2012-2013(2)计算机控制技术考题A - 标准答案全

评阅人 得分 五、程序设计和程序填空题（共20分，每小题10分）

1．试用C51设计位置型PID子程序，假设已经定义的变量和参数如表1所示，要求该子程序包含迭代操作，并且说明资源占用和运算量情况。

表1 PID控制中使用的资源情况 定义 float e_kT,e_kT_T; float p_P_kT,p_I_kT,p_D_kT,p_I_kT_T, p_kT; float Kp,Ki,Kd; 说明 误差有关量定义 控制有关量定义 参数有关定义 答：编写程序如下： void PID(void) (1分) { p_P_kT=Kp*e_kT; (1分) p_I_kT=p_I_kT_T+Ki*e_kT; (1分) p_D_kT=Kd*(e_kT-e_kT_T); (1分) p_kT=p_P_kT+p_I_kT+p_D_kT; (1分) e_kT_T=e_kT; (1分) p_I_kT_T=p_I_kT; (1分) } 多写了程序行也扣分！！！ 资源占用情况：变量10个，具体e_kT,e_kT_T, p_P_kT,p_I_kT,p_D_kT,p_I_kT_T, p_kT, Kp, Ki, Kd。

或者变量7个，具体为：e_kT,e_kT_T, p_P_kT,p_I_kT,p_D_kT,p_I_kT_T, p_kT。

常量3个，具体为：Kp,Ki,Kd。 (2分) 运算量情况：

乘法3次，加法3次，减法1次，移位2次。 (1分) 2．图2所示是误差电压越限报警示意图，要求对未完成程序填空并且加注释，具体各常数、变量定义和程序如下：

#define delta 2 //上、下限误差限常数定义 #define H 0.2 //误差上限带常数定义 #define L 0.2 //误差下限带常数定义

#define HH 2.1 //HH = delta + H / 2 上限报警值

#define HL 1.9 //HL = delta – H / 2 上限报警复位值 #define LH -1.9 //LH = -delta + L / 2 下限报警复位值 #define LL -2.1 //LL = -delta – L / 2 下限报警值 sbit ALARM_S = P3^5; //蜂鸣器，为0表示蜂鸣器发声

bit over_flag=0,below_flag=0; //越上限报警标志、越下限报警标志定义，为1表示报警 float ekT; //误差电压 void Alarm(void)

{ if( ekT>=HH ) //超过HH { if(over_flag==0) //首次(A点)

{ over_flag=1 ; //置标志

ALARM_S =0; //蜂鸣器报警 }

}

else if( ekT

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{ if(over_flag!=0) //已报警 (B点)

{ over_flag=0 ; //清除标志

ALARM_S =1; //关闭报警 }

else if( ekT

{ below_flag=1; //置标志

ALARM_S =0; //蜂鸣器报警 } }

else if( ekT>LH ) // 超过LH { if(below_flag!=0) // 已报警(D点)

{ below_flag=0; //清除标志

ALARM_S =1; //关闭报警 } }

}

} 评分标准：每空

1分，共计6分，注释4分，酌情给分

六、测试实验题（共12分）

图3所示照片是某种PID算法控制得到的波形照片反色后的图片，水

评阅人 得分 平方向每小格5个数据刷新点，数据刷新周期是10ms，用稳态值的±

5%作为允许误差范围，试从图3的曲线测量出上升时间、峰值时间、调节时间、最大超调量、振荡次数、稳态误差（包括在图上标注刻度）。

0.9 0.2 4.0 7.3 3.2 14

图3 某种PID改进算法控制得到的波形照片反色后的图片

答：画出坐标见图3中上图，允许有±0.5的作图误差； (6分) 下列读数允许有±0.5的读数误差。

超调量σ=0.9div/4.0div=0.22.5=22.5% (1分) 调节时间ts=0.01s/dot*5dot/div*14div=0.7s (1分) 上升时间tr=0.01s/dot*5dot/div*3.2div=0.16s (1分) 峰值时间tp=0.01s/dot*5dot/div*7.3div=0.365 (1分) 振荡次数N=1 (1分) 稳态误差ess=0 (1分)

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