计算机控制技术大作业2015

深圳大学考试答题纸

(以论文、报告等形式考核专用)

二○一四～二○一五学年度第 2 学期

课程编号1700470001 课程名称计算机控制技术主讲教师评分

学号姓名专业年级12测控技术与仪器

题目：数字PID控制算法的参数整定

PID控制算法具有结构简单、易于实现、不依赖于数学模型、鲁棒性好、适用面广等优点，在工业控制中被广泛采用。按照计算机控制系统的模拟化设计思想，将模拟PID 控制算法进行离散化处理，得到近似等效的数字PID控制算法，并用计算机加以实现。

请查阅近期文献，总结PID控制器参数整定方法的新发展，要求至少详细说明一种教材中未提及的整定方法，注明文献出处。

1.数字PID 控制算法

1.1数字PID 控制算法的含义

在计算机控制系统中，按偏差信号的比例、积分和微分进行控制的控制器称为PID 控制器，其控制规律称为PID 控制算法。PID 控制算法具有结构简单、易于实现、不依赖于数学模型、鲁棒性强、使用面广等优点，在工业工程控制系统中被广泛应用。PID 控制算法是目前技术最成熟、应用最为普遍的一种控制方法。 按照计算机控制系统的模拟化设计思想，将连续系统的模拟PID 控制算法进行离散化处理，得到近似等效的数字PID 控制算法，并用计算机加以实现，从而使PID 控制算法具有更大的灵活性和适用性。 1.2标准数字PID 控制算法

PID 控制器是一种线性控制器，它将给定值与实际输出值的偏差 的比例、积分和微分进行线性组合，形成控制量 输出，如图3-1所示。

图3-1 PID 控制器方框图 因此，连续系统中PID 控制器的传递函数为

(1-1)

PID 控制规律为

(1-2) 其中， 为比例系数， 为积分时间常数， 为微分时间常数， 为PID 控

制器的输入， 为PID 控制器的输出。

由式（1-1）和式（1-2）可知，PID 控制器的输出是由比例控制、积分控制和微分控制三项组成，三项在控制器中所起的控制作用相互独立。因此，在实际应用中，根据被控对象的特性和控制要求，可以选择其结构，形成不同形式的控制器，如比例（P ）控制器，比例积分（PI ）控制器，比例微分（PD ）控制器等。这些控制器采用的是计算机控制系统模拟化设计方法，要用计算机实现连续系统中的模拟PID 控制规律，就要对其进行离散化处理，变成数字PID 控制器。在采样周期远小于信号变化周期时，可作如下近似：

)(t e )(t u )

11()()()(s T s

T K s E s U s D d i p ++==]

d )

(d d )(1

)([)(0

t

t e T t t e T

t e K t u d

t i p ++

=?

p K i T d T )

(t e )(t u

(1-3)

式中，T 为采样周期，k=1，2，3...j...k 为采样序列。

PID 控制规律：

（1-4）

将（1-3）带入（1-4）中，有：

(1-5)

为了方便计算，将上式变为：

(1-6)

式中， e(k) 是数字PID 控制器的输入，为第 k 个采样时刻的偏差值； u(k) 是 第k 个采样时刻数字PID 控制器的输出；

为积分系数。 为微分系数。

由式（1-6）得出的控制量为全量值输出，也就是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，所以把它称之为位置式数字PID 控制算法。

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

000()()()()()()()()(1)()(1)k k t

j j u t u k e t e k e t dt e j t T e j de e k e k e k e k dt t T

==≈??≈?

?≈?=???----?≈=??∑∑?00

]d )

(d d )(1)([)(u

t

t e T t t e T

t e K t u d t

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k e k e T T

j e T

T

k e K k u k j d i p +--++

=∑=0

)]1()([)()()(u

k e k e K j e K

k e K k u k j d i p +--++=∑=i p i T T

K

K =T

T

K

K d

p d =

置功能的装置时，需要的不是控制量的绝对数值，而是其增量值。因此，需要由数字PID 位置式导出数字PID 控制算法的增量式。

对数字PID 位置式取增量，即数字控制器输出的是相邻两次采样时刻所计算的位置值之差：

(1-7)

由于式（1-7）得出的是数字PID 控制器输出控制量的增量值，因此，称之为增量式数字PID 控制算法。它只需要保持三个采样时刻的偏差值。

1.3改进的数字PID 控制算法

根据系统的实际要求，对PID 控制算法进行改进，以提高系统的控制品质。 实际过程控制系统中，执行元件(如电机或阀门)自身的机械物理特性决定了其受控范围是有限的，同时D/A 转换器所能表示的数值范围也是有限的，因此要求计算输出的控制量及其变化率应满足

(1-8)

式中， 和

分别为控制器允许输出的最小值和最大值。

(1-9)

式中， 为控制器允许输出变化率的最大值。 若计算机输出的控制量在式（1-8）和（1-9）规定的范围之内，控制是有效的；一旦超出这个范围，则达不到期望的控制效果。

当系统有较大的扰动或给定值有较大变化时，位置式PID 积分项有较大累积，使计算结果超出限定范围，执行机构无相应的动作，使调整时间加长，超调增大。该现象称为“积分饱和”。

在PID 控制算法的增量式中，当给定值发生阶跃变化时，由比例项和微分项计算出的控制增量将会增大，如果超过了执行机构所允许的最大限度，同样会引起饱和现象，使系统出现过大的超调和持续振荡，动态品质变差。

为了避免出现饱和现象，必须对PID 控制算法计算出的控制量进行约束，也就是对积分项和微分项进行改进，形成各种改进的数字PID 控制算法。有积分分离PID 控制算法、不完全微分PID 算法、带死区的PID 控制算法、消除积分不灵敏区的PID 控制算法等。

2.数字PID 控制算法的参数整定

2.1简介

PID 控制器的设计一般分为两个步骤：首先是确定PID 控制器的结构，在保证闭环系

统稳定的前提下，尽量消除稳态误差。通常，对于具有自平衡性的被控对象，应采用含有积分环节的控制器，如PI 、PID 。对于无自平衡性的被控对象，则应采用不包含积分环节的控制器，如P 、PD 。对具有滞后性质的被控对象，往往应加入微分环节。此外，还可以根据被控对象的特性和控制性能指标的要求，采用一些改进的PID 算法。

确定好PID 控制器的结构以后，就要选择控制器的参数，也就是进行PID 控制器的参

)]2()1(2)([)()]1()([)1()()(-+--++--=--=?k e k e k e K k e K k e k e K k u k u k u d i p max min u

u u ≤≤min u

max u

max u u

≤max

u

数整定。PID 控制器参数整定是指在控制器的形式已经确定的情况下，通过调整控制器参数，达到要求的控制目标。模拟PID 控制器的参数整定是按照控制性能指标要求，决定调节器的参数 、 、 ；而数字PID 调节器参数的整定，

除了需要确定 、 、 外，还需要确定系统的采样周期 T 。

PID 参数整定方法可以分为理论计算法和工程整定法两种。理论计算法要求必须知道各个环节的传递函数，计算比较复杂，实际系统很难满足要求，工程上一般不采用此方法。工程整定法是基于实验和经验的方法，简单易行，是工程实际经常采用的方法。 2.2几种常用的人工PID 控制器参数整定方法 2.2.1扩充临界比例度法

扩充临界比例度法是以模拟PID 控制器中使用的临界比例度为基础的一种数字PID 控制器参数整定方法，它适用于具有自平衡性的被控对象，不需要被控对象的数学模型。

应用扩充临界比例度法时，首先要确定控制度

控制度

用扩充临界比例度法整定PID 参数的步骤为：

（1）选择一个足够短的采样周期，例如被控过程有纯滞后时，采样周期取滞后时间的1/10以下，控制器作纯比例控制。

（2）在阶跃信号输入下，逐渐加大比例系数 ，使控制系统出现临界振荡状态，一般系统的阶跃响应持续4～5次振荡，就认为系统已经到临界振荡状态。记下此时比例系数 为临界比例系数 ，得到临界比例度为 。

