计算机控制技术复习题
计算机控制技术复习题
——2011-12-14 一．填空题：
1)弱电控制与强电控制之间常用的隔离方式有变压器隔离、继电器隔离和光电隔
离等。
2)典型的开关量输出/输入电气接口的功能主要是滤波、电平转换、隔离和功率
驱动等。
3)PLC网络包括设备层网络和PLC通信网络两种。
4)现场总线是一种用于底层工业控制和测量设备之间连接的数字式、串行、多点
通信的数据总线。
5)常用的传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤。
6)电网的干扰，频率的波动将直接影响到可靠性与稳定性
7)现场总线常采用简化的OSI参考模型。
8)按网络作用范围的大小，计算机网络可分成局域网、城域网、广域网三类。
9)干扰信号进入到计算机控制系统中的主要耦合方式可分为四中：静电耦合方
式、电磁耦合方式、共阻抗耦合方式、电磁场耦合方式。
10)工业控制计算机系统的外部干扰可以分为三类,即电源干扰、空间干扰、设备
干扰。
11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。
12.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。
13.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。
14.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。
15.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。
16.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。
17.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。
18.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。
19.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。
20.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 。
21．闭环负反馈控制的基本特征是测量偏差、纠正偏差； 。
22．闭环控制系统里，不同输出与输入之间的传递函数分母 相同 。
23．惯性环节的主要特点是，当其输入量发生突然变化时，其输出量不能突变，
而是按 指数规律变化。
24．静态误差系数是系统在典型外作用下精度的指标，静态误差系数越大，精度
越高 。
25．系统的相稳定裕度?M ，定义为开环频率特性在截止频率?c 处相角与180度之差。
26．离散系统稳定性与连续系统不同，它不仅与系统结构和参数有关，还与系统
的 采样周期有关。
27．零阶保持器是一个相位滞后环节，它的相频特性φ(?)=．-?T/2 。
28．若已知闭环系统自然频率为?n ，经验上，采样频率?s 应取 ?10?n 。
29．通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为 串模干扰 。
30．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 。
31、 常用的传输介质有_双绞线，同轴电缆，光纤。
32、光纤的三个同心部分包括.纤芯，包层，护套。
33、数字控制器的英文缩写是_.SSC 。
34、多路复用技术可分为 频分多路复用，时分多路复用_。
35、 主要的电源干扰包括噪声，尖峰，断电，浪涌_。
36、组态软件必备功能组件的是应用程序管理器，I/O 驱动程序 ，图形界面开发/运行程序，实时数据库系统组态/运行程序。
37、DCS 共经历了.4代发展
38、PID 控制表示比例，积分，微分三者的缩写。
39、通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为串模干扰。
40、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。
41．闭环负反馈控制的基本特征是 测量偏差、纠正偏差； 。。
42．闭环控制系统里，不同输出与输入之间的传递函数分母 相同 。
43．惯性环节的主要特点是，当其输入量发生突然变化时，其输出量不能突变，而是按 按指数规律 变化。
44．静态误差系数是系统在典型外作用下精度的指标，静态误差系数越大，精度 越高 。
45．系统的相稳定裕度?M ，定义为开环频率特性在截止频率?c 处相角与180度之
差 。
46．离散系统稳定性与连续系统不同，它不仅与系统结构和参数有关，还与系统
的 采样周期 有关。
47．零阶保持器是一个相位滞后环节，它的相频特性φ(?)= -?T/2 。
48．若已知闭环系统自然频率为?n ，经验上，采样频率?s 应取 ?10?n 。
49．通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为 串模干扰 。
50．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。 。
51．闭环控制系统是使被控量有较高的 精度 。
52．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。
53．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 。
54．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 运动平稳性 。
55．系统的稳态误差与 系统本身特性 有关。
56．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。
57．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
n ω)10~4(； 。
58．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 。
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。71计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：实时控制、实时决策、实
时数据采集
72共模滋扰孕育发生的重要缘故原由之一是,差别摹拟信号地之间存在共模电压73若已知闭环体系ts，经验上，采集样品周期T应取(ts/10)
74零阶连结器的频率特征可以近似当作是低通滤波器。
75为包管体系不变，要求体系的不变裕度gM应(大于零)
76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。
77通常，系统的稳定裕度的大小反映了系统的（稳定性）。
选择题
1世界上第一台电子计算机于（ B ）年问世？
A 1936年
B 1946年
C 1937年
D 1947年
2数字控制器的英文缩写是（ A ）？
A SSC
B SB
C C SDC
D SCC
3下列不属于D/A转换器主要参数的是( B ) ?
