计算机控制技术复习题
——2011-12-14 一．填空题：
1)弱电控制与强电控制之间常用的隔离方式有变压器隔离、继电器隔离和光电隔离等。
2)典型的开关量输出/输入电气接口的功能主要是滤波、电平转换、隔离和功率驱动等。
3)PLC网络包括设备层网络和PLC通信网络两种。
4)现场总线是一种用于底层工业控制和测量设备之间连接的数字式、串行、多点通信的数
据总线。
5)常用的传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤。
6)电网的干扰，频率的波动将直接影响到可靠性与稳定性
7)现场总线常采用简化的OSI参考模型。
8)按网络作用范围的大小，计算机网络可分成局域网、城域网、广域网三类。
9)干扰信号进入到计算机控制系统中的主要耦合方式可分为四中：静电耦合方式、电磁耦
合方式、共阻抗耦合方式、电磁场耦合方式。
10)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。
11工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。
12.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节
器等。
13.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。
14.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。
15.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口
送往计算机。
16.信号接地方式应采用一点接地方式，而不采用多点接地方式。
17.按极点配置设计的控制器通常有两部分组成，一部分是状态观测器，另一部分是控制规
律。
18.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。
19.线性表、数组、堆栈和队列的共同特点是要求连续的存储单元来顺序存放数据元素。
20.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。21．闭环负反馈控制的基本特征是测量偏差、纠正偏差；。
22．闭环控制系统里，不同输出与输入之间的传递函数分母相同。
23．惯性环节的主要特点是，当其输入量发生突然变化时，其输出量不能突变，而是按指数规律变化。
24．静态误差系数是系统在典型外作用下精度的指标，静态误差系数越大，精度越高。
25．系统的相稳定裕度γ
M ，定义为开环频率特性在截止频率ω
c
处相角与180度之差。
26．离散系统稳定性与连续系统不同，它不仅与系统结构和参数有关，还与系统的采样周期有关。
27．零阶保持器是一个相位滞后环节，它的相频特性φ(ω)=．-ωT/2 。
28．若已知闭环系统自然频率为ω
n ，经验上，采样频率ω
s
应取≥10ω
n
。
29．通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为串模干扰。
30．为使传感器特性与A/D变换器特性相匹配，通常应在传感器与A/D之间加入调理电路。
31、 常用的传输介质有_双绞线，同轴电缆，光纤。
32、光纤的三个同心部分包括.纤芯，包层，护套。
33、数字控制器的英文缩写是_.SSC 。
34、多路复用技术可分为 频分多路复用，时分多路复用_。
35、 主要的电源干扰包括噪声，尖峰，断电，浪涌_。
36、组态软件必备功能组件的是应用程序管理器，I/O 驱动程序 ，图形界面开发/运行程序，实时数据库系统组态/运行程序。
37、DCS 共经历了.4代发展
38、PID 控制表示比例，积分，微分三者的缩写。
39、通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为串模干扰。
40、为使传感器特性与A/D 变换器特性相匹配，通常应在传感器与A/D 之间加入 调理电路。
41．闭环负反馈控制的基本特征是 测量偏差、纠正偏差； 。。
42．闭环控制系统里，不同输出与输入之间的传递函数分母 相同 。
43．惯性环节的主要特点是，当其输入量发生突然变化时，其输出量不能突变，而是按 按
指数规律 变化。
44．静态误差系数是系统在典型外作用下精度的指标，静态误差系数越大，精度 越高 。
45．系统的相稳定裕度γM ，定义为开环频率特性在截止频率ωc 处相角与180度之差 。
46．离散系统稳定性与连续系统不同，它不仅与系统结构和参数有关，还与系统的 采样
周期 有关。
47．零阶保持器是一个相位滞后环节，它的相频特性φ(ω)= -ωT/2 。
48．若已知闭环系统自然频率为ωn ，经验上，采样频率ωs 应取 ≥10ωn 。
49．通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为 串模干扰 。 50．为使传感器特性与A/D 变换器特性相匹配，通常应在传感器与A/D 之间加入 调理电路。 。
51．闭环控制系统是使被控量有较高的 精度 。
52．控制系统常常按其开环传送函数中所含 积分 环节个数来分类，分为“0”型，“I ”型系统等。
53．在一个闭环系统里，不同输入与输出之间的传递函数分母 相同 。
54．控制系统开环对数频率特性中的截止频率ωc 的大小通常反映系统的 快速性 ，
而相位裕度γM 反映了系统运动的 运动平稳性 。
55．系统的稳态误差与 系统本身特性 有关。
56．在计算机控制系统中存在有五种信号形式变换，其中 采样、量化、零阶保持器 等三种信号变换最重要。
57．若已给闭环系统的自然频率为ωn ，经验上，采样频率ωs 应取为
n ω)10~4(； 。
58．为使传感器特性与A/D变换器特性相匹配，通常应在传感器与A/D之间加入调理电路。
60.空间抗干扰措施有空间隔离、屏蔽、电气布线。
61按网络作用范围大小，计算机网络可分成局域网、城域网和广域网三类
过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。
71计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：实时控制、实时决策、实时数据采集
72共模滋扰孕育发生的重要缘故原由之一是,差别摹拟信号地之间存在共模电压
73若已知闭环体系ts，经验上，采集样品周期T应取(ts/10)
74零阶连结器的频率特征可以近似当作是低通滤波器。
75为包管体系不变，要求体系的不变裕度gM应(大于零)
76惯性环节的主要特点是：当输入变量发生突变时，其输出变量不能突变，而是按（周期）变化。
77通常，系统的稳定裕度的大小反映了系统的（稳定性）。
选择题
1世界上第一台电子计算机于（ B ）年问世？
A 1936年
B 1946年
C 1937年
D 1947年
2数字控制器的英文缩写是（ A ）？
A SSC
B SB
C C SDC
D SCC
3下列不属于D/A转换器主要参数的是( B ) ?
A 分辨率 B精确度 C 线性度 D 转换时间
4 下列属于数字滤波方法的是( C )?
A 主程序判断法
B 最大值滤波法
C 算数平均滤波法
D 加权平均滤波法
5下列不属于干扰信号的耦合方式的是( C )?
