计算机控制技术习题详解
第一章计算机控制系统概述
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.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？
(1)实时：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。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进
行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
5.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
6.操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别和联系？
(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作用。其原理框图如图1.2所示。
图1.2操作指导控制系统原理框图
(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct Digital Control)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。其原理框图如图1.3所示。
图1.3 DDC系统原理框图
(3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisory Computer Control)系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。SCC系统的原理框图如图1.4所示。
图1.4 SCC系统原理框图
SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。
7.计算机控制系统的发展趋势是什么？
大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。
a.普及应用可编程序控制器
b.采用集散控制系统
c.研究和发展智能控制系统
第二章输入输出过程通道
1.什么是过程通道？过程通道有哪些分类？
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。
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。
2.数字量过程通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？
数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。
数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成。数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。其中：输入调理电路将来自控制装置或生产过程的各种开关量，进行电平转换，将其通断状态转换成相应的高、低电平，同时还要考虑对信号进行滤波、保护、消除触点抖动，以及进行信号隔离等问题。
3.简述两种硬件消抖电路的工作原理。
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。
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。
4.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2.1光电耦合器电路图
5.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/Digital Converter ，简称A/D 转换器或ADC)。 6.对理想多路开关的要求是什么？
理想的多路开关其开路电阻为无穷大，其接通时的导通电阻为零。此外，还希望切换速度快、噪音小、寿命长、工作可靠。 7.采样保持器有什么作用？试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响。
采样保持器的作用：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。
保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响。保持电容值小，则采样状态时充电时间常数小，即保持电容充电快，输出对输入信号的跟随特性好，但在保持状态时放电时间常数也小，即保持电容放电快，故保持性能差；反之，保持电容值大，保持性能好，但跟随特性差。
8.在数据采样系统中，是不是所有的输入通道都需要加采样保持器？为什么？
不是，对于输入信号变化很慢，如温度信号；或者A/D 转换时间较快，使得在A/D 转换期间输入信号变化很小，在允许的A/D 转换精度内，就不必再选用采样保持器。
9.A/D 转换器的结束信号有什么作用？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。 ?保持等待法:EOC 与READY 相连,EOC 无效时,自动插入等待状态。直至EOC 有效时，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。
10.设被测温度变化范围为0o C~1200o C,如果要求误差不超过0.4o C,应选用分辨为多少位的A/D 转换器？
选择依据：12
4.0120012log ≈??? ?
?
+≥n
11.设计出8路模拟量采集系统。请画出接口电路原理图，并编写相应的8路模拟量数据采集程序。
本例给出用8031、DAC0809设计的数据采集系统实例。
把采样转换所得的数字量按序存于片内RAM 的30H~37H 单元中。采样完一遍后停止采集。其数据采集的初始化程序和中断服务程序如下：
初始化程序：MOV R0，#30H ；设立数据存储区指针 MOV R2，#08H ；设置8路采样计数值
SETB IT0 ；设置外部中断0为边沿触发方式
SETB EA ；CPU开放中断SETB EX0 ；允许外部中断0中断
MOV DPTR，#FEF8H ；送入口地址并指向IN0
LOOP：MOVX @DPTR，A ；启动A/D转换，A的值无意义
HERE：SJMP HERE ；等待中断
中断服务程序：
MOVX A，@DPTR ；读取转换后的数字量
MOV @R0，A ；存入片内RAM单元
INC DPTR ；指向下一模拟通道
INC R0 ；指向下一个数据存储单元
DJNZ R2，INT0 ；8路未转换完，则继续
CLR EA ；已转换完，则关中断
CLR EX0 ；禁止外部中断0中断
RETI ；中断返回
INT0：MOVX @DPTR，A ；再次启动A/D转换
RETI ；中断返回
12.模拟量输出通道由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
模拟量输出通道一般由接口电路、D/A转换器、功率放大和V/I变换等信号调理电路组成。
(1)D/A转换器：模拟量输出通道的核心是数/模转换器(Digital/Analog Converter,简称D/A转换器或DAC)。它是指将数字量转换成模拟量的元件或装置。
(2)V/I变换：一般情况下，D/A转换电路的输出是电压信号。在计算机控制系统中，当计算机远离现场，为了便于信号的远距离传输，减少由于传输带来的干扰和衰减，需要采用电流方式输出模拟信号。许多标准化的工业仪表或执行机构，一般是采用0～10mA或4～20mA的电流信号驱动的。因此，需要将模拟电压信号通过电压/电流(V/I)变换技术，转化为电流信号。
第四章微型计算机控制系统的控制算法
4..1. 数字控制器的模拟化设计步骤是什么？
模拟化设计步骤：
（1）设计假想的模拟控制器D(S)
（2）正确地选择采样周期T
（3）将D(S)离散化为D(Z) （4）求出与D(S)对应的差分方程 （5）根据差分方程编制相应程序。
2.某系统的连续控制器设计为
()s
T s T s E s U s D 2111)
()(++==
试用双线形变换法、前向差分法、后向差分法分别求取数字控制器D(Z)。 解： 双线形变换法：把1
12+-?=
z z T s 代入，则
()()()()2
21121
1
1222221
12
111
2
1T T z T T T T-z T T z z T T z z T T |
z D z D z z T
s -++++=+-?
++-?
+=
=+-?
=
前向差分法：把T
z-z 1=
代入，则
)()2
2112
1
211111
111T T z T T T z T T
z T T z T s
T s T |
s D z D T
z s -+-+=-+-+=
++=
=-=
后向差分法：把Tz
z s 1-=
代入，则 ()()2
2112
1
211111
111T T z T T T z T Tz
z T Tz z T s
T s T |
s D z D Tz
z s -+-+=-+-+=
++=
=-=
4.3 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)：
T
k e k e dt
de j e T edt k
j t
)
1()()
(0
--≈
≈∑?