A 分辨率 B精确度 C 线性度 D 转换时间
4 下列属于数字滤波方法的是( C )?
A 主程序判断法
B 最大值滤波法
C 算数平均滤波法
D 加权平均
滤波法
5下列不属于干扰信号的耦合方式的是( C )?
A 静电耦合方式
B 电磁耦合方式
C 共抗耦合方式
D 电磁场辐
射耦合方式
6在计算机控制系统里，通常当采样周期T减少时，由于字长有限所引起的量化误差将 ( A )。
A 增大；
B 减小；
C 不变。
7控制算法直接编排实现与串联编排实现相比，有限字长所引起的量化误差( A ) 。
A 较大；
B 较小；
C 相当。
8．某系统的Z传递函数为G(z) = 0.5(z+0.5) / (z+1.2)(z-0.5) ，可知该系统是 ( B ) 。
A稳定的；B不稳定的；C 临界稳定的。
9．若以电机轴的转角为输入量，电机轴的转速为输出量，则它的传递函数为( B ) 环节。
A 积分；
B 微分；
C 惯性。
10．在确定A/D变换器精度时，通常要求它的精度应( B ) 传感器的精度。
A 大于；
B 小于；
C 等于。
11.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
12.8位的A/D转换器分辨率为（ C ）
A、0.01587
B、0.007874
C、0.003922
D、0.0009775
13.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
14.一个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
15.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℃
16在计算机控制系统里，通常当采样周期T减少时，由于字长有限所引起的量化误差将 A 。
A 增大；
B 减小；
C 不变。
17控制算法直接编排实现与串联编排实现相比，有限字长所引起的量化误差
A 。
A 较大；
B 较小；
C 相当。
18某系统的Z传递函数为G(z) = 0.5(z+0.5) / (z+1.2)(z-0.5) ，可知该系统
是 B 。
A稳定的；B不稳定的；C 临界稳定的。
19若以电机轴的转角为输入量，电机轴的转速为输出量，则它的传递函数为 B 环节。
A 积分；
B 微分；
C 惯性。
20. 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）。
21．1000B 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
22. 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
23. 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
24. 键盘锁定技术可以通过（ C）实现。
A．设置标志位 B．控制键值锁存器
的选通信号
C．A和B都行 D．定时读键值
25．引起调节的根本原因是偏差，所以在下列说法中,不正确的是（D ）。
A．偏差的正、负决定调节作用的方向
B．偏差的大、小决定调节作用的强、弱
C．偏差为零，调节作用为零
D．偏差太大，调节失效
26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
27. 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
28. 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
29. 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
30在确定A/D 变换器精度时，通常要求它的精度应 B 传感器的精度。
A 大于；
B 小于；
C 等于。
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
30，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
31如果模拟信号频谱的最高频率为m ax f ，只要按照采样频率（ A ）进行采样，那
么采样信号就能唯一的复观。
A.max f 2≥f
B.max f 21f <
C.m ax f 2f <
D.max f 21≥f 32一个10位的A/D 转换器（量化精度0.1%），孔径时间10μs ，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（B ）
A.15Hz
B.16Hz
C.17Hz
D.14Hz
33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N xy 为（ C ）
A.7
B.8
C.9
D.10
34( A )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 35已知偏差e （k),积分分离阈值β，以下正确的是（ B ）
A.当()βk e >时，采用PI 控制
B.当()βk e >时，采用PD 控制
C.当()β≤k e 时，采用PD 控制
D.当()β≤k e 时，采用PI 控制
36、已知离散系统脉冲传递函数为：G（Z）=（Z+0.5）/(Z-0.5+j0.5)^2,可知该系统是_____A_____.
