微机控制课后答案.docx
《微机控制课后答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机控制课后答案.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
微机控制课后答案
微机控制课后答案
【篇一：
微机控制技术复习题（部分参考答案）】
8位d/a转换器的分辩率是
2、数字调节器与模拟调节器相比更能实现控制规律。
3、计算机具有分时控制能力，可实现多回路控制。
4、为了实现最少拍有波纹控制，闭环脉冲传递函数?
（z）中应包含g（z）的上和单位圆外零点，为了实现最少拍无波纹控制，闭环脉冲传递函数?
（z）中应包含g（z）的
5、按最少拍原则设计的系统是
6、最少拍无波纹与最少拍有波纹系统相比其闭环脉冲传递函数?
（z）中z
一些，调整时间要长一些。
7、大林把这种控制量以”。
?
1的阶次要高
u（z）与r（z）间的脉冲传递函数表达式中，8、分析结果表明：
包含有z平面单位圆内近-1的负实数极点，则会产生振铃现象。
9、如果按大林提出的简单修正算法来防止振铃现象，则对系统的稳态输出但对系统的动态性能有影响。
10、数字控制器的模拟化设计法是在采样周期期的变化对系统性能影响不大的条件下使用的。
11、数字量输出保持一般有两种方案，一种是输出通路设置一个d/a转换器的结构形式（数字量保持方案），一种是多个输出通路公用一个d/a转换器的结构式（模拟量保持方案），前者与后者相比d/a转换器使用数量多。
12、常用的a/d转换器有计数器式，双积分式，逐次逼近式。
13、为了消除稳态误差，?
e（z）的表达式中须含有因式
补充填空题：
1、常用的i/o控制方式是程序控制方式，中断控制方式，直接存储器存取方式。
2、微型计算机控制系统中解决中断优先级的办法是，专用硬件方式。
3、满足实时控制要求的使用条件是外围设备的最短响应时间。
4、最短响应时间是某台设备相应两次请求服务的最短间隔时间。
5、i/o接口的编址方式为，
6、提高cpu总线驱动能力是因为当负载过重时，各信号线的电平就会偏离正常值，‘0’电凭偏高活‘1’电平偏低，造成系统工作不稳定，不可靠，靠干扰能力差，严重时甚至损坏器件。
7、输入端采样保持器与输出端模拟保持器相比，原理是，但前者保持时间，而后者长。
8、d/a转换器按工作方式分为前者转换速度快，而后者转换速度慢。
9、如果按大林提出的简单修正算法来防止振铃现象，则对系统的稳态输出但对系统的动态性能有影响。
10、同样位数的d/a转换器，在双极性输出幅值与单极性幅值相同的情况下，前者分辨率
11、逐次逼近式a/d转换器与计数器式a/d转换器相比，转换速度。
12、进入i/o通道的干扰按其对电路的作用形式，通常可分为。
13、当执行元件为步进电机时，pid控制器宜采用
14、在选择pid参数时，引出控制度的概念，当控制度等于与模拟控制器的控制效果相当。
16、对于快速随动系统采样周期应选得，而对于被控对象惯性较大的系统
采样周期应选得大。
17、对最少拍控制系统设计的具体要求是：
稳态后，系统的采样点的输出值能准确跟踪输入信号且无静差、快速性要求在各种系统在有限拍内到达稳态的设计中系统准确跟踪输入信号所需要的采样周期应为最少、稳定性要求数字控制器d（z）必须在物理上可实现且闭环系统须是稳定的。
18、物理上可实现的系统其控制器当前的输出只与号，以前的输出信号有关有关，而与将来的输入信号无关。
19、最少拍有纹系统的缺陷之一是输出在采样点之间。
二、判断题：
1、对于输入信号为单位斜坡时设计的最少拍无差系统，输入单位加速度时就不再是最少拍无差系统。
√
3、w变换法设计系统的步骤是先令g（z）中的z=e
4、离散系统稳定的充分必要条件是闭环脉冲传递函数?