= 于是有：
)]}
1()([)()({)(0
--++
=∑
=k e k e T
T j e T T k e K k u k
j d i
p
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。
)]}
2()1(2)([)()]1()({[)(-+--+
+
--=?k e k e k e T
T k e T T k e k e K k u d i
p
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u 0，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u 0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。
4.4 .已知模拟调节器的传递函数为
()s
.s .s D 085011701++=
试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算式，设采样周期T=0.2s 。 ()()()
s
.s .s E s U s D 085011701++=
=
则()()()()s SE .s E s SU .s U 1700850+=+ ()()()()
dt
t de .t e dt t du .t u 170085
0+=+∴ ()()()()()()
T
k e k e .k e T k u k u .k u 11701085
0--+=--+∴ 把T=0.2S 代入得
()()()()15354142504251k-e .k e .k u .k u .-=--
位置型()()()()12982.014561.21579.3-+--=k u k e k e k u
增量型()()()()()()17018.014561.21579.31----=--=?k u k e k e k u k u k u
（补充题）已知模拟调节器的传递函数为
()s
.s .s D 08501701+=
试写出相应数字控制器的位置型PID 算法和增量型PID 控制算式，设采样周期T=0.2s 。 解：因为())11(17011208501701s T s
T K s
.s
.s .s D d i p ++
=+
=+=
）（
所以07.102===d i p
T T K
，，
故位置型PID 控制器
∑∑
∑
===+
=?
?
?
???
+
=?
?
?
???--++
=k
i k
i D
k
i I
P i e k e i e k e T k e k e T i e T T
k e K k u 0
00
)
(7
.10.40)(2)(7.10.20)(2)1()()()()(
故增量型PID 控制器
[][][])
1(2)(35.4)1()
(7
.10.40)1()(2)1()2()1(2)()()1()()1()
()1()(--+-≈+
--+-=-+--++--+-=?+-=k e k e k u k e k e k e k u k e k e k e K k e K k e k e K k u k u k u k u D I P
4.5. 什么叫积分饱和？它是怎么引起的？如何消除？
解：（1）如果执行机构已经到极限位置，仍然不能消除静差时，由于积分作用，尽管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，这就叫积分饱和。
（2）1、当偏差产生跃变时，位置型PID 算式的输出将急剧增大或减小，有可能超过执行机构的上（下）限，而此时执行机构只能工作在上限。
2、系统输出需要很长时间才达到给定值，在这段时间内算式的积分项将产生一个很大的积累值。
3、当系统输出超过给定值后，偏差反向，但由于大的积分积累值，控制量需要相当一段时间脱离饱和区。因此引起系统产生大幅度超调，系统不稳定。 （3）常用的改进方法：积分分离法和抗积分饱和
4.6. 采样周期的选择需要考虑那些因素？
(1)从调节品质上看，希望采样周期短，以减小系统纯滞后的影响，提高控制精度。通常保证在95%的系统的过渡过程时间内，采样6次～15次即可。
(2)从快速性和抗扰性方面考虑，希望采样周期尽量短，这样给定值的改变可以迅速地通过采样得到反映，而不致产生过大的延时。
(3)从计算机的工作量和回路成本考虑，采样周期T 应长些，尤其是多回路控制时，应使每个回路都有足够的计算时间；当被控对象的纯滞后时间τ较大时，常选T=（1/4~1/8）τ。
(4)从计算精度方面考虑，采样周期T 不应过短，当主机字长较小时，若T 过短，将使前后两次采样值差别小，调节作用因此会减弱。另外，若执行机构的速度较低，会出现这种情况，即新的控制量已输出，而前一次控制却还没完成，这样采样周期再短也将毫无意义，因此T 必须大于执行机构的调节时间。
4.7. 简述扩充临界比例度法、扩充响应曲线法整定PID 参数的步骤。 扩充临界比例度法整定PID 参数的步骤：
(1)选择一个足够短的采样周期T ，例如被控过程有纯滞后时，采样周期T 取滞后时间的1/10以下，此时调节器只作纯比例控制，给定值r 作阶跃输入。
(2)逐渐加大比例系数Kp ，使控制系统出现临界振荡。由临界振荡过程求得相应的临界振荡周期Ts ，并记
下此时的比例系数Kp ，将其记作临界振荡增益Ks 。此时的比例度为临界比例度，记作s
s K 1=
δ。
(3)选择控制度，所谓控制度是数字调节器和模拟调节器所对应的过渡过程的误差平方的积分之比。 (4)根据控制度，查表求出T 、Kp 、Ti 和Td 值。
(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。 扩充响应曲线法整定PID 参数的步骤：
(1)断开数字调节器，让系统处于手动操作状态。将被调量调节到给定值附近并稳定后，然后突然改变给定值，即给对象输入一个阶跃信号。
(2)用仪表记录被控参数在阶跃输入下的整个变化过程曲线，如图所示。
(3)在曲线最大斜率处作切线，求得滞后时间τ、被控对象的时间常数Tc ，以及它们的比值Tc/τ。 (4)由τ、Tc 、Tc/τ值，查表，求出数字控制器的T 、Kp 、Ti 和Td 。
4..8. 数字控制器的离散化设计步骤是什么？ 计算机控制系统框图如图4—1所示。
图4—1计算机控制系统框图
由广义对象的脉冲传递函数可得闭环脉冲传递函数，可求得控制器的脉冲传递函数D(z)。 数字控制器的直接设计步骤如下：
(1)根据控制系统的性质指标要求和其它约束条件，确定所需的闭环脉冲传递函数Φ(z)。 (2)求广义对象的脉冲传递函数G(z)。 (3)求取数字控制器的脉冲传递函数D(z)。 (4)根据D(z)求取控制算法的递推计算公式。
4.9 已知被控对象的传递函数为
())
1.1010+=
s s s G c （
采样周期T=0.1s ，采用零阶保持器。要求
（1）针对单位速度输入信号设计最少拍无纹波系统的()z D ，并计算输出响应)(k y 、控制信号)(k u 和误差)(k e 序列，画出它们对时间变化的波形。
（2）针对单位阶跃输入信号设计最少拍有纹波系统的()z D ，并计算输出响应)(k y 、控制信号)(k u 和误差)(k e 序列，画出它们对时间变化的波形。 解：广义脉冲传递函数为
)
368.01)(1()
717.01(368.0))
1(111
)
1(10)
)
10(100(
)1())
11.0(101(
)(1
1
11
1
101
2
1
1
2
1
-------------+=
-+
--
-=
+-=+?-=z z
z
z z
e z
z
Tz s s Z z
s s s
e
Z z G T
Ts
最少拍无纹波设计步骤：
1）根据广义对象的传递函数确定参数 N （分母多项式的幂次） M （分子多项式的幂次） d=N-M 延时
w 在所有零点的总数（不包括无穷远的零点） v 在z 平面的单位圆上或圆外极点的个数 j 在z 平面的单位圆上极点的个数 q(输入类型)
已知N=2，M=2 所以d=0
w=1(即分子多项式中的)717.01(1-+z ) v=1，j=1； q=2(单位速度输入)
2）确定F1(z)和F2(z)的幂次m 和n
）q ,max(j j v n d
w m +-=+=
m
m z
f z
f z f z F ---++++=12
121
1111)(
n
n z
f z f z
f z F ---+++=22
221
212)( 2
q ,max(1
=+-==+=）j j v n d w m
所以：
1
1111)(-+=z f z F
2
221
212)(--+=z
f z
f z F
3）确定Фe(z)
)()1()1()(1)(1)
,(11
1z F z z a z z q j max j
v i i e --=--???
