计算机控制技术试题

计算机控制技术试题

一、填空题（每空2分，共20分）

1．闭环控制系统是使被控量有较高的精度。

2．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。

3．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。

4．控制系统开环对数频率特性中的截止频率?c的大小通常反映系统的快速性，而相位裕度?M反映了系统运动的。

5．系统的稳态误差与运动平稳度有关。

6．在计算机控制系统中存在有五种信号形式变换，其中等三种信号变换最重要。

7．若已给闭环系统的自然频率为?n，经验上，采样频率?s应取为。

8．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。

9．平均值滤波是对信号y进行m次采样；滤波器的输出=)k(y。

二、简答题（每题6分，共30分）

1.简述积分饱和的作用及抑制方法。

2.说明最小拍无差控制系统的特点及应用范围。

3.说明数字PID中积分单元参数对控制性能的影响及PID调整的简单思想。

4.说明最小拍无差控制系统的特点及应用范围。

5.简单说明大林算法及使用场合。

简述常态干扰的抑制方法。

简述计算机控制系统的典型形式。

1．已知闭环系统如图1所示，

试问：1）若R(s)为单位斜坡函数时，其稳态误差为多少？

2）若N(s)为单位阶跃函数时，其稳态误差为多少？

3）R(s)、N(s)同时作用时，总误差为多少？

（不必进行具体计算）

2．已知A 点信号如图2所示，试画出B 点、C 点的信号图形，设采样周期T=?/2。 3．计算机控制系统在选择A ／D 变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？

4．已知如下两种串联环节，试写出其输出与输入之间的传递函数G(z)。 （已知 Z[1/s]=

)

1z (z

- Z[1/s 2]=Tz/(z-1)2）

5．已知x(t)=+5sin3t)

采样周期T=2?/3，试求 采样信号x *(t)。

三、（12分）已知系统开环对数渐近幅频特性曲线如图4所示，试求： 1）静态误差系数；2）截止频率?c ；3）相稳定裕度?M

五、（13分）若已知计算机控制系统结构如图6所示

12K 值范围。

3 [注：已知Z[a/s(s+a)]=z(1-e -aT )/(z-1)(z- e -aT ) ] 六、（15分）数字惯性滤波器是RC 模拟滤波器数字化，

)1/(1)

()

()(+==

s T s E s U s G f f ，T f =RC 1）试用一阶向后差分法将其离散化，求G f (z)；

2）将该G f (z)用直接程序实现法编排实现，写出u(k)表达式，画出实现框图； 3）将该算法分成算法I 及算法II ，并画出程序流程图。

计算机控制技术（2） 评分标准（参考）

c *(t)

c *(t)

c *(t)

一、填空题（每空2分，共20分）

1．精度；2．积分；3．相同； 4．快速性；5．运动平稳性； 6．系统本身特性；外作用；

7．采样、量化、零阶保持器；8．n ω)10~4(；9．调理电路； 10．∑=m

i i y m 1

)(1

二、简答题（每题6分，共30分）

1． 0．1； 0； 0．1

3．（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。 （2分） 4．（1）22)1(1)(-=??

??

??=z Tz s Z z G ， （3分） （2）2

2)1()1()1(11)(-=-?-=??

?

??????????=z z z z z z s Z s Z z G ，（3分） 5．∑∑∑∞=∞=∞=-=-?+=-=0

00*

)(5.0)()]323sin(55.0[)()()(k k k kT t kT t k kT t k x t x δδπδ （ 若仅写出5.0)(=k x ，只能给3分）

三、（12分） 1）10=K ，1.0/1==K K v ； （4分） 2）10=c ω；

（4分）

3）)

1(10

)(+=

Ts s s G ，故T tg o c 1090)(1---=ω?

T tg o o M 10901801

---=∴γ （4分）

五、（13分）

1）)368.0(632.0)1(1)1(111)(1

-=??????+-=??