从第一个振荡顶点到第二个振荡顶点时间为振荡周期 ，如图3-14所示。

图2-1 扩充临界比例度法 （3）选择控制度。

（4）根据控制度，按表2-1选取 T 、 、 和 的值。 i

T ??∞

∞=

202

]

d )([]

d )([模拟数字t t

e t t e r T r T

t

T p K i T d T d T d T i T p K

（5）按照求得的整定参数，投入系统运行，观察控制效 果，再适当调整参数，直到获得满意的控制效果为止。

2.2.2扩充响应曲线法

在模拟控制系统中可用响应曲线法代替临界比例度法，同 样在计算机控制系统中也可以用扩充响应曲线法代替扩充临界比例度法。一般情况下，扩充响应曲线法适用于多容自平衡系统，其整定步骤如下：

（1）断开数字控制器，让系统处于手动操作状态，并使之稳定，然后突然改变给定值，给被控对象一个阶跃输入信号。

（2）记录被控参数在阶跃输入下的整个变化过程曲线，如图2-2所示。

图2-2

(3) 在曲线最大斜率处作切线，求出等效的滞后时间 和等效的时间常数 ，以及它们的比值 。

4）按照表2-2，由 、 、 值的求出数字控制器的 、 T 、 和 。

数字PID 控制器的归一参数整定法是在扩充临界比例度法的基础上，进行简化而来的。

根据齐格勒—尼柯尔斯经验公式，令 ， ， ， 为纯比例控制作用下的临界振荡周期。将其代入标准数字PID 控制算法的增量式（1-7）

中，可得

（2-1）

这样，四个参数整定简化为一个参数 的整定。改变 ，观察控制效果，直到满意为止。

2.2.4试凑法

试凑法是通过模拟或实际的闭环运行情况，观察系统的响应曲线，根据PID 控制器各组

成环节对系统性能的影响，从一组初始PID 参数开始，反复试凑，不断修改参数，直至获得满意的控制效果为止，是目前实际工程应用最为广泛的一种PID 控制器参数整定方法。

（1）增大比例系数 一般会加快系统的响应，在有静差的情况下有利于减小静差。

p T τ

τp T d T

p

K i

T )]2(25.1)1(5.3)(45.2[-+--=k e k e k e K T

T p i p K p

K p

K i T

但是如果比例系数过大，会使系统有较大的超调，并产生振荡，稳定性下降。

（2）增大积分时间常数 Ti 有利于减小超调，减小振荡，提高系统的稳定性，但加大消除静差的时间，使调节时间变长。

（3）增大微分时间常数 Td 有利于加快系统响应，减小超调，增加稳定性，但它使系统抗干扰的能力下降，对扰动有较敏感的响应。

按照“先比例，后积分，再微分”的顺序整定PID控制器的参数，具体步骤如下：第一步，只采用比例控制，由小调到大，观察系统的响应曲线，若响应时间、超调量、静差已达到要求，那么只采用比例控制器即可。

第二步，如比例控制系统的静差不满足设计要求，则加入积分控制。整定时先将积分时间常数 Ti 设为一个较大的值，并将上一步中的 Kp 减小，然后逐渐减小Ti ，使系统响应在良好动态性能的情况下，消除静差。

第三步，若采用PI控制消除系统静差后，系统的动态特性不能满足设计要求，比如超调量过大，或调节时间过长，则需要加入微分控制，构成PID控制器。首先将微分时间常数 Td 设为零，然后逐步增大 Td ，同时相应的改变

Kp 和 Ti ，逐步凑试多组PID参数，从中找出一组最佳调节参数。

2.3 PID参数的自整定

2.3.1PID参数自整定的目的

前面给出了实际工程中几种常用的PID控制器参数整定的方法，可以看出，参数整定是一件比较繁琐的工作，另外，控制器的参数与系统所处的稳态工作状态有关，当被控对象因为某种原因发生变化是，原来整定好的参数就不能满足控制系统的要求。因此，需要根据变化的工况计时重新整定参数。随着计算机在工业过程中的广泛应用，人们希望控制系统尽量减少人工参与，实现PID参数的自整定。

2.3.2PID参数自整定方法的分类

对于PID参数的自整定方法，按工作机理划分，可以分为基于模型的自整定方法和基于规则的自整定方法。按照自动程度划分，可以分为全自动和半自动整定。按其他标准也可以分为常规方法和智能方法、线性和非线性方法、单变量和多变量方法等。

基于模型的自整定方法包括非参数模型方法和参数模型方法。基于参数模型的自证的方法是利用辨识算法得出对象的数学模型，在此基础上用整定算法对控制器参数进行整定。参数模型辨识方法首先将过程假定为一种模型结构，再确定模型的参数。如果模型结构无法完全确定，则需要使用一些结构辨识方法首先确定模型结构（如模型的阶次）。参数模型辨识使用的方法有最小二乘法、梯度法、极大似然法。非参数模型辨识方法通过简单的调节试验获得过程的节约响应或频率响应曲线，再由响应曲线的特征辨识过程的非参数模型。这种自整定方法需要复杂的试验，并且对被控过程的模型有较强的限制，因而不能或难以用精确的数学模型描述的复杂过程难以奏效。

基于规则的自整定方法相当于非模型方法，无需获得过程模型，整定的规则类似有经验的操作者手动整定。基于规则的自整定过程与基于模型的方法一样，使用阶跃响应、设定值响应或负载扰动等信息，观察被控过程的特性，若被控量偏离设定值，则基于规则整定控制器参数。为了获得一个基于规则的过程，需要对响应特性进行量化。通常使用的量是描述控制系统稳定性的超调量和衰减比，以及用来描述控制回路速度的时间常数和振荡频率。获得决定不同控制器参数应该减少或增加相应的规则比较容易，但确定相应的量比较困难。因此，基于规则的整定方法更适于连续的自适应控制。与基于模型的整定方法相比，基于规则的自整定发放对于处理发在扰动和处理设置值变化的方法相同，而前者比较适于设定值变化。

3.一种基于BP神经网络的PID 控制参数整定

由于传统 PID 控制在实际工业控制系统中会出现类似控制过程非线性，时变性等不确定的问题，会使原来的参数难以建立精确的数学模型，从而无法保证系统达到理想的

控制效果。而在传统 PID 控制过程中由于部分因素影响会使得控制过程出现某些问题，如非线性问题，另外还可能会造时变性不确定。这对于相关模型构建则会带来一定的影响，使模型精确度降低，无法满足控制要求。因此，需要一种改进型的 PID 控制器对系统进行控制。神经网络具有自适应和自学习的能力，通过相关手段对 PID 控制器进行完善，可对其系统结构等进行优化从而得到更好的控制效果，保证系统的稳定性，相对于传统的 PID 控制算法来说具有更好的适应性。

3.1 BP 算法的基本原理

利用梯度最速下降法作为 BP 算法可对整个控制体系进行有效优化，一方面采取该方法可对权系数进行修正，从而使传播误差得到控制。在上述条件下可让网络实际输出值与目标输出值偏差控制在最小范围内，使得控制过程得到优化。而在正向传播阶段，需要对输入层权值进行控制，通过利用隐含层节点可对相关函数激活并对输出层节点产生作用，最后获取输出值。若输出值与目标输出无法匹配再对误差变化进行分析，通过有效反向传播进行反馈，同时对各个层级的神经元权值进行转变，最终得到期望值。