A.稳定的 B。不稳定的 C。中性稳定的
37、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
38、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
39,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
判断题:
1.接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁。（√）
2.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。（√）
3.所谓量化，就是采用一组数据来逼近离散数字信号的幅值，将其转换为数字信
号。（×）数字改为模拟
4.自动校准是指在系统开机后或每隔一定时间自动测量基准参数，然后计算误差
模型，获得并存储误差补偿因子。（√）
5.HMI就是使用者与机器间沟通、传达及接收信息的一个接口。（√）
6 在显示系统中，若为动态显示，需将待显示数变成显示码才能输出到显示
器进行显示。若在显示电路中增加一级锁存器，则可直接将待显示数输出到显示器进行显示。（×）
7. DAC0832是常用的8位D/A转换器，内部设有两级缓冲器，目的是使转换数椐
得到充分缓冲，确保转换精度。（√）
8. 由于各种传感器提供的电压信号范围很宽，需要通过可编程增益放大器，对信
号进行调整，使A/D转换器满量程信号达到均一化。（√）
9. 某系统采用程序判断滤波方式进行数据处理，发现总有一些杂波无法滤掉，原
因是采样时间间隔太大（×）。
10. 在工业过程控制系统中，由于被控对象所处环境复杂，常使采样值偏离实际
值。所以一般要加入滤波环节，且常常将模拟滤波和数字滤波同时使用。
（√）
11.通用性强属于计算机控制系统的设计原则 (× )
12.断电不属于电源干扰 (× )
13.测量偏差、纠正偏差闭环负反馈控制的基本特征 (√ )
14.闭环控制系统里，不同输出与输入之间的传递函数分母不用 (√ )
15.在确定A/D变换器精度时，通常要求它的精度应小于传感器的精度。 (√ )
16.在计算机控制系统里，通常当采样周期T减少时，由于字长有限所引起的量化
误差将不变 ( × )
17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（√）
18理想的多路开关其开路电阻为无穷小，其接通时的导通电阻为零。（×）
19数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。（√）
20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（√）
21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。（√）22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。
前变量控制系统解耦条件是系统的闭环传递函数矩阵()s Φ为对角线矩阵。（√） 23馈控制完全补偿的条件是()()()0S G s D s G n n =+。（√）
24世界上第一台电子计算机于1946年问世。（√）
所谓数字滤波，就是在计算机中用某种计算方法对输入信号进行数学处理，以便减少干扰在有用信号的比重，提高信号真实性。工业控制计算机系统外部干扰可以分为三类，即电源干扰、空间干扰、设备干扰。（√）
25干扰作用方式，一般可分为串模干扰和工模干扰。（√）
26计算机控制系统的典型形式有： 操作指导控制系统 OIS 、 直接数字控制系统 DDC 、 监督控（√）
27计算机控制系统的典型形式有： 制系统 SCC 、 集散控制系统 DCS 、 现场总线控制系统 FCS 和 PLC+上位机系统 。（√）
28实时的概念不能脱离具体过程，一个在线的系统 实时的概念不能脱离具体过程， 必定是 在线系统。（√）
29采样保持器是一种与锁存器作用相当的模拟电路元件，在采样周期内跟踪电压输入，并在保持 周期把它保持在最后跟踪的模拟电压值。（√）