（z）的所有极点都在z平面上单位圆的内部。
√j?
t（或est），从而应用频率法分析和
5、数字控制器d（z）在物理上的可实现性要求其当前的输出与将来的输入无关。
√
7、所谓二自由度pid控制，就是使目标值跟踪特性为最优的pid参数和使外扰抑制特性为最优的pid参数能分别地进行整定，使两特性同时达到最优。
√
9、对于带纯滞后环节的控制系统，使用史密斯纯滞后补偿原理后，可以消除其纯滞后环节对系统稳定性的影响。
√
10、在实际控制系统系统中，当pid控制器输出的控制量直接控制步进电动机时，应采用增量式pid控制。
√
11、防止积分整量化误差的方法主要是为了避免在进行pid运算时，积分项不能始终起作用。
√
13、最少拍无差有波纹系统是指最短时间进入稳态后输入与输出完全相等。
√
14、一般地说，如果输入a/d转换器的信号变化很快，采样精度要求较高，就在a/d转换前加入采样保持器。
√
16、一般来说，采用双端输入的差动运算放大器有利于抑制共模干扰。
√
17、对于带纯滞后环节的控制系统，使用史密斯纯滞后补偿原理后，可以消除其纯滞后环节对系统稳定性的影响。
√
18、如果按大林提出的简单修正算法来消除振铃现象，则对系统的稳态输出无影响，但对动态性能有影响。
√
21、进入i/o通道的干扰按其对电路的作用形式，通常可分为串模和共模干扰。
√
22、在选择pid参数时，引出控制度的概念，当控制度等于“2”时，数字控制
23、要使二阶系统输出获得理想动态品质，其闭环幅频满足的条件是a（?
）?
1,相频满足的条件是?
（?
）?
0。
√o
26、大林把控制量u（k）以二分之一的采样频率振荡的现象称为“振铃现象”。
√
28、要实现最少拍无波纹控制，在被控对象gc（s）含有足够积分环节的前提下，
29、为了实现最少拍无波纹控制，?
e（z）的表达式中需含有g（z）的全部零点。
√
三、简述与计算题：
1、计算机控制系统的输入和输出都有保持器，它们的作用有什么不同？
答：
输入保持其对变化的信号进行快速的采样保持输入模拟信号不变。
输出时加保持器是为了是执行部件在两个输出信号的间隔时间内任然能得到输出信号，通过保持器将前一采样控制时刻的输出信号保持下来，直到下一个擦有那个控制时刻的到来重新得到新的输出信号这样执行部件就得到了连续的输出控制。
2、离散系统稳定的充要条件是什么？
答：
闭环脉冲传递函数所有极点都在z平面单位圆内。
3、简述在数字pid控制算法中，防止积分整量化误差
的方法，并写出pid算法的程序流程框图。
方法：
（1）扩大计算机运算字长，提高计算精度。
这种方法实质是使处理机最低有效位对应的数字量相
应减小，提高了计算的分辨率，使得整量化重可能丢掉
的部分得以保留。
（2）当积分项k1e（k）s时积分项单
独累加，直到产生溢出，将益处值作为积分项的偏差值
去进行运算，余数刃保留下来，作为下一步累加的基数
值。
4、请给出闭环数字控制系统的基本结构？
说明计算机控制系统有那几类？
分类操作指导控制系统直接数字控制系统监督计算机控制系统分级计算机控制系统
1?
z?
1
5、离散系统闭环脉冲传递函数为?
（z）?
，说明其稳定性。
?
1?
21?
1z?
0?
24z
1?
z?
1
?
（z）?
=z（z+1）/（z-0.6）（z-0.4）1?
1z?
1?
0?
24z?
2
脉冲传递函数g（z）的极点为0.6和0.4，均在z平面单位圆内，故该系统稳定。
6、某4位a/d转换器满刻度值为5v，采用逐次逼近方式，现输入3.45v模拟电压，试分析其逐次逼近的转换过程，并列表表示。
kke?
?
s
a．?
（s）?
b.?
（s）?
（t1s?
1）（t2s?
1）（t1s?
1）（t2s?
1）
kke?
?
s
c.?
（s）?
d.?
（s）?
t?
s?
1t?
s?
