计算机控制系统试题库

***********2015－2016 学年第一学期出题教师：【计算机控制系统】课程试题(A卷) 【闭卷考试】姓名学号专业及班级本试卷共有4道大题一、填空题（共14分，每空1分，共11道小题）1. 描述连续系统所用的数学模型是微分方程，描述离散系统所用的数学模型是差分方程。

2.离散系统稳定性不仅与系统结构和参数有关，还与系统的采样周期有关。

3.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。

4. 计算机控制系统通常是由模拟与数字部件组成的混合系统。

5. 在连续系统中，一个系统或环节的频率特性是指在正弦信号作用下，系统或环节的稳态输出与输入的复数比随着正弦信号频率变化的特性。

6.采样周期也是影响稳定性的重要参数，一般来说，减小采样周期，稳定性增强。

7.对于具有零阶保持器的离散系统，稳态误差的计算结果与T无关，它只与系统的类型、放大系数及输入信号的形式有关。

8.若D(s)稳定，采用向前差分法离散化，D(z)不一定稳定。

9.双线性变换的一对一映射，保证了离散频率特性不产生频率混叠现象，但产生了频率畸变。

10.计算机控制系统分为三类：直接数字控制 (Direct Digital Control，DDC) 系统、计算机监督控制 (Supervise Control by Computer，SCC) 系统和分散型计算机控制系统(Distributed Control System，DCS)二、选择题（满分20分，每小题2分，共10道小题）1.电力二极管属于 A 。

A.不可控器件B. 全控器件C.半控器件2．电力电子器件不具有的特征有 B 。

A.所能处理电功率的大小是其最重要的参数B.一般工作在放大状态C.一般需要信息电子电路来控制D.不仅讲究散热设计，工作时一般还需接散热器3. 晶闸管内部有 C 个PN结。

A 一B 二C 三D 四4.下列哪种功能不属于变流的功能 CA.有源逆变B. 交流调压C. 变压器降压D. 直流斩波5.下列不属于使晶闸管关断的方法是 A 。

计算机控制技术期末复习试题附答案一、选择题1. 下面哪个不是计算机控制系统的组成部分？A. 控制器B. 传感器C. 运算器D. 计算机主机答案：D2. 控制器的作用是什么？A. 输入信息B. 处理信息C. 输出信息D. 以上都是答案：B3. 在控制系统中，传感器的作用是什么？A. 输入信息B. 处理信息C. 输出信息D. 以上都是答案：A4. 控制器与执行器之间的信息传递通常采用哪种形式?A. 电信号B. 光信号C. 音频信号D. 无线信号答案：A二、填空题1. 在控制系统中，PID是什么的缩写？答案：比例-积分-微分2. 当一个过程变量小于或大于设定值时，控制器需要发出一个____信号来调节执行器。

