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微型计算机控制技术第五章(王洪庆)习题详解

微型计算机控制技术第五章(王洪庆)习题详解
微型计算机控制技术第五章(王洪庆)习题详解

()()()

∑∑==-=-+

m

r r

n k k

r n x b k n y a n y 0

1

5-1 什么是离散控制系统,它有什么特点?它是如何组成的。

答:由离散的变量构成或将连续的变量离散成离散变量而构成的控制系统就是离散控制系统。

离散控制系统的特点:它的结果可分为两部分,一部分结果可直接用连续系统的相应结果导出,另一部分则是离散控制系统所特有的。

离散控制系统的组成:输入变量,状态变量和输出变量。 5-2 什么是Z 变换及反Z 变换,我们主要利用它干什么?

Z 变换:

对采样函数x *(t)作拉氏变换,再引入一个新的复变量z ,即可得到采样函数的Z 变换。记作 : )]([)(*t x Z z X =

一般,采样函数的变量直接用k 表示,即x(k)=x(kT),这样

k

k k k

z

x z

k x t x Z z X -∞

=-==

=∑0

*

)()]([)(

Z 反变换: 由X(z)求出脉冲序列(即采样函数x *(t)),称为Z 反变换。 可分别记作

1

-Z [X(z) ]= x *(t) 脉冲序列 1

-Z

[X(z) ]= x(k) 数值序列

它的作用:可用它来演算或直接分析离散控制系统。 5-3 什么是差分方程,我们主要利用它干什么?

答:对采样系统进行分析研究时,首先也要建立它的数学模型。连续系统用微分方程来描述,采样系统不能用微分方程来描述,而只能用差分方程来描述。差分方程的一般形式:

5-4 什么是脉冲传递函数,我们主要利用它干什么?

脉冲传递函数:定义:在初始条件为零情况下,环节或系统输出脉冲序列的Z 变换)(z C 与输入脉冲序列的z 变换)(z R 之比称为脉冲传递函数,即

)

()()(z R z C z G =

它的作用:在采样系统中是通过脉冲传递函数来研究系统的瞬态特性。对于包含有连续组件的系统,要研究脉冲响应,需要将连续输出信号)(s C 变成在输出采样时刻的离散信号,需设一个采样开关,这样处理的目的是为了分析上的方便。连续组件的输出实际上还是连续量。 5-5 已知F (s )=

)

)((1b s a s ++,求F (z )。

解:F (s )=

))((1

b s a s ++=

)11

(

1

b

s a

s a b +-

+-

f (t )=L 1

-[F (s )]=

)(1bT

aT

e

e a

b ----

f *

(t )=

a

b -1[0δ(t)+(e

aT

-- e

bT

-)δ(t-T)+(e

aT

2-—e

bT

2-)δ(t-2T)+ …]

f (z )=

a

b -1[(e

aT

-- e

bT

-)z 1-+(e

aT

2-—e

bT

2-)z 2-+…]

=

a

b -1[

1

11---z

e

aT

1

11---z

e

bT

=

a

b -1.

)

1)(1()1(1

1

1---------z e z e

z

e at

bT

at

5-6 X(z)=

2

1

1

1---+-z

z

z ,分别用长除法和部分分式法求 Z 的反变换。

解:部分分式法:上下同乘2

Z 得:

2)(2

--=

z z z z X

z

z X )(=

2

1-z A +

1

2+z A

A 1=(z -2)

2

12

--z z 2

=z =

3

1

A 2=(z +1)

212

--z z 1

-=z =-3

1

X(z)=

2

1-z zA +

1

2+z zA =

3

1[

2

-z z -

1

+z z ]

查表可得序列x(k)

长除法(级数展开法):同例[5—6] 5-7 如书中图5-2和5-3中1

1)(,1)(21+=

=

s s G s

s G ,分别计算两种情况下的开环

脉冲传递函数。 解:同例[5—7]

5-8 如书中图5-5和5-6中1

1)(,1)(+=

=

s s G s s H ,分别计算两种情况下的闭环

脉冲传递函数。

解:采样器装在误差通道上如图5-5

对图5-5分析知:

)

)(()1(111

]

1

11[1)

1

1

(

)]

()([1)]([)

(1)()

()()(1

1

1

1

----------+

-=+?++=

?+=

+=

=

Φz e z z z z e z

e s s Z s Z s H s G Z s G Z z HG z G z R z C z T

T T

在前向通道上装有同步采样器:如图5-6

)

()(1)()

()()(z G z H z G z R z C z +=

=

Φ同理可得。

计算机测控技术知识点.