????+-?=--z K s s Z z K s s e Z K z G sT ，（3分）

要求：1|632.0368.0|||<-=K z

1)632.0368.0(->-K ， 16.2<∴K 1)632.0368.0(<-K ， 1->∴K

取 0>K （由于系统均为负反馈），所以 16.20<

2）该系统为一阶系统，0>K 均稳定； 3）表明系统变为采样系统后系统的稳定性降低。

评分：1）第1小题满分为8分，如果方法正确，计算有误，可给4分；

2）第2问满分为2分； 3）第3问满分为3分。

数字控制器的直接设计算法是以 为基础的 系统。

常用的数字滤波方法（最少四

种）： 。 一、填空题(每空2分，共20分)

1．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 2．系统的稳定性仅与系统本身固有特性有关。

3．在计算机控制系统中存在有五种信号形式的变换，其中采样、量化、零阶保持(信号恢复)等三种信号形式变换最重要。

4．若连续信号的最高频率为?max ，按采样定理要求采样频率?s 应大于2max ω

5．脉冲传递函数定义为在零初始条件下系统输出量Z 变换与输入量Z 变换之比。6．若已给闭环系统的自然频率为?n ，经验上，采样频率?s 应取为(4--10)?n 7．通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为串模干扰。 8．平均值滤波是对信号y 进行m 次采样；滤波器的输出=)k (y

9．系统传递函数零极点的分布状况决定了系统的动态响应特性。 10．若信号的动态范围为N ，计算机字长n ?lgN / lg2 二、单项选择题(每小题2分，共10分

2．在单位闭环负反馈控制系统里，通常若增大系统的开环放大系数，则系统的稳定程度 A 。 A 减弱；B 不变；C 增强。

3．连续系统传递函数的一个极点P=-5，Z 变换后将映射到Z 平面的 C 。 A 单位园外；B 单位园上；C 单位园里。

4．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 B 。A 增大；B 不变；C 减小

5．计算机控制系统与连续系统相比，在系统结构与参数不变的条件下，抑制干扰的能力 B 。A 增强； B 减弱； C 不变。 三、简答题（每题5分，共25分）

1．试简单说明如何根据系统开环对数频率特性来判断闭环系统是否稳定。 答：依相稳定裕度进行判断，若相稳定裕度大于零，闭环系统稳定

2．已知A 点信号如图2所示，试画出B 点、C 点的信号图形，设采样周期T=?

3．计算机控制系统在选择A/D 变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。

)

(t x o

1

2

ππ

2ZOH

A

B

C

T

图 2

答：(1）精度：应高于传感器的精度一个数量级；

（2）分辨率：即字长，应根据测试信号的动态范围确定； （3）转换速率：根据系统的频带或信号的变化频率。 4．试简单说明控制器直接编排实现方法的优缺点。

答：优点：简单、直接。但字长有限时量化误差较大，对参数变化的灵敏度较高；缺点：对计算机的速度及内存要求较高5．已知某系统的单位斜坡响应如图3所示，试确定该系统的类型及开环放大系数。答：I 型系统，开环放大系数K=1/=5。

五、（15分）若已知计算机控制系统结构如图所示

1

）试确定使系统稳定的K 的范围；

2）若将该系统改为连续系统（即取消采样开关及ZOH ）； 试问使系统稳定的K 值范围。

3）所得结果说明了什么问题。 注：已知Z[a/s(s+a)]=z(1-e -aT )/(z-1)(z- e -aT ) 答：

)606.0(394.0)1(1)1(111)(1-=

??????+-=???

