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计算机控制技术A卷(参考答案)

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A-1 广东技术师范学院 2006 —2007 学年度第( 二)学期期末考试试卷 (参考答案及评分标准) 科 目：计算机控制技术 （A）卷

考试形式：闭卷 考试时间: 120 分钟

题 目 一 二 三 四 总分 标准分数 20 25 30 25 100 实得分数 评卷人

一、填空（每空1分，共20分） 1、实时是指信号的（输入 ）（1分）、（ 计算）（1分）和输出都要在一定时间范围那完成。在线是指计算机和生产过程相连并受计算机控制。一个在线的系统（ 不一定是）（1分）一个实时系统，但是一个实时系统（必定是）（1分）在线系统。

2、A/D转换器的主要技术指标有（转换时间 ）（1分）、（分辨率）（1分）、线性误差、量程及对基准电源的要求等。

3、数字量输出接口元件74LS273的作用是（ 对状态输出信号进行锁存 ）（1分）。 4、在计算机控制系统中，当串模干扰信号的频率比被测信号频率高时，则采用（ 低通滤波器）（1分）来抑制高频率串模干扰。

5、计算机控制系统中，一般有五种地线，分别是（模拟地）（1分）、（ 数字地 ）（1分）、（ 系统地 ）（1分）、（ 安全地 ）（1分）和交流地。 对它们采用的接地方法是（ 回流法单点接地 ）（1分）。 6、逐点比较法是以（ 阶梯折线 ）（1分）来逼近直线和圆弧，它与规定的加工直线或圆弧

装 订 线

考 生 答 题 不 得 超 过 此 线 A-2

之间的最大误差是一个脉冲当量。 7、在ADC0809中，A、B、C三引脚的组合式用来（ 选择输入通道 ）（1分）。 8、在PID控制中，微分的作用是（ 改善系统的动态性能 ）（1分）。

9、无纹波系统的调整时间要增加若干拍，增加的拍数等于（ )(zG）（1分）在单位圆内的零点数。 10、在右图中R1=100Ω, R2=250Ω,当输入电流I

为4～20mA电流时，输出电压V（1－5V ）（1分），电容C的作用是（ 滤波 ）（1分），二极管D的作用是（ 限幅 ）（1分）

二、问答题（共25分） 1、 给出典型计算机控制系统原理图并详细阐述计算机控制系统的工作步骤（6）

原理图…………………………………………… (3分) 实时数据采集：实时检测和输入来自被控量的瞬时值。………….(1分) 实时控制决策：对采集的被控量进行实时分析和处理，并根据规定的控制规律决策将要采取的控制量。…………………………………………………….(1分) 实时控制输出：根据作出的控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，在线实时完成控制任务。…………………………………………………………(1分)

2、 在实际工程应用中，PID控制器很容易产生积分饱和，阐述产生积分饱和的原因并给出实际应用中抗积分饱和的方法（6）。 答：当系统长时间出现偏差或者偏差较大时，控制器计算出的控制量超出D/A转换器所能表示的范围，)如果此时执行机构已经到达极限位置，但是偏差仍然存在，由于积分的作用， PID控制器计算结果继续增大或减小，但执行结构已无相应动作，这就导致积分饱和。…………………………………………………………….(4分) 实际中，消除积分饱和的常见方法时对控制器输出进行限幅，同时把积分作用切除…(1分)。

D I V

+5V

R2

控制器 D/A 执行机构 被控对象

测量变送 A/D 生产过程 工控机 A-3

FFHkuFFHkuHkuHku＝时，取当＝时，取当)()(,00)(00)(…………………..(1分)

3、 工业控制过程中常采用的数字滤波主要有哪些？并简单叙述它们的思想（6）。 常见数字滤波方法有以下几种： (1)程序判断滤波：根据现场经验或生产工艺分析确定两次采样输入信号之间 可能出现的最大偏差，若实际采样偏差大于该最大偏差，则表明信号受到严重干扰，应去掉，反之，该此采样信号有效。分为限幅滤波和限速滤波。…(1分) (2)算术平均滤波：取N次采样值的算术平均值作为本次采样值。即