答案：控制3. 开环控制系统中，控制器完全依赖于____来判断并调节执行器。

答案：设定值三、解答题1. 请解释闭环控制系统和开环控制系统的区别。

答案：闭环控制系统和开环控制系统是两种基本的控制系统结构。

闭环控制系统通过传感器获得反馈信息，将反馈信息与设定值进行比较后进行调节，以使系统输出接近设定值。

开环控制系统则没有反馈环节，控制器仅仅根据设定值来调节执行器。

闭环控制系统具有较好的稳定性和鲁棒性，能够减小外界干扰对系统的影响，但由于需要进行反馈调节，系统可能存在一定的响应延迟。

开环控制系统较为简单，但容易受到干扰的影响，对系统稳定性要求较高。

四、简答题1. 请简述计算机控制技术在工业自动化中的应用。

答案：计算机控制技术在工业自动化中广泛应用，其主要作用是实现对生产过程的自动控制。

通过传感器获取实时数据，计算机控制系统可以实时监测和控制生产过程中的各项参数，将实际数值与设定值进行比较，并通过执行器调节控制。

这种自动化控制能够提高生产效率、降低成本，同时还可以减少人为操作中的误差，提高产品的质量稳定性。

在工业生产中，计算机控制技术广泛应用于各种制造过程中，如汽车制造、电子设备制造、化工生产等。

通过计算机控制技术，可以实现生产过程中的自动监测、自动调节、自动报警等功能，从而提高生产效率，降低生产成本，提高产品的一致性和稳定性。

1、某压力测量仪表的量程为400～1200Pa，采用8位A/D转换器，设某采样周期计算机中经采样及数字滤波后的数字量为171D，求此时的压力值。

解：设：A0为工程量量程的下限，Am为工程量量程的上限N0为测量仪表下限所对应的数字量，Nm为测量仪表上限所对应的数字量，Nx为测量值所对应的数字量，则相应的标度变换公式为：Ax = A0 +（Am-A0）*(Nx-N0)/(Nm-N0)根据题义，A0=400，Am=1200，Nm=28=255，N0=0，Nx=171，则Ax =400 +（1200-400）*（171-0）/（255-0）=936（pa）题义所示的数字量171对应的压力值为936pa。

2、12位A/D转换器的输入电压为0～5V，求当输入模拟量为下列值时输出的数字量：（1）1.25V (2)4V解：（1）1.25/5×212＝1024（2）4/5×212＝3276.83、已知G1（S ）＝S 3，G2（S ）＝32+S ，试分别求出他们中间没有采样开关隔开时，和中间有采样开关隔开时的脉冲传递函数。

解：（1）没有采样开关时：G （Z ）＝Z[G1(S)G2(S)]=Z[3/S ＊2/(S+3)]=2Z[1/S －1/(S+3)]＝)1(23TeZ zZ Z ---- （3分）(2)中间有采样开关时：()()TT e Z Z Z e Z Z Z Z S G Z S G Z Z G Z G Z G 323212116213)]([)]([)()()(----=-*-=*==4.用双线性变换法、后向差分法离散下列连续函数121)(2++=S S S D设T=2S ，写出其脉冲传递函数及差分方程。

解：(1)双线性变换法令11112--+-=Z Z T S 代入式中得)()(5.01)21(25.0121)(1212Z E Z U ZZ Z S S Z D =-++=++=--- 等效差分方程为U(k)=0.5u(k-1)+0.25e(k)+0.5e(k-1)+0.25e(k-2) (2)后向差分法令T Z S 11--=)()(694121)(212Z E Z U ZZ S S Z D =+-=++=-- 等效差分方程为 u(k)=4e(k)/9+2u(k-1)/3-u(k-2)/95、设计算机控制系统中广义对象的脉冲传递函数)268.01()1()2.01)(78.21(000392.0)(121111-------++=Z Z Z Z Z Z G 设系统采样周期T=0.05S ，典型输入信号为斜坡信号，试设计最少拍有纹波控制系统。

计算机控制系统（试题）答案在后面一、单选题(共126 题)【 1 】. 不属于规程中关于“取源部件的检修”这一节内容的是______。

A.机械量传感器的检修与质量要求B.取压部件的检修与质量要求C.电接点筒的检修与质量要求D.水位测量筒检修与质量要求答案：（）、【 2 】. 检修后的机柜，应无裸露线头遗留；但因检修完工验收时的疏忽，机组启动后热工人员小王巡检到FSSS柜时，发现柜内有裸露线头遗留，此时小王______。

A.应先用绝缘物将裸露线包扎后放入接线槽中，待机组运行稳定后，再查明原因处理B.为防止处理过程中发生异常，可暂不作任何处理，待机组运行稳定后，再查明原因处理C.应先用绝缘物包扎裸露线，然后立即汇报，等待指示D.应立即汇报，设备主人应立即查明原因予以恢复；若为无用线，及时用绝缘物将裸露线包扎后放入接线槽中答案：（）【 3 】. 关于测量管路，你认为下列说法正确的是______。

,A.为避免测量管路排污时对测量造成影响，各测量导压管均应分隔保温B.所有水位测量管路均应装设排污阀C.水位、流量等差压测量管路的正负压导压管应尽量靠近敷设D.所有测量管路均应装设二次阀答案：（）【 4 】. 对于-5V～+5V之间变化的模拟量信号进行数据采集，需采用______编码方式。