A 静电耦合方式
B 电磁耦合方式
C 共抗耦合方式
D 电磁场辐射耦合方式6在计算机控制系统里，通常当采样周期T减少时，由于字长有限所引起的量化误差将
( A )。
A 增大；
B 减小；
C 不变。
7控制算法直接编排实现与串联编排实现相比，有限字长所引起的量化误差( A ) 。
A 较大；
B 较小；
C 相当。
8．某系统的Z传递函数为G(z) = 0.5(z+0.5) / (z+1.2)(z-0.5) ，可知该系统是 ( B ) 。 A稳定的；B不稳定的；C 临界稳定的。
9．若以电机轴的转角为输入量，电机轴的转速为输出量，则它的传递函数为( B ) 环节。
A 积分；
B 微分；
C 惯性。
10．在确定A/D变换器精度时，通常要求它的精度应( B ) 传感器的精度。
A 大于；
B 小于；
C 等于。
11.下列不属于数字控制方式的是（ C ）
A、点位控制
B、直线控制
C、网格控制
D、轮廓控制
12.8位的A/D转换器分辨率为（ C ）
A、0.01587
B、0.007874
C、0.003922
D、0.0009775
13.专家控制系统大致可以分为（ D ）
①专家自整定控制②专家自适应控制③专家监督控制④混合型专家控制
⑤仿人智能控制
A、①②③⑤
B、②④⑤
C、②③④⑤
D、①③④⑤
14.一个8位的A/D转换器(量化精度0.1%)，孔径时间3.18μm，如果要求转换误差在转换精
度内，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为（ B ）
A、5Hz
B、50Hz
C、100Hz
D、500Hz
15.某热处理炉温度变化范围为0~1350℃，经温度变送器变换为1~5V的电压送至ADC0809，
ADC0809的输入范围为0~5V，当t=KT时，ADC0809的转换结果为6A，此时炉温为（ C ）A、588.98℃ B、288.98℃ C、361.23℃ D、698.73℃
16在计算机控制系统里，通常当采样周期T减少时，由于字长有限所引起的量化误差将A 。
A 增大；
B 减小；
C 不变。
17控制算法直接编排实现与串联编排实现相比，有限字长所引起的量化误差 A 。
A 较大；
B 较小；
C 相当。
18某系统的Z传递函数为G(z) = 0.5(z+0.5) / (z+1.2)(z-0.5) ，可知该系统是 B 。
A稳定的；B不稳定的；C 临界稳定的。
19若以电机轴的转角为输入量，电机轴的转速为输出量，则它的传递函数为 B 环节。
A 积分；
B 微分；
C 惯性。
20. 若用4位共阳极LED和74LS04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）。
21．1000B B．0001B C．1111B D．0000B
6. 关于ADC0809中EOC信号的描述，不正确的说法是（D ）。
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
22. 采样/保持器的逻辑端接+5V，输入端从2.3V变至2.6V,输出端为（A ）。A．从2.3V变至2.6V B．从2.3V变至2.45V并维持不变
C．维持在2.3V D．快速升至2.6V并维持不变
23. 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
24. 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
25．引起调节的根本原因是偏差，所以在下列说法中,不正确的是（D ）。A．偏差的正、负决定调节作用的方向
B．偏差的大、小决定调节作用的强、弱
C．偏差为零，调节作用为零
D．偏差太大，调节失效
26防止抖动是能否正确读取键值的必要环节，实现方法是（ A）。
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
27. LCD显示的关键技术是解决驱动问题，正确的作法是（D ）。
A．采用固定的交流电压驱动 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
28. 小功率直流电机控制控制系统中，正确的作法是（B ）
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
29. 在实际应用中，PID 调节可根据实际情况调整结构，但不能（ D ）。
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I D 调节
30在确定A/D 变换器精度时，通常要求它的精度应 B 传感器的精度。
A 大于；
B 小于；
C 等于。
若连续系统为Gc(s)稳定，采用一阶向前差分离散化方法离散，所得Gc(z)_______C___.
A.也是稳定的 B 。是不稳定的 C 。稳定性不一定
30，确定A/D 变换器精度时，能常要求它的精度应（ A ）传感器的精度。
A ，高于
B ，小于
C ，等于
31如果模拟信号频谱的最高频率为max f ，只要按照采样频率（ A ）进行采样，那么采样信
号就能唯一的复观。
A.max f 2≥f
B.max f 21f <
C.max f 2f <
D.max f 21
≥f 32一个10位的A/D 转换器（量化精度0.1%），孔径时间10μs ，如果要求转换误差在转换精度类，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为（B ）
A.15Hz
B.16Hz
C.17Hz
D.14Hz
33设加工第一象限直线OA ，起点为O （0,0），终点为A （6,3），进行插补计算所需的坐标进给的总步数N xy 为（ C ）
A.7
B.8
C.9
D.10
34( A )数字滤波方法适用于周期性干扰。
A.平均值滤波法
B.中位值滤波法
C.限幅滤波法
D.惯性滤波法
35已知偏差e （k),积分分离阈值β，以下正确的是（ B ）
A.当()βk e >时，采用PI 控制
B.当()βk e >时，采用PD 控制
C.当()β≤k e 时，采用PD 控制
D.当()β≤k e 时，采用PI 控制
36、已知离散系统脉冲传递函数为：G （Z ）=（Z+0.5）/(Z-0.5+j0.5)^2,可知该系统是_____A_____.
A.稳定的 B 。不稳定的 C 。中性稳定的
37、双线性变换的一个特性是：连续传递函数经过双线性变换后所得Z 传递函数的稳态增益____C____
A.不变 B。变小 C。增大
38、当系统中含有零阶保持器时，系统的稳态误差与采样周期T__A_____.
A，无关 B.有关 C.关系不定
39,在单位闭环负馈控制系统里,增大开环放大系数K,则系统的稳态误差能常（ A ）
A，减少 B，不变， C，增大
判断题:
1.接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁。（√）
2.过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。（√）
3.所谓量化，就是采用一组数据来逼近离散数字信号的幅值，将其转换为数字信号。（×）
数字改为模拟
4.自动校准是指在系统开机后或每隔一定时间自动测量基准参数，然后计算误差模型，获得
并存储误差补偿因子。（√）
5.HMI就是使用者与机器间沟通、传达及接收信息的一个接口。（√）
6 在显示系统中，若为动态显示，需将待显示数变成显示码才能输出到显示器进行显示。
若在显示电路中增加一级锁存器，则可直接将待显示数输出到显示器进行显示。（×）7. DAC0832是常用的8位D/A转换器，内部设有两级缓冲器，目的是使转换数椐得到充分
缓冲，确保转换精度。（√）
8. 由于各种传感器提供的电压信号范围很宽，需要通过可编程增益放大器，对信号进行调
整，使A/D转换器满量程信号达到均一化。（√）
9. 某系统采用程序判断滤波方式进行数据处理，发现总有一些杂波无法滤掉，原因是采样
时间间隔太大（×）。
10. 在工业过程控制系统中，由于被控对象所处环境复杂，常使采样值偏离实际值。所以一
般要加入滤波环节，且常常将模拟滤波和数字滤波同时使用。（√）
11.通用性强属于计算机控制系统的设计原则 (× )
12.断电不属于电源干扰 (× )
13.测量偏差、纠正偏差闭环负反馈控制的基本特征 (√ )
14.闭环控制系统里，不同输出与输入之间的传递函数分母不用 (√ )
15.在确定A/D变换器精度时，通常要求它的精度应小于传感器的精度。 (√ )
16.在计算机控制系统里，通常当采样周期T减少时，由于字长有限所引起的量化误差将不
变 ( × )
17按信息传递的方向来分，过程通道可分为输入过程通道和输出过程通道；按所传递和交换的信息来分，过程通道又可分为数字量过程通道和模拟量过程通道（√）
18理想的多路开关其开路电阻为无穷小，其接通时的导通电阻为零。（×）
19数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。（√）
20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（√）
21过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。（√）
22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。
前变量控制系统解耦条件是系统的闭环传递函数矩阵()s Φ为对角线矩阵。（√） 23馈控制完全补偿的条件是()()()0S G s D s G n n =+。（√）
24世界上第一台电子计算机于1946年问世。（√）
所谓数字滤波，就是在计算机中用某种计算方法对输入信号进行数学处理，以便减少干扰在有用信号的比重，提高信号真实性。工业控制计算机系统外部干扰可以分为三类，即电源干扰、空间干扰、设备干扰。（√）
25干扰作用方式，一般可分为串模干扰和工模干扰。（√） 26计算机控制系统的典型形式有： 操作指导控制系统 OIS 、 直接数字控制系统 DDC 、 监督控（√） 27计算机控制系统的典型形式有： 制系统 SCC 、 集散控制系统 DCS 、 现场总线控制系统 FCS 和 PLC+上位机系统 。（√） 28实时的概念不能脱离具体过程，一个在线的系统 实时的概念不能脱离具体过程， 必定是 在线系统。（√）
29采样保持器是一种与锁存器作用相当的模拟电路元件，在采样周期内跟踪电压输入，并在保持 周期把它保持在最后跟踪的模拟电压值。（√）
30 A/D 转换板：将模拟信号转换成相应的数字代码送入计算机；（√）
31采样开关： （多路开关）多点输入信号可由此公用一个放大器和 A/D 转换器，降低成本；滤波网络：对输入信号进行滤波，去除现场干扰（√）
32通信媒体共享技术 答：多路复用技术——频分多路复用和时分多路复用；集线技术；多点线路技术。（√） 33计算机控制系统——利用计算机（IPC ）来实现生产过程自动控制的系统。（√） 34模糊控制—— 一种以模糊数学为基础的计算机数字控制。（√）
35串模干扰—— 叠加在被测信号上的干扰信号。 串模干扰（√）
36共模干扰—— 不同“地”之间存在的共模电压以及模拟信号系统对地存在的漏阻抗，通过过程 通道串入主机（√）
1． 图1为水箱水位自动控制系统，试说明基本工作原理。
图1
答:由于出水干扰Q O 使水位下降时，浮子下降，进水口打开，水位逐渐增高，浮
子逐渐上浮，当达到给定高度时，浮子将进水口堵死，从而保持设定高度。
2． 已知单位负反馈闭环控制系统的单位阶跃响应的稳态误差为0.1，试问
该系统为几型系统，系统的开环放大系数为多少?