3.2 基于 BP 网络的 PID 控制算法归纳

基于 BP 网络的 PID 控制器控制算法归纳如下：

①先对 BP 网络结构进行有效确定，确定输入层节点数 M 及隐藏层节点 Q，同时对各层的加权系数初值 wij（ 0 ）和 wij（ 0 ）进行把握，另外还要确定学习速率η和惯性系数α；②采样 rin(k)和 yout(k)，获取误差 error(k)=rin(k)-yout(k)；③对 PID 控制器可调参数进行计算（神经元输入值、输出值、输出层值）；④根据相关公式对 PID 控制器的输出u(k)进行计算；⑤利用神经网络自学习对 wij（ 0 ）和 wij（ 0 ）进行调整，而使 PID 控制参数可自行调整；⑥置 k=k+1，返回至第

①步。

3.3 参数设定

3.3.1 网络的层数

一般情况下会以三层网络进行构建，其中存在一个隐藏层。利用多层结构可在一定程度上提升精度，当然也会造成结构趋于复杂化，而在隐含层当中适当增加神经元数目也可有效控制误差并提升进度，从操作性来看更为简便。

3.3.2 加权系数的初值

加权系数的初值最好设置为随机数。因为系统是非线性的，初始值与学习是否达到局部最小、是否能够收敛以及训练时间的长短的关系很大。果在学习开始时将所有初值设置一致，那么各个隐含层将会得到一致的加权系数调整量，并保持加权系数一致。在 matlab中，分别用语句 wi=0.50*rands （ H， IN ）； wo=0.50*rands （ Out，

H ） ;对输入层到隐层，以及隐层到输出层随机取值。

3.3.3 学习速率

学习速率的选取围在 0.01-0.8 之间，本研究中将学习速率设定为 0.01 至 0.8 区间内，以此促使系统可维持稳定的运行态。学习速率决定着每次循环训练中引起的突触权值变化量。选择的太大，可能会导致系统不稳定；选择的太小，虽然能保证网络的误差值趋于最小误差值，但学习时间过长，收敛速度较慢。

3.3.4 隐层节点数

在满足精度要求的前提下取尽可能少的隐层节点数。隐层节点数与输入层和输出层的节点数以及网络的复杂程度有关。当隐含层节点数取输入层和输出层节点数之间且靠近输入层节点数的值时，收敛速度较快；隐层节点数太少时，学习过程不收敛；隐层节点数太多时，网络映射能力增强，容易收敛到最小点，但是会使学习时间变长，网络容错性降低。

4基于GLBest．PSO算法的PID控制器参数优化

4.1POS简介

粒子群优化算法(PSO)是一种进化计算技术(evolutionary computation)，1995 年

由Eberhart 博士和kennedy 博士提出，源于对鸟群捕食的行为研究。该算法最初是受到飞鸟集群活动的规律性启发，进而利用群体智能建立的一个简化模型。粒子群算法在对动物集群活动行为观察基础上，利用群体中的个体对信息的共享使整个群体的运动在问题求解空间中产生从无序到有序的演化过程，从而获得最优解。

PSO同遗传算法类似，是一种基于迭代的优化算法。系统初始化为一组随机解，通过迭代搜寻最优值。但是它没有遗传算法用的交叉(crossover)以及变异(mutation)，而是粒子在解空间追随最优的粒子进行搜索。同遗传算法比较，PSO的优势在于简单容易实现并且没有许多参数需要调整。目前已广泛应用于函数优化，神经网络训练，模糊系统控制以及其他遗传算法的应用领域。

4.1.1算法

如前所述，PSO模拟鸟群的捕食行为。设想这样一个场景：一群鸟在随机搜索食物。在这个区域里只有一块食物。所有的鸟都不知道食物在那里。但是他们知道当前的位置离食物还有多远。那么找到食物的最优策略是什么呢。最简单有效的就是搜寻目前离食物最近的鸟的周围区域。

PSO从这种模型中得到启示并用于解决优化问题。PSO中，每个优化问题的解都是搜索空间中的一只鸟。我们称之为“粒子”。所有的粒子都有一个由被优化的函数决定的适应值(fitness value)，每个粒子还有一个速度决定他们飞翔的方向和距离。然后粒子们就追随当前的最优粒子在解空间中搜索。

PSO 初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次迭代中，粒子通过跟踪两个"极值"来更新自己。第一个就是粒子本身所找到的最优解，这个解叫做个体极值pBest。另一个极值是整个种群目前找到的最优解，这个极值是全局极值gBest。另外也可以不用整个种群而只是用其中一部分作为粒子的邻居，那么在所有邻居中的极值就是局部极值。

4.1.2粒子公式

在找到这两个最优值时，粒子根据如下的公式来更新自己的速度和新的位置：

v[] = w * v[] + c1 * rand() * (pbest[] - present[]) + c2 * rand() * (gbest[] - present[]) (a)

present[] = present[] + v[] (b)

v[] 是粒子的速度, w是惯性权重,present[] 是当前粒子的位置. pbest[] and gbest[] 如前定义 rand () 是介于（0， 1）之间的随机数. c1, c2 是学习因子. 通常 c1 = c2 = 2.

4.2基于GLBest．PSO算法的PID控制器参数优化

PID控制器性能的好坏与对其参数的整定有很大关系，对PID控制器参数的优化整定一直是控制领域研究的重要问题，随着一些智能优化算法的提出，出现了利用遗传算法、粒子群优化算法等对PID控制器参数进行优化整定的方法…ol，并且取得了很好的效果。在此研究基础上．现利用本文提出的GLBest．PSO算法对PID控制器的参数优化进行尝试。

考虑如图2所示的反馈控制系统，图2中㈣表示PID控制器的传递函数，假设e(t)表示系统误差，u(t)表示控制器输出，则

式中，Kp、Ti、Td分别表示PID控制器的比例、积分、微分参数。经过拉氏变换后，PID 控制器传递函数可描述为：

式中，Ki=Kp/Ti,Kd=Kp*Td。

典型的工业工程通常可以近似为一阶滞后对象或者二阶滞后对象，其传递函数表示为：

PID参数整定问题涉及到寻找一组优化参数[Kp,Ki,Kd],使得控制系统在快速响应的同时又满足超调量小、稳定时间短等性能目标。

4.2.1实例仿真

飞锯是对连续生产的无限长工件进行定长切割的锯床，由于具有高效率、高精度的特点，目前自动化生产线上飞锯的使用比较广泛。整个飞锯系统由滑块刀架、位置伺服系统、自动卸料机构以及可编程序控制器PLC控制的辅助设备组成。这里采用PID控制器来实

现对位置伺服结构控制，飞锯交流调速系统的传递函数可近似为：

式中，K=1， =0.95，T=1.72.。

采用传统PID控制器对该系统进行控制，分别利用Z-N法、LDW-PSO算法、TVAC．PSO

算法和GLBest．PSO算法来优化整定得到PID控制器的3个参数以及对应的目标优化值

(算法参数的设定与本文2．3节算法性能测试中所选参数相同，以ISE值作为目标函数

值，如表2所示)，单位阶跃响应曲线如图3所示。

可以看出，本文提出的GLBest．PSO算法整定得到的PID控制器具有快速、无超调的响应特性，相对于传统的PID控制器参数整定方法z．N算法、LDW-PSO算法、TVAC．PSO 算法，性能指标均有所提高，优化目标函数值变小。

5.总结

随着工业技术的发展，PID技术越来越成为智能化与自动化发展的必要技术，PID 控制算法的参数整定不断得到创新，如神经网络法、遗传算法、粒子群优化算法等。无论是哪一种方法，都是将获得[Kd,Ti,Td]的最优解为目标而设计的，都是以得到输入信号与输出信号无限接近为最终目标去试验的。本文除了介绍教材上提及的几种整定方法外，还通过阅读文献资料，提供了两种比较新型的整定方法，分别是粒子群优化算法和BP神经网络控制算法，这两种方法在寻找最优解上都有各自的特点，具体请阅读以上内容。

6.参考文献

（1）计算机控制系统/张德江等编著.—北京：机械工业出版社，2007.7

（2）徐志成.王树青.XU Zhicheng.WANG Shuqing 新型的PID控制器参数整定方法[期刊论文]-计算机工程与应用2011(25)

