微控全.docx
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微控全.docx
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微控全
1!
1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?
计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤:
(1)实时数据采集:
对被控量的瞬时值进行检测,并输入给计算机。
(2)实时决策:
对采集到的表征被控参数的状态量进行分析,并按已定的控制规律,决定下一步的控制过程。
(3)实时控制:
根据决策,适时地对执行机构发出控制信号,完成控制任务。
2!
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?
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)。
(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,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。
3!
2.模拟量输入通道由哪些部分组成?
各部分的作用是什么?
模拟量输入通道一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑电路组成。
(1)I/V变换:
提高了信号远距离传递过程中的抗干扰能力,减少了信号的衰减,为与标准化仪表和执行机构匹配提供了方便。
(2)多路转换器:
用来切换模拟电压信号的关键元件。
(3)采样保持器:
A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。
在进行A/D转换时间内,希望输入信号不再变化,以免造成转换误差。
这样,就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。
(4)A/D转换器:
模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量,能够完成这一任务的器件,称为之模/数转换器(Analog/DigitalConverter,简称A/D转换器或ADC)。
4!
6.A/D转换器的结束信号EOC有什么作用?
根据该信号在I/O控制中的连接方式,A/D转换有几种控制方式?
它们在接口电路和程序设计上有什么特点?
A/D转换器的结束信号的作用是用以判断本次AD转换是否完成。
常见的A/D转换有以下几种控制方式,各自特点如下:
•延时等待法:
EOC可不和I/O口连接,程序设计时,延时大于ADC转换时间后,取数据。
•查询法:
EOC可以和任意I/O口连接,程序设计时,反复判断EOC是否有效,直至EOC有效时,取数据。
•中断响应法:
EOC与外部中断相连,AD转换结束后,发中断申请,在中断服务程序中取数据。
5!
12.设A/D转换电路如图1所示,
(1)说明图中A/D转换方式。
图中A/D转换为查询方式
(2)写出图中8255A的地址。
写出图中8255A的地址。
G1 G2A G2B C B A
P2.7 P2.6P2.5 0 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
1 1 1 0 1 1 0 X X
Y6
所以,8255A的地址是:
F800H—FB00H(或:
F8FFH—6BFFH)
(3)画出实现该A/D转换的流程图。
画出实现该A/D转换的流程图如下
6!
3、多位LED显示器显示方法有几种?
它们的原理是什么?
各有什么特点?
静态显示:
系统在每一次显示输出后,能保持显示不变,仅存在待显示数字需要改变时,才更新其数字显示器中锁存的内容,这种显示占用CPU时间少,显示稳定可靠。
缺点是,当显示位数较多时,占用I/O较多。
动态显示:
CPU需定时地对每位LED显示器进行扫描,每位LED显示器分时轮流工作,每次只能使一位LED显示,但由于人眼视觉暂留现象,仍感觉所有的LED显示器都同时显示。
这种显示的优点是使用硬件少,占用I/O少,缺点是占用CPU时间长,只要不执行显示程序,就立刻停止显示。
!
2、简述光电耦合器的工作原理及在过程通道中的作用。
光电耦合器由封装在一个管壳内的发光二极管和光敏三极管组成,如图2.1所示。
输入电流流过二极管时使其发光,照射到光敏三极管上使其导通,完成信号的光电耦合传送,它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离。
图4.1光电耦合器电路图
7!
5、设某步进电机为A、B、C、D四相。
(1)说明图中芯片4N25、复合管T的作用。
图中光电隔离器4N25的作用有两个,隔离和耦合。
(2)画出此步进电机单四拍、双四拍以及四相八拍三种控制方式正向 通电顺序图。
单四拍:
双四拍
四相八拍
(3)A、B、C、D四相分别用PC0---PC3控制,请在下表的空格处填上适当的数。
步
序
控 制 位
D7D6D5D4D3 D2 D1 D0
D C B A
通电状态
控制模型
双四拍
1
1 1
A、B通电
03H
2
1 1
B、C通电
06H
3
1 1
C、D通电
0CH
4
1 1
D、A通电
09H
(4)每一相控制电路如下图所示,已知8255A的端口地址为2060H、2061H、2062H、2063H,
试用8255A位控方式,写出使步进电机A相、B相、C相和D相通电的程序(只要求正转)。
ORG2000H
START:
MOVA,80H ;8255初始化
MOVDPTR,#2063H
MOVX@DPTR,A
MOVA,#01H ;A相通电
MOVX@DPTR,A
MOVA,#03H ;B相通电
MOVX@DPTR,A
MOVA,#05H ;C相通电
MOVX@DPTR,A
MOVA,#07H ;D相通电
MOVX@DPTR,A
8!