?
??
??-=Φ-=Φ∏
3
112
111
111
11211)
,(max 111)1(1)1()1()
()1()1()(-------=-+--+=+-=-??????-=Φ∏z
f z
f z
f z f z z F z z a z q j j v i i e 4）确定Ф(z)
)()1()(211z F z b z
z w
i i d
??
?
???-=Φ∏=-- 3
222
21221
212
221
211
211717.0717.0)717.01()()1()(------=---++=++=??
?
???-=Φ∏z
f z f f z
f z f z f z z F z b z
z w i i d
）（）
（
5）根据关系)(1)(z z e Φ-=Φ使等式两边同幂次的系数相等，解出F 1和F 2中的系数。
???
??
-=+-=--=-2211
212211211117.70717.0212f
f f f f f f ）（ 解得：???
??-==-=83.041.159
.022
2111f f f
所以：
)59.01()1()(1
21
----=Φz
z
z e
)83.041.1)(717.01()(2
1
1
----+=Φz
z
z z
6）求控制器D(z) )
(1)
()(1
)(z z z G z D Φ-Φ=
)
59.01)(1(368.0)
83.041.1)(368.01()
59.01()1()
83.041.1)(717.01()
717.01(368.0)368.01)(1()(1
1
1
1
1
2
1
2
1
11
11
1
-----------------=
---+?
+--=
z
z z z
z
z
z
z
z
z
z
z z
z D
最少拍无纹波设计步骤：
1）根据广义对象的传递函数确定参数 N （分母多项式的幂次） M （分子多项式的幂次） d=N-M 延时
w 在所有零点的总数（不包括无穷远的零点） v 在z 平面的单位圆上或圆外极点的个数 j 在z 平面的单位圆上极点的个数 q(输入类型)
已知N=2，M=2 所以d=0
w=1(即分子多项式中的)717.01(1-+z ) v=1，j=1； q=1(单位阶跃输入)
2）确定F1(z)和F2(z)的幂次m 和n
）q ,max(j j v n d
w m +-=+=
m
m z
f z
f z f z F ---++++=12
121
1111)(
n
n z
f z f z
f z F ---+++=22
221
212)(
1
q ,max(1
=+-==+=）j j v n d w m
所以：
1
1111)(-+=z f z F
1
212)(-=z
f z F
3）确定Фe(z)
)()1()1()(1)(1),(11
1z F z z a z z q j max j
v i i e --=--??????
??-=Φ-=Φ∏
2
111
11111211)
,(max 111)1(1)
1()1()
()1()1()(------=---+=+-=-??????-=Φ∏z
f z
f z f z z F z z a z q j j v i i e 4）确定Ф(z)
)()1()(211z F z b z
z w i i d
??
?
???-=Φ∏=-- 2
211
211211
211717.0)717.01()()1()(----=--+=+=??
?
???-=Φ∏z
f z
f z
f z z F z b z
z w i i d
5）根据关系)(1)(z z e Φ-=Φ使等式两边同幂次的系数相等，解出F 1和F 2中的系数。
???=-=-21112111717.01f f f f 解得：??
?==58
.042
.02111f f 所以：
)42.01)(1()(1
1
--+-=Φz
z
z e
)717.01(58.0)(1
1
--+=Φz
z
z
6）求控制器D(z) )
(1)
()(1
)(z z z G z D Φ-Φ=
1
11
1
111
11
1
42.01368.01)
42.01)(1()
717.01(58.0)
717.01(368.0)368.01)(1()(----------+-=
+-+?+--=
z
z z
z
z z z
z
z z
z D
最少拍有纹波设计步骤：
1）根据广义对象的传递函数确定参数 N （分母多项式的幂次） M （分子多项式的幂次） d=N-M 延时
u 在z 平面的单位圆上或圆外零点的个数 v 在z 平面的单位圆上或圆外极点的个数 j 在z 平面的单位圆上极点的个数 q(输入类型)
已知N=2，M=2 所以d=0
u=0(即分子多项式中的)717.01(1-+z ) v=1，j=1； q=1(单位速度输入)
2）确定F1(z)和F2(z)的幂次m 和n
）q ,max(j j v n d
u m +-=+=
m
m z
f z
f z f z F ---++++=12
121
1111)(
n
n z
f z f z
f z F ---+++=22
221
212)(
1
q ,max(0
=+-==+=）j j v n d u m
所以：
1)(1=z F
1
212)(-=z
f z F
3）确定Фe(z)
)()1()1()(1)(1),(111z F z z a z z q j max j
v i i e --=--??????