i
Q
答:1) 零型系统；2) 0.1=1/(1+K) K=9
3．试简单说明系统稳定性与稳态误差相互矛盾的关系。
答:通常，在系统正向通道加入积分环节或增大开环放大系数，将会减少稳态误
差，但将会降低系统的稳定程度。
4．试表述采样定理，并说明若一高频信号采样时不满足采样定理，采样后将会
变成何种信号。
答:若连续信号所含频率分量的最高频率为m ax ω，为使其采样信号不失真，
采样频率max 2ωω>s ；若不满足采样定理，一个高频信号将会变成低频信号。
5.为什么要强调计算机控制中的实时性？
答:所谓实时性,就是指信号的输入 ,计算和输出都要在一定的时间范围内完成,
亦即计算机对输入信息,以足够快的速度进行控制,超出了这个时间,就失去了控制的时机,控制也就失去的意义.所以要强调计算机控制中的实时性.
6.什么是计算机的总线？
答:所谓总线,就是计算机各模块之间互联和传送信息(指令,地址和数据)的一
组信号线.分为内部总线和外部总线.
7.最少拍控制算法的三种典型输入信号分别是什么？
答: 三种典型输入信号分别是单位阶跃信号,单位速度信号,单位加速度信号
8.最少拍控制算法的局限性是什么？
答:最少拍控制器对典型输入信号的适应性较差
9.数字PID 位置式和增量式算法的各自特点是什么？
答:增量算法不需要做累加,位置算法要用到过去的误差的累加值,容易产生大
的累加误差
增量算法得出的是控制量的增量,而位置算法的输出是控制量的全量输出,误
动作影响大.
采用增量算法,易于实现手动到自动的无冲击切换.
10.什么是共模干扰，抑制的方法有哪些？
答:所谓共模干扰,是指A/D 转换器两个输入端公有的干扰电压.
抑制方法:变压器隔离 光电隔离 浮地屏蔽
11.什么是干扰，干扰来源，抗干扰措施。
答：就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。外部
干扰和内部干扰。硬件措施，软件措施，软硬结合的措施。
12.逐点比较法插补原理。
答：所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标
值进行比较，看这点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。
13. 简述数字滤波技术，其算法有哪些?
答：所谓数字滤波，就是通过一定的计算或判断程序减少干扰在有用信号中的比
重。故实质上它是一种程序滤波。算术平均值法、中位值滤波法、限幅滤波法、惯性滤波法。
14.数字控制器算法的工程实现分为哪六部分？
答：包括给定值处理、被控量处理、偏差处理、控制算法的实现、控制量处理、
自动手动处理。
15.数字控制器的连续化设计步骤？
答：设计假想的连续控制器、选择采样周期T 、将D S 离散化为D z 、设计由计算机
实现的控制算法、校验五个步骤。
16.什么是量化误差？
量化过程实际上是一个用q 去度量采样值幅值高低的小数归整过程,由于量化过程是一个小数归整过程,因而存在量化误差,量化误差为(+_1/2)q.
17.什么是孔径时间和孔径误差？
完成一次A/D 转换所需的时间称为孔径时间.
孔径时间决定了每一个采样时刻的最大转换误差,即为孔径误差.
18.采样保持器的工作原理？P41
V 1A 2A －＋H C OUT V S
OUT V IN V t t 图 2-8 采样
保持器 路电理原)a (性波作工)b (采样保持
19.什么是串模干扰，抑制的方法有哪些？
串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰信号.
高通,低通,带通滤波器.
尖峰型串模干扰民为主要干扰源时,用双积分A/D 转换器.
采用双绞线作信号引线(减少电磁感应) 20.什么是共模干扰，抑制的方法有哪些？ 所谓共模干扰,是指A/D 转换器两个输入端公有的干扰电压. 抑制方法:变压器隔离 光电隔离 浮地屏蔽 21.什么是长线传输干扰，抑制的方法有哪些？
长线传输干扰是指:长线传输受到外界干扰,具有信号延时,高速度变化的信号在长线中传输时,还会出现波反射现象. 抑制方法:终端匹配 始端匹配
22.计算机控制系统中有哪些类型的地线？
有模拟地线,数字地线,安全地线,系统地线,交流地线
23.积分电路对数字量信号的调理过程。
P31为了清除由于接点的机械抖动而产生的振荡信号,一般都就应加入有较长时间常数的积分电路来消除这种振荡.
24.数字PID 位置式和增量式算法的各自特点是什么？ 增量算法不需要做累加,位置算法要用到过去的误差的累加值,容易产生大11)(1+=s T s D
的累加误差
增量算法得出的是控制量的增量,而位置算法的输出是控制量的全量输出,误动作影响大.
采用增量算法,易于实现手动到自动的无冲击切换.
25.数字PID控制算法中，Kp、Ti、Td的物理调节作用分别是什么？
Kp为比例增益,能减小误差,但不能消除稳态误差,但Kp加大会引起系统不稳定.
Ti为积分时间常数只要有足够的时间,积分控制将能完全消除误差但积分作用太强会使系统超调加大,甚至使系统出现振荡.
Td为微分时间常数可以减小调整时间, 从而改变系统的动态性能.
26.最少拍控制算法本质上是什么算法，为什么？
最少拍控制算法本质上是时间最优控制算法,因为最少拍控制算法是以系统的快速性为主要性能指标.
27.最少拍控制算法的三种典型输入信号分别是什么？
三种典型输入信号分别是单位阶跃信号,单位速度信号,单位加速度信号28.最少拍控制算法的局限性是什么？
最少拍控制器对典型输入信号的适应性较差
29.采用光电耦合器的大功率输入调理电路的工作过程。
P32
30.什么是香农采样定理？
香农采样定理:如果模拟信号(包括噪声干扰在内)频谱的最高频率为fmax,只要按照采样频率f>=2fmax进行采样,那么采样信号就能惟一地复观.
31.典型的工业生产过程分为哪几种？
答:典型的工业过程分为3种:连续过程,离散过程和批量过程.
32.计算机控制系统的工作步骤分为哪几步？
答:计算机的工作步骤分为3步:实时数据采集,实时数据决策和实时数据处理.
33.计算机控制技术的工作方式有哪几种？
答:计算机控制技术的工作方式有2种,即在线方式和离线方式.
34.为什么要强调计算机控制中的实时性？
答:所谓实时性,就是指信号的输入,计算和输出都要在一定的时间范围内完成,亦即计算机对输入信息,以足够快的速度进行控制,超出了这个时间,就失去了控制的时机,控制也就失去的意义.所以要强调计算机控制中的实时性. 35.常用的计算机控制系统主机有哪几种？
答:常用的计算机控制系统主机有可编程控制器,工控机,单片机,DSP和智能调节器.
36.计算机控制系统中集散控制系统的体系结构分为哪几部分？
答:计算机控制系统中集散控制系统(DCS)的体系结构分为分散过程控制级,集中操作监控级,综合信息管理级三部分.