第一章计算机控制系统概述 1. 什么是计算机控制系统 ? 其工作原理是怎样的? 2. 画图说明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? 3. 计算机控制系统的软件起什么作用? 4. 计算机控制系统中的实时性、在线方式和离线方式的含义是什么?实时、在线方式和离 线方式的含义是什么 ? 5. 计算机控制系统的典型形式有哪些 ? 各有什么优缺点 ? 6. 计算机控制装置可以分成哪几种类型 ? 7. 简述计算机控制系统的发展概况。 8. 讨论计算机控制系统的发展趋势。 1. 画图说明模拟量输出通道的功能、各组成部分及其作用。 2. D/A转换器的性能指标有哪些? 3. 用 8位 DAC 芯片组成双极性电压输出电路,输出电压范围为 -5V--+5V,求对应下列偏移量的输出电压:(1 80H ; (2 01H ; (3 7FH ; (4 40H ; (5 FFH ; (6 FEH

4. 请分别画出 D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路, 并分别推导出输出电压与输入数字量之间的关系式 5. 试用 DAC0832芯片设计一个能够输出频率为 50Hz 的方波电路和程序。 6. DAC0832与 CPU 有哪几种连接方式?他们在硬件接口及软件程序设计上有 何不同? 7. 为什么高于 8位的 D/A转换器与 8位危机接口连接时必须采用双缓冲方式? 这种双缓冲方式与 DAC0832的双缓冲方式在接口上有什么不同? 8. 试用 8255A 与 DAC1210设计一个 12位的 D/A转换接口电路,并编写出程序(8255A 的地址为 8000H ~8003H 1. 画图说明模拟量输出通道的功能、各组成部分及其作用。 2. 请分别画出一路有源 I/V 变换电路和一路无源 I/V 变换电路图,并分别说明各元器件的作用。 3. 试用 CD4051设计一个 32路模拟多路开关,要求画出电路图并说明其工作原理。 4. 采样有几种方法?采样周期越小越好吗?为什么? 5. 采样保持器的作用是什么?是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器? 为什么? 6. 简述逐次逼近式、双积分式和电压 /频率式的 A/D转换原理。 7. 设某 12位 A/D转换器的输入电压为 0~+5v,求出当输入模拟量为下列值时输出的数字量:(1 1.25v ; (2 2v ; (3 2.5v ; (4 3.75v ; (5 4v ; (6 5v 8. 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?它们各在接口电路和程序设计上有什么特点?

计算机控制技术考试卷B卷

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

微机控制技术习题解答112 (1)