1.什么是数字PID位置型控制算法和增量型控制算法?
试比较它们的优缺点。
为了实现微机控制生产过程变量,必须将模拟PID算式离散化,变为数字PID算式,为此,在采样周期T远小于信号变化周期时,作如下近似(T足够小时,如下逼近相当准确,被控过程与连续系统十分接近):
于是有:
u(k)是全量值输出,每次的输出值都与执行机构的位置(如控制阀门的开度)一一对应,所以称之为位置型PID算法。
在这种位置型控制算法中,由于算式中存在累加项,因此输出的控制量u(k)不仅与本次偏差有关,还与过去历次采样偏差有关,使得u(k)产生大幅度变化,这样会引起系统冲击,甚至造成事故。
所以实际中当执行机构需要的不是控制量的绝对值,而是其增量时,可以采用增量型PID算法。
当控制系统中的执行器为步进电机、电动调节阀、多圈电位器等具有保持历史位置的功能的这类装置时,一般均采用增量型PID控制算法。
与位置算法相比,增量型PID算法有如下优点:
(1)位置型算式每次输出与整个过去状态有关,计算式中要用到过去偏差的累加值,容易产生较大的累积计算误差;而在增量型算式中由于消去了积分项,从而可消除调节器的积分饱和,在精度不足时,计算误差对控制量的影响较小,容易取得较好的控制效果。
(2)为实现手动——自动无扰切换,在切换瞬时,计算机的输出值应设置为原始阀门开度u0,若采用增量型算法,其输出对应于阀门位置的变化部分,即算式中不出现u0项,所以易于实现从手动到自动的无扰动切换。
(3)采用增量型算法时所用的执行器本身都具有寄存作用,所以即使计算机发生故障,执行器仍能保持在原位,不会对生产造成恶劣影响。
!
4.什么是逐点比较插补法?
直线插补计算过程和圆弧插补计算过程各有哪几个步骤?
逐点比较法插补运算,就是在某个坐标方向上每走一步(即输出一个进给脉冲),就作一次计算,将实际进给位置的坐标与给定的轨迹进行比较,判断其偏差情况,根据偏差,再决定下一步的走向(沿X轴进给,还是沿Y轴进给)。
逐点比较法插补的实质是以阶梯折线来逼近给定直线或圆弧曲线,最大逼近误差不超过数控系统的一个脉冲当量(每走一步的距离,即步长)。
直线插补计算过程的步骤如下:
(1)偏差判别:
即判别上一次进给后的偏差值Fm是最大于等于零,还是小于零;
(2)坐标进给:
即根据偏差判断的结果决定进给方向,并在该方向上进给一步;
(3)偏差计算:
即计算进给后的新偏差值Fm+1,作为下一步偏差判别的依据;
(4)终点判别:
即若已到达终点,则停止插补;若未到达终点,则重复上述步骤。
圆弧插补计算过程的步骤如下:
(1)偏差判别
(2)坐标进给
(3)偏差计算
(4)坐标计算
(5)终点判别
!