37.现场总线控制系统的结构模式分为哪几部分？
答:现场总线控制系统(FCS)的结构模式为操作站---现场总线智能仪表两层结构.(DCS为操作站-控制站-现场仪表三层结构模式)
38.什么是计算机的总线？
答:所谓总线,就是计算机各模块之间互联和传送信息(指令,地址和数据)的一组信号线.分为内部总线和外部总线.
39.计算机的外部总线有哪几种？
答:计算机的外部总线有RS-232C,RS-485,IEEE-488,USB 等等.
40.RS-232C 串行通信总线采用什么传输方式？为什么RS-232C 的传输距离不远？
答:RS-232C 串行通信总线采用的是不平衡传输方式.由于发送器和接收器之间有公共的信号地线,共模信号不可避免地要进入信号传送系统中.当传输距离过远时,发送器与接收器各自会形成不同的对地电位.
41.RS-485串行通信总线采用什么传输方式？它与RS-422A 串行通信总线的区别是什么？
答:RS-485串行通信总线采用的是不平衡传输方式.
区别在于RS-485为半双工工作方式,而RS-422A 为全双工工作方式.且RS-422A 适用于两点之间进行高速,远距离通信,而RS-485适用于多点之间进行高速,远距离通信.
计算题
1)已知单元负反馈体系开环传递函数为
G(s)=wn2/s(s 2zwn)
试开具闭环传递函数。若wn=1.98rad/s ，z=0.707,试求单元阶跃相应的s ，ts=? 解：闭环传递函数为φ(s)=G(s)/(1 G(s))
2) 现已知某飞机飞行高度变化范围为0~10000米，测试时，采用12位的A/D 变换器，试提出问题此时体系对高度变化的分辩率为几多。若测试时，通太高度表转变测试方式，丈量相对于基准高度9000米的±500米的变化量，试提出问题此时A/D 变换器的分辩率为几多。
解：高度变化范围为0~10000米时,因为丈量均为同号,所以A/D12位都可用于测试,故分辩率D=10000/212=2.45米；
丈量相对于基准高度±500米的变化量时，因为要丈量正负变化量,故A/D 应保留一名符号位,故分辩率D=500-(-500)/211=0.49米。
3)：求惯性环节 的差分方程
解：由 有 化成微分方程： 以采样周期离散上述微分方程得 即
用一阶后项差分近似代替得：
代入上式得
1
1)()()(1+==s T S E S U s D )()()1(1s E s U s T =+)()()(1t e t u dt
t du T =+)()()(1kT e kT u kT u T =+ )()()(1k e k u k u T =+ 11)(1+=s T s D
整理得
)()()]1()([1k e k u k u k u T
T =+--)()1()(111k e T T T k u T T T k u ++-+=
一、]t b 填空题 1.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。 2.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。 5.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。 6.信号接地方式应采用一点接地方式，而不采用多点接地方式。 7.按极点配置设计的控制器通常有两部分组成，一部分是状态观测器，另一部分是控制规律。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 9.线性表、数组、堆栈和队列的共同特点是要求连续的存储单元来顺序存放数据元素。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 二、名词解释 1.采样过程按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号，变成在时刻0、T、2T、…kT的一连串脉冲输出信号的过程 2.地线”是信号电流流回信号源的地阻抗路径 3.数字程序控制就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制 4.数据是描述客观事物的数、字符，以及所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的集合 5.积分饱和如果执行机构已到极限位置，仍然不能消除偏差时，由于积分作用，尽管计算PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作 三、选择题（合计15分，每题3分） 1.下列不属于数字控制方式的是（C ） A、点位控制 B、直线控制 C、网格控制 D、轮廓控制 2.8位的A/D转换器分辨率为（ C ） A、0.01587 B、0.007874 C、0.003922 D、0.0009775 3.专家控制系统大致可以分为（D ） ①专家自整定控制②专家自适应控制③专家监督控制④混合型专家控制⑤仿人智能控制 A、①②③⑤ B、②④⑤ C、②③④⑤ D、①③④⑤ 4.一个8位的A/D转换器(量化精度0.1%)，孔径时间3.18μm，如果要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为（B ） A、5Hz B、50Hz C、100Hz D、500Hz 5.某热处理炉温度变化范围为0~1350℃，经温度变送器变换为1~5V的电压送至ADC0809，ADC0809的输入范围为0~5V，当t=KT时，ADC0809的转换结果为6A，此时炉温为（C ） A、588.98℃ B、288.98℃ C、361.23℃ D、698.73℃ 四、简答题（合计20分，每题5分） 1.什么是干扰，干扰来源，抗干扰措施。 答：就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。外部干扰和内部干扰。硬件措施，软件措施，软硬结合的措施 2.逐点比较法插补原理。 答：所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这
专业： 年级： 学区： 姓名： 学号： 考试日期： 装 订 线 计算机控制技术 试卷B 题 号 一 二 三 四 五 总 分 评卷人 复核人 分数 一、填空题（每空2分，共10空，总共 20 分）。 1．常用的AD 转换方法有： 计数法 、 双积分法 ， 逐次逼近法 。 2. 常用的AD 转换的启动信号有 脉冲方式 和 电平方式 方式。 3. 8051单片机IO 接口编码方式为 统一编址 ，INTEL8088的IO 编码方式为 独立编址。 4. I/O 通道的干扰类型包括： 串模干扰 和 共模干扰 。 5. 大林算法的设计原则是 以大林算法为模型的数字控制器，使闭环系统的特性为时间滞后的一阶惯性环节，且滞后时间与被控对象的滞后时间相同 。 二、选择题（每小题 2 分，共10题，总共20 分）。 1.防止抖动是能否正确读取键值的必要环节，实现方法是（ A ）。 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 2. LCD 显示的关键技术是解决驱动问题，正确的作法是（ D ）。 A ．采用固定的交流电压驱动 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 3. 小功率直流电机控制控制系统中，正确的作法是（ B ） 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 4.在实际应用中，PID 调节可根据实际情况调整结构，但不能（ D ）。 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I D 调节 5. 若用4位共阳极LED 和74LS04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 ）。 A ．1000 B B ．0001B C ．1111B D ．0000B 6. 关于ADC0809中EOC 信号的描述，不正确的说法是（ D ）。 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 7. 采样/保持器的逻辑端接+5V ，输入端从2.3V 变至2.6V,输出端为（ A ）。 A ．从2.3V 变至2.6V B ．从2.3V 变至2.45V 并维持不变 C ．维持在2.3V D ．快速升至2.6V 并维持不变 8. 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
Ch1 绪论 1、微型计算机控制系统硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 2、微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各部分软件的作用。 3、计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点? 4、实时、在线方式和离散方式的含义是什么？ 5、工业控制机由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？工业控制机的特点有哪些？ Ch2 计算机控制系统的硬件设计技术 1、什么是微机接口、接口技术和过程通道？ 2、存储器统一编址和I/O接口独立编址方式有何异同？