A.二进制编码编码【C.单极性编码D.双极性编码答案：（）【 5 】. A/D转换器接受输入信号的时间间隔，称为______；A/D转换器的转换时间与______的大小有关。

A.孔径时间模拟输入电压值B.采样时间模拟输入电流值C.转换时间接受输入信号的时间间隔D.采样周期量化误差】答案：（）【 6 】. 关于计算机控制系统的总电源，下面说法不符合规程要求的是______。

A.应由来自二路不同的电源系统冗余供电，电源自动投入装置应切换可靠B.正常运行时应由UPS提供，其容量应有大于40％的余量，质量符合要求C.若采用隔离变压器进行电源隔离时，检查隔离变压器应无异常发热，二次侧接地应良好D.供电回路中不应接有任何大功率用电设备，未经批准不得随意接入新负荷答案：（）{【7 】. 设12位A/D转换器的满量程电压FSR为10V，则该A/D转换器的量化单位是______。

计算机控制系统试题及答案（内容部分，字数超过5000字）试题一：1. 什么是计算机控制系统？描述其基本原理和组成部分。

答案：计算机控制系统是一种通过计算机对工业或生产过程进行自动化控制的技术系统。

其基本原理是通过获取传感器的输入信号，经过计算机处理并产生相应的控制命令，再通过执行器输出控制信号来实现对系统的控制。

计算机控制系统主要由以下几个组成部分构成：- 传感器：用于将被控对象（如温度、压力等）转化为电信号，为计算机提供输入数据。

- 计算机：作为系统的核心，负责数据处理、控制策略计算等工作。

- 控制器：根据计算机处理后的控制信号，通过执行器发送控制信号给被控对象。

- 执行器：根据控制信号，对被控对象进行操作，实现控制目标。

- 通信网络：为各个组件之间提供数据传输的通道。

2. 请简要介绍常见的控制系统分类。

答案：常见的控制系统分类包括：- 开环控制系统：控制器的输出不受被控对象的反馈作用影响。

这种系统只能根据预先设定的控制策略进行控制，无法根据系统实际情况进行调整，容易受到外界干扰的影响。

- 闭环控制系统：控制器的输出受到被控对象的反馈作用影响。

通过对被控对象输出信号的反馈进行比较和调整，实现系统对目标状态的精确控制。

闭环控制系统具有较高的鲁棒性和适应性，但也容易引起稳定性问题。

- 自适应控制系统：根据被控对象的实时变化情况，自动调整控制器的控制策略和参数，以实现对系统的最优控制。

自适应控制系统能够适应不断变化的工作环境，提高控制质量和效率。

- 模糊控制系统：通过引入模糊逻辑，将系统输入和输出之间的关系表示为模糊规则，并通过推理和模糊推理机制得到控制器的输出，实现对复杂非线性系统的控制。

模糊控制系统具有较强的鲁棒性和适应性，能够处理一些难以建立精确数学模型的控制问题。

3. 请简述PID控制器的基本原理及其优缺点。

答案：PID控制器是一种常用且经典的控制器。

其基本原理是根据系统误差的大小及其变化率来产生控制信号。

计算机控制系统试卷三答案班级：姓名：学号：成绩：一、简答题（每小题4分，共40分）1、简述开关量光电耦合输入电路中，光电耦合器的作用。

答：开关量光电耦合输入电路，它们除了实现电气隔离之外，还具有电平转换功能。

2、回答下述电路中克服共模干扰的工作原理。

答：平时，开关K1i(i=1,2,...,n)处于闭合状态，C i的电压跟踪V i的输入值，开关K2i(i=1,2,...,n)处于断开状态。

需检测V i时，则令K1i断开,K2i闭合，放大器K的输出经采样保持器送至A/D转换器化为数字量，然后开关再恢复平时的状态。

在采样、转换过程中，放大器K不与任何模拟量信号输入共地，电容C i的电压均为差模电压，这样就克服了共模电压的影响。

3、什么是采样或采样过程？答：采样或采样过程，就是抽取连续信号在离散时间瞬时值的序列过程，有时也称为离散化过程。

4、线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么？答：线性离散系统的脉冲传递函数定义为零初始条件下，系统或环节的输出采样函数z变换和输入采样函数z变换之比。