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

微型计算机控制技术学习心得

微型计算机控制技术学习心得 转眼间,一个学期又过去了。微机原理与控制技术课程已经结束了。通过从大三下学期的微机原理与接口技术到这学期的微机原理与控制技术的学习,回想起来受益匪浅,主要是加深了对计算机的一些硬件情况和运行原理的理解和汇编语言的编写,期间也听老师讲过,微机原理这门课程是比较偏硬件一点的。正是因为这一点我还是对它比较喜欢的,因为它和我的专业方向“机电工程”有很大的联系,在机电工程领域很多场合要应用到微机,而且是微机原理是考研复试面试时必考问的专业课,因为我要考研,本着一定要考上的心态,因此对该课程的学习还是有浓厚的兴趣和动力的。下面谈谈这期学习该课程的心得与体会:总体介绍下这门课程的轮廓吧(也就是教学大纲): 一、课程性质与设置目的 (一)课程性质 微型计算机控制技术是高等院校计算机应用专业本科教学中的一门选修专业课,是从微型计算机原理到微型计算机控制,从理论到实际的必经桥梁,是着重解决和处理工程实际问题的一门课程。在该课程的教学过程中,将课堂教学与实验教学有机结合,注意培养同学分析问题、解决问题的方法和能力。 该课程主要介绍微型计算机应用在工业控制中的各种技术,重点讲述微型机用于实时控制中的软件、硬件设计方法,以及它们之间的结合问题。课程注重理论联系实际,从工程实际出发,在设计方法,即实验技术、操作运行、系统调试等方面对学生进行训练,为学生的毕业设计及将来的实际工作奠定基础。(二)教学目的 通过本课程的学习,可使我们对微型机在工业过程控制和智能化仪器方面的应用有个比较全面的了解,为以后的工作和毕业设计打下基础。 二、下面我对该门课程的教学内容做了一个详细的总结 1.第1章微型计算机控制系统概述 2.教学要点 1.微型计算机控制系统的组成 2.微型计算机控制系统的分类 3.微型计算机控制系统的发展 3.教学内容 通过对本章的学习,应当对微型计算机控制系统有一个完整的概念,具体掌握以下几方面的内容。 4. 1.了解微型计算机控制系统的组成。 2.学习并掌握微型计算机控制系统的分类 及各系统之间的区别。

中国石油大学《计算机测控技术》第二阶段在线作业答案

中国石油大学《计算机测控技术》第二阶段在线作业答案 答案见最后 多选题 (共15道题) 1.( 2.5分) OPC服务器由3类对象组成,相当于3种层次上的接口:()。 A、服务器(server) B、客户(client) C、组(group) D、数据项(item) 2.(2.5分)现场总线主要应用在三大领域:()。 A、制造领域 B、金融领域 C、物业领域 D、房地产领域 E、过程领域 3.(2.5分) IEC61158现场总线网络协议模型共四层(). A、应用层 B、数据链路层 C、会话层 D、用户层 E、物理层 4.(2.5分) DCS 网络体系的主要特点: A、快速实时晌应能力 B、具有极高的可靠性 C、适应恶劣的工业现场环境 D、友好性 E、分层结构 5.(2.5分) DCS 的特点: A、分级递阶系统 B、分散控制 C、在线性与实时性 D、友好性 E、可靠性 6.(2.5分) DCS的结构是一个分布式系统,从整体逻辑结构上讲,是一个分支树结构。其纵向结构分级为()四级递阶结构。 A、直接控制级 B、过程管理级 C、生产管理级 D、经营管理级 E、过程优化级 7.(2.5分)常用抑制干扰的措施(抗干扰技术)有()接地技术、设置干扰吸收网络和合理布线。

A、屏蔽技术 B、隔离技术 C、滤波 D、看门狗 E、UPS电源 8.(2.5分)计算机系统的可靠性也分()两个方面。 A、电源可靠性 B、硬件可靠性 C、软件可靠性 D、数据可靠性 9.(2.5分)数据采集系统中常用的数据处理有: A、数字滤波 B、标度变换 C、查表法 D、非线性补偿 E、上下限报警 10.(2.5分)数据采集系统中常用的数字滤波有()。 A、中值滤波 B、算术平均值滤波 C、限幅滤波 D、限速滤波 E、一阶滞后滤波 11.(2.5分)数据采集系统的三种工作方式为()和 DMA法。 A、查询法 B、中断法 12.(2.5分)组态软件主要由若干组件构成: A、图形界面系统 B、控制功能组件 C、程序开发组件 D、实时数据库 E、通信及第三方程序接口组件 13.(2.5分)组态软件图形界面系统图形画面一般有两种()。 A、静态画面 B、资源画面 C、配置画面 D、动态画面 14.(2.5分)组态软件实时数据库的特征: A、点参数形式 B、数据与时间相关 C、实时事务有定时限制。 D、有历史数据库 E、有内存数据库 15.(2.5分)集散控制系统(DCS)亦称分布式控制系统,是结合多种先进技术而形成的,对生产过程进行()和()的一种新型控制技术。 A、集中监测、操作、管理 B、分散控制