3、说明数字量输入输出通道的结构、各组成部件的名称及其作用。 4、什么是信号调理？常见的信号调理电路有哪些？ 5、说明模拟量输入输出通道的结构、各组成部件的名称及其作用。 6、什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？ 7、计算机控制系统中有那几种地线？如何连接？ 8、计算机控制系统的CPU抗干扰措施有哪些？ Ch3 数字控制技术 1、什么叫数字程序控制？数字程序控制有哪几种方式？ 2、简述逐点比较插补法的计算过程。
3、简述逐点比较插补法的终点判别方法。 4、掌握直线插补和圆弧插补的计算方法，并能画出轨迹图。 5、采用PC总线和8255作为x轴步进电机和y 轴步进电机的控制接口，画出接口电路原理图，并分别列出x轴和y轴步进电机在三相单三拍、三相双三拍和三相六拍工作方式下的输出字表。 Ch4常规及复杂控制技术 1、数字控制器的两类设计方法是什么？ 2、PID三量的控制作用什么？ 3、模拟PID控制器、各种数字PID控制算法表达式？ 4、数字PID控制器的改进算法有哪些？说明各算法的特点、表达式及适用场合。 5、如何选择控制系统的采样周期？
中南大学现代远程教育课程考试（专科）复习题及参考答案 《计算机组成原理》 一、选择题： 1．定点运算器用来进行 [ ] A．十进制数加法运算 B．定点数运算 C．浮点数运算 D．即进行定点数运算也进行浮点数运算 2．某SRAM芯片，其存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为[ ] A．64，16 B．16，64 C．64，8 D．16，16 3. 目前的计算机中，代码形式是 [ ] A．指令以二进制形式存放，数据以十进制形式存放 B．指令以十进制形式存放，数据以二进制形式存放 C．指令和数据都以二进制形式存放 D．指令和数据都以十进制形式存放 4. 采用DMA 方式传送数据时，每传送一个数据就要用一个 [ ] A．指令周期 B．数据周期 C．存储周期 D．总线周期 5．冯.诺依曼机工作方式的基本特点是 [ ]
A．多指令流单数据流 B．按地址访问并顺序执行指令 C．堆栈操作 D．存储器按内容选择地址 6．某机字长32位。其中1位符号位，31位表示尾数。若用定点整数表示，则最大正整数为 [ ] A．+(231-1) B．+(230-1) C．+(231+1) D．+(230+1) 7．下列数中最大的数是 [ ] A. 2 B. （227） 8 C. （98） 16 D. （152） 10 8．哪种表示法主要用于表示浮点数中的阶码 [ ] A. 原码 B. 补码 C. 反码 D. 移码 9. 由于CPU内部的操作速度较快，而CPU访问一次主存所花的时间较长，因此机器周期通常用下列哪个来规定 [ ] A．主存中读取一个指令字的最短时间 B．主存中读取一个数据字的最长时间C．主存中写入一个数据字的平均时间 D．主存中取一个数据字的平均时间 10. 下面叙述的概念中哪个是正确的 [ ] A．总线一定要和接口相连 B．接口一定要和总线相连 C．通道可以代替接口 D．总线始终由CPU控制和管理
计算机控制技术考试题及答案 西北工业大学考试题（A 卷） （考试时间120分钟） 学院： 专业： 姓名： 学号： 一． 填空题（共30分，每空1.5分） 1. 采样，是指按一定的时间间隔T 对时间连续的模拟信号)(t X 取值，得到) (t X *或),2,1,0,1,)(( -=n nT X 的过程。 P12 2. D/A 转换器的基本结构由电阻网络、基准电源、模拟切换开关和运算放大器所组成。 P21 3. 计算机控制系统中的I/O 接口用作主机与外部设备的连接界面。 P39 4. RS-232C 又称为通用串行通信接口，它是美国电子工业协会颁布的串行总线标准。P63 5. 大部分过程控制的目的之一就是抑制作用于过程的各种扰动，以维持过程输出为恒定值。P104 6. 中值滤波法是指在kT 采样时刻，按小采样周期1T 连续进行奇数次采样。P137 7. 基于观测状态反馈的伺服系统极点配置设计方法的设计参数，一是采样周期T 的选择，二是配置系统的极点参数。 P177 8. 伺服系统，指的就是系统输出必须准确跟随指令信号的控制系统。P199 9. DMC 算法的计算机实现，是由初始化程序和主程序两部分组成。P232 10. 啤酒发酵是一个复杂的微生物代谢过程，啤酒发酵罐内的发酵温度始终 是决定啤酒质量的关键所在。P267 二． 判断题（共10分，每题1分） 1. 对同一个FSR 的值,A/D 转换器的位数越多,q 所代表的量值就越小。P18（√） 2. 时钟周期宽度为D T ,则接收/发送数位的位宽度为D nT 2。P55 （×） 3. 当受控工业对象有大的时延时间环节时，不管选择的采样周期T 是否与时延时间τ成整数倍，系统都是较难按常规方法综合的。P91 （√） 4. 最好的离散化方法是双线性变换。P120 （√） 5. PID 算法中的微分项，虽能增大超调和缩短调节时间，但却易于引入高频干扰。P129 （×） 6. 只要选择采样周期T 足够小，最少拍系统的响应调整时间S t 也可以足够小。P158 （√） 7. 当对象的纯延迟时间θ与对象惯性时间常数m T 之比小于0.5时，采用常规PID 算法难以获得良好的系统性能。P171 （×）
第1章 绪论 1.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：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入 (2)实时决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按预定的控制规律，决定将 要采取的控制策略。 (3)实时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 2 . 计算机控制系统是由哪几部分组成？画出方块图并说明各部分的作用。 答：（1）计算机控制系统是由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部组成。 （2）方块图如下图1.1所示： 工业计算机 PIO 设备 生产过程 图1.1 计算机控制系统的组成框图 作用：①工业控制机软件由系统软件、支持软件和应用软件组成。其中系统软件 包括操作系统、引导程序、调度执行程序，它是支持软件及各种应用软件的最基 础的运行平台；支持软件用于开发应用软件；应用软件是控制和管理程序； ②过程输入输出设备是计算机与生产过程之间信息传递的纽带和桥梁。 ③生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。 3. 计算机控制系统的实时性、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。 CPU/MEM 人-机接口 内部总线 系统支持版 磁盘适合 器 数字量输出（DO ）通道 数字量输入（DI ）通道 模拟量输出（AO ）通道 模拟量输入（AI ）通道 电气开关 电气开关 执行机构 测量变送 被控对象
第3章 6、二进制左移一位，则数值_a____；二进制右移一位，则数值__b_____。 a)增大一倍b)减小一倍c)增大10倍b)减小10倍 7、8位二进制无符号定点整数能表示的数值范围是d ，8位二进制补码定点整数能表示的数值范围是 a 。 a)-128~127 b) –127~127 c)0~127 d) 0~255 e) 0~256 8、8位原码能表示的数据个数是 c ；8位补码能表示的数据个数是 d 。 a)127 b)128 c)255 d)256 第4章 1 DRAM地址分两次输入（行选通RAS、列选通CAS）的目的是_b________。 a)缩短读/写时间b)减少芯片引出端线数c)刷新 第5章 9 在指令系统中采用 b 寻址方式的指令其长度最短。 a)立即数b)寄存器c)直接d)变址 10、一条指令字长16位，存储器按字节编址，在读取一条指令后，PC的值自动加__b____。 a)1 b)2 c)4 d)-1 11、某计算机存储器按字（16位）编址，每取出一条指令后PC值自动+1，说明其指令长度是___b_____。 a)1个字节b)2个字节c)4个字节 第6章 7、在取指令操作完成之后，PC中存放的是 c 。 a）当前指令的地址 b）下一条实际执行的指令地址 c）下一条顺序执行的指令地址PC+1 d）对于微程序控制计算机，存放的是该条指令的微程序入口地址。 8、控制存储器用来存放__d_____。 a)机器指令和数据b)微程序和数据c)机器指令和微程序d)微程序 第8章 3、在大多数磁盘存储器中，以下正确的是_b__。 a)各个磁道的位密度相等b)内圈磁道的位密度较大 c)外圈磁道的位密度较大c)磁盘读写信息的最小单位是字节 4 大多数情况下，对于磁盘，以下叙述正确的是__d___。 a)依靠磁盘的旋转定位磁道b)依靠磁臂的移动定位扇区 c)外圈磁道与内圈磁道的容量不同 d)访问磁道的地址用盘面号、磁道号和扇区号来表示。扇区是最小访问单元。 第10章 4、指令执行结果出现异常引起的中断是__a___中断；键盘发出的中断是___b_____。 a)内部b)外部c)软件 5、键盘输入输出适用于采用__b___。 a)程序查询b)程序中断或字节多路通道 c)DMA d)选择通道 6、在多重中断情况下，CPU现场信息可保存在__c___中。 a)通用寄存器b)控制存储器 c)堆栈d)外设接口