（3）陈玉洁试论PID控制器的参数整定[期刊论文]-科技创新与应用2015(6)

（4）徐志成.王树青.XU Zhicheng.WANG Shuqing 新型的PID控制器参数整定方法[期刊论文]-计算机工程与应用2011(25)

（5）柏滢.林都.Bai Ying.Lin Du 一阶加纯滞后对象的PID控制器参数整定方法的比较研究[期刊论文]-电子世界2014(15)

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A.微分方程 B.差分方程 C.积分方程 D.离散方程 8.香农采样定理给出了采样周期的上限，采样周期的下限为计算机执行控制程序和 （）所耗费的时间，系统的采样周期只能在Tmin和Tmax之间选择。 ( A ) A.输入输出 B.A/D采样时间 C.D/A转换时间 D.计算时间 9.在有交互作用的多参数控制系统中，振铃现象有可能影响到系统的（）。 ( B ) A.可靠性 B.稳定性 C.经济性 D.通用性 10.在实际生产过程中，因为前馈控制是一个（），因此，很少只采用前馈控制的方案， 常常采用前馈－反馈控制相结合的方案。 ( A ) A.开环系统 B.闭环系统 C.稳定系统 D.不稳定系统 11.软件是工业控制机的程序系统；其中面向控制系统本身的程序，并根据系统的具体 要求，由用户自己设计的软件称作（）。 ( B ) A.系统软件 B.应用软件 C.支持软件 D.控制软件 12.在程序设计的过程中，程序设计人员选取一种适当地高级（或汇编）语言，书写程 序的步骤叫做（）。 ( D ) A.编译 B.程序设计 C.调试 D.编码 13.一个12位的A/D转换器，其量化精度约为0.02%，若其孔径时间为10微妙，如 果要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正旋波模拟信号的最大频率为（）。 ( C ) A.2HZ B.3HZ C.4HZ

基于热敏电阻的数字温度计

微型计算机控制技术大作业 设计题目：基于热敏电阻的数字温度计 院系：计算机科学与信息工程学院 学生姓名：丁宏盟 学号：201103010029 专业班级：计算机科学与技术(嵌入式方向)11-1 指导教师：赵凯 2014.06.07

目录 1、概述 (1) 2、设计要求 (1) 3、课程设计目的： (2) 4、性能指标： (2) 5、原理框图 (2) 6.1热敏电阻温度转换原理 (3) 6.2 热敏电阻仿真电路图： (4) 6.3 热敏电阻程序代码： (4) 7、实验总结及心得体会 (10) 6、参考文献 (11)

基于热敏电阻的数字温度计 1、概述 随着以知识经济为特征的信息化时代的到来人们对仪器仪表的认识更加深入，温度作为一个重要的物理量，是工业生产过程中最普遍，最重要的工艺参数之一。随着工业的不断发展，对温度的测量的要求也越来越高，而且测量的范围也越来越广，对温度的检测技术的要求也越来越高，因此，温度测量及其测量技术的研究也是一个很重要的课题。目前温度计按测使用的温度计种类繁多，应用范围也比较广泛，大致可以包括以下几种方法：1，利用物体热胀冷缩原理制成的温度计2，利用热电效应技术制成的温度检测元件3，利用热阻效应技术制成的温度计4，利用热辐射原理制成的高温计5，利用声学原理进行温度测量本系统的温度测量采用的就是热阻效应。温度测量模块主要为温度测量电桥，当温度发生变化时，电桥失去平衡，从而在电桥输出端有电压输出，但该电压很小。将输出的微弱电压信号通过OP07放大，将放大后的信号输入AD转换芯片，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。 2、设计要求 使用热敏电阻类的温度传感器件利用其感温效应，将随被测温度变化的电压或电流用单片机采集下来，将被测温度在显示器上显示出来： ●测量温度范围?50℃～110℃。 ●精度误差小于0.5℃。 ●LED数码直读显示。 本题目使用铂热电阻PT100，其阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。厂家提供有PT100在各温度下电阻值值的分度表，在此可以近似取电阻变化率为 0.385Ω/℃。向PT100输入稳恒电流，再通过A/D转换后测PT100两端电压，即得到PT100的电阻值，进而算出当前的温度值。 采用2.55mA的电流源对PT100进行供电，然后用运算放大器LM324搭建的同相放大电路将其电压信号放大10倍后输入到AD0804中。利用电阻变化率0.385Ω/℃的特性，计算出当前温度值。

2015年淄博市专业技术人员继续教育作业

单选题 C 城市群、发展轴与经济区的耦合，将形成以“城市群为核心、（发展轴）为主线、经济区合作为重点”的国土空间开发组织模式。 D 低碳经济作为一个新的经济增长点会带来许多重大投资机会，高能效的(电力)、交通、建筑、工业和绿色基础设施建设这五个方面将会产生重大投资机会。 地球上的物质和能量交换产生生物，生物又对地球上物质和能量的交换起反作用，这样便产生丰富多彩的（生物圈），形成生态系统不断发展的过程。 F 非固态环境污染，包括( )废弃物污染和水体废弃物污染，其成分复杂，污染频发，治理难度大，直接威胁到人民的生命健康安全。气体 G 固体废弃物的(B)是指在管理和工艺上采取措施，从固体废弃物中回收物质和能量，加速物质和能量的循环。B资源化 公共产品自身很难排除他人染指其产生的不可分割的效益，在公共产品使用过程中容易产生两个问题：公地的悲剧和（搭便车）问题。公民（环境权）是指公民享有的在不被污染和破坏的环境中生存及利用环境资源的权利。 根据我国的法律规定，公民环境权的实现主要依赖于国家环境( )法治的保障。B行政 H 灰霾的出现与相对湿度呈稳定( )关系。B负相关线性 环境权的具体主张是由( )的一位医生在1960年首先提出来的。B德国 环境权作为一项基本人权，其核心是( )。C生存权 J 近年来，人口问题开始出现新的转型，人民群众非常注重追求( )。

A生命质量B生育质量C生活质量D以上都是 建设生态文明，要以(B )为准则。B自然生态规律 建设环境友好型社会，要以(D )为动力。D绿色科技 “减量化、资源化、无害化”是固体废弃物污染防治的总原则。( )是将不能回收利用资源化的固体废弃物，通过物理、化学等手段进行处臵，使之达到不损害人体健康、不污染周围的自然环境的目的。C 无害化 L 绿色农业的发展目标概括地讲是“三个确保、一个提高”，即确保农产品（质量安全）；确保生态环境安全；确保生物资源安全；提高农业综合经济效益。 P PM2.5是直径(D)的细颗粒物，也称可入肺颗粒物。D小于等于2.5微米 Q 气体废弃物的特征有(D )。A来源广泛，成分复杂B空间层次性C造成多种典型污染D以上都是 S 生态文明( )是生态文明建设的根本保证，它为生态文明建设提供规范和监督、约束力量。制度建设 生态文明建设的前提和关键是( )。A发展 生态系统具有(C )，生态开放原则最终开启了把物体孤立在自足中、并把环境和异己者排斥在自己原则之外的封闭观念。C开放性 所谓( )是指对生态系统停止人为干扰，以减轻负荷压力，依靠生态系统的自我调节能力与自组织能力使其向有序的方向进行演化，或者利用生态系统的这种自我恢复能力，辅以人工措施，使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展。生态修复 生产中，在合理使用投入品的前提下，注意利用植物、动物和微生物之间的生物系统中能量的转移，重视资源的合理利用和保护，使之始终保持在良好的状态下，体现( )。C持续性 T