5.若加工第二象限直线OA,起点O(0,0),终点A(-4,6)。
要求:
(1)按逐点比较法插补进行列表计算;
(2)作出走步轨迹图,并标明进给方向和步数。
解:
由题意可知xe=4,ye=6,F0=0,我们设置一个总的计数器Nxy,其初值应为Nxy=|6-0|+|-4-0|=10,则插补计算过程如表3—1所示。
根据插补计算过程表所作出的直线插补走步轨迹图如下图所示。
表3—1
步数
偏差判别
坐标进给
偏差计算
终点判别
起点
F0=0
Nxy=10
1
F0=0
-X
F1=F0-ye=-6
Nxy=9
2
F1<0
+Y
F2=F1+xe=-2
Nxy=8
3
F2<0
+Y
F3=F2+xe=2
Nxy=7
4
F3>0
-X
F4=F3-ye=-4
Nxy=6
5
F4<0
+Y
F5=F4+xe=0
Nxy=5
6
F5=0
-X
F6=F5-ye=-6
Nxy=4
7
F6<0
+Y
F7=F6+xe=-2
Nxy=3
8
F7<0
+Y
F8=F7+xe=2
Nxy=2
9
F8>0
-X
F9=F8-ye=-4
Nxy=1
10
F9<0
+Y
F10=F9+xe=0
Nxy=0
3.算术平均值滤波、加权平均值滤波以及滑动平均滤波三者的区别是什么?
算术平均值法适用于对压力、流量等周期脉动信号的平滑,这种信号的特点是往往在某一数值范围附近作上、下波动,有一个平均值。
这种算法对信号的平滑程度取决于平均次数N,当N较大时平滑度高,但灵敏度低;当N较小时,平滑度低,但灵敏度高,应该视具体情况选取N值。
对于一般流量,通常取N=12;若为压力,则取N=4。
在算术平均滤波中,N次采样值在结果中所占的比重是均等的,即每次采样值具有相同的加权因子1/N。
但有时为了提高滤波效果,往往对不同时刻的采样值赋以不同的加权因子。
这种方法称为加权平均滤波法,也称滑动平均或加权递推平均。
其算法为
其中。
加权因子选取可视具体情况决定,一般采样值愈靠后,赋予的比重越大,这样可增加新的采样值在平均值中的比例,系统对正常变化的灵敏性也可提高,当然对干扰的灵敏性也稍大了些。
滑动平均值滤波法,依次存放N次采样值,每采进一个新数据,就将最早采集的那个数据丢掉,然后求包含新值在内的N个数据的算术平均值或加权平均值。
一、选择题
D1.下面关于微型计算机控制技术的叙述,正确的是()。
A.微型计算机控制技术只能用于单片机系统
B.任何控制系统都可以运用微型计算机控制技术
C.微型计算机控制技术不能用于自动化仪表
D.微型计算机控制技术可用于计算机控制系统及自动化仪表
B2.计算机监督系统(SCC)中,SCC计算机的作用是()。
A.接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机
B.按照一定的数学模型计算给定值并提供给DDC计算机
C.当DDC计算机出现故障时,SCC计算机也无法工作
D.SCC计算机与控制无关
C3.关于现场总线控制系统,下面的说法中,不正确的是()。
A.省去了DCS中的控制站和现场仪表环节
B.采用纯数字化信息传输
C.只有同一家的FCS产品才能组成系统
D.FCS强调“互联”和“互操作性”
D4.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构,需要接入()器件完成控制量的切换工作。
A.锁存器锁存 B.多路开关
C.A/D转换器转换 D.反多路开关
B5.若系统欲几个将模拟量参数输入至一个A/D转换器,需要接入()器件完成控制量的切换工作。
A.锁存器锁存 B.多路开关
C.A/D转换器转换 D.反多路开关
A6.某控制系统中,希望快速采样,保持器的保持电容CH应取值( )。
A.比较小 B.比较大 C.取零值 D.取负值
C7.采样/保持器的逻辑端接低电平,输入端从2.3V变至2.6V,输出端为()。
A.从2.3V变至2.6VB.从2.3V变至2.45V并维持不变
C.维持在2.3VD.快速升至2.6V并维持不变
D8.CD4051的INH端接+5V,C、B、A端依次接101B,()被选通。