?????+-?=--z K s s Z z K s s e Z K z G sT ，（5分） 要求：1|394.0606.0|||<-=K z 1)394.0606.0(->-K ，076.4

1->∴K 取 0>K （系统均为负反馈），所以

06.40<

分）

2）连续系统为一阶系统，0>K 均稳定；

3）表明连续系统变为采样系统后系统的稳定性降低。 一、填空题:20分，每题02分

1、 连续系统稳定的充要条件是系统特征方程所有根均为______________。

2、 通常，系统的相稳定裕度反映了系统的__________。

3、 比例+微分校正的主要应用是_____________。

4、 在计算机控制系统中存在多种信号形式的变换，其中_________三种变换最重要。

5、 与连续系统不同，采样系统由于_________的位置不同，所得闭环系统脉冲传递函数不同。

6、 当系统的极点位于z 平面单位园的正实轴上时，其响应呈__________。

7、 当系统的极点p<-1，其响应呈__________。

9、 集成D/A 转换器的输入方式有不带缓冲寄存器和_______两种。 10、 共模干扰产生的主要原因是__________之间存在共模电压。

K ZOH c *(t) c (t)

T=秒

? T

T

r (t)

二、单选题:20分，每题02分

11、已知系统的开环传递函数为，可知该环节由__________环节组成

13、某系统的零极点分布如下图所示，从中可知该系统是___________的。

A:稳定

B:临界稳定

C:不稳定

16、已知离散系统脉冲传递函数为：可知该系统是_________。

A:稳定的

B:不稳定的

C:中性稳定的

17、连续系统传递函数的一个极点p=-5，z变换后将映射到z平面的_________。

A:单位园外

B:单位园内

C:单位园上

18、控制算法串联实现与直接实现相比，有限字长所引起的量化误差_________。

A:较大

B:较小

C:相当

19、连续传递函数D(s)，采用双线性方法离散，所得D(z) 的稳定性与采样周期T

A:有关

B:无关

C:不一定

20、为了减少有限字长产生的量化误差，采样周期_________。

A:应增大

B:应减小

C:可以不变

三、简答题:30分，每题05分

四、综合题:30分，每题10分

27、

已知单位负反馈的二阶系统的单位阶跃响应曲线如下图所示，试确定其开环传递函数。

一、填空题:20分，每题02分

1、闭环负反馈系统结构如下图所示，其中环节1及2分别为___________环节。

2、频率特性定义为___________复数比。

3、比例+微分校正的主要缺点是____________。

4、当系统的极点p<-1，其响应呈__________。

5、离散系统稳定性的充分必要条件是，系统特征方程所有特征根应位于_________。

6、离散系统稳定性的充分必要条件是，系统特征方程所有特征根模值_________。

7、s平面的虚轴在经过一阶向后差分方法离散后，其映射为Z平面上__________。

8、控制算法计算机编排实现时，考虑到字长有限产生的量化误差影响，不同编排实现时，其特性是_________的。

9、集成D/A转换器的输入方式有不带缓冲寄存器和_______两种。

10、常用的数字滤波方法有惯性滤波、限幅滤波、平均值滤波和_________。

二、单选题:20分，每题02分

11、当增大二阶振荡环节的自然频率wn时，系统的超调量s%将_________。

14、从相频特性上来看，零阶保持器是一个___________环节。

A:相位超前

B:相位滞后

C:无相移

15、从频率特性上来看，零阶保持器类似是一个____________环节。

A:比例

B:低通

C:高通

16、已知离散系统脉冲传递函数为：可知该系统是__________。

A:稳定的

B:不稳定的

C:中性稳定的

17、已知离散系统脉冲传递函数为：可知该系统是_________。

A:稳定的

B:不稳定的

C:中性稳定的

单选:

A:也是稳定的

B:是不稳定的

C:的稳定性不一定

19、连续传递函数D(s)，采用双线性方法离散，所得D(z) 的分子、分母阶次_________。

单选:

A:不同

B:相同

C:不一定

20、为了减少有限字长产生的量化误差，采样周期_________。A:应增大B:应减小

C:可以不变

22、单位负反馈系统的开环传递函数如下，试求静态位置及速度误差系数。

24、A/D转换器数字部分的误差和模拟部分的误差主要由什么决定。

25、在计算机控制系统中为什么要采用信号调理电路？

26、简述数字滤波的优点

1、传递函数特性只取决于____________，与输入信号特性无关。

2、微分环节的输出量c(t)与输入量r(t)的___________成正比。

3、连续系统稳定的充要条件是系统特征方程所有根均为______________。

4、截止频率wc定义为L(wc)=________时的频率。

5、在计算机控制系统中存在多种信号形式的变换，其中_________三种变换最重要。

6、一个任意大小的模拟量，在用有限位二进制数表示时，将会产生__________。

7、已知闭环系统特征方程为(z+(z+=0，判断稳定性，可知该系统________。

8、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___________。

9、串模干扰定义为__________被测信号上的干扰信号。

10、采用输入滤波器是抑制_________干扰的方法之一。

11、当增大二阶振荡环节的阻尼比时，系统的超调量s%将___________。

1、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。

2、通常，系统的稳定裕度的大小反映了系统的（稳定性）。

3、若信号的动态范围为N，计算机字长n>=_____________.

4、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

5、已知离散系统脉冲传递函数为：G（Z）=（Z+）/+^2,可知该系统是_____A_____.

A.稳定的B。不稳定的C。中性稳定的

6、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

7、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

8,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

9，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

10，单位闭环负反馈控制系统里，在下向能首中加入一积分环节，则系统工程的稳定程度（增大）

11，一阶系统单位阶跃响应调节时间近似为ts=__C_____（按误差带为5%计算）A，B,4T C,3T（1）模拟量输入通道一般由信号处理装置（1分）、多路转换器（1分）、采样保持（1分）和A/D转换器（1分）等组成。模拟量输出通道主要由D/A转换器（1分）和输出保持器（1分）组成。

（2）把时间连续的信号变成一连串不连续的脉冲时间序列的过程为采样过程（2分）。采样信号是时间上离散而幅值上连续的信号，该信号不能直接进入微型计算机。必须经量化后成为数字信号，才能为微型计算机接受（3分）。

（3）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）。

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

计算机控制技术考试题及答案

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 （×）

计算机控制技术实验报告

精品文档

精品文档 实验一过程通道和数据采集处理 为了实现计算机对生产过程或现场对象的控制，需要将对象的各种测量参数按 要求转换成数字信号送入计算机；经计算机运算、处理后，再转换成适合于对生产 过程进行控制的量。所以在微机和生产过程之间，必须设置信息的传递和变换的连 接通道，该通道称为过程通道。它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量 输入通道、数字量输出通道。 模拟量输入通道：主要功能是将随时间连续变化的模拟输入信号变换成数字信 号送入计算机，主要有多路转化器、采样保持器和 A/D 转换器等组成。模拟量输出通道：它将计算机输出的数字信号转换为连续的电压或电流信 号，主要有 D/A 转换器和输出保持器组成。 数字量输入通道：控制系统中，以电平高低和开关通断等两位状态表示的 信号称为数字量，这些数据可以作为设备的状态送往计算机。 数字量输出通道：有的执行机构需要开关量控制信号 ( 如步进电机 ) ，计算机 可以通过 I/O 接口电路或者继电器的断开和闭合来控制。 输入与输出通道 本实验教程主要介绍以 A/D 和 D/A 为主的模拟量输入输出通道， A/D 和D/A的 芯片非常多，这里主要介绍人们最常用的 ADC0809和 TLC7528。 一、实验目的 1．学习 A/D 转换器原理及接口方法，并掌握ADC0809芯片的使用 2．学习 D/A 转换器原理及接口方法，并掌握TLC7528 芯片的使用 二、实验内容 1．编写实验程序，将－ 5V ~ +5V 的电压作为 ADC0809的模拟量输入，将 转换所得的 8 位数字量保存于变量中。 2．编写实验程序，实现 D/A 转换产生周期性三角波，并用示波器观察波形。 三、实验设备 + PC 机一台， TD-ACC实验系统一套， i386EX 系统板一块 四、实验原理与步骤 1．A/D 转换实验 ADC0809芯片主要包括多路模拟开关和 A/D 转换器两部分，其主要特点为：单 电源供电、工作时钟 CLOCK最高可达到 1200KHz 、8 位分辨率， 8 +个单端模拟输 入端， TTL 电平兼容等，可以很方便地和微处理器接口。 TD-ACC教学系统中的 ADC0809芯片，其输出八位数据线以及 CLOCK线已连到控制计算机的数据线及系统应用时钟1MCLK(1MHz) 上。其它控制线根据实验要求可另外连接(A 、B、C、STR、/OE、EOC、IN0～ IN7) 。根据实验内容的第一项要求，可以设计出如图 1.1-1 所示 的实验线路图。