1
答：
特点：
1.被控对象模型不确定性、参数随时间的漂移性以及含有纯滞后环
节。
2.对快速要求是次要的，其主要指标是系统无超调或超调很小，并且允许有较大的调整时间;形式：
c。
【篇二：
微机控制系统课后习题答案26】
机控制系统与连续控制系统的主要异同点是什么？
答：
将连续控制系统中的控制器用微型计算机来代替，就可以构成微型计算机系统。
控制系统中引入微型计算机后，控制规律便可由程序实现，微型计算机执行相应的程序，实现对被控参数的控制。
在连续控制系统中，系统的控制规律是由硬件电路实现的，改变控制规律就要改变硬件；而在微型计算机控制系统中，控制规律是通过程序实现，改变控制规律只需改变程序。
在微型计算机控制系统中，微型计算机的输入和输出都是数字信号，而变换发送单元送出的信号，以及大多数执行机构所能接收的信号，都是模拟信号。
因此，系统中需要有a/d转换器和d/a转换器。
连续控制系统不断地测量，经过反馈及补偿后，对生产过程产生连续不断的控制。
微型计算机控制系统是采样控制系统。
微型计算机每隔一个采样周期t会对被控参数进行一次测量，根据一定控制规律算出控制量后，去控制生产过程。
在两次采样时刻之间，微型计算机对被控参数不进行测量，其输出控制量自然也保持不变。
当用一台微型计算机控制多个参数时，微型计算机按巡回测量控制方式工作。
2.从微型计算机参与控制的方式上，微型计算机控制系统可分为哪几类？
各有什么特点？
答:
可分为数据采集系统（das）、直接数字控制系统（ddc）、监
督计算机控制系统（scc）、分散型控制系统（dcs）。
数据采集系统（das）：
数据采集系统中微型计算机通过模拟量、开关量输入通道进行数据采集，将采集到的数据进行分析处理，以实现生产过程中的集中监视及实现生产过程的操作指导。
该系统中的微型计算机不直接参与生产过程控制，不会对生产过程产生直接影响。
直接数字控制系统（ddc）：
微型计算机通过模拟量输入通道、数字量输入通道进行数据采集，然后按照一定的控制规律进行实时决策，最后通过模拟量输出通道、数字量输出通道输出控制信号，实现对生产过程的直接控制。
由于该系统中夺得微型计算机直接参与生产过程的控制，故要求微型计算机系统实时性好、可靠性高和环境适应性好。
监督计算机控制系统（scc）：
scc系统是一种两级微型计算机控制系统，其中ddc级微型计算机完成生产过程的直接数字控制；ssc级微型计算机则根据生产过程的工作状况和已定的数学模型，进行最优化分析计算，产生最优给定值，交由ddc级微型计算机执行。
分散型控制系统（dcs）：
dcs系统利用多台微型计算机，采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，把系统从上而下分为过程控制级、控制管理级、生产管理级等若干级，形成分布式控制。
3．微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？
各部分的作用是什么？
答：
由四部分组成。
图1.1微机控制系统组成框图
（1）主机：
这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算（如调节规律运算、最优化计算等）和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
（2）输入输出通道：
这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
（3）外部设备：
这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备（操作台）、输入输出设备（磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等）和外存贮器（磁盘）。
其中操作台应具备显
示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。
（4）检测与执行机构
a.测量变送单元：
在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成mv信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号（0～5v或4～20ma）后，再送入微机。
b.执行机构：
要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。
例如，在温度控制系统中，微机根据温度的误差计算出相应的控制量，输出给执行机构（调节阀）来控制进入加热炉的煤气（或油）量以实现预期的温度值。
常用的执行机构有电动、液动和气动等控制形式，也有的采用马达、步进电机及可控硅元件等进行控制。
4．工业控制微型计算机与主要用于科学计算方面的微型计算机有何异同点？
答：
工业控制微型计算机与主要用于科学计算方面的信息处理机是两类不同用途的计算机。
二者都是以微型计算机为核心所构成的装
置。
与信息处理计算机相比，工控机具有可靠性高、环境适应性强、可维护性好、硬件配置上的可装配性和可扩充性好、丰富的过程输入/输出能力、应用软件丰富等特点。
5．何谓微型计算机系统的实时性？