NiinXNY1

1

……………………………………………………………………(2分)

(3)加权平均滤波：算术平均滤波中N次采样值在结果中所占的比重是均等的，即加权因子为1/N 。加权平均滤波是采用对不同时刻的采样值赋予不同的加权因子…….(1分)

(4)中值滤波: 对某一被测参数连续采样N次(N取奇数，N不易太大，一般取3、5即可)，然后把N次采样值按从小到大排序，再取中间值作为本次采样值。…(1分) (5)惯性滤波（一阶滞后滤波）: 将模拟一阶滤波器的传递函数离散化即可得惯性滤波的算法………….………………. (1分)

4、已知采样保持器的电路原理如图所示（7）。 （1）分析其工作原理； （2）回答问题：是否所有模拟量输入通 道中都需要采样保持器，若是，阐明理由；若不是，哪种情况下模拟量输入通道中可以不要采样保持器。

答： （1）工作原理：采样时，K闭合，VIN通过A1对CH快速充电，VOUT跟随VIN……(1.5分)；

保持期间，K断开，因A2的输入阻抗高，VOUT＝VC保持不变……(1.5分)。采样器一旦进入保持，马上启动A/D转换器，确保转换期间输入恒定。…………(1分)

（2）不是所有的模拟量输入通道都需要采样控制器 (1分)，当被测信号变化缓慢且A/D转换时间足够短时，可以不加采样器。……………(2分)

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考 生 答 题 不 得 超 过 此 线

10101,10,niiiniininaaXaY且其中 A-4

三、计算题（共30分） 1. 求拉氏函数)5(5)(2sssF的Z变换)(zF（7）

解：5)(211211scs

cscsF………………..(2分)

51]55[lim])([lim,155lim)(lim0201202011ssFscs

sFsc

ssss….(1分)

515lim)()5(lim2552ssFsc

ss…….(0.5分)

所以：5151511)(2ssssF 因为TezzsZzzsZ5]51[,1]1[，22)1(]1[zTzs

Z….. (3分)

所以)(5)1(5)1()(52TezzzzzTzzF

……..….(0.5分)

2. 求)2()1(61511)(223zzzzzzF的Z反变换)(kf（8） 解：)2(1)1()2()1(61511)()(21221122zczczczzzzz

zFzG…………. .(2分)

2)2()1(61511)1()()1(12221211zzzzzzzzGzc……………….. .(1分)

9])2(61511[)]()1([)!12(1121212zzzzzdzdzGzdzdc……….. …(1分)

20)2()1(61511)2()()2(22222zzzzzzzzGzc，……………….. (1分)

则)2(2019)1(2)2()1(61511)()(222zzzzzzzzzFzG A-5

故)2(2019)1(2)(2zzzzzzzF， 因为 kzzZzzZkzzZ2]2[,1]1[,])1([1121 …………(3分) 故kkkfzFZ22092)()]([1 3． 热处理炉温度变化范围为0～1200ºC，经温度变送器变换为1～5V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5FH，问此时的炉内温度为多少度？并写出标度转换公式（7）

解：1200,00mAA，…………(1分)

255,51512550mNN…………(2分)

)(95)(5DHFNx…………………. (1分) …………………(2分)

…………………. (1分) 4、某系统的连续控制器设计为sTsTsEsUsD2111)()()(，试用双线性变换法求数字控制D(z)，并给出位置型递推控制算法。（8） 解：112)()()()(zzTssDzEzUzD …………………………. (2分)

1121112121zzTTzzTT…………………………………….. (1分)

122111)2()2()2()2(zTTTTzTTTT

……………………………. (1分)

化简得：)(22)(22)(21122zETTTTzUzTTTTzU)(22121zEzTTTT……….. (2分) 故：)(22)1(22)(2122keTTTTkuTTTTku)1(2221keTT

TT………………… (2分)