计算机控制技术试卷及答案

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

计算机控制技术课后习题答案

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

微型计算机控制技术课后答案第二版潘新民完整版

微型计算机控制技术课 后答案第二版潘新民 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

第一章1.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成各部分作用 (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.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,其功能是根据微机输出的控制信号,改变输出的角位移或直线位移,并通过调节机构改变被调介质的流量或能量,使生产过程符合预定的要求。 4、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,这时计算机就起到操作指导的作用 (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。 (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是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。 第二章 2 采样周期越小越好吗为什么 答:不是。若采样间隔太小(采样频率太高),则对定长的时间记录来说其数字系列就很长,计算工作量迅速增大,可能产生较大的误差。

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

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

微机控制技术第四章部分习题答案

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

计算机测控技术》综合复习资料

《计算机测控技术》综合复习资料 一.填空题 1.请在下图(典型的计算机控制系统的结构图)中方框内填入合适的内容,并将各个信号放在正确的 位置 A.DAC B. ADC C.检测装置 D.计算机 E.执行机构 F.被控对象 I.偏差e II. 被控量c III.给定值r IV.控制量u 方框中依次填B、D、A、F、C、E 乘号左侧填III,右侧填I,下侧填II,最右侧的箭头上填IV 2.采样保持器可实现以下功能:在采样时,其输出离散输入;而在保持状态时,输出值连 续。 3.相对于传统模拟控制系统,计算机控制系统是使用数字计算机替代传统控制系统中的 模拟调节器。 4.过程通道是计算机控制系统的重要组成部分,根据信号的方向和形式,过程通道可分为模拟量 输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道四种类型。 5.PC-6313 多功能模入模出接口卡基址选择DIP开关位置如下图所示:,则基址为0310H (用十六进制表示)。 6.计算机控制系统的监控过程包括以下三个步骤:监控、发现、报告。 二.问答题 1.请叙述模拟量输入通道的组成及各部分的作用。 答:(1)传感器:将其他信号转换成易检测、易传输、易处理的电流或者电压信号。 (2)量程放大器:放大由传感器传出的微弱的电信号。 (3)低通滤波器:过滤掉高频信号 (4)多路开关:控制信号传输 (P123页) (5)采样保持电路:采样,保持 (6)A/D转换器:将模拟量转换成数字量 2.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? 答: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。

计算机控制技术试卷及答案仅供参考

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

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。

微型计算机控制技术复习总结完整版

《微型计算机控制技术》学科复习总结★第一部分选择题 ?使用说明:本部分对应考试题型的选择题部分,注意看选项答案,莫只记选项! ★★1. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是(C)(1分) A. 0.3V以下 B. 0.7V以上 C. -3V以下 D. +3V以上2.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3. 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 4.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” 5. 闭环控制系统是指(B) A.系统中各生产环节首尾相连形成一个环 B.输出量经反馈环节回到输入端,对控制产生影响 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 6. 多路开关的作用是(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. 完成模拟量或数字量的切换 7. 采样-保持电路的逻辑端接+5V,输入端从2.3V变至2.6V,输出端为(A)

《计算机控制技术》习题参考答案完整版

《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、

奥鹏15春中国石油大学《计算机测控技术》第一阶段在线作业答案

奥鹏15春中国石油大学《计算机测控技术》第一阶段在线作业答案 答案见最后 单选题 (共15道题) 1.( 2.5分)计算机系统的软件组成有系统软件、支持软件( )。 A、应用软件 B、操作系统 C、诊断程序 D、引导系统 2.(2.5分)计算机控制系统控制过程的主要步骤有实时数据处理、实时控制决策、 ( ) 三部分组成。 A、检测变送 B、数据存储 C、实时控制及输出 3.(2.5分) CIMS系统的四个主要功能系统为: ( ) 、管理信息系统、质量控制系统、动态监控系统 A、生产自动化系统 B、网络系统 C、数据库系统 4.(2.5分) CIMS系统的两个功能支撑系统为:( )、数据库管理系统。 A、生产自动化系统 B、计算机网络 C、质量控制系统 D、动动态监控系统 5.(2.5分)工业控制机的总线结构分为-内部总线、()。 A、PC总线 B、外部总线 C、串行总线 D、并行总线 6.(2.5分)要求8251工作在异步方式,波特率因子是16,数据位7位,奇校验,1位停止位,则8251工作方式控制字是 A、11001101B B、01001111B C、10100101B D、00110000B 7.(2.5分) ()组件是组态软件的核心和引擎。 A、控制功能组件 B、实时数据库 C、图形界面系统 8.(2.5分)当前集散控制系统有两个重要的发展方向,向上发展,即向()发展。 A、计算机集成制造系统(CIMS) B、FCS