计算机控制技术实验3

1.1、某系统的开环传递函数为 432 20 G(s)= 83640s s s s +++ 试编程求系统在单位负反馈下的阶跃响应曲线，并求最大超调量。 Matlab 命令： clc;clear all ; num=[20];den=[1 8 36 40 0]; [num,den]=cloop(num,den,-1); s=tf(num,den); step(s,20);

Step Response Time (sec) A m p l i t u d e 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.2、典型二阶系统 22 2 G()2n n n s s s ωξωω=++ 编程求当ωn =6,ζ取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0时的单位阶跃响应曲线。 Matlab 命令： clc;clear all ; wn=6;kesi=[0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0];

hold on ; for n=1:7 num=[wn^2];den=[1 2*kesi(n)*wn wn^2]; s=tf(num,den); step(s,20); end hold off ; Step Response Tim e (sec) A m p l i t u d e

1.3、典型二阶系统传递函数为： 2 2 2 2)(n n n s s s G ωξωω++= 绘制当ζ=0.7,ωn 取2、4、6、8、10、12时的单位阶跃响应曲线。 Matlab 命令： clc;clear all ; wn=[2 4 6 8 10 12];kesi=0.7; hold on ; for n=1:6; num=[wn(n)^2];den=[1 2*kesi*wn(n) wn(n)^2]; s=tf(num,den); step(s,20); end hold off ;

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

计算机控制技术 试题 总结

1.若连续信号的最高频率为ωmax，按采样定理要求，采样频率ωs应 >=2ωmax。 2.通常在传感器与A/D之间加入调理电路的目的是使模拟输入电压满足A/D转换量程要求。 3.计算机控制系统的输入与输出信号主要分为数字信号与模拟信号。 4.计算机控制系统的工作过程可归纳为以下三步：实时数据采集、实时控制决策、实时输出 控制。 5.共模干扰的抑制方法主要有：变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽、采用仪表放大器提高 共模抑制比。 6.一般数控系统组成包括：输入装置、输出装置、控制器和插补器等四大部分组成。 7.控制系统的四大要素是：给定量、执行机构、控制对象以及被控量。 8.传感器把生产过程的信号转换成电信号，然后用A／D转换器把模拟信号变成数字信号，读入计算机中，对 于这样得到的数据，一般要进行一些预处理，其中最基本的处理有线性化处理、标度变换和系统误差的自动校准。 9.计算机控制中的数字PID控制算法有数字PID位置型控制算法和数字PID增量型控制算法两 种基本形式。 10.经常采用的软件抗干扰技术包括：数字滤波技术、开关量的软件抗干扰技术、指令冗余技 术、软件陷阱技术等。 11.采用差分放大器作为信号前置放大是抑制串模干扰的方法之一。 12.通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为串模干扰。 13.若信号的动态范围为N，计算机字长n≥ log2 (1+N) 。 1、计算机控制系统由计算机和被控对象（或生产过程）两部分组成。计算机控制系统的基本工作原理可以归纳为：实时数据处理、实时监督决策、实时控制及输出。 3、若ω max 为被采样的连续信号的最高频率，根据香农采样定理，采样周期必须满足 T<π/ω max 4、人机接口的作用：一是输入程序或数据，完成各种操作控制；二是显示生产过程的工艺状况与运行结果。 6、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。选择D/A变换器字长时，要求计算机系统输出的最小信号应小于执行机构的死区。 9、某8位A/D转换器的输入电压为0~+5V，则输入模拟量为3V是输出的数字量是99H 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。 1.计算机系统由计算机和生产过程两大部分组成。 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0~10mA或4~20mA 的统一信号。 4.模拟输出通道的结构型式主要取决于输出保持器的构成方式。 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()()t Cx = t y，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