山东科技大学2010-2011学年第二学期《计算机控制技术》考试试卷 一、简答题（每题4分，共40分） 1、简述计算机控制的典型形式有几种。 2、简述接口和过程通道的定义。 3、绘制计算机控制系统框图。 4、简要说明PID控制器的P、I、D作用。 5、简述数字滤波方法的种类。 6、简要回答DDC的含义。 7、简单说明模数转换和数模转换的物理意义。 8、简要说明采样定理的物理意义。 9、简要介绍采样保持器的作用，举一个例子。 10、采样周期的选定应注意什么问题？ 二、计算题（每题10分，共10分） 利用后向差分法和双线性变换法将下式进行离散化。并写出差分方程和绘制程序流程图。 三、计算题（每题20分，共20分） 将离散化，求取位置算法和增量算法表达式，并绘制实时性较高的程序编写流程图。 四、计算题（每题10分，共10分） 若加工第一象限OA，起点O（0，0），终点A（11,7）。要求： （1）按逐点比较法插补进行列表计算； （2）做出走步轨迹图，并标明进给方向和参数。 五、设计题 假设ADC0809的端口地址经编译器译码得到为FOH，画出8051与ADC0809的连接器，并写出从IN7路采集信号的程序。 六、计算题（每题10分，共10分） 已知模拟调节器的传递函数，采用数字PID算式实现，试分别写出相应的连续位置型PID和增量型PID算式及其各自的离散化方程。设采用周期T=0.2s。
详细答案 一、 1、计算机控制系统的典型形式: (1)操作指导控制系统。优点：结构简单，控制灵活和安全，缺点是由人工操作，速度受到限制，不能控 制多个对象。 （2）直接数字控制系统（DDC），实时性好，可靠性高和适应性强。 （3）监督控制系统（SSC），是生产过程始终处于最优工况。 （4）分型控制系统（DCS），分散控制，集中操作，分级管理。 （5）现场总线控制系统（FCS），降低成本，提高可靠性，可实现真正的开放式互连系统结构 2、接口定义：接口是连接通道与计算机的中间设备，经接口联系，通道便于接受微机的控制，使用它可 达到由微机从多个通道中选择特定通道的目的。 过程通道：过程通道是主机与工业生产过程之间信号的传递和转换的连接通道。 4、比例控制作用：对当前时刻的偏差信号e(t)进行放大或衰减，控制作用的强弱取决于比例 系数；特点：它能迅速反应误差，从而减小误差，加快响应速度。 缺点：不能消除静态误差，过大甚至造成系统不稳定。 积分控制作用：通过对误差累积的作用影响控制量，并通过系统的负反馈作用减小偏差； 特点：与e(t)存在全部时段有关，只要有足够的时间,积分控制将能够消除稳态误差。 缺点：不能及时地克服扰动的影响 微分控制作用：反应e(t) 变化的速度，在偏差刚刚出现时产生很大的控制作用，具有超前控制作用； 作用：有助于减小超调和调整时间，改善系统的动态品质; 缺点：不能消除系统的稳态误差。 5、数字滤波方法的种类： 1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法） 优点：能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰 缺点：无法抑制那种周期性的干扰平滑度差 2、中位值滤波法 优点：能有效克服因偶然因素引起的波动干扰；对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜 3、算术平均滤波法 优点：适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动 缺点：对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用，比较浪费RAM 4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法） 优点：对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，适用于高频振荡的系统 缺点：灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差，不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差，不适用于脉冲干扰比较严重的场合，比较浪费RAM 5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法） 优点：融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差缺点：测量速度较慢，和算术平均滤波法一样，比较浪费RAM 6、限幅平均滤波法 优点：融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差
概念题： 1．计算机控制系统中含有五种信号形式变换，其中 采样、量化、恢复(零阶保持)三种信号变换最重要。 2．为了加强滤波效果，可以同时使用几种滤波方法，构成复合滤波算法。 3．若已知系统被控对象的主要极点的时间常数为T d ，经验上，采样周期T 应取T ≤T d /10。 4．抑制共模干扰 的方法之一是采用差分放大器作为信号的前置放大器。 5．与连续系统不同，采样系统由于采样开关的位置不同，所得闭环系统脉冲传递函数不同。 6．若连续系统为29()9 G s s =+，当采样周期T 等于π,1,23k k =±±???时，采样系统是不可控和不可观的。 7．为了避免量化非性引起控制器产生死区或极限环，设计时应尽量使控制器的极点远离单位圆。 8．z 平面上正实轴上极点对应的脉冲响应是单调的，其他位置的极点对应的脉冲响应是振荡的。 9.零阶保持器频率特性将会引起 -T/2的相位延迟。 10．离散系统频率特性的主要特点是它的幅相特性是采样频率的周期函数。 11．当系统的极点位于z 平面的正实轴上 时，对应的脉冲响应是单调的，位于负实轴上的极点对应的脉冲响应 是交替振荡的。 12.从控制算法的等效离散化角度出发，希望采样周期的取值 越小越好；从量化分析的角度出发，希望采样周期的取值不要过小。 13．常值状态反馈是否改变系统的可控性？ 否 ；是否改变系统的可观性？ 可能 14. 离散环节产生变量量化产生极限环和死区的本质是 变量量化的阶梯非线段性。 15. 若已知系统的闭环自然频率n ，经验上采样周期应选为 s n (410)ωω=:。 简答： 1.试简述零阶保持器时域响应的主要特点。 1）时域响应为阶梯形状，阶梯大小与采样周期成正比；（2分） 2）时域响应与输入信号相比，平均延迟T/2。（3分） 2.计算机控制系统在选择A ／D 转换器时应注意哪几项指标，这些性能指标应根据什么原则选取？ (1）精度：应高于传感器的精度一个数量级；(2分) （2）分辨率：即字长，应根据测试信号的动态范围确定；(2分) （3）转换速率：根据系统的频带或信号的变化频率。(1分) 3.试简述在计算机系统中加入看门狗电路的作用。 看门狗电路可以用于检测由于干扰引起的系统出错并自动恢复运行，提高控制系统的可靠性。 4.若G(s)是最小相位系统，Z 变换后G(z) 也是最小相位系统吗? 为什么? 不一定，可能是也可能不。因为z 变换后G (z ) 的零点与采样周期有关，当采样周期较小时，G (z ) 的零点可趋于单位圆外。 5、为了使系统输出响应比较光滑，通常应怎样选用采样周期？
2018年--计算机控制系统--复习题答案
1.画出典型计算机控制系统的基本框图。 2.微型计算机控制系统的特点是什么？ 微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点： a.控制规律灵活多样，改动方便 b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制 c. 能够实现数据统计和工况显示，控制效率高 d. 控制与管理一体化，进一步提高自动化程度 3.计算机控制系统的常用接地方法是什么？ （1）一点接地和多点接地 （2）模拟地和数字地的连接 （3）主机外壳接地 （4）多机系统的接地 4.给出常规的直接设计法或离散化设计法的具体设计步骤。 答：直接设计法或称离散化设计法的具体设计步骤如下： (1)根据已知的被控对象，针对控制系统的性能指标要求及其它约束条件，确 定理想的闭环脉冲传递函数； (2)确定数字控制器的脉冲传递函数，根据编制控制算法程序 5.说出实施信号隔离的主要方法 信号隔离方法主要有变压器隔离和光电隔离，变压器隔离适用于模拟信号隔离，光电隔离则特别适合数字信号的隔离。
6.简述两种硬件消抖电路的工作原理 (1).采用积分电路的硬件消抖电路，首先利用积分电路将抖动的高频部分滤 出，其次利用施密特触发器整形。 (2).采用RS触发器的硬件消抖电路，主要是利用RS触发器的保持功能实现 消抖。 7.什么是干扰，干扰来源，抗干扰措施 答：就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。外部干扰和内部干扰。硬件措施，软件措施，软硬结合的措施。 8.某加热炉温度变化范围为0～1600℃，经温度变送器和调理电路输出电压 为1～5V，再经ADC0809 转换（ADC0809 的输入范围1～5V），使计算当采样数值为 9BH 时，所对应的加热炉温度是多少？