计算机控制技术复习大作业及答案

2014年上学期《计算机控制技术》复习大作业及参考答案========================================================== 一、选择题（共20题） 1.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（ A ）转换。 A．A/D转换器B．双向可控硅 C．D/A转换器D．光电隔离器 2.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（ D ）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 3.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 ）。 A．比较小B．比较大C．取零值D．取负值 4. 在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（ B ）。 A．阳极B．阴极 C．阴极或阳极D．先送阴极再送阳极 5. 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（B ）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 6.计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（B） 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植并提供给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 7. 键盘锁定技术可以通过（C）实现。 A．设置标志位 B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都行 D．定时读键值 8. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C）。 A．0．3 伏以下B．0．7伏以上 C．-3伏以下D．+3伏以上 9. 在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（D）提高信/躁比。 A．只能通过模拟滤波电路 B.只能通过数字滤波程序 C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路 D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路 10．步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（B ）。 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

计算机控制作业答案

1两种 USB口的特点及区别？通用指标，传输模式，U SB 器件，硬件接口。 答： 两种 USB的特点： (1)USB 接口支持设备的热插拔功能 , 采用菊花式的连接 . (2)USB 有2电源线(5V),2 数据线 ,采用差分信号传输 ,可为连接在其上的设备提供 5V 电压 /100mA电流的供电 ,最大可提供 500mA的电流 . (3)一个 USB控制器可以连接多达 127个外设 ,而两个外设间的距离(线缆长度)可达 5 米. 两种 USB的区别 : 协议不同 ,USB1.1 传输速率是 12Mbps,USB2.0 传输速率是 480Mbps. 2光驱、硬盘、软驱的总线形式。 答： (1)光驱 :IDE ATA/ATAPI ，内部并行总线 . (2)硬盘:IDE SATA ，内部并行总线 . (3)软驱:软驱分内置和外置两种 ,内置软驱使用专用的 FDD接口 ,而外置软驱一般用于笔 记本电脑 , 使用 USB接口 . 3I2C、 SPI、SCI 总线的特点？ 答： (1)I2C 总线由数据线 SDA与时钟线 SCL两条线构成通信线路，既可以发送数据也可以接收数据，在 CUP与被控 IC 之间，IC 与 IC 之间都可以进行双向传送，最高传输速度为 400Kbps. (2)S PI 是一个环形总线结构 , 是一种标准的四线同步双向串行总线 , 在 SCK的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换 , 可以同时发出和接收串行数据 . (3)S CI 是一种通用异步通信接口 UART. SCI 模块采用标准非归零( NRZ)数据格式 ,能够实现多 CPU之间或同其他具有兼容数据格式 SCI 端口的外设进行数据通信 . 4指出 RS-232、RS-485、 USB等总线的特点及发展趋势。 答： (1)RS-232 的特点：全双工数据传输，单端输入输出 , 有地线、发送和接受三条线即可实现数据传输 , 传输速率 20kb/s ，传输距离限于 15m,采用单端驱动和接收电路 . 采用负逻辑高电平为( -5--15v )，低电平为 (5-15v) ，电源电压为 +15v 或 +12v. (2)R S-485 的特点：半双工工作方式，差分信号传输，传输距离为几十米到上千米，速率 10Mbit/s, 采用屏蔽双绞线传输 . 可连接 32 个设备 . 电平逻辑“ 1”以两线间的电压差为 (+2 — 6V)表示；逻辑“ 0”以两线间的电压差为 (-2 —6V)表示，外接电源电压一般为 5v. (3)USB 即插即用 ,菊花式连接 ,有 2电源线( 5V)，2数据线，而两个外设间的距离(线缆长度)可达 5米,差分信号传输 , 可外接 127 个设备. 5、简要归纳 ISA、 PCI 和 STD三种端口的特点。 答： ISA：有 98 根信号线，数据线宽 16 位，地址线宽 24 位，总线时钟 8MHz，中断源为边沿触发，数据传输速度为 16MB/S。 PCI：64 位总线( 3.3V )或者 32 位( 5V)，最高总线频率为 33.3MHz/66MHz，数据传输速度为 80MB/S，(最高传输速度为 133MB/S)，支持 10 个外设。

计算机控制作业4

《计算机控制技术》2009级期末考查大作业 系别：电子电气工程系 班级：09级电气（2）班 姓名： 学号： 指导教师：梁绒香

目录 一、PID算法的设计及分析 (2) 1.1 PID控制算法简介 (2) 1.2基于MATLAB仿真被控对象 (3) 二、大林算法 (5) 2.1大林算法简介 (5) 2.2确定期望闭环传递函数 (6) 2.3 基于MATLAB仿真被控对象 (7) 3.1 Smith算法简介 (9) 3.2 数字Smith预估控制系统 (10) 3.3采用Matlab系统仿真 (11) 四、PID算法、大林算法、数字Smith预估控制算法三种算法比较 (12) 五、参考文献 (14)

基于MATLAB 的电炉温度控制算法比较及仿真研究 一、PID 算法的设计及分析 1.1 PID 控制算法简介 PID 调节是连续系统中技术最成熟的、应用最广泛的一种控制算方法。它结构灵活，不仅可以用常规的PID 调节，而且可以根据系统的要求，采用各种PID 的变型，如PI 、PD 控制及改进的PID 控制等。它具有许多特点，如不需要求出数学模型、控制效果好等，特别是在微机控制系统中，对于时间常数比较大的被控制对象来说，数字PID 完全可以代替模拟PID 调节器，应用更加灵活，使用性更强。所以该系统采用PID 控制算法。系统的结构框图如图1-1所示： 图1-1 系统结构框图 具有一阶惯性纯滞后特性的电阻炉系统，其数学模型可表示为： 1()1s Ke G s T s τ-= + （1-1） 在PID 调节中，比例控制能迅速反应误差，从而减小误差，但比例控制不能消除稳态误差，p K 的加大，会引起系统的不稳定；积分

《专业技术人员职业发展》作业最全含三题

第一： 工作倦怠与工作应激的区别在于工作倦怠包含有对待服务对象、工作和组织的负性的态度和行为，并且工作倦怠是一个动态的形成发展过程；应激反应通常是产生于个体所知觉到的工作要求，与个体能力之间的不一致，而工作倦怠则是产生于个体所知觉到的对工作的投入与从工作中获得的回报之间的不符合、不一致，其中主观的情绪因素占重要地位。从应激的刺激-反应相互模型角度出发，发现倦怠于应激紧密相连，但是两者还是有区别的，应激本身不是倦怠，倦怠被认为是持续的、严重的应激的一个结果，同是，应激源与应激有更高的相关，而不是与倦怠有高相关；同时，工作与倦怠之间的相关高于与应激之间的相关；与应激相比，倦怠与工作不满意、离职倾向、身体与情感症状、知觉到的成就水平等变量有更高的相关。倦怠是应激失败后的一种结果，应激对倦怠有直接的影响。换而言之，应激是工作倦怠产生的原因。应激不一定导致工作倦怠，工作应激和工作倦怠的关系受到第三者的影响，即它们的关系受到个体的人格、社会支持、自我效能、应对方式等中介或调节因素的影响。作为应激和工作倦怠关系中的第三者，各变量的作用不同。人格在它们的关系中起着重要的作用，但人格和应激谁是中介变量还有待进一步研究，社会支持可能是中介而非调节变量，自我效能与工作倦怠负相关，使用直接面对问题的应对方式，应激对个体工作倦怠的影响较低。 第二： 协调，组织及其人员面对组织内外各种冲突，冲突各方进行信息沟通、平复情绪、平衡利益、调节关系的活动过程。 专业技术人员协调能力的构成由情绪控制力、敏锐的洞察力、沟通说服能力和统筹调节资源能力五个方面构成。协调的基本原则有以下三个方面： 1.协调是管理中的必要前提，也是化解冲突的基本手段。 2.在冲突协调中要变“不商量”、“没商量”为“有商量”、“好商量”。 3.大事协商，小事不纠缠。 协调的策略选择。依据托马斯二维空间模式协调的五种策略：竞争、合作、妥协、回避和迁就。五种冲突协调策略的主要特点如下： 1.妥协：冲突使得人们耽误工作，并且引起烦恼和痛苦，于是协调者为了目标能够迅速达成一致,找到一个双方都能接受的方法，使工作能继续下去。可能出现的结果是双方都做出让步，但问题并没有因此得到真正的解决。 2.合作：双方的重要性是一样的，决策的性质对双方都是同等的，决策过程也是公平的。目标是共同解决问题，双方都表明自己的态度，来寻求解决问题的办法。结果是问题有可能得到解决，双方都对问题作出承诺并且对公平的对待表示满意。 3.回避：因为反对总是会引起人与人之间关系紧张，为了避免处理冲突，协调者对此保持中立，让协调者认为那是其他人的问题，最终结果是冲突得不到解决，会引起长期矛盾并通过各种方式表现出来。 4.迁就：为了不刺激他人，保持良好的关系，过度在意别人的感受，以期来改善协调者与被协调者之间的关系，结果就是其他人倾向于利用你。 5.竞争：为了维护自己的权威，宁可冒险引起别人的反感，也不能放弃已做的选择，实现自我的利益，协调者认为自己是正确的，但对方感到受挫，也许还会感到羞辱。 追求协调的合作共赢