计算机控制技术考试样题及答案

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？

计算机控制技术实验二

一、 实验目的 （1）对PID 数字控制的改进算法用MATLAB 进行仿真。 二、 实验内容 1、积分分离PID 控制算法 在普通PID 控制中，积分的目的是为了消除误差提高精度，但在过程的启动、结束或大幅度增减设定是，短时间内系统输出有很大偏差，会造成PID 运算的积分积累，致使控制量超过执行机构可能允许的最大动作范围对应的极限控制量，引起系统较大的超调，甚至引起系统较大的振荡，这在生产中是绝对不允许的。 积分分离控制基本思路是，当被控量与设定值偏差较大时，取消积分作用，以免由于积分作用使系统稳定性降低，超调量增大；当被控量接近给定值时，引入积分控制，以便消除静差，提高控制精度。其具体实现步骤是： 1） 根据实际情况，人为设定阈值ε>0； 2） 当ε>)(k e 时，采用PD 控制，可避免产生过大的超调，又使系统有较快的响应； 3） 当ε≤)(k e 时，采用PID 控制，以保证系统的控制精度。 积分分离算法可表示为： ∑=--++=k j d i p T k e k e k T j e k k e k k u 0 ) 1()()()()(β 式中，T 为采样时间，β为积分项的开关系数，?? ?>≤=ξ ξ β|)(|0|)(|1k e k e 仿真1 设备控对象为一个延迟对象1 60)(80+=-s e s G s ，采样周期为20s ，延迟时间为4个 采样周期，即80s 。输入信号r(k)=40，控制器输出限制在[-110,110]。 3,005.0,8.0===d i p k k k 被控对象离散化为)5()2()1()2()(-+--=k u num k y den k y 仿真方法：仿真程序：ex9_1.m 。当M=1时采用分段积分分离法，M=2时采用普通PID 控制。 %Integration Separation PID Controller clear all ; close all ; ts=20; %Delay plant sys=tf([1],[60,1],'inputdelay',80); dsys=c2d(sys,ts,'zoh'); [num,den]=tfdata(dsys,'v');

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

计算机控制技术试题解答

1、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。 2、通常，系统的稳定裕度的大小反映了系统的（稳定性）。 3、____________________________________________________ 若信号的动态范围为N,计算机字长n>= ___________________________________ . 4、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 5、已知离散系统脉冲传递函数为：G（ Z）=（ Z+） /+A2,可知该系统是A A.稳定的B 。不稳定的C 。中性稳定的 6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 7, 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 8, 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 9, 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 10，单位闭环负反馈控制系统里，在下向能首中加入一积分环节，则系统工程的稳定程度（增大） 11, 一阶系统单位阶跃响应调节时间近似为ts=__C _____ （按误差带为5炖算）A，B,4T C,3T 现已知SE飞机飞行高度雙牝范围为㈣采“测试时，采用12竝的阳D 变换器.试问此时系统对高度变化的分辩率为多少.若訓试时*通过高度 表改变测试方式.测量相对基淮高度叫皿米的士却皿素的变化*'试问此 时变换器的分屛率为多少. 解:高陰麦化范围为070000*时.因为測蜀均为同号■听以AD12位均可用于测I J「故分聊率0=10000 2,3=2,45米； 测量相对基准髙度土500来的变化屋时?因瀚费割量正负变化回故A/D应