如何保证微型计算机系统的实时性？
答：
所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
实时性指标涉及一系列时间延迟，如仪表延迟、输入延迟、运算处理延迟、输出延迟等。
另外，中断是微型计算机控制系统实现实时控制的一个十分重要的功能。
6．简述ddc和scc系统的工作原理。
答：
直接数字控制系统（ddc系统）：
ddc（directdigitalcontrol）系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。
ddc系统是闭环系统，是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。
其原理框图如下图所示。
【篇三：
计算机控制技术（第2版）部分课后题答案】
制系统是由哪几部分组成的？
画出方框图并说明各部分的作用。
答:
计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成；框图p3。
1）工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、dcs操作员站等方面。
2）pio设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道，在两者之间起到纽带和桥梁的作用。
3）生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。
2、计算机控制系统中的实时性、在线方式与离线方式的含义是什么？
为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？
（1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。
（2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。
3.计算机控制系统有哪几种典型形式？
各有什么主要特点？
（1）操作指导控制系统（ois）
优点：
结构简单、控制灵活和安全。
缺点：
由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。
（2）直接数字控制系统（ddc）（属于计算机闭环控制系统）
优点：
实时性好、可靠性高和适应性强。
（3）监督控制系统（scc）
优点：
生产过程始终处于最有工况。
（4）集散控制系统
优点：
分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
（5）现场总线控制系统
优点：
与dos相比降低了成本，提高了可靠性。
（6）plc+上位系统
优点：
通过预先编制控制程序实现顺序控制，用plc代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。
第二章
1、什么是工业控制计算机？
它们有哪些特点？
答：
工业控制计算机是将pc机的cpu高速处理性能和良好的开放式的总线结构体系引入到控制领域，是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。
特点如下：
可靠性高；实时性好；环境适应性强；模块化设计，完善的i/o通道；系统扩充性好；系统开放性好；控制软件包功能强。
2、为什么要制定计算机总线标准？
采用总线结构有哪些优点？
答:
从用户角度提出要求，为了实现兼容的目的，就要求各插件的几何尺寸相同，插头的插针数相同，插头上个插针的定义相同，以及控制插件工作的时序相同。
从工业控制机制造厂的角度出发：
按总线标准生产插件，将使其产品的应用
面更广，从而一个厂家不必生产工业控制机的全部插件，它只需生产本厂有专长的插件和oem产品即可。
综上提出了对总线标准的要求。
优点：
工业控制机采用了总线以后，不仅可以提高系统的效率和处理速度，简化工业控制机的系统结构，使系统易于扩充，而且大大简化系统硬件的设计过程，减轻了软件的设计和调试工作，缩短了软件研制周期，从而降低了系统的成本。
另一方面总线的模板化结构设计也为系统的维修提供了方便。
第三章
2、计算机与模拟量输入接口交换信息有哪些种控制方式？
它们各有什么优缺点？
①程序查询方式：
这种方法程序设计比较简单，可靠性高，但实时性差。
因cpu大量的时间都花在“查询”上，因此只能用在实时性要求不高或控制回路较少的系统中。
②延时采样方式：
这种方式硬件设计简单，但信息传递比程序查询方式慢。
③中断方式：
cpu与a/d是并行工作的，从而提高了系统的工作效率。
④dma方式：
不经过cpu的累加器中转，大大减少了数据传送的时间，使传输速率大大提高。
3、模拟量输入接口设计主要解决哪几个方面的问题？
答：
主要解决以下问题：
数据输出线的连接方式；选通信号、启动转换及读出控制信号的连接方法；电源和地线的处理；与计算机信息传递的方式。
4、模拟量输入通道有哪几部分组成？
答：
模拟量输入通道一般由i/u变换，多路转换器、程控放大器、采样、保持器、a/d转换器、接口及控制逻辑等组成。
5、采样/保持器的作用是什么？
是否所有的模拟量输入通道中都需要采样/保持器？