?
?-=Φ-=Φ∏
)
1()
()1()1()(11)
,(max 111---=--=-??????-=Φ∏z z F z z a z q j j v i i e 4）确定Ф(z)
)()1()(211z F z b z
z u
i i d
??
?
???-=Φ∏=-- 1
21211)()1()(-=--=??
?
???-=Φ∏z
f z F z b z z u i i d
5）根据关系)(1)(z z e Φ-=Φ使等式两边同幂次的系数相等，解出F 1和F 2中的系数。
解得：121=f 所以：
)1()(1
--=Φz
z e
1
)(-=Φz
z
6）求控制器D(z) )
(1)
()(1
)(z z z G z D Φ-Φ=
)
717.01(368.0)
368.01()
1()
717.01(368.0)368.01)(1()(1
1
1
11
1
1
1
--------+-=
-?
+--=
z z
z z
z z
z
z z D
4.10 被控对象的传递函数为
()21s
s G c =
采样周期T=1s ，采用零阶保持器，针对单位速度输入函数，按以下要求设计： (1)最少拍无纹波系统的设计方法，设计)(z Φ和()z D ； (2)求出数字控制器输出序列)(k u 的递推形式。 解：广义对象的脉冲传递函数
()()
()
()
2
11
-1232z 12z 1z T 1111----+=??????-=???
? ???-=s e s s e z G Ts
-Ts c Z Ζ 将T=1S 代入，有
()()()
2
111
121---+=
z z z
z G -c
最少拍无纹波设计步骤：
1）根据广义对象的传递函数确定参数 N （分母多项式的幂次） M （分子多项式的幂次） d=N-M 延时
w 在所有零点的总数（不包括无穷远的零点） v 在z 平面的单位圆上或圆外极点的个数 j 在z 平面的单位圆上极点的个数 q(输入类型)
已知N=2，M=2 所以d=0 w=1
v=2，j=2； q=2(单位速度输入)
2）确定F1(z)和F2(z)的幂次m 和n
）q ,max(j j v n d
w m +-=+=
m
m z
f z
f z f z F ---++++=12
121
1111)(
n
n z
f z f z
f z F ---+++=22
221
212)( 2
q ,max(1
=+-==+=）j j v n d w m
所以：
1
1111)(-+=z f z F
2
221
212)(--+=z
f z
f z F
3）确定Фe(z)
)()1()1()(1)(1)
,(11
1z F z z a z z q j max j
v i i e --=--????
??
??-=Φ-=Φ∏
3
112
111
111
11211)
,(max 111)21()2(1)1()1()
()1()1()(-------=-+-+-+=+-=-??????-=Φ∏z
f z
f z
f z f z z F z z a z q j j v i i e
4）确定Ф(z)
)()1()(211z F z b z
z w
i i d
??
?
???-=Φ∏=-- 3
222
22211
212
221
211
211)()
)(1()()1()(------=--+++=++=??
?
???-=Φ∏z
f z
f f z
f z
f z f z z F z b z z w i i d
5）根据关系)(1)(z z e Φ-=Φ使等式两边同幂次的系数相等，解出F 1和F 2中的系数。
???
??-=+-=--=-2211
2122112111212f f f f f f f ）（ 解得：???
??-===4/34/54/322
2111f f f
所以：
)4/31()1()(1
21
--+-=Φz
z
z e
)4/34/5)(1()(2
1
1
----+=Φz z
z
z
6）求控制器D(z) )
(1)
()(1
)(z z z G z D Φ-Φ=
(
)
()
1
1
1
2
12
1
1
1
1
2134610)
4/31()1()
4/34/5)(1(112)(---------+-=
+--+?+-=
z
z z z z
z
z
z z
z z D -
11.被控对象的传递函数为
()s c e s s G -+=
1
1 采样周期T=1s ，要求：
(1)采用Smith 补偿控制，求取控制器的输出()k u ；
(2)采用大林算法设计数字控制器()z D ，并求取()k u 的递推形式。 (1)采用Smith 补偿控制 广义对象的传递函数为 ()()()()
()s P
s
s
s
Ts
C C e s HG
e
s s e
s e
s
e s G s H s HG -----?=?+-=
+?
-=
=111
10
()()[]()()()()1
11
111111-------=??
????-?+-==z a z b z e s s e s D z D L
s s τττZ Z 其中S T t
L e
b e
e a T T
1,1,1,1
11
11
===
-===---τ
则()()()
(
)1
2
1
3679.016321.0-----=
=
z
z
z
z E z U z D τ
()()(
)()z E z
z
z U z z U 2
1
1
6321.03697.0----=-
()()()()13679.026321.016321.0-+---=k u k e k e k u
(2)采用大林算法设计数字控制器
取T=1S,1=τ,K=1,T 1=1,L=T /τ=1,设期望闭环传递函数的惯性时间常数T 0=0.5S 则期望的闭环系统的脉冲传递函数为
()()2
12201111--------=?????
?+?-=e z e z s T e
s e z G LTs
Ts B Z 广义被控对象的脉冲传递函数为
()()()111
21
1111111111--------=??????+--=??