5、何为积分饱和现象？答：在标准PID位置算法中，控制系统在启动、停止或者大幅度提降给定值等情况下，系统输出会出现较大的偏差，这种较大偏差，不可能在短时间内消除，经过积分项累积后，可能会使控制量u(k)很大，甚至超过执行机构的极限u max。

另外，当负误差的绝对值较大时，也会出现u<u min的另一种极端情况。

显然，当控制量超过执行机构极限时，控制作用必然不如应有的计算值理想，从而影响控制效果。

这类现象在给定值突变时容易发生，而且在起动时特别明显，故也称“起动效应”。

6、等效离散化设计方法存在哪些缺陷？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。

2023计算机控制技术试题及答案2023计算机控制技术试题及答案(一)一、填空题(共20分，每题2分)1、计算机系统由和两大部分组成。

2、集散控制系统(DCS)的结构模式为：3、变送器输出的信号为或的统一信号。

4、模拟输出通道的结构型式主要取决于的构成方式。

5、数控系统一般由数控装置、、和检测装置等。

6、设线性定常系统的输出方程为y(t)=Cx(t)，y(t)以最少的N拍跟踪参考输入r(t)，必须满足条件7、常用的状态观测器有3种：、、8、“若A则B，否则C”，用模糊关系表示为9、在一些对程序流向起决定作用的指令前插入两条指令，以保证弹飞的程序迅速纳入正确轨道。

10、采用双绞线作信号引线的目的是二、选择题(共15分，每题3分)1、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、f2fmaxB、f12fmaxC、f2fmaxD、ffmax 212、一个10位的A/D转换器(量化精度0、1%)，孔径时间10s，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、15HzB、16HzC、17HzD、14Hz3、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Nxy为( )A、7B、8C、9D、104、( )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5、已知偏差e(k),积分分离阈值，以下正确的是( )A、当e(k)时，采用PI控制B、当e(k)时，采用PD控制C、当e(k)时，采用PD控制D、当e(k)时，采用PI控制三、名词解释(共30分，每题6分)1、接口过程通道量化自动校准 HMI四、简答题(共20分，每题5分)1、什么是计算机控制系统?它的工作原理是怎样的?2、什么是共模干扰?如何抑制?3、直线插补计算过程有哪几个步骤?4、程序设计通常分为哪五个步骤?5、如何消除积分饱和?2023计算机控制技术试题及答案(二)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。

计算机控制试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 计算机控制系统中，通常使用什么类型的控制算法？A. 线性控制算法B. 非线性控制算法C. 混合控制算法D. 以上都不是2. 以下哪个不是计算机控制系统的特点？A. 实时性B. 灵活性C. 稳定性D. 可扩展性3. 在计算机控制系统中，PID控制器的P代表什么？A. 比例B. 积分C. 微分D. 比例积分4. 计算机控制系统的硬件组成不包括以下哪一项？A. 传感器B. 执行器C. 显示器D. 电源5. 计算机控制系统中的闭环控制指的是什么？A. 控制器与被控对象之间的控制B. 控制器、被控对象与反馈环节之间的控制C. 只有控制器的控制D. 只有被控对象的控制6. 计算机控制系统的软件设计中，不包括以下哪一项？A. 系统初始化B. 控制算法实现C. 数据采集D. 硬件维护7. 以下哪个不是计算机控制系统的输入设备？A. 键盘B. 鼠标C. 传感器D. 扫描仪8. 在计算机控制系统中，DCS指的是什么？A. 分布式控制系统B. 数据采集系统C. 直接数字控制系统D. 动态控制系统9. 计算机控制系统的控制算法中，模糊控制算法属于什么类型的控制？A. 线性控制B. 非线性控制C. 混合控制D. 以上都不是10. 计算机控制系统中的前馈控制指的是什么？A. 基于过去控制行为的控制B. 基于当前控制行为的控制C. 基于未来控制行为的控制D. 基于反馈控制行为的控制二、填空题（每空1分，共10分）1. 计算机控制系统的核心是________。