计算机控制作业及答案

.计算机控制系统是由哪级部分组成的各部分作用硬件组成：微控制器或微处理器、ROM、RAM、外部设备、网络通信接口、实时时钟、电源。软件组成：系统软件和应用软件。作用：硬件中有A/D 称为模拟数字转换器，它包括采样保持和量化，其输出为数字形式，何时采样由计算机控制。 D/A称为数字模拟转换器，它是将数字信号转换成模拟信号形成控制量。应用软件根据要解决的问题而编写的各种程序，系统软件包括 操作系统，开发系统。 .为适应控制现场的工作环境，对工业控制机有何要求 （1）适应性（2）可靠性（3）实时性（4）扩展性 结构：（1）基于通用计算机的结构（2）基于嵌入式系统的结构 . PCI总线，CPCI总线，PC/104总线以及RS232,RS422,RS485有何特点，电平特性，适用场合 .何谓IO接口在计算机控制系统中为什么要有IO接口 （1）解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题 （2）解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题 （3）解决CPU的负载能力和外围设备端口的选择问题 .计算机与外围设备交互信息有哪几种控制方式各有何优缺点 （1）并行通信。优点：传送速度快、信息率高。缺点：传输线多，成本高（2）串行通信。全双工方式RS-422 ,RS-232。半双工方式RS-485 （3）同步通信。要求收发双方具有同频同相的同步时钟信号，每帧信息开始加特定的同步字符，不允许有间隙

（4）异步通信。开始位，停止位，发送的字符间允许有间隙 .模拟输入通道中为何要加采样保持器，采样保持器的组成及要求是什么（1）用采样保持电路使得在A/D转换期间保持输入模拟信号不变 （2）孔径时间：AD转换器完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。 孔径误差：在孔径时间ta/d内，由于输入信号x(t)的变化所引起的误差称为孔径误差δ。 以ta/d＝10μs的10位ADC芯片为例： 为保证不低于%的转换精度 的主要性能指标有哪些10V8位的ADC转换精度如何计算 (1). 接口特性(2). 量程(3). 分辨率(4). 误差和精度(5). 转换速率(6). A/D转换的方法 一个8位A/D转换器，孔径时间为100。如果要求转换误差在A/D转换精度（%）内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少 f=(2*pi*100*10^(-6)*100)= 请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推出输出电压与输入数字量之间的关系式。 微机p328 什么是数字PID位置控制算法和增量型控制算法试比较它们的优缺点。 已知模拟调节器的传递函数为： ，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T=

计控第二次大作业-氧化炉

宁波大学答题纸 （20 12 —20 13 学年第 1 学期） 课号： 103Z01A07 课程名称：计算机控制技术改卷教师： 学号：姓名：得分： 大作业（二） 下图为氧化炉对象，工艺要求氧化炉内的反应温度恒定，一般通过氧化炉的氨气和氧气比恒定来实现，但氨管压力波动会影响氨气流量变化，空气含氧量会随环境发生变化。被控量为氧化炉温度，调节量为氨气管道阀门。 绪论 在硝酸铵生产过程中，氨氧化炉是关键设备。其工艺流程：氨气和空气混合气体进入氧化炉，在铂金触煤的作用下进行氧化反应，生成所需要的一氧化氮，这是一个多种参数相互制约的复杂过程，工艺控制指标的好坏关系到生产能否稳定运行，生产效益以及设备安全问题。 氨氧化法制硝酸是硝酸生产中比较普遍的方法，氨气和空气混合气体经静化后，进入氧化炉，在铂金网的作用下，在绝压0．45 MPa，温度850℃的条件下，将氨氧化成一氧化氮气体，影响氧化反应过程的因素有氨的体积分数，压力，氧化率，反应温度，混合气流量，铂网活性等，氧化率是氧化反应的指标，但目前没有有效的检测手段。在一定条件下，氧化率正比于反应温度，而氨气是氧化反应的主要成分，反应的温度取决于气体中氨的体积分数，而氨的体积分数又无法测量，只有氧化炉温度能间接反应出氧化率。为了获得更高的氧化率，氧化炉温度与氨的体积分数均控制在极值，而炉温超到1100℃会烧毁价值昂贵的铂金网，氨的体积分数超过14％会引起恶性爆炸事故毁坏生产设备，必需加设联锁保护系统，氧化炉温度及氨空比是最关键的控制参数，对仪表精度要求极高。因此氨氧化反应对氧化炉内的氨空流量比和炉温的要求非常严格，所以，氨空比与炉温的实时检测与稳定控制是氧化炉控制的关键。

北航计算机控制系统大作业

北航计算机控制系统大作业

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计算机控制系统 大作业 姓名：陈启航 学号： 教师:周锐 日期:2016年6月1日

综合习题1 已知: 4 4)(+= s s D , 1） 试用 Z 变换、一阶向后差分、向前差分、零极点匹配、Tus ｔｉn 变换和预修正的Tus ｔin （设关键频率＝4）变换等方法将D （s)离散化，采样周期分别取为０.１s 和 0.4s; ２） 将 Ｄ（z ）的零极点标在Z 平面图上 3） 计算D （j ω)和各个Ｄ(e j ωT )的幅频和相频特性并绘图,ｗ由０~ 20r ad ，计算40 个点,应包括=4 点,每个T 绘一张图（Z 变换方法单画) 4） 计算 D(s)及T=0．1,T=０.4 时D （z ）的单位脉冲响应，运行时间为4 秒 5) 结合所得的结果讨论分析各种离散化方法的特点 6) 写出报告，附上结果。 解： （1） Z 变换法: a.离散化： T =0.1s 时， D (z )= 4z z ?0.6703； T =0.4s 时, D (z )= 4z z ?0.2019 ； ｂ.D (z )的零极点 c. D (jω)和D(e jωT )幅频相频特性曲线 连续系统: -1 -0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81 -1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81 零点 T=0.1s 时极点T=0.4s 时极点