????+?-=e z e z s s z z e s T K s e z HG --LTs sT C Z Z 则 ()()()()[]
()
()()[
]
()
()()
()[]
()()()()[]
()()
()()[]
2
1
1
2
1
1
2
2
2
1
1
2
1
1
2
2
2
1
1
1
12
2
2
2
2
2
1
22
8647.01353.015033.03680.11353.011353.013679.011353.013679.0111111111111111---------------------------------=
------=
------=
------=
----=
-=
z
z
z z z z z e e z e e e z e z
e
z
e z e z
e z
e z
e
z z HG e z
z G z HG z G z D C B C B 又
()()()
z E z U z D =
则()()()()()z E z z E z U z z U z z U 1215033.03680.18647.01353.0----=-- 上式反变换到时域，则可得到
()()()()()28647.011353.015033.03680.1-+-+--=k u k u k e k e k u
12.何为振铃现象？如何消除振铃现象？
所谓振铃现象是指数字控制器的输出u(k)以接近二分之一的采样频率大幅度上下摆动。它对系统的输出几乎是没有影响的，但会使执行机构因磨损而造成损坏。 消除振铃现象的方法： （1）参数选择法
对于一阶滞后对象，如果合理选择期望闭环传递函数的惯性时间常数T0和采样周期T ，使RA≤0，就没有振铃现象。即使不能使RA≤0，也可以把RA 减到最小，最大程度地抑制振铃。 （2）消除振铃因子法
找出数字控制器D(z)中引起振铃现象的因子(即z=-1附近的极点)，然后人为地令其中的z=1，就消除了这个极点。根据终值定理，这样做不影响输出的稳态值，但却改变了数字控制器的动态特性，从而将影响闭环系统的动态响应。
13.前馈控制完全补偿的条件是什么？前馈和反馈相结合有什么好处？ 前馈控制完全补偿的条件是()()()0S G s D s G n n =+。
如果能将扰动因素测量出来，预先将其变化量送到系统中进行调整，这样在被调量改变之前就能克服这些扰动的影响。这种扰动的预先调整作用就称为前馈。若参数选择得合适，前馈控制可取得良好的控制效果。
但实际上，前馈控制环节的参数不易选得那么准确，而且一个实际系统的扰动也不只一个，因此反馈控制还是不可少的。主要扰动引起的误差，由前馈控制进行补偿；次要扰动引起的误差，由反馈控制予以抑制，这样在不提高开环增益的情况下，各种扰动引起的误差均可得到补偿，从而有利于同时兼顾提高系统稳定性和减小系统稳态误差的要求。
14.与PID控制和直接数字控制相比，模糊控制具有哪些优点？
与PID控制和直接数字控制相比，模糊控制的优点：
（1）模糊控制可以应用于具有非线性动力学特征的复杂系统。
（2）模糊控制不用建立对象精确的数学模型。
（3）模糊控制系统的鲁棒性好。
（4）模糊控制是以人的控制经验作为控制的知识模型，以模糊集合、模糊语言变量以及模糊逻辑推理作为控制算法。
15.多变量控制系统解耦条件是什么？
Φ为对角线矩阵。
多变量控制系统解耦条件是系统的闭环传递函数矩阵()s
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
第一章 第二章 三、练习题 28. 设12位D/A转换器DAC1210与8031接口电路连接，如图示： (1).说明电路控制原理 (2).设数据存放在DABUFF为首地址的连续两个存储单元，试编写一完成D/A转换的程序。 答：DAC1210是12位的D/A转换器，单片机的数据线接DAC1210的高八位DI4—DI11，数据线的P0.4到P0.7接DAC1210的数据线的低4位DI0---DI3.DAC1210连线接成双缓冲形式。 地址码写高8位数据时译码器Y2有效，则B1/B2=1,写高8位数据，地址是1400H 写低4位数据时译码器Y3有效，则B1/B2=0,写低4位数据，地址是1C00H 将12位数据同时送到12位DA转换电路，译码器Y4有效，地址是2400H 解答（2） MOV R0,#DABUFF ;DABUFF是内存的首地址 MOV A,@R0 ；首地址存放高8位数据 INC R0 MOV DPTR,#1400H MOVX @DPTR,A ；送高8位数据 MOV A,@R0 取低4位数据（高4位是有效数据，低4位为0） MOV DPTR,#1C00H； MOVX @DPTR,A 送低4位数据 MOV DPTR,#2400H MOVX @DPTR,A 打开第二级缓冲，将数据送到DA转换电路。
29.试用DAC0832芯片设计一个能够输出频率为50HZ的脉冲波电路及程序。 1.数据线:单片机（AT89C51)的P0.0-P0.7连接DAC0832的D0-D7 2.地址线:单片机的A8(P2.0) 接CS 片选信号,地址是0FEFFH. 3.控制线:单片机写信号接WR1. 单缓冲控制形式. 2：输出NN个方波的程序。 START: MOV DPTR,#0FEFFH MOV A,#0 MOV R2，#NN
计算机控制技术课后习题答案 第一章绪论 1.计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：P2 (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。P3 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： 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？P2 (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)在计算机控制系统中要考虑实时性，因为根据工业生产过程出现的事件能够保 持多长的时间；该事件要求计算机在多长的时间以内必须作出反应，否则，将对
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
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
计算机控制技术复习 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.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，它包括哪两个组成部分。 包括硬件和软件。 7.计算机控制系统是由哪几部分组成的？各部分的作用是什么？ 主要由硬件和软件两部分组成，硬件包括：主机及操作台、通用外设I/O接口与通道、信号的检测及变送、执行机构、被控对象组成；软件包括：系统软件、应用软件。 8.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. 9、计算机控制系统有哪四种形式的信号？各有什么特点? (1)连续模拟信号：时间和信号的幅值都是连续的。 (2)阶梯模拟信号：时间是连续的，信号的幅值是阶梯形的。 (3)采样信号：时间是离散的，信号的幅值是连续的脉冲信号。 (4)数字信号：信号的时间以及幅值都是离散的，且幅值经过了量化处理。 10.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) 11、什么叫输入/输出通道?它是由哪些部分组成的？ 在微型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称为输入输出通道。 输入输出通道的组成：模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道组成。 12计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是什么？ 按照一定的数学模型计算给定值，并提供给DDC计算机 13.什么是计算机的总线？ 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. 14.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. 15.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