西安交通大学现代远程教育考试卷 课 程：计算机控制技术 专业班号 考试日期 年 月 日 姓 名 学号 期中 期末 注：所有答题都写在答题纸上。 一、单项选择题（每题4分，共20分） 1．为了减少有限字长产生的量化误差，采样周期应（ ）。 A. 不变 B. 增大 C. 减少 D. 不确定 2. 已知离散系统脉冲传递函数为 0.5 ( 1.2)(0.8) z z z +-+，则该系统是（ ）的。 A. 稳定 B. 临界稳定 C. 稳定性不确定 D. 不稳定 3. 当系统中还有零阶保持器时，系统的稳态误差与采样周期（ ）。 A. 无关 B. 有关 C. 的关系不确定 D. 以上都不是 4. 字符C 的ASCII 码为43H ，字符c 的ASCII 码为（ ）。 A ．43H B. 63H C ．62H D. 61H 5. 一个有符号十进制正数13，在数据单元中的二进制表示为（ ）。 A ．00000011 B. 10000001 C. 00001110 D. 00001101 成绩 第 1 页 共 2 页 二、分析计算题 1．（20分）模拟PID 调节器的传递函数为1 ()(1)P D I D s K T s T s =+ +。当采样周期相当短时，用求和代替积分、用后向差分代替微分，试从模拟PID 推导出数字PID 的位置型及增量型控制算法。
解： PID 调节器的时域表达式为 1 ()()()+ ()t P D I de t u t K e t e t dt T T dt ?? =+???? ? 把上式变换为差分方程，可作如下近似 ()() k t i e t dt Te i =≈∑? ()()(1) de t e k e k dt T --≈ 式中，T 为采样周期，k 为采样序号。 由上述三式可得数字PID 的位置型控制算法 ()(1)()()+ ()k P D i I T e k e k u k K e k Te i T T T =?? --=+??? ? ∑ 在上式中令1k k =-，则得 1 (1)(2)(1)(1)+ ()k P D i I T e k e k u k K e k Te i T T T -=?? ----=-+??? ? ∑ 将上述2式相减，即得数字PID 的增量型控制算法 ()()(1)u k u k u k ?=-- [][] ()(1)()()2(1)(2)P I D K e k e k K e k K e k e k e k =--++--+- =Ae(k)+Be(k-1)+Ce(k-2) 其中：A=Kp+K I +K D B=-(Kp+2K D ) C=K D 其中， P K 为比例增益， I P I T K K T =为积分系数， D D P T K K T =为微分系数。 2．（20分）某炉温度变化范围为0~1500℃，要求分辨率为3℃，温度变送器输出范围为0~5V 。若A/D 转换器的输入范围也为0~5V ，则请在ADC0809和AD574A 之间选择A/D 转换器，要求写出计算过程。选定A/D 转换器后，通过变送器零点迁移而将信号零点迁移到600℃，此时系统对炉温变化的分辨率为多少？ 解：分辨率为C ?3，分辨率也可定义为 002 .0015003 =-= D 则A/D 转换器的字长 501log )002.011(log )11(log 222=+=+ ≥D n 82256= 92512= 981<<∴n ∴在ADC0809(8位)与AD574A(12位)间选择AD574A 通过零点迁移将信号迁移到C ?600，则此时系统对炉温的变化分辨率为 C ?=--220.012600 150012 3．（20分）信号采集中，为什么要进行采样保持，对模拟量的采样频 率是依据什么来确定？
一、填空题（合计20分，每题2分） 1.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。 2.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。 5.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。 6.信号接地方式应采用一点接地方式，而不采用多点接地方式。 7.按极点配置设计的控制器通常有两部分组成，一部分是状态观测器，另一部分是控制规律。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 9.线性表、数组、堆栈和队列的共同特点是要求连续的存储单元来顺序存放数据元素。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 二、名词解释（合计30分，每题5分） 1.采样过程按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号，变成在时刻0、T、2T、…kT的一连串脉冲输出信号的过程。 2.地线是信号电流流回信号源的地阻抗路径。” 3.数字程序控制就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制 4.数据是描述客观事物的数、字符，以及所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的集合。 5.积分饱和如果执行机构已到极限位置，仍然不能消除偏差时，由于积分作用，尽管计算PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作 三、选择题（合计15分，每题3分） 1.下列不属于数字控制方式的是（ C ） A、点位控制 B、直线控制 C、网格控制 D、轮廓控制 2.8位的A/D转换器分辨率为（ C ） A、0.01587 B、0.007874 C、0.003922 D、0.0009775 3.专家控制系统大致可以分为（D ） ①专家自整定控制②专家自适应控制③专家监督控制④混合型专家控制⑤仿人智能控制 A、①②③⑤ B、②④⑤ C、②③④⑤ D、①③④⑤ 4.一个8位的A/D转换器(量化精度0.1%)，孔径时间3.18μm，如果要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为（ B ） A、5Hz B、50Hz C、100Hz D、500Hz 5.某热处理炉温度变化范围为0~1350℃，经温度变送器变换为1~5V的电压送至ADC0809，ADC0809的输入范围为0~5V，当t=KT时，ADC0809的转换结果为6A，此时炉温为（C ） A、588.98℃ B、288.98℃ C、361.23℃ D、698.73℃ 四、简答题（合计20分，每题5分） 1.什么是干扰，干扰来源，抗干扰措施。答：就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。外部干扰和内部干扰。硬件措施，软件措施，软硬结合的措施。 2.逐点比较法插补原理。答：所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向。 3.简述数字滤波技术，其算法有哪些?答：所谓数字滤波，就是通过一定的计算或判断程序减少干
一、选择题 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转换器输出得模拟量参数分配至几个执行机构,需要接入（D） 器件完成控制量得切换工作. 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,保持器得保持电容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与转速得控制,微型机控制系统得作法就是通过( B ）实 现得。 A。改变定子得通电方向与通电占空比 B.改变转子得通电方向与通电占空比 Ｃ。改变定子得通电电压幅值 D.改变转子得通电电压幅值 6.计算机监督系统（SＣC）中,SCＣ计算机得作用就是( B ） A。接收测量值与管理命令并提供给DDC计算机 B.按照一定得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.RS—２32—C串行总线电气特性规定逻辑“1"得电平就是(Ｃ)。 A.0.3 伏以下B．0。７伏以上 C。-3伏以下Ｄ.+3伏以上
8.在工业过程控制系统中采集得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与模拟滤波电路 9.步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误得就是( 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与直线定位 Ｄ.步进电机可实现顺时针、逆时针转动 10.如图1所示,Ｖｏｕt为8位D/Ａ转换器得双极性输出端，若输入数字量D=11100００0（Ｂ), 基准参考电ＶREF＝５V，则Vｏut为：（Ｃ） Ａ、4、375V B、-4、3７５V C、3、7 ５V D、—３、75V 11.对于电动组合仪表DDZ-Ⅲ型采用得标准电动 信号就是:（B ） A、DC ０～1０ｍA、DC0~20V B、DＣ4~20mＡ、ＤC1~５Ｖ C、DＣ0～１０mＡ、DＣ1~５V D、DC４～2０mA、DC０～20V 12.某热处理炉温度变化范围为0～１3５0℃，经温度变送器变换为１～5V得电压送至 ADC08０９，AＤC0809得输入范围为0～5Ｖ，当t=KT时,ＡＤＣ08０9得转换结果为6A，此时炉温为（Ｃ） A、5８8、９8℃ B、2８８、９8℃ C、361、23℃ D、698、73℃ 13.如果模拟信号频谱得最高频率为,只要按照采样频率(A）进行采样，那么采样信号就 能无失真地恢复。 A、B、C、Ｄ、