2. 计算机控制系统的控制方式主要有开环控制和________。

3. 在计算机控制系统中，控制算法的实现通常需要________。

4. 计算机控制系统的硬件组成主要包括传感器、执行器、________等。

5. 计算机控制系统的软件设计通常包括系统初始化、控制算法实现、________等。

三、简答题（每题10分，共20分）1. 简述计算机控制系统的基本组成及其功能。

计算机控制系统试卷一答案一、简答题（每小题5分，共50分）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、根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？答 (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。

3、简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。

答：(1)比例调节器：比例调节器对偏差是即时反应的，偏差一旦出现，调节器立即产生控制作用，使输出量朝着减小偏差的方向变化，控制作用的强弱取决于比例系数K P。

比例调节器虽然简单快速，但对于系统响应为有限值的控制对象存在静差。

加大比例系数K P可以减小静差，但是K P过大时，会使系统的动态质量变坏，引起输出量振荡，甚至导致闭环系统不稳定。

(2)积分调节器：为了消除在比例调节中的残余静差，可在比例调节的基础上加入积分调节。

积分调节具有累积成分，只要偏差e不为零，它将通过累积作用影响控制量u，从而减小偏差，直到偏差为零。

积分时间常数T I大，则积分作用弱，反之强。

增大T I将减慢消除静差的过程，但可减小超调，提高稳定性。

引入积分调节的代价是降低系统的快速性。

(3)微分调节器：为加快控制过程，有必要在偏差出现或变化的瞬间，按偏差变化的趋向进行控制，使偏差消灭在萌芽状态，这就是微分调节的原理。

微分作用的加入将有助于减小超调，克服振荡，使系统趋于稳定。

4、线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？答：线性离散控制系统稳定的充要条件是：闭环系统特征方程的所有根的模｜z i｜<1，即闭环脉冲传递函数的极点均位于z平面的单位圆内。

计算机控制系统一、简答题1. 画出典型计算机控制系统的基本框图。

（chap 1）2. 根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型. （chap 2）3. 简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。

（chap 5）4. 线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？（chap 4）5. 为什么会出现比例和微分饱和现象？（chap 5）6. 什么是振铃现象？如何消除振铃现象？（chap 6）7. 连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？（chap 1）8. 简述计算机控制系统的一般控制过程。

（chap 1）9. 简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。

（chap 2）10.增量型PID控制算式具有哪些优点？（chap 5）11.如何利用试凑法调整PID算法的参数？（chap 5）12．简述开关量光电耦合输入电路中，光电耦合器的作用。

（chap 2）13.什么是采样或采样过程？（chap 2）14.线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么？（chap 3）15.何为积分饱和现象？（chap 5）16.等效离散化设计方法存在哪些缺陷？（chap 5）17.何为最少拍设计？（chap 6）18.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？（chap 2）19.什么是信号重构？（chap 2）20.写出零阶保持器的传递函数，引入零阶保持器对系统开环传 递函数的极点有何影响？（chap 5）21.阶跃响应不变法的基本思想是什么？（chap 5）22.如何消除积分饱和现象？（chap 5）23.给出常规的直接设计法或离散化设计法的具体设计步骤。

（chap 6）24.简述采样定理的基本内容。

（chap 2）25. 线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？（chap 4）26. 脉冲响应不变法的基本思想是什么？（chap 5）27. 写出位置型与增量型PID 的差分控制算式。

（chap 5）28. 如何消除比例和微分饱和现象？（chap 5）29.简要说明A/D 转换的基本原理有哪些？举例说明逐次逼近的基本过程？（chap 2）30.简要说明D/A 转换器的梯形电阻法基本原理？（chap 2）31.简要说明微分先行算法要解决的问题，并说明其是通过什么方法实现的？（chap 5）二、计算题1、已知系统的差分方程为)2()1()(-=-+k r k y k y输入信号是⎩⎨⎧<≥=0001)(k k k r初始条件为1)0(=y ，试写出输出脉冲序列()y k 。