T=0.1s时 T=0.4s时

计算机控制系统作业参考答案

《计算机控制系统》作业参考答案 作业一 第一章 1.1什么是计算机控制系统？画出典型计算机控制系统的方框图。 答：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用算机代替模拟控 制装置,对被控对象进行调节和控制. 控制系统中的计算机是由硬件和软件两部分组成的.硬件部分: 计算机控制系统的硬件主要是由主机、外部设备、过程输入输出设备组成; 软件部分: 软件是各种程序的统称，通常分为系统软件和应用软件。 1.2.计算机控制系统有哪几种典型的类型？各有什么特点。 答：计算机控制系统系统一般可分为四种类型： ①数据处理、操作指导控制系统；计算机对被控对象不起直接控制作用,计算机对传感器产生的参数巡回检测、处理、分析、记录和越限报警，由此可以预报控制对象的运行趋势。 ②直接数字控制系统；一台计算机可以代替多台模拟调节器的功能，除了能实现PID 调节规律外, 还能实现多回路串级控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解藕控制，以及自适应、自学习,最优控制等复杂的控制。 ③监督计算机控制系统；它是由两级计算机控制系统：第一级DDC 计算机, 完成直接数字控制功能；第二级SCC 计算机根据生产过程提供的数据和数学模型进行必要的运算，给DDC 计算机提供最佳给定值和最优控制量等。 ④分布式计算机控制系统。以微处理机为核心的基本控制单元，经高速数据通道与上一级监督计算机和CRT 操作站相连。 1.3.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么？计算机控制系统有哪些优点？ 答：计算机控制系统与连续控制系统主要区别：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与 控制的自动控制系统,既:用计算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制。 与采用模拟调节器组成的控制系统相比较，计算机控制系统具有以下的优点： (1)控制规律灵活，可以在线修改。(2)可以实现复杂的控制规律，提高系统的性能指标. (3)抗干扰能力强，稳定性好。 (4)可以得到比较高的控制精度。 (5)能同时控制多个回路，一机多用，性能价格比高。 (6)便于实现控制、管理与通信相结合，提高工厂企业生产的自动化程度. (7)促进制造系统向着自动化、集成化、智能化发展。 图1.3-2 典型的数字控制系统 给定

济南大学-微型计算机控制技术大作业

智能循迹小车——微型计算机控制技术考查作业 自动化与电气工程学院

随着现代化的不断发展，自动化越来越普及，对传感器的应用越来越多，要求精度越来越搞高，本设计面向机械自动化发展，采用了AT89S52单片机作为控制核心，利用红外对管传感器检测黑线达到循迹目的，以及自动停车，自动寻迹，整体系统的电路结构简单，可靠性能高。 采用技术主要有： （1）AT89S52单片机应用； （2）L298电机驱动及PWN电机调速； （3）传感器的有效应用； （4）程序算法的应用。 1、系统方案的选择 1.1 智能循迹小车的主控芯片的选择 方案一：采用Atmel公司的AT89S52单片机作为智能小车的主控芯片，AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，工作电压为5V，32个I/O 口，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。该芯片价格便宜，应用广泛，操作简单，硬件与软件设计相对简单。大学生广泛用于单片机学习与创作。资源足够用于智能小车的设计。因此，本设计选择了此芯片。 方案二：采用德州仪器公司生产的F系列单片机MSP430F1611作为智能小车的主控芯片，MSP430F1611是一款超低功耗单片机，工作电压范围为1.8V-3.6V,48 位I/O 口线，16-Bit RISC架构，但相应硬件复杂，软件编写相对难度大，而且价格昂贵，用于智能小车资源过剩，造成浪费。经过讨论，我们放弃了此方案。 1.2智能循迹小车电源模块的选择 方案一：直接用直流电源供电。采用LM7812和LM7805稳压后产生12V和5V的直流电压，供给系统各个模块用。虽然直接用直流电源供电，功率大，但由于有电源供电线的限制，这样就会对小车的行动造成诸多不便，为了能使小车能够简便地行驶，只能放弃这一方案。

2017测控专业《计算机控制技术》复习大作业资料

2017年上学期《计算机控制技术》复习大作业 ===================================================== 复习内容一：本学期每章节布置做过的习题 复习内容二：如下整理的各题型 一、选择题（共20题） 1.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（）转换。 A．A/D转换器B．双向可控硅 C．D/A转换器D．光电隔离器 2.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 3.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 4. 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 5. 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 6.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植并提供给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 7. 键盘锁定技术可以通过（）实现。 A．设置标志位 B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都行 D．定时读键值 8. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（）。 A．0．3 伏以下B．0．7伏以上 C．-3伏以下D．+3伏以上 9. 在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（）提高信/躁比。 A．只能通过模拟滤波电路 B.只能通过数字滤波程序 C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路 D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路 10．步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（）。 A．步进电机可以直接接受数字量

计算机控制作业

水温控制系统 一,任务 设计并制作一个水温自动控制系统,控制对象为1升净水,容器为搪瓷器皿.水温可以在一定范围内由人工设定,并能在环境温度降低时实现自动控制,以保持设定的温度基本不变. 二,要求 1.基本要求 (1)温度设定范围为40～90℃,最小区分度为1℃,标定温度≤1℃. (2)环境温度降低时(例如用电风扇降温)温度控制的静态误差≤1℃. (3)用十进制数码管显示水的实际温度. 2.发挥部分 (1)采用适当的控制方法,当设定温度突变(由40℃提高到60℃)时, 减小系统的调节时间和超调量. (2)温度控制的静态误差≤0.2℃. (3)在设定温度发生突变(由40℃提高到60℃)时,自动打印水温随时间变化的曲线. 设计 一,方案设计与论证 本题目要求:能在40 ℃至90 ℃范围内设定控制水温, 静态控制精度为0.2 ℃.并具有快速性与较小的超调,以及十进制数码管显示,温度曲线打印.

测量部分 采用温度传感器铂电阻Pt1000.铂热电阻的物理化学 性能在高温和氧化性介质中很稳定,线性较好.在0—100 ℃时,最大非线性偏差小于0.5 ℃.铂热电阻与温度关系 是:Rt = R0(1+At+Bt*t) 其中Rt 是温度为t 时电阻; R0是温度为0 ℃时电阻; A,B 为温度系数. 驱动控制部分 此方案采用SPCE061A 单片机实现,此单片机内置8路 ADC,2路DAC.另外,该芯片内置JTAG 在线仿 真,编程接口,可以方便实现在线调试. 二,系统硬件电路设计 2.1 电路方框图及说明 方框图说明 键盘设定 数据采集 SPCE061A 数据显示 串口接口--pc-- 打印 继电器 热电炉 语音提示

专业技术人员信息化能力建设作业及答案(5次满分).doc

3、 ［博最早源于Twitter, 这是一个成立于2006年的美国微博网站。 （填空）P254 选 A 、 B 、 C 、 A 、 B 、 专业技术人员信息化能力建设作业及答案（5次满分） 第一次作业 6/26/2014, 6时39分 分数6分 1、 政府信息化基本经历了办公自动化（OA ）、政府管理信息系统（MIS ）和电子政务（EG ）三 个基木过程。（填空）P133 2、 所谓教育信息化,是指在教育领域全面深入地运用计算机多媒体技术和网络信息技术， 以现代信息技术来促进教育的全面改革，使之适应信息化社会对教育发展的新要求，最终实 现教育现代化的过程。（填空）P207 4、计算机病毒是一个小小程序，但它和普通的计算机程序不同，它的特点是什么？（简 答）116 答：计算机病毒虽是一个小小程序，但它和普通的计算机程序不同，具有以下特点。（1）日 我复制的能力。它可以隐藏在合法程序内部，随着人们的操作不断地进行自我复制。⑵它 具有潜在的破坏力。系统被病毒感染后，病毒一般不即时发作，而是潜藏在系统中，等条件 成熟后，便会发作，给系统带来严重的破坏。（3）它只能由人为编制而成。计算机病毒不可 能随机自然产生，也不可能由编程失误造成。（4）它只能破坏系统程序，不可能损坏硬件设 备。（5）它具有可传染性，并借助非法拷贝进行这种传染。计算机病毒通常都附着在其他程 序上，在病毒发作时，有一部分是自己复制自己，并在一定条件下传染给其他程序；另一部 分则是在特定条件下执行某种行为。 5、 网络、数字电视是现代信息传递方式中的（C ）方式。（单选） A 、 有线通讯传输 B 、 无线通讯传输 C 、 数字通讯传输 D 、 纸张通讯传输 6、 （B ）之间的电了商务是指企业通过Internet 为消费者提供一种新型的购物环境——网上商 店，进行电子商务交易。（单选）P159 A 、 企业与政府 B 、 企业与消费者 C 、 企业与企业 D 、 消费者与消费者 7、 由于网上通信双方互不见面，所以在交易前必须首先确认对方的真实身份，支付时还要 确认对方账号等信息是否真实有效。这体现了电子商务安全的基本要求中的（C ）。（单 ）P178 有效性 机密性 可靠性 完整性 利用网络，特别是Internet,可以使全世界的教育资源连成一个信息海洋，供广大教育用 户共享。体现了教育信息化的特征中的（A ）特征。（单选）P208 资源全球化