15自动化计算机控制技术复习题

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。

计算机控制技术习题—广州工业大学

1.1 什么是计算机控制系统？它由哪几个部分组成？ 1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？ 1.3 实时、在线方式和离线方式的含义是什么？ 1.4 工业控制机的哪几个部分组成？各部分的主要作用是什么？工业控制机的特点有哪些？ 1.5 什么是总线、内部总线和外部总线？ 1.6 PC总线和STD 总线各引线的排列和含义是怎样的？ 1.7 RS-232C 和 IEEE-488 总线各引线的排列和含义是怎样的？ 2.1 什么是接口、接口技术和过程通道？ 2.2 采用74LS244和74LS273与PC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，并分别编写数字输入和数字输出程序。 2.3 采用8位 A/D 转换器 ADC0809 通过 8255A 与PC总线工业控制机接口，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。 2.4 用12位 A/D 转换器 AD574 通过 8255A 与PC总线工业控制机接口，实现模拟量采集。请画出接口原理图，并设计出A/D转换程序。 2.5 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？ 2.6 什么是采样过程、量化、孔径时间？ 2.7 采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟器输入通道中都需要采样保持器？为什么？ 2.8 一个8位 A/D 转换器，孔径时间为100μs, 如果要求转换误差在A/D 转换器的转换精度 (0.4 %) 内，求允许转换的正选波模拟信号的最大频率是多少？ 2.9 试用 8255A 、AD574、LF398、CD4051 和PC总线工业控制机接口，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路模拟量的数据采集程序。 2.10 采用DAC0832和PC总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A转换程序。 2.11 采用 DAC1210 和PC总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编

计算机控制技术-试题-总结讲解学习

1. 若连续信号的最高频率为ωmax ，按采样定理要求，采样频率ωs 应 >=2ωmax 。 2. 通常在传感器与A/D 之间加入调理电路的目的是 使模拟输入电压满足A/D 转换量程要求 。 3. 计算机控制系统的输入与输出信号主要分为 数字 信号与 模拟 信号。 4. 计算机控制系统的工作过程可归纳为以下三步： 实时数据采集 、 实时控制决策 、 实时输出 控制 。 5. 共模干扰的抑制方法主要有： 变压器隔离 、 光电隔离 、 浮地屏蔽 、 采用仪表放大器提高 共模抑制比 。 6. 一般数控系统组成包括： 输入装置 、 输出装置 、 控制器 和 插补器 等四大部分组成。 7. 控制系统的四大要素是： 给定量 、 执行机构 、 控制对象 以及 被控量 。 8. 传感器把生产过程的信号转换成电信号，然后用A ／D 转换器把模拟信号变成数字信号，读入计算机中，对 于这样得到的数据，一般要进行一些预处理，其中最基本的处理有 线性化处理 、 标度变换 和 系统误差的自动校准 。 9. 计算机控制中的数字PID 控制算法有 数字PID 位置型控制算法 和 数字PID 增量型控制算法 两 种基本形式。 10. 经常采用的软件抗干扰技术包括： 数字滤波技术 、 开关量的软件抗干扰技术 、 指令冗余技 术 、 软件陷阱技术 等。 11. 采用差分放大器作为信号前置放大是抑制 串模 干扰的方法之一。 12. 通常把 叠加在被测信号上 的干扰信号称为串模干扰。 13. 若信号的动态范围为N ，计算机字长n ≥ log2 (1+N) 。 1、计算机控制系统由计算机和 被控对象（或生产过程）两部分组成。计算机控制系统的基本工作原理可以归纳为： 实时数据处理、 实时监督决策、 实时控制及输出。 3、若ωmax 为被采样的连续信号的最高频率，根据香农采样定理，采样周期必须满足 T<π/ωmax 4、人机接口的作用：一是输入程序或数据，完成各种操作控制；二是显示生产过程的工艺状况与运行结果。 6、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。 选择D/A 变换器字长时，要求计算机系统输出的最小信号应小于执行机构的死区。 9、某8位A/D 转换器的输入电压为0~+5V ，则输入模拟量为3V 是输出的数字量是99H 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 。 1.计算机系统由 计算机 和 生产过程 两大部分组成。 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 0~10mA 或 4~20mA 的统一信号。 4.模拟输出通道的结构型式主要取决于 输出保持器 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()()t Cx =t y ，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。

《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、

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。