A.IN/OUT1至IN/OUT4共5个通道B.IN/OUT4通道
C.IN/OUT5通道D.没有通道
D9.CD4097的INH端接+5V,C、B、A端依次接111B,()被选通。
A.X组的IN/OUT7通道B.Y组的IN/OUT7通道
C.X组和Y组的IN/OUT7通道D.没有通道
D10.采用ADC0809构成模拟量输入通道,ADC0809在其中起()作用。
A.模拟量到数字量的转换B.数字量到模拟量的转换
C.模拟量到数字量的转换和采样/保持器D.模拟量到数字量的转换和多路开关
A11.A/D转换器的VREF(-)VREF(+)分别接-5V和5V,说明它的()。
A.输入为双极性,范围是-5V~+5VB.输入为双极性,范围是-10V~+10V
C.输出为双极性,范围是-FFH~+FFHD.输入为单极性,范围是0V~+5V
C12.关于ADC0809EOC信号的描述,不正确的说法是()。
A.EOC呈高电平,说明转换已经结束
B.EOC呈高电平,可以向CPU申请中断
C.EOC呈高电平,表明数据输出锁存器已被选通
D.EOC呈低电平,处于转换过程中
D13.当D/A转换器的位数多于处理器的位数时,接口设计中不正确的做法是()。
A数据分批传送B.需要两级数据缓存
C输入的所有数字位必须同时进行转换D.数据按输入情况分批进行转换
C14.完整的键功能处理程序应包括()。
A.计算键值B.按键值转向相应功能程序
C.计算键值并转向相应功能程序D.判断是否有键被按下
A15.防止抖动是能否正确读取键值的必要环节,实现方法是()。
A.可以用硬件电路或软件程序实现B.只能用滤波电路或双稳态电路实现
C.只能用软件程序实现D.只能用延时程序实现
B16.LED多位数码管动态显示电路中,(),B电平
A.位选模型决定数码管显示的内容B.段选模型决定数码管显示的内容
C.段选模型决定哪位数码管显示D.不需要位选模型
B17.A.在LED显示系统中,若采用共阳极显示器,则将段选模型送至 ( )。
A. 阳极 B.阴极 C.阴极或阳极 D.先送阴极再送阳极
A18.当4位LED显示,用一片74LS377提供锁存,构成()。
A.动态显示,因为电路中只有一个锁存器
B.静态显示,因为电路中有锁存器
C.动态显示,因为不断改变显示内容
D.静态显示,因为CPU总是通过锁存器提供显示模型
A19.若用4位共阳极LED和74LS04反相驱动构成光报警系统,使最高位发光其余位不发光的报警模型是()。
A.1000BB.0001BC.1111BD.0000B
D20.LCD显示的关键技术是解决驱动问题,正确的做法是()。
A.采用固定的直流电压驱动B.采用直流电压驱动
C.采用交变电压驱动D.采用固定的交变电压驱动
A21.LCD的多极驱动方式中采用电压平均化法,其中关于偏压的说法正确的是()。
A.段与对应背极间电位差压B.段与对应背极间平均电压与门限电压之差
C.偏压为正,显示D.偏压为负,消隐
D22.无论动态显示还是静态显示都需要进行译码,即将()。
A.十进制数译成二进制数B.十进制数译成十六进制数
C.十进制数译成ASCII码D.十进制数译成七段显示码
D23.在计算机,需要解决的问题是()。
A.将交流变成直流后并放大B.将直流变成交流后并放大
C.设单向开关,使直流电通过并放大D.设双向开关,使交流电通过并放大
B24.小功率直流电机控制控制系统中,正确的作法是()
A.改变定子上的通电极性,以便改变电机的转向
B.改变转子上的通电极性,以便改变电机的转向
C.在定子上通以交流电,电机可周期性变换转向
D.在转子上通以交流电,电机可周期性变换转向
A25.开关量控制系统中,常设有光电隔离器,下面的描述中错误的是()。
A.将被控系统与微型机控制系统间完全断开,以防CPU受到强电的冲击
B.将被控系统与微型机控制系统通过光电效应连成系统,实现控制
C.控制信号到位时被控电路接通,否则电路切断,起开关作用
D.耦合、隔离和开关
B26.电机控制意味着对其转向和转速的控制,微型机控制系统的作法是通过( )实现的。
A.改变定子的通电方向和通电占空比
B.改变转子的通电方向和通电占空比
C.改变定子的通电电压幅值