C、DDC D、PLC 9.(2.5分)当前集散控制系统有两个重要的发展方向,一个方向是向下发展,即向()发展。 A、现场总线控制系统(FCS) B、CIMS C、PLC D、CIMS 10.(2.5分)集散控制系统(DCS)亦称 A、现场总线控制系统(FCS) B、分布式控制系统 11.(2.5分)现场总线协议应用层又分为 ( ) 、现场总线报文子层(FMS)两个子层。 A、通信层 B、数据存储层 C、现场总线访问子层(FAS) 12.(2.5分) FF总线中现场访问子层的三种虚拟关系为:发布者/接收者、客户/服务器、 ( ) 。 A、虚电路 B、报告分发 C、通信栈 13.(2.5分)现场总线的核心为( ) 。 A、智能装置 B、总线协议 C、网络 14.(2.5分)现场总线通讯协议模型为 ( ) A、IEC61158协议模型 B、TCP/IP C、OSI 15.(2.5分)现场总线协议的三个基本要素为底层协议、上层协议、 ( ) 。 A、协议模型 B、网络标准 C、行规 多选题 (共15道题) 收起 16.(2.5分)计算机系统的硬件组成有 A、控制对象 B、输入输出通道 C、数字控制器 D、测量变送环节 E、执行机构 17.(2.5分)计算机控制系统按控制系统的功能及结构特点分类为计算机巡回检测和操作指导系统、直接数字控制系统、 ( )6种主要类型。 A、集散控制系统 B、现场总线控制系统系统 C、监督控制系统 D、计算机集成制造系统 E、智能控制系统 18.(2.5分)工业控制机的总线结构外部总线有 A、RS-232C B、PCI104

计算机控制技术试卷及答案新

一、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。 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。 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。 ------------------------------------------------------------------------------------- 1.计算机系统由和两大部分组成。计算机、生产过程 2.集散控制系统(DCS)的结构模式为:.操作站—控制站—现场仪表 3.变送器输出的信号为或的统一信号。0~10mA、4~20mA 10.采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1、实时的概念不能脱离具体的过程,一个在线的系统不一定是一个实时系统,但一个实时系统必定是在线系统。 2、典型的工业生产过程可分为:连续过程、离散过程、批量过程。 3、计算机控制系统的典型型式: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、综合自动化控制系统。 4、计算机控制系统的发展趋势:控制系统的网络化、智能化、扁平化、综合化。 5、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。 6、在计算机控制系统中,模拟量输入通道的任务是把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。 7、计算机控制系统的CPU抗干扰措施常采用看门狗、电源监控(掉电检测及保护)、复位等方法。 9、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f max,只要按照采样频率f≥2f max进行采样,那么采样信号y* (t)就能唯一地复观y(t). 10、程序设计通常分为5个步骤,即问题定义、程序设计、编码、调试、改进和再设计。 二、名词解释 信号调理——为了将外部开关量信号输入到计算机、必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号,这些功能称为信号调理。 有源I/V变换——主要是利用有源器件运算放大器、电阻来实现将变送器输出的标准电流信号变换成标电压信号。 积分分离——在PID控制中,为了提高控制性能,当偏差e(k)较大时,取消积分作用(采用PD 控制);当偏差e(k)较小时才将积分作用投入(采用PID控制)。 模糊集合——在人类思维中,有许多模糊的概念,如大、小、冷、热等,都没有明确的内涵和外延的集合。 软件陷阱——就是一条引导指令,强行将捕获的程序引向一个指定的地址,在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。

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