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
9、已知被控对象的传递函数为) 11.0(10)(+=s s s G c 采样周期s T 1=，采用零阶保持器。要求： （1）针对单位速度输入信号设计最少拍无纹波系统的D(z)，并计算输出响应)(k y 、控 制信号)(k u 和误差)(k e 序列，画出它们对时间变化的波形。 （2）针对单位阶跃输入信号设计最少拍有纹波系统)(z D ，并计算)(k y 、)(k u 、)(k e 序列，画出它们对时间变化的波形。 【解】（1）首先求取广义对象的脉冲传递函数 ) 1)(1()111.01(9)1111)1(10)(1(101110)1()11.0(10)1()11.0(11)(110111110121112121----------------+=-+----=??????++--=??????+-=??????+?-=z e z z z z e z z z z s s s Z z s s Z z s s e Z z G Ts 由)(z G 的表达式和)(s G c 知，满足无纹波设计的必要条件， 且q j j w v q d ≤=====且,1,1,1,2,0 故有2 1=+-==+=q j v n d w m 对单位速度输入信号，选择 )1()1()()1()1()(1)(111211111----=-+-=-?? ????-=Φ-=Φ∏z f z z F z z a z z q j v i i e ))(111.01()()1()(2221211211---=--++=??????-=Φ∏z f z f z z F z b z z w i i d )1()1())(111.01(1)(1111212221211-----+-=++-=Φ-z f z z f z f z z 即：?????-=+-=--=-22112122112111111.0)111.0(212f f f f f f f ，故有?????-===990.0890.1110.022 2111f f f )111.01()1()(121--+-=Φz z z e )990.0890.1)(111.01()(211----+=Φz z z z
《计算机控制技术与系统》课程 思考题与习题 第一章绪论 简述计算机控制技术发展史。 简述计算机控制系统的类型、结构和特点。 计算机控制与常规控制主要不同点在哪里 典型计算机控制系统有哪几部分组成，画出方框图。 什么叫做动态系统 对计算机控制系统的基本要求是什么 简述调节系统与跟踪系统（随动系统）的特点。 典型计算机集成制造系统（CIMS）有哪四个功能系统和两个支持系统 第二章过程通道 采样定理对于采样周期的选取有什么意义 写出采样过程的数学描述形式。 影响采样周期选择的因素主要有哪些 多路采样装置的主要作用是什么，常用采样器包括哪些 过程通道的采样周期T是否越小越好，为什么 A转换的工作方式主要有哪几种，简述其原理。 2.7A/D转换的工作方式主要有哪几种，简述其原理。 简述模入通道结构与各组成部分功能。 简述过程通道的类型和基本功能。 简述开关量通道的基本构成形式和主要作用。 简述开关量通道的抗干扰措施有哪些。 模出通道的类型主要有哪几种，各有什么特点 保持器在过程通道中的作用是什么，举例分析。 某热工过程有16点温度信号，变化范围: 150--850 C, 采用微机监测。
求解问题： 1、 若经A/D 转换后的数字量每个脉冲对应的实际温度小于等于 C , 则A/D 分辨率至少为多少才能保证该精度 2、写出A/D 转换后的数字量与被测点实际温度间关系式。 3、该处理方式零点迁移量为多少 第三章 理论基础 求下图示离散系统脉冲传递函数G(z) 已知采样系统如下图所示，求下图示离散系统脉冲传递函数G(z)和当闭环系统稳定时K 的取值范围。 分析下图所示采样系统，当采样周期T=1，开环增益K=5时的稳定性。 给定传递函数 1 10+s K ，试以10倍的转角频率为近似的截止频率m ω，求满足采样定理的采样频率s ω和采样周期T 。 证明离散系统脉冲响应的z 变换即为离散系统传递函数。 设离散系统结构如下图所示，图中D(z)为数字PID 调节器，其差分方程为 )]2()1(2)([)()]1()([)(-+--++--=k e k e k e K k e K k e k e K k u d i p
第2章 习题参考答案 1.什么是接口、接口技术和过程通道？ 答： 接口是计算机与外设交换信息的桥梁，包括输入接口和输出接口。 接口技术是研究计算机与外部设备之间如何减缓信息的技术。 过程通道是计算机与生产过程之间的信息传送和转换的连接通道。 2.采用74LS244和74LS273与PC/ISA 总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量（开关量）输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。 答： 数字量输入接口 设片选端口地址为port MOV DX,port MOV DPTR,PORT MOVX A,@DPTR IN AL,DX 74LS244 PC 总线 *IOR(*RD)_
数字量输出接口 MOV AL,DATA MOV A,DATA MOV DX ，port MOV DPTR,PORT OUT DX,AL MOVX @DPTR,A 3.用8位A/D 转换器ADC0809与8051单片机实现8路模拟量采集。请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。 输出信号 PC 总线 (*WR)
程序： ORG 0000H MOV R0，#30H ；数据区起始地址存在R0 MOV R6，#08H ；通道数送R6 MOV IE，#84H ；开中断 SETB IT1 ；外中断请求信号为下跳沿触发方式MOV R1，#0F0H ；送端口地址到R1 NEXT：MOVX @R1，A ；启动A/D转换 LOOP:SJMP LOOP INC R0 INC R1 DJNZ R6，NEXT ；8路采样未接受，则转NEXT CLR EX1 ；8路采样结束，关中断 END 中断服务程序： ORG 0003H ；外中断1的入口地址 AJMP 1000H ；转中断服务程序入口地址 ORG 1000H MOVX A，@R1 ；读入A/D转换数据 MOV @R0，A ；将转换的数据存入数据区 RETI ；中断返回 ORG 0000H MOV R1，#30H MOV R2，#0F0H A1: MOV DPTR, R2 MOVX @DPTR, A LOOP: JNB P3.2 , LOOP MOVX A, @DPTR MOV @R1，A INC R2 INC R1 CJNE R2, 0F7H, A1 END