D.改变转子的通电电压幅值
A27.已知直流电机的最高转速是5000转,通电周期为0.1s,平均速度200转,通电时间和断电时间分别是()。
A.0.004s和0.096sB.0.04s和0.06s
C.0.25s和75sD.0.1s和0.0ls
A28.给某三相步进电机以单三拍方式顺时针通电6次,再以双三拍方式逆时针通电6次,电机的终点()。
A.回到原点B.顺时针转过4.5度
C.逆时针转过4.5度D.无法预测
A29.关于静止的步进电机不能在瞬间稳定在较高的工作频率的原因,下面的说法中错误的是()。
A.启动频率越高,启动转矩越高
B.启动频率越高,带负载能力越小
C.启动频率越高,可能产生失步
D.步进电机的稳定工作频率远大于启动频率
B30.步进电机常被用于准确定位系统,但()不成立。
A.步进电机可以直接接受数字量B.步进电机可以直接接受模拟量
C.步进电机可实现转角和直线定位D.步进电机可实现顺时针、逆时针转动
D31.设某4相步进电机,转子上有40个均匀分布的齿,以单4拍通电,()。
A.每通电一次,转过9度B.每通电一次,转过2.25度
C.每通电一次,转过3度D.每通电一次,转过0度
C32.步进电机的转速与()相关。
A.通电电压值及电压极性B.要完成的位移角度
C.通电方式及步间时间间隔D.步进电机是否带负载
D33.RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“0”的电平是()。
D
A.0.3V以下B.0.7V以上
C.-5V以下D.+5V以上
C34.主计算机与通信处理机通过RRS-232C电缆连接,两台设备的最大距离为()时,适合用近距离电缆连接。
A.5米B.10米15米D.20米
D35.RS-232C的电气特性规定使用()。
A.TTL电平B.CMOS电平
C.正逻辑电平D.负逻辑电平
B36.系统采用程序判断滤波,实验发现总有一些杂波残留,原因是()。
A.取样次数太少B.ΔY取值太大
C.ΔY取值太小D.相邻两次采样值间的差小于ΔY
D37.加权平均滤波公式中,确定Q的正确做法是()。
A.对于各次采样值,Ci取同一值,且保证∑Ci=1
B.对于各次采样值,Ci可以取不同值,且保证∑Ci≠1
C.对于各次采样值,Ci取值必须小于1,但∑Ci可以大于1
D.对于各次采样值,Ci取值必须小于1,且保证∑Ci=1
B38.若模拟量微机控制系统的采样部分选用数字表,则()
A.微机直接接收数字量,无须再进行滤波
B.微机直接接收数字量,仍需进行滤波
C.需将数字表的输出先转换成模拟量,再送入微机处理
D.无论数字量还是模拟量微机都能接收,但需要进行滤波
C39.下面关于标度变换的说法正确的是()。
A.标度变换就是把数字量变成工程量
B.标度变换就是把数字量转换成与工程量相关的模拟量
C.标度变换就是把数字量转换成人们所熟悉的十进制工程量
D.上述说法都不对
A40.使A/D转换器满量程信号达到均一化的含义是()。
A.任何情况下A/D转换器的输入最大值都为满量程
B.任何情况下MD转换器的输入都为满量程
C.任何情况下A/D转换器的输出最大值都为满量程
D.任何情况下A/D转换器的输出都为满量程
C41.关于比例调节,下面的叙述中不正确的是()。
A.比例调节作用比较强B.比例调节作用的强弱可调
C.比例调节可消除一切偏差D.比例调节作用几乎贯穿整个调节过程
B42.在PID调节系统中,若想增强微分作用,正确的做法是()。
A.加大系数TIB.加大系数KP
C.加大系数KID.加大系数T
A43.在计算机控制系统中,T的确定十分重要,原因是()。
A.T太大,系统精度不够B.T太大,积分作用过强
C.T太小,微分作用太强D.T太小,积分作用过弱
D44.在实际应用中,PID调节可根据实际情况调整结构,但不能()。
A.采用增量型PID调节B.采用带死区的PID调节
C.采用PI调节D.采用ID调节
D45.当系统有阶跃信号输入时,微分项急剧增加,易引
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