为什么？
答：
计算机只能接收和处理时间离散的数码。
它可以代表某一物理量的数值大小，也可以代表字符的约定代码，这些都称为数字信号。
过程控制中的大量信号是模拟信号，因此，计算机要获得原始信息，则应对模拟信号进行采样与量化，即将其转化成数字信号。
7、隔离放大器分几种形式？
各有什么特点？
答：
（1）变压器耦合隔离放大器：
线性和稳定性好，隔离电压和共模抑制比高，应用电路简单，频带较宽；
（2）光耦合隔离放大器：
主要起到抗共模干扰和良好的安全保障作用。
第四章
1、滤波的作用是什么？
数字滤波与硬件滤波相比有何特点？
答：
通过模拟量输入通道采集到生产过程的各种物理参数（如温度、压力、流量、料位和成分等）。
这原始数据中可能混杂了干扰噪声，需要进行数字滤波；也可能与实际物理量成非线性关系需要进行线性化处理。
为了能到真实有效的数据，有必要对采集的原始数据进行数字滤波和数据处理。
所谓数字滤波，就是在计算机中用某种计算方法对输入的信号进行数学处
理，以便减少干扰在有用信号中的比重，提高信号的真实性。
这种滤波方法不需要增加硬设备，只需要根据预定的滤波算法编制相应的程序即可可达到信号滤波的目的。
2、常用的数字滤波方法有哪几种？
分别使用于什么场合？
怎样综合运用这几种滤波方法？
答：
常用的数字滤波方法有：
限幅滤波法（即程序判断法），中位值滤波法，平均值滤波法和惯性滤波法。
平均值滤波法使用于周期性干扰，中位值滤波法和限幅滤波法适用于偶然的脉冲干扰，惯性滤波法适用于高频及低频的干扰信号，加权平均值滤波法适用于纯迟延较大的被控制对象。
如果同时采用几种滤波方法，一般先用中位值滤波法或限幅滤波法，然后再用平均值滤波法。
4、数字pid控制算法的位置式算式和增量式算式的本质是否一样，试分析两者的区别。
位置式pid数字控制器的输出是全量输出，是执行机构所应达到的位置，数字控制器的输出跟过去的状态有关，计算机的运算工作量大，需要对e（k）作累加，而且，计算机的故障有肯能使输出作大幅度的变化，这种情况在往往在生产实践中不允许的，而且有些场合可能造成严重的事故。
增量式pid数字控制器是位置式的一种改进。
该方法较为安全，在计算时不需要进行累加，仅需要最近几次误差的采样值。
5、数字pid控制为何采用积分分离，采用积分分离有时又会出现残差是何原因，怎样避免？
答：
系统中加积分校正以后，会产生积分饱和和过大的超调量，这对某些生产过程是绝对不允许的，引进积分分离算法，既保持了积分的作用，又减小了超调量，使得控制性能有了较大的改善。
积分分离算法要设置积分分离阀eo,
当│e（k）│≤│eo│时，也即偏差值│e（k）│比较小时，采用pid控制，可保证系统的控制精度。
当│e（k）││eo│,即偏差较大时采用pd控制，可使超调量大幅度降低。
6、数字pid控制为何采用抗积分饱和？
怎样防止积分饱和？
答：
当控制量达到饱和后，闭环系统相当于被断开，积分器的输出可能达到非常大的数值。
当控制量进入饱和区后，只执行消弱积分项的累加，而不进行增大积分项的累加。
抗积分饱和算法的抗积分饱和依据是抗积分饱和算法系统最终的控制输出u（k）。
7、实际微分pid控制算法与理想微分pid控制算法相比有何优点？
为什么？
答：
理想微分pid算法的微分作用仅局限于一个采样周期有一个大幅度的输出，在实际使用时会产出两方面的问题：
一是控制输出可能超过执行机构或d/a转换的上下限；二是执行机构的响应速度可能跟不上，无法在短时间内跟踪这种较大的微分输出。
这样在大的干扰作用情况下，一方面会是算法中的微分不能充分发挥作用，另一方面也会对执行机构产生一个大的冲击作用。
相反，不完全微分pid算法由于惯性滤波的存在，是微分作用可持续多个采样周期，有效的避免了上述问题的上述问题的产生，因而具有更好的控制性能。
8、数字pid控制算法的偏差微分和测量值微分的区别在何处？
答：
当软开关dv/pv切向dv位置时，则选用偏差微分方式；当软开关dv/pv
切向pv位置式则选用测量微分方式。
9、数字pid控制器中输出保持和输出安全的物理含义分别是什么？
两者的区别何在？
输出保持：
当软开关fh/nh切向nh位置时，现时刻的控制量u（k）等于前一时刻的控制量u（k-1），也就是说，输出控制量保持不变。
当软开关fh/nh切向fh位置时，又恢复正常输出方式。
软开关fh/nh状态一般来自系统安全报警开关。
安全输出：
当软开关fs/ns切向ns位置时，现时刻的控制量等于预置的安全输出量ms。
当软开关fs/ns切向fs位置时，又恢复正常输出方式。
软开关fs/ns状态一般来自系统安全报警开关。
13、多变量控制系统解耦的条件是什么？
答：
系统的闭环传递矩阵wb（s）为对角线矩阵。
14、模糊控制器由哪几部分组成？
各有何作用？
p128答：
模糊控制系统的控制器是模糊控制器.
输入量模糊化接口、数据库、规则库、推理机和输出解模糊接口5个部分
第五章
1、干扰信号的来源可分为哪几种？
工业控制计算机系统的外部干扰可以分为三类，即电源干扰、空间干扰、设备干扰。
生的噪声干扰。
2、干扰信号进入到计算机控制系统中的主要耦合方式有哪几种？
各有何特点？
答：
可分为四类：
静电耦合方式、电磁耦合方式、共阻抗耦合方式、电磁场辐射耦合方式
升级会员 