8.258512555195)01200(0)(0000NNNNAAAA

mx

mx

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考 生 答 题 不 得 超 过 此 线

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计算机控制技术试卷及答案

计算机控制技术试卷及答案

计算机控制技术试卷1.简答题（30分）（1）计算机与外设交换数据的种类及传送方式?（6分）（2）什么叫输入/输出通道?它是由哪些部分组成的？（6分）（3）一个典型的顺序控制系统由哪几部分组成?（7分）（4）试比较逐点比较法和数字积分法的优缺点？（6分）（5）什么叫积分饱和现象？应如何防止?（5分） 2.设计题（20分）（1）针对一个8位数据总线、16位地址总线的CPU ，使用8205地址译码器扩展16个I/O 接口与24K 存储器,图示并写地址范围。

（10分）(2) 有一个8位满量程10V 的逐次逼近A/D 转换器，若从输入端接入3.2V 的模拟电压，试用列表与图示的方法表示转换的过程。

（10分） 3．插补题（30分）（1）设加工第一象限逆圆弧AB ，已知起点A （6、0），终点B （0、6）。

试用逐点比较法圆弧插补计算并作出走步轨迹图。

（15分）1O 7O（2）已知第一象限直线OA，起点O(0、0)，终点A(6、7)。

试用数字积分器插补法实现这条直线并做出走步轨迹图（累加器位数n=4）。

（15分）4．分析题（20分）（1）炉温DDC系统的结构图如图1所示。

温度信号经热电偶变成毫伏级的电压信号后，经温度变送器放大并转换成电流信号，再经电阻网络转换成电压信号送入A/D转换器；单片机构成的数字控制器的输出送D/A转换器转化成模拟电压，经功率放大器放大后送到晶闸管调压器，触发晶闸管并改变其导通角的大小，从而控制电阻炉的加温电压。

结合该系统说明此计算机控制系统设计的步骤。

（10分）图1 炉温DDC系统结构图（2）论述计算机控制系统中电磁干扰的种类以及抗干扰的措施。

（10分）答案1.简答题（30分）（1）计算机与外设交换数据的种类:数字量（1分）、模拟量（1分）和开关量（1分）。

传送方式有三种：①程序查询方式（1分）；②中断控制方式（1分）；③直接存贮器存取(DMA)方式（1分）。

（2）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（2分）。

计控A参考答案及评分标准(2012-1013下)

计控A参考答案及评分标准(2012-1013下)

第二种解法：计算当采样数值为9BH=155D 时，ADC0809输入模拟量（即变送调理电路的输出）为：15500(50)3.04(V)2550x U -=+-=-（5分）此时对应加热炉温度为： C T x ︒=---+=5.97205004.3)01600(0（5分）评分标准：分值分配如上，共10分，若对3.04没有任何说明扣5分。

2、已知系统的差分方程为()(1)(2)y k y k r k +-=-，输入信号是 1 k 0()0 k<0r k ≥⎧=⎨⎩，初始条件是(0)1y =，试写出输出脉冲序列()y k 。

（10分）解：(0)1, y =(1)(1)(0)1, y r y =--=-（2分） (2)(0)(1)2,y r y =-= （2分）(3)(1)(2)1, y r y =-=-（2分） ,2)3()2()4(=-=y r y （2分） ,1)4()3()5(-=-=y r y （2分）评分标准：分值分配如上，共10分，用公式表示结果也可以。

3、考虑如下控制系统，采样控制周期 T=0.1 秒。

求(1)系统开环脉冲传递函数)()()(z E z Y z G =；（5分）(2)闭环脉冲传递函数)()()(z R z Y z T =。

（2分）4、已知某连续控制器的传递函数为10.17()0.085sD s s+=，现用数字PID 控制器算法实现它，设采用周期1s T =，分别写出相应的PID 控制算法的位置式和增量式。