计算机控制技术复习 第一章 1.典型的工业生产过程分为哪几种？ 答:典型的工业过程分为3种:连续过程,离散过程和批量过程. 2.计算机控制系统的工作步骤分为哪几步？ 答:计算机的工作步骤分为3步:实时数据采集,实时数据决策和实时数据处理. 3.计算机控制技术的工作方式有哪几种？ 答:计算机控制技术的工作方式有2种,即在线方式和离线方式. 4.为什么要强调计算机控制中的实时性？ 答:所谓实时性,就是指信号的输入,计算和输出都要在一定的时间范围内完成,亦即计算机对输入信息,以足够快的速度进行控制,超出了这个时间,就失去了控制的时机,控制也就失去的意义.所以要强调计算机控制中的实时性. 5.常用的计算机控制系统主机有哪几种？ 答:常用的计算机控制系统主机有可编程控制器,工控机,单片机,DSP和智能调节器. 6.计算机控制系统中集散控制系统的体系结构分为哪几部分？ 答:计算机控制系统中集散控制系统(DCS)的体系结构分为
分散过程控制级,集中操作监控级,综合信息管理级三部分. 7.现场总线控制系统的结构模式分为哪几部分？ 答:现场总线控制系统(FCS)的结构模式为操作站---现场总线智能仪表两层结构.(DCS为操作站-控制站-现场仪表三层结构模式) 第二章 1.什么是计算机的总线？ 答:所谓总线,就是计算机各模块之间互联和传送信息(指令,地址和数据)的一组信号线.分为内部总线和外部总线. 2.计算机的外部总线有哪几种？ 答:计算机的外部总线有RS-232C,RS-485,IEEE-488,USB等等. 3.RS-232C串行通信总线采用什么传输方式？为什么RS-232C 的传输距离不远？ 答:RS-232C串行通信总线采用的是不平衡传输方式.由于发送器和接收器之间有公共的信号地线,共模信号不可避免地要进入信号传送系统中.当传输距离过远时,发送器与接收器各自会形成不同的对地电位. 4.RS-485串行通信总线采用什么传输方式？它与RS-422A串行通信总线的区别是什么？ 答:RS-485串行通信总线采用的是不平衡传输方式. 区别在于RS-485为半双工工作方式,而RS-422A为全双工工
题型：填空题、简答题、综合题 第一章 1.常规仪表组成的自动控制系统，一般分成闭环控制与开环控制两种结构形 式。 2.计算机控制系统的硬件一般是由主机、常规外部设备、过程输入/输出通道、 操作台和通信设备等组成。 3.软件通常分为系统软件和应用软件两大类。 4.计算机控制系统主要分为：数据采集系统、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、分散控制系统、现场总线控制系统。 5.计算机控制装置主要分为：可编程控制器、可编程调节器、总线式工控机、 嵌入式计算机系统和其他控制装置。 第二章 1.DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及 输入控制电路四部分组成。 2.模拟量输出通道的任务：把计算机处理后的数字量信号转换成模拟量电压或 电流信号，去驱动相应的执行器，从而达到控制的目的。 3.模拟量输出通道(称为D/A通道或AO通道)构成：一般是由接口电路、数/ 模转换器(简称D/A或DAC)和电压/电流变换器等组成。 4.模拟量输出通道基本结构：多D/A结构和共享D/A结构。 5.D/A转换器的性能指标有分辨率、转换精度、偏移量误差、线性误差、稳定 时间。 6.DAC0832的内部结构组成及其作用：DAC0832主要由8位输入寄存器、8 位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。8位输入寄存器用于存放主机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存；8位DAC 寄存器用于存放待转换的数字量；8位D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；输入控制电路来控制2个寄存器的选通或锁存状态。 7.结合图，计算DAC0832的地址，分析说明由DAC0832组成的接口电路的工 作过程，并编写完成一次D/A转换的接口程序。
《计算机控制系统》课程复习题答案 一、知识点：计算机控制系统的基本概念。具体为 了解计算机控制系统与生产自动化的关系；掌握计算机控制系统的组成和计算机控制系统的主要特性；理解计算机控制系统的分类和发展趋势。 回答题： 1.画出典型计算机控制系统的基本框图； 答：典型计算机控制系统的基本框图如下： 2.简述计算机控制系统的一般控制过程； 答：(1) 数据采集及处理，即对被控对象的被控参数进行实时检测，并输给计算机进行处理； (2) 实时控制，即按已设计的控制规律计算出控制量，实时向执行器发出控制信号。 3.简述计算机控制系统的组成； 答：计算机控制系统由计算机系统和被控对象组成，计算机系统又由硬件和软件组成。 4.简述计算机控制系统的特点； 答：计算机控制系统与连续控制系统相比，具有以下特点： ⑴计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。 ⑵计算机控制系统修改控制规律，只需修改程序，一般不对硬件电路进行改动，因此具有很大的灵活性和适应性。 ⑶能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。 ⑷计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。 ⑸一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多个回路。 ⑹采用计算机控制，便于实现控制与管理一体化。 5.简述计算机控制系统的类型。 答：（1）操作指导控制系统； （2）直接数字控制系统； （3）监督计算机控制系统 （4）分级计算机控制系统 二、知识点：计算机控制系统的硬件基础。具体为 了解计算机控制系统的过程通道与接口；掌握采样和保持电路的原理和典型芯片的应用，掌握输入/输出接口电路：并行接口、串行接口、A/D和D/A的使用方法，能根据控制系统的要求选择控制用计算机系统。 回答题： 1.给出多通道复用一个A/D转换器的原理示意图。 2.给出多通道复用一个D/A转换器的原理示意图。 3.例举三种以上典型的三端输出电压固定式集成稳压器。 答：W78系列,如W7805、7812、7824等；W79系列，如W7805、7812、7824等 4.使用光电隔离器件时，如何做到器件两侧的电气被彻底隔离？ 答：光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。 5.说明隔离电源的基本作用。 答：为了实施隔离技术，隔离电源可以为被隔离的各个部分提供独立的或相互隔离的电源供电，以切断各个部分间的电路联系。 6.什么是采样或采样过程？
精品文档新建试卷20180629110657 一、单选题（共48题，48分） 1、已知偏差e(k)，积分分离阈值β，以下正确的是（） A、 B、 C、 D、 2、已知离散系统脉冲传递函数为：G（Z）=（Z+0.5）/（Z-0.5+j0.5）^2 ，可知该系统是（） A、 稳定的 B、 不稳定的 C、 中性稳定的 D、
精品文档以上答案都不对 3、 A、 也是稳定的 B、 是不稳定的 C、 稳定性不一定 4、8位的A/D转换器分辨率为（） A、 0.01587 B、 0.007874 C、 0.003922 D、 0.0009775
5、一个8位的A/D转换器（量化精度0.1%），孔径时间3.18μm，如果要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为 （）。 A、 5Hz B、 50Hz C、 100Hz D、 500Hz 6、某热处理炉温度变化范围为0~1350℃，经温度变送器变换为1~5V的电压送至ADC0809，ADC0809的输入范围为0~5V，当t=KT时，ADC0809的转换结果为6A，此时炉温为（） A、 588.98℃ B、 288.98℃ C、 361.23℃
698.73℃ 7、如果模拟信号频谱的最高频率为fmax，只要按照采样频率（）进行采样，那么采样信号就能唯一的复观。 A、 B、 C、 D、 8、一个10位的A/D转换器（量化精度0.1%），孔径时间10μs，如果要求转换误差在转换精度类，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为（）。 A、 15Hz B、 16H C、 17Hz
14Hz 9、如图1所示，V out为8位D/A转换器的双极性输出端，若输入数字量 D=11100000（B），基准参考电V REF=5V，则V out为：（） A、 4.375V B、 -4.375V C、 3.75V D、 -3.75V 10、q=20mV时，量化误差为±10mV，0.990~1.009V范围内的采样值，其量化结果都是：（）。