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
微机控制技术第五章练习题答案 第五章 5-1 选择题 1、6264 芯片是( B) (A ) EEPROM (B)RAM (C)FLASH ROM (D)EPROM 2、用 MCS-51 用串行扩展并行 I/O 口时，串行接口工作方式选择( A ) (A ) 方式0 ( B)方式1 ( C)方式2 ( D)方式3 3、使用 8255 可以扩展出的 I/O 口线是( B) (A) 16 根 (B) 24 根 (C) 22 根 (D) 32 根 4、当 8031 外出扩程序存储器 8KB 时，需使用 EPROM 2716 (C) (A) 2 片 (B) 3 片 (C) 4 片 (D) 5片 5、某种存储器芯片是 8KB*4/ 片，那么它的地址线根线是( C) (A) 11 根 (B) 12 根 (C) 13 根 (D) 14 根 6、MCS-51 外扩 ROM ，RAM 和 I/O 口时，它的数据总线是( A) (A) P0 ( B) P1 (C) P2 ( D) P3 7 、当使用快速外部设备时，最好使用的输入 / 输出方式是( C) (A )中断(B)条件传送(C) DMA ( D)无条件传送 8、MCS-51 的中断源全部编程为同级时，优先级最高的是( D) (A ) INT1 ( B) TI ( C)串行接口( D) INTO
9 、MCS-51 的并行 I/O 口信息有两种读取方法：一种是读引脚，还有一种是（ A） （A ）读锁存器具（B）读数据库（C）读A累加器具（D ）读CPU 10 、MCS-51 的并行 I/O 口读 -改-写操作，是针对该口的（ D） （A ）引脚（B）片选信号（C）地址线（D）内部锁存器 5-2 判断题 1、MCS-51 外扩 I/O 口与外 RAM 是统一编址的。（对） 2、使用 8751 且 EA=1 时，仍可外扩 64KB 的程序存储器。（错） 60KB 3、8155 的复位引脚可与 89C51 的复位引脚直接相连。（对） 4、片内 RAM 与外部设备统一编址时，需要专门的输入 / 输出指令。（错）统一编址的特点 正是无需专门的输入输出指令。 5、8031 片内有程序存储器和数据存储器。（错）无程序存储器 6、EPROM的地址线为11条时，能访问的存储空间有 4K。（错）2K. 7、8255A 内部有 3 个 8 位并行口 ,即 A 口， B 口， C 口。（对） 8、8155 芯片内具有 256B 的静态 RAM,2 个8位和 1 个6位的可编程并行 I/O 口， 1 个14 位定时期等常用部件及地址锁存器。（对） 9、在单片机应用系统中，外部设备与外部数据存储器传送数据时，使用MOV 指令。
第一章 1．计算机系统由哪些部分组成？并画出方框图。 解： 若将自动控制系统中控制器的功能用计算机或数字控制装置来实现，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图1-1所示。因此，简单说来，计算机控制系统就是由各种各样的计算机参与控制的一类系统。 图1-1 计算机控制系统基本原理图 在计算机控制系统中，控制规律是用软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制。控制器与执行机构之间是DA转换器，负责将数字信号转换成模拟信号；AD转换器则相反将传感器采集的模拟信号，转换成数字信号送给控制器。 2．计算机控制系统是怎样分类的？按功能和控制规律可分为几类？ 解： 计算机控制系统与其所控制的对象、采取的控制方法密切相关。因此，计算机控制系统的分类方法很多，可以按照系统的功能、控制规律或控制方式等进行分类。 按功能及结构分类：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、工业以太网控制系统、综合自动化系统。 按照控制规律分类：程序和顺序控制、比例积分微分控制(简称PID控制)、最少拍控制、复杂规律的控制、智能控制。 3．计算机控制系统的主要特点有哪些？ 解： 主要有以下特点： 1．数字模拟混合的系统。在连续控制系统中，各处的信号是连续模拟信号。而在计算机控制系统中，除仍有连续模拟信号外，还有离散信号、数字信号等多种信号。因此，计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。 2．灵活方便、适应性强。一般的模拟控制系统中，控制规律是由硬件电路实现的，控制规律越复杂，所需要的模拟电路往往越多，如果要改变控制规律，一般就必须更改硬件电路。而在计算机控制系统中，控制规律是由软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制，需要改变控制规律时，一般不对硬件电路作改动，只要改变控制程序就可以了。 3．可实现复杂控制规律。计算机具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能，能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。 4．离散控制。在连续控制系统中，给定值与反馈值的比较是连续进行的，控制器对产生的偏差也是连续调节的。而在计算机控制系统中，计算机每隔一定时间间隔，向A/D转换器发出启动转换信号，并对连续信号进行采样获得离散时间信号，经过计算机处理后，产生的控制时间信号通过D/A将离散信号转换成连续时间信号输出，作用于被控对象。因此，计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。
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
《计算机控制技术》 （机械工业出版社范立南、李雪飞） 习题参考答案 第1章 1．填空题 (1) 闭环控制系统，开环控制系统 (2) 实时数据采集，实时决策控制，实时控制输出 (3) 计算机，生产过程 (4) 模拟量输入通道，数字量输入通道，模拟量输出通道，数字量输出通道 (5) 系统软件，应用软件 2．选择题 (1) A (2) B (3) C (4) A (5) B 3．简答题 (1) 将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D/A转换器等器件，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图所示。 计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机）和生产过程两大部分组成。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部分。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。 (2)