30 A/D 转换板：将模拟信号转换成相应的数字代码送入计算机；（√） 31采样开关： （多路开关）多点输入信号可由此公用一个放大器和 A/D 转换器，降低成本；滤波网络：对输入信号进行滤波，去除现场干扰（√）
32通信媒体共享技术 答：多路复用技术——频分多路复用和时分多路复用；集线技术；多点线路技术。（√）
33计算机控制系统——利用计算机（IPC ）来实现生产过程自动控制的系统。（√） 34模糊控制—— 一种以模糊数学为基础的计算机数字控制。（√）
35串模干扰—— 叠加在被测信号上的干扰信号。 串模干扰（√）
36共模干扰—— 不同“地”之间存在的共模电压以及模拟信号系统对地存在的漏阻抗，通过过程 通道串入主机（√）
1． 图1为水箱水位自动控制系统，试说明基本工作原理。
图1
答:由于出水干扰Q O 使水位下降时，浮子下降，进水口打开，水位逐渐增高，浮子逐渐上
浮，当达到给定高度时，浮子将进水口堵死，从而保持设定高度。
2． 已知单位负反馈闭环控制系统的单位阶跃响应的稳态误差为0.1，试问该系统为
几型系统，系统的开环放大系数为多少?
答:1) 零型系统；2) 0.1=1/(1+K) K=9
3．试简单说明系统稳定性与稳态误差相互矛盾的关系。
答:通常，在系统正向通道加入积分环节或增大开环放大系数，将会减少稳态误差，但将
会降低系统的稳定程度。
4．试表述采样定理，并说明若一高频信号采样时不满足采样定理，采样后将会变成何种
信号。
答:若连续信号所含频率分量的最高频率为max ω，为使其采样信号不失真，采样频率
max 2ωω>s ；若不满足采样定理，一个高频信号将会变成低频信号。
5.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.
6.什么是计算机的总线？
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.
7.最少拍控制算法的三种典型输入信号分别是什么？
答: 三种典型输入信号分别是单位阶跃信号,单位速度信号,单位加速度信号
8.最少拍控制算法的局限性是什么？
答:最少拍控制器对典型输入信号的适应性较差
9.数字PID 位置式和增量式算法的各自特点是什么？
答:增量算法不需要做累加,位置算法要用到过去的误差的累加值,容易产生大的累加
误差
增量算法得出的是控制量的增量,而位置算法的输出是控制量的全量输出,误动作影响
大.
采用增量算法,易于实现手动到自动的无冲击切换.
10.什么是共模干扰，抑制的方法有哪些？
答:所谓共模干扰,是指A/D 转换器两个输入端公有的干扰电压.
抑制方法:变压器隔离 光电隔离 浮地屏蔽
11.什么是干扰，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。
i
Q
12.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。
13. 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扰在有用信号中的比重。故实质上它是一种程序滤波。算术平均值法、中位值滤波法、限幅滤波法、惯性滤波法。
14.数字控制器算法的工程实现分为哪六部分？
答：包括给定值处理、被控量处理、偏差处理、控制算法的实现、控制量处理、自动手动处理。
15.数字控制器的连续化设计步骤？
答：设计假想的连续控制器、选择采样周期T、将D
S 离散化为D
z
、设计由计算机实现的
控制算法、校验五个步骤。
16.什么是量化误差？
量化过程实际上是一个用q去度量采样值幅值高低的小数归整过程,由于量化过程是一个小数归整过程,因而存在量化误差,量化误差为(+_1/2)q.
17.什么是孔径时间和孔径误差？
完成一次A/D转换所需的时间称为孔径时间.
孔径时间决定了每一个采样时刻的最大转换误差,即为孔径误差.
18.采样保持器的工作原理？P41
19.什么是串模干扰，抑制的方法有哪些？
串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰信号.
高通,低通,带通滤波器.
尖峰型串模干扰民为主要干扰源时,用双积分A/D转换器.