计算机控制系统(大作业) (2)

一问答题 (共6题，总分值60) 1. 根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？（10 分） 答：根据采样过程的特点，可以将采样分为以下几种类型。 (1) 周期采样指相邻 两次采样的时间间隔相等，也称为普通采样。 (2) 同步采样如果一个系统中有多个 采样开关，它们的采样周期相同且同时进行采样，则称为同步采样。 (3) 非同步采样 如果一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同但不同时开闭，则称为非同步 采样。 (4) 多速采样如果一个系统中有多个采样开关，每个采样开关都是周期采样 的，但它们的采样周期不相同，则称多速采样。 (5) 随机采样若相邻两次采样的时 间间隔不相等，则称为随机采样。 2. 简述线性定常离散系统的能控性定义。（10 分） 答：若对某个初始状态X（0），存在控制作用序列{u（0），u（1），…，u（n-1）}，使系统在第n步上达到到原点，即X（n）=0，则称状态X（0）能控。 3. 简述积分调节的作用（10 分） 4. 简述现场总线控制系统的基本组成。（10 分） 答：现场总线控制系统的基本组成主要表现在6个方面： 1、现场通信网络 2、现场设备互联 3、互操作性 4、分散功能快 5、通信线供电 6、开放式互联网络 5. 等效离散化设计方法存在哪些缺陷？（10 分） 答：等效离散化设计方法存在以下缺陷： (1) 必须以采样周期足够小为前提。在许多实际系统中难以满足这一要求。 (2) 没有反映采样点之间的性能。特别是当采样周期过大，除有可能造成控制系统不稳定外，还使系统长时间处于“开环”、失控状态。因此，系统的调节品质变坏。 (3) 等效离散化设计所构造的计算机控制系统，其性能指标只能接近于原连续系统(只有当采样周期T=0时，计算机控制系统才能完全等同于连续系统)，而不可能超过它。因此，这种方法也被称为近似设计。 6. 列举三种以上电源抗扰措施。（10 分） 答：(1)采用交流稳压器。当电网电压波动范围较大时，应使用交流稳压器。若采用磁饱和式交流稳压器，对来自电源的噪声干扰也有很好的抑制作用。 （2）电源滤波器。交流电源引线上的滤波器可以抑制输入端的瞬态干扰。直流电源的输出也接入电容滤波器，以使输出电压的纹波限制在一定范围内，并能抑制数字信号产生的脉冲干扰。

计算机控制作业及答案

计算机控制系统是由哪级部分组成的？各部分作用 硬件组成：微控制器或微处理器、ROM RAM外部设备、网络通信接口、实时时 钟、电源。软件组成：系统软件和应用软件。作用：硬件中有A/D 称为模拟数字转换器，它包括采样保持和量化，其输出为数字形式，何时采样由计算机控制。 D/A 称为数字模拟转换器，它是将数字信号转换成模拟信号形成控制量。应用软件根据要解决的问题而编写的各种程序，系统软件包括 操作系统，开发系统。 . 为适应控制现场的工作环境，对工业控制机有何要求？ （1）适应性（2）可靠性（3）实时性（4）扩展性 结构：（1）基于通用计算机的结构（2）基于嵌入式系统的结构 .PCI总线，CPCI总线，PC/104总线以及RS232,RS422,RS485有何特点，电平特性，适用场合？ . 何谓IO 接口？在计算机控制系统中为什么要有IO 接口？ （1）解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题 （2）解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题 （3）解决CPU的负载能力和外围设备端口的选择问题 . 计算机与外围设备交互信息有哪几种控制方式？各有何优缺点？ （1）并行通信。优点：传送速度快、信息率高。缺点：传输线多，成本高 （2）串行通信。全双工方式RS-422 ,RS-232 。半双工方式RS-485 （3）同步通信。要求收发双方具有同频同相的同步时钟信号，每帧信息开始加特定的同步字符，不允许有间隙

4）异步通信。开始位，停止位，发送的字符间允许有间隙 .模拟输入通道中为何要加采样保持器，采样保持器的组成及要求是什么? (1)用采样保持电路使得在A/D转换期间保持输入模拟信号不变 (2)孔径时间：AD转换器完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。 孔径误差：在孔径时间ta/d内，由于输入信号x(t)的变化所引起的误差称为孔径误差3。 以ta/d = 10 口s的10位ADC芯片为例： 为保证不低于％勺转换精度 的主要性能指标有哪些？10V8位的ADC转换精度如何计算？ (1).接口特性(2).量程(3).分辨率(4).误差和精度(5).转换速率(6). A/D 转换的方法 一个8位A/D转换器，孔径时间为100，。如果要求转换误差在A/D转换精度(% 内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少？ f=(2*pi*100*10A(-6)*100)= 请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推出输出电压与输入数字量之间的关系式。 微机p328 什么是数字PID位置控制算法和增量型控制算法？试比较它们的优缺点。 已知模拟调节器的传递函数为： EG、1 + 0 085v，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T= 数字控制器的模拟化设计步骤是什么? 第二步：正确地选择米样周期

北航计算机控制系统大作业

计算机控制系统 大作业 姓名：陈启航 学号： 教师：周锐 日期：2016年6月1日 综合习题1 已知: 4 4 )(+= s s D ， 1） 试用 Z 变换、一阶向后差分、向前差分、零极点匹配、Tustin 变换和 预修正的Tustin （设关键频率＝4）变换等方法将D(s)离散化，采样周期分别取为 和 ； 2） 将 D(z)的零极点标在Z 平面图上 3） 计算D （j ω）和各个D(e j ωT )的幅频和相频特性并绘图,w 由0~ 20ra d ，计算40 个点，应包括＝4 点，每个T 绘一张图（Z 变换方法单画） 4） 计算 D(s)及T=，T= 时D(z)的单位脉冲响应，运行时间为4 秒 5） 结合所得的结果讨论分析各种离散化方法的特点 6） 写出报告，附上结果。 解： （1） Z 变换法： a.离散化： T =0.1s 时， D (z )=4z z ?0.6703 ； T =0.4s 时， D (z )=4z z ?0.2019 ； b.D (z )的零极点 c. D (jω)和D(e jωT )幅频相频特性曲线 连续系统： T =0.1s 时 T =0.4s 时

d. D(s)和D(z)单位脉冲响应 D(s)单位脉冲响应： D(z)单位脉冲响应： T=0.1s时 T=0.4s时 （2）各种离散化方法： a.离散化后的D(z) 1、一阶向后差分： T=0.1s时 D(z)= 0.2857z z?0.7143 T=0.4s时 D(z)= 0.6154z z?0.3846 2、一阶向前差分：T=0.1s时 D(z)= 0.4 z?0.6 T=0.4s时 D(z)= 1.6 z+0.6 3、零极点匹配T=0.1s时 D(z)=0.1648(z+1) z?0.6703 T=0.4s时 D(z)=0.3991(z+1) z?0.2019 4、Tustin变换T=0.1s时 D(z)=0.1667(z+1) z?0.6667 T=0.4s时 D(z)= 0.4444(z+1) 5、预修正的Tustin变换（设关键频率=4） T=0.1s时 D(z)=0.1685(z+1) z?0.6629 T=0.4s时 D(z)=0.5073(z+1) z+0.0146 b.D(z)的零极点 1、一阶向后差分