差分方程。)(ku四、（15分）如图2所示计算机控制控制系统，已知广义被控对象传递函数)5.01)(1()75.01(2)(1111zzzzzG采样周期为T＝1s，试：设计数字控制器D(z)，使得在单位阶跃输入作用下，系统输出最少拍稳态无差。五、（25分）试设计采样与驱动控制电路。某单相PWM整流电路如图3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；(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；第2页(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。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图2VD1VD3负载Vi1dLsV3A+uRsdusisBVV24VD4VD2图3第1页)《计算机控制技术》A卷答案一、简答题：1.实时性是保证控制品质的重要因素之一，所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定的时间内完成，亦即计算机对输入信息要以足够快的速度进行处理，给出控制信号，若超过规定的时限就失去了控制的时机，控制可能失去意义。2.①.保持模拟量信号不变，以便完成A/D转换；②.同时采样几个模拟信号，以便进行数据处理和测量；3.12(1)()(1)(1NykgukgukgukN4.)()1)(1()(111zMzzzz)()1()(1)(21zFzzze，速度输入稳态误差，q=2。5.电磁干扰的传播途径可以分为两种方式：传导传播方式和辐射传播方式。二、（1）直接程序实现，延时小，采用正则方式II21212.02.11)125.025.01(2)()()(zzzzzEzUzD)()125.025.01(2)()2.02.1()(2121zEzzzUzzzU)](25.0)(2.0[)](5.0)(2.1[)(22211zEzzUzzEzzUzzE)2()1()(2)(21kPkPkeku)1(5.0)1(2.1)1(1kekukP，)2(25.0)2(2.0)2(2kekukP（2）串联实现21212.02.11)125.025.01(2)()()(zzzzzEzUzD)()(2)2.01()25.01()1()5.01(2211111zDzDzzzzu1(k)u2(k)D1(z)D2(z)2U(z)u(k)E(z)浙江工业大学考试命题答案)1()5.01()()()(1111zzzEkUzD,)1(5.0)1()()(11kekukeku)2.01()25.01()()()(11122zzkUkUzD,)1(2.0)1(25.0)()(2112kukukuku)(2)(2kuku三、PID控制器：sssssEsUsD4.012.0125.05.01)()()(ssssss4.012.01434.012.01142（1）位置型：，)()(T4)(3)(0kuiekekuDki)(1)(sEssTsUDD，)1()]1()([)1()(kukekeTTkuDDD，67.0/11T，则：)1(67.0)]1()([33.0)(kukekekuDDPID控制算法)1(67.0)]1()([33.0)(0.8)(3)(0kukekeiekekuDki增量型：)(4)]1()([3)1()()(kTekekekukuku)]2()1([)]2()1(2)([)1(kukukekekeTTDDD（2）积分分离：)1(67.0)]1()([33.0)(0.8K)(3)(0LkukekeiekekuDki|)(|0|)(|1kekeKL四、由于G(z)在单位元内有一个零点-0.7183，它称为U(z)的极点，导致u(k)的跳跃，c(k)有纹波。取)7183.01)(()(12211zzmzmz)()1()(1)(21zFzzze，111)(zfzF求出，，407.11m826.02m592.01f因此)7183.01)(826.0407.1()(111zzzz第2页浙江工业大学考试命题答案)592.01()1()(1)(121zzzze所以控制器)592.01)(1()587.01)(368.01(0.765)(1)()(1)(1111zzzzzzzGzD2121592.0418.01165.0731.0765.0zzzz输出)718.01)(826.0407.1()1()()()(111211zzzzzzzRzC=543254341.1zzzz控制量)718.01(68.3)368.01)(1()718.01)(826.0407.1()1()()()(1111111211zzzzzzzzzzGzCzU=43211.0102.002.038.0zzzz所以该系统满足快速无波纹的要求。五、模拟量输入通道：20分（A/D：10分（数据、启动/读/通道选择控制），保持器：5分，信号变换：5分）程序操作流程：5分6路IGBT控制信号：10分（包括隔离）第3页