（15分）解： 10.1711()22(1)0.0850.0850.17s D s s s s+==+=+因此，得2P K =（2分），0.17i T =或11.76i K =（2分），0d T =（1分）.相应的PID 控制算法位置式为：000(){()()[()(1)]}12{()()}0.17kdp j i kj T Tu k K e k e j e k e k u T Te k e j u ===++--+=++∑∑或者000012()()=2()11.76()0.085kkj j e k e j u e k e j u ===++++∑∑（5分） 相应的PID 控制算法增量式为：1()2[()(1)]()0.085u k e k e k e k ∆=--+或者2[()(1)]11.76()e k e k e k =--+ 或者13.76()2(1)e k e k =--（5分）评分标准：正确得出PID 三个参数5分，分值分配如上；写出PID 位置式5分，没有0u 扣1分；增量式5分，若结果中小数数值有一点偏差，扣1分。

大学生《计算机控制技术》考试复习题及答案

大学生《计算机控制技术》考试复习题及答案

大学生《计算机控制技术》考试复习题及答案一．单选题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.光电隔离器参考答案：A2.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.反多路开关参考答案：D3.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.先送阴极再送阳极参考答案：B4.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()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参考答案：B5.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伏以上参考答案：C6.采用共阴极LED多位数码管显示时,应()。

A.位选信号为低电平，段选信号为高电平B.位选信号为高电平，段选信号为低电平C.位选信号、段选信号都是高电平D.位选信号、段选信号都是低电平参考答案：A7.关于微型计算机控制技术的叙述,正确的是()。

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参考答案：D8.计算机监督系统(SCC)中,SCC计算机的作用是()。

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计算机与控制无关参考答案：B9.闭环控制系统是指()。

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10.下列缩写表示现场可编程控制逻辑阵列的是()。

《计算机控制技术》题目(含答案)

《计算机控制技术》题目(含答案)

《计算机控制技术》复习资料一、填空题1、计算机控制是自动控制发展中的（高级）阶段，是自动控制的（重要分支）。

2、计算机在信息处理、（逻辑分析）、决策判断、（输入输出）管理等各个方面显示出突出的优点。

3、计算机控制系统利用计算机的（硬件）和（软件）代替自动控制系统的控制器。

4、自动控制是指在（没有人）直接参与的前提下，应用（控制装置）自动地、有目的地控制或操纵机器设备或生产过程，使他们具备相应的功能。

5、在控制系统中如果给定值是（恒定不变）的，则此系统称为（定值）控制系统。

6、若系统控制（变量）的变化规律为已知函数，并被事先确定，则此类控制为（程序）控制系统。

7、广义上说系统的给定信号和扰动都可以看作是系统外作用信号，给定信号（决定）着系统输出量的变化；而扰动则（破坏）给定信号对系统输出量的控制。

8、计算机控制过程是在（外部）作用下使系统由一个平衡或稳定状态过渡到另一个（平衡或稳定）状态的过程，称为瞬态过程或系统响应。

9、自动控制的瞬态过程有两种典型形式，一种是（收敛）的，对应的系统运行是稳定的；另一种是（发散）的，对应的系统是不稳定的。

10、在计算机控制系统中为了达到控制目标，可以采用（模拟）化设计方法和（离散）化设计方法来设计控制器。

11、工业控制计算机是一种面向工业控制、采用标准（总线）技术和开放式( 体系)结构的计算机。

12、计算机各功能模板之间的内部总线可以分为：（数据）总线、( 地址)总线、控制总线、电源总线。

13、外部总线是计算机与计算机或计算机与其他（智能）设备之间进行( 通信)的连线。

14、典型的工业控制计算机IPC应具备抗（电磁）干扰、防震、防潮、( 耐高温)等性能。

15、可编程序控制器是（继电器）逻辑控制系统与( 微型)计算机技术相结合的产物。

16、大多数PLC采用继电控制形式的（梯形图）编程方式，继承了传统(控制)线路的清晰直观容易掌握。

17、整体式的（PLC）把电源、CPU、内存、I/O系统都( 集成)在一个小箱体内构成一台完整的PLC。