操作指导控制系统：其优点是控制过程简单，且安全可靠。适用于控制规律不是很清楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。其缺点是它是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。 直接数字控制系统：设计灵活方便，经济可靠。能有效地实现较复杂的控制，如串级控制、自适应控制等。 监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。其中SCC+模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。SCC+DDC的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活，但是其缺点是数学模型的建立比较困难。 集散控制系统：又称分布式控制系统，具有通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率等优点。缺点是系统比较复杂。 计算机集成制造系统：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。但是计算机集成制造系统所要解决的不仅是局部最优问题，而是一个工厂、一个企业乃至一个区域的总目标或总任务的全局多目标最优，即企业综合自动化问题。 现场总线控制系统：成本低、可靠性高，而且在同一的国际标准下可以实现真正的开放式互联系统结构。 嵌入式控制系统：嵌入式控制系统是面向特定应用而设计的、对功能、
一、填空 1.计算机控制技术可用于计算机控制系统及自动化仪表。 2.计算机监督系统SCC的作用是：按照一定的数学模型计算给定值并提供给DDC计算机。 3.闭环控制系统是指输出量经反馈环节回到输入端，对控制产生影响。 4.多路开关的作用是完成模拟量的切换。 5..采用ADC0809构成模拟量输入通道，ADC0809在其中起模拟量到数字量的转换和多路开关的作用。 7.ADC0809中EOC呈高电平，可以向CPU申请中断，说明转换已经结束，EOC 呈低电平，说明处于转换过程中。 8.当D/A转换器的位数多于处理器的位数时，需要两级数据缓存，数据分批传送，输入的所有数字位必须同时进行转换。 9.防止抖动是能否正确读取键值得必要环节，实现方法是可以用硬件电路或软件程序实现。 10.采用共阴极LED多位数码管显示时，位选信号为低电平，段选信号为高电平。 11.在LED多位数码管显示电路中，段选模型决定数码管显示的内容。 12..开关量控制系统中，常设有光电隔离器，起耦合、隔离和开关的作用。 14.小功率直流电机控制系统中，改变转子上的通电极性，以便改变电机的转向。 15..RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑1的电平是-3V以下。 18..采用全双工通信方式，数据传输的方向性结构为可以在两个方向上同时传输。 20.半双工可以在两个方向上传输，但不能同时传输。 21.采用异步传输方式，设数据位为7位，1位校验位，1位停止位，则其通信效率为70%. 22.在工业过程控制系统中采集的数据常掺杂有干扰信号，可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路来提高信/噪比。 23.标度变换就是把数字量转换成人们熟悉的十进制工程量。 24.使A/D转换器满量程信号达到均一化的含义是任何情况下A/D转换器的输入最大值都为满量程。 25.比例调节的强弱可调，作用比较强，几乎贯穿整个调节过程。 26.在计算机控制系统中，T的确定十分重要，原因是T太小，系统精度不够。 27.一般而言，纯微分控制不使用，因为微分作用仅出现在偏差变化的过程中。 28.PID调节可根据实际情况调整结构，但不能采用ID调节。 29.PI调节系统，I作用随时间的增长而加强，只要时间足够长，静差一定会消除。 30.引起调节的根本原因是偏差，偏差的正、负决定调节作用的方向；偏差的大、小决定调节作用的强弱；偏差为零，调节作用为零。 二、选择题 1. 下面关于微型计算机控制技术的叙述，正确的是（D）。 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 2. 计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（B）。 A．接受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 3．关于现场总线控制系统，下面的说法中，不正确的是（C）。 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 4.闭环控制系统是指（B）。A．系统中各生产环首尾相接形成一个环 B．输出量经反馈环节回到输入端，对空置产生影响 C．系统的输出量供显示和打印 D．控制量只与控制算法和给定值相关 5．下列缩写表示现场可编程控制逻辑阵列的是（D）。 A．PLC B．PLD C．GAL D．FPGA 6.多路开关的作用（A）。 A．完成模拟量的切换 B．完成数字量的切换 C．完成模拟量与数字量的切换 D．完成模拟量和数字量的切换 6.A/D转换器的VREF（-）VREF（+）分别接-5V和+5V，说明它的（A）。A．输入为双极性，范围是-5V至+5V B．输入为双极性，范围是-10V至+10V C．输出为双极性，范围是-FFH至+FFH D．输入为单极性，范围是0至+5V 7.在LED多位数码管显示电路中，（B） 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 8.无论动态显示还是静态显示都需要进行译码，即将（D） 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7段显示码 9.在计算机交流电机控制系统中，需要解决的问题是（D） A．将交流变成只留后并放大 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 10.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） A．将被控系统与微型机控制控制系统间完全断开，以防CPU受到强电的冲击 B．将被控系统与微型计算机控制系统通过光电效应连接成系统，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11.小功率直流电机控制系统中，正确的做法是（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 12.RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑1的电平是（C） A．0.3V以下 B．0.7V 以下 C．-3V以下 D．+3V以上 13．主计算机与通信处理机通过RS-232C电缆相接，两台设备的最大距离为（C）时，适合用近距离电缆连接 A．5米 B．10米 C．15米 D．20米 14.采用全双工通信方式，数据传输的方向性结构为（A） A．可以在两个方向上同时传输 B．只能在一个方向上传输 C．可以在两个方向上传输，但不能同时进行 D．以上均不对 15.下列关于半双工的叙述中，正确的是（C） A．只能在一个方向上传输 B．可以在两个方向上同时传输 C．可以在两个方向上传输，但不能同时传输 D．以上均不对 16.RS-232C的电气特性规定使用（D） A．TTL电平 B．CMOS电平 C．正逻辑电平 D．负逻辑电平 17.采用异步传输方式，设数据位为7位，1位校验位，1位停止位，则其通信效率为（B） A．30% B．70% C．80% D．20% 18.在工业过程控制系统中采集的数据常掺杂有干扰信号，（D）来提高信/噪比A．只能通过模拟滤波器 B．只能通过数字滤波器 C．可以通过数字滤波程序或模拟滤波电路 D．可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路 19.若模拟量微机控制系统的采样部分选用数字表，则（B） A．微机直接接收数字量，无须在进行滤波 B．微机直接接受数字量，仍需进行滤波 C．须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