采用双绞线作信号引线(减少电磁感应)
20.什么是共模干扰，抑制的方法有哪些？
所谓共模干扰,是指A/D转换器两个输入端公有的干扰电压.
抑制方法:变压器隔离光电隔离浮地屏蔽
21.什么是长线传输干扰，抑制的方法有哪些？
长线传输干扰是指:长线传输受到外界干扰,具有信号延时,高速度变化的信号在长线中传输时,还会出现波反射现象.
抑制方法:终端匹配始端匹配
22.计算机控制系统中有哪些类型的地线？
有模拟地线,数字地线,安全地线,系统地线,交流地线
23.积分电路对数字量信号的调理过程。
P31为了清除由于接点的机械抖动而产生的振荡信号,一般都就应加入有较长时间常数的积分电路来消除这种振荡.
24.数字PID位置式和增量式算法的各自特点是什么？
增量算法不需要做累加,位置算法要用到过去的误差的累加值,容易产生大的累加误差
增量算法得出的是控制量的增量,而位置算法的输出是控制量的全量输出,误动作影响大.
采用增量算法,易于实现手动到自动的无冲击切换.
25.数字PID控制算法中，Kp、Ti、Td的物理调节作用分别是什么？
Kp为比例增益,能减小误差,但不能消除稳态误差,但Kp加大会引起系统不稳定. Ti为积分时间常数只要有足够的时间,积分控制将能完全消除误差但积分作用太强会使系统超调加大,甚至使系统出现振荡.
Td为微分时间常数可以减小调整时间, 从而改变系统的动态性能.
26.最少拍控制算法本质上是什么算法，为什么？
最少拍控制算法本质上是时间最优控制算法,因为最少拍控制算法是以系统的快速性为主要性能指标.
27.最少拍控制算法的三种典型输入信号分别是什么？
三种典型输入信号分别是单位阶跃信号,单位速度信号,单位加速度信号
28.最少拍控制算法的局限性是什么？
最少拍控制器对典型输入信号的适应性较差
29.采用光电耦合器的大功率输入调理电路的工作过程。
P32
30.什么是香农采样定理？
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fmax,只要按照采样频率f>=2fmax进行采样,那么采样信号就能惟一地复观.
31.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.
32.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.
33.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.
34.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.
35.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.
36.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.
37.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)
38.什么是计算机的总线？
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.
39.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.
40.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的信号地线,共模信号不可避免地要进入信号传送系统中.当传输距离过远时,发送器与接收器各自会形成不同的对地电位.
41.RS-485串行通信总线采用什么传输方式？它与RS-422A串行通信总线的区别是什
么？
答:RS-485串行通信总线采用的是不平衡传输方式.
区别在于RS-485为半双工工作方式,而RS-422A 为全双工工作方式.且RS-422A 适用于两点之间进行高速,远距离通信,而RS-485适用于多点之间进行高速,远距离通信. 计算题
1)已知单元负反馈体系开环传递函数为
G(s)=wn2/s(s 2zwn)
试开具闭环传递函数。若wn=1.98rad/s ，z=0.707,试求单元阶跃相应的s ，ts=? 解：闭环传递函数为φ(s)=G(s)/(1 G(s))
2) 现已知某飞机飞行高度变化范围为0~10000米，测试时，采用12位的A/D 变换器，试提出问题此时体系对高度变化的分辩率为几多。若测试时，通太高度表转变测试方式，丈量相对于基准高度9000米的±500米的变化量，试提出问题此时A/D 变换器的分辩率为几多。
解：高度变化范围为0~10000米时,因为丈量均为同号,所以A/D12位都可用于测试,故分辩率D=10000/212=2.45米；
丈量相对于基准高度±500米的变化量时，因为要丈量正负变化量,故A/D 应保留一名符号位,故分辩率D=500-(-500)/211=0.49米。
3)：求惯性环节 的差分方程
解：由 有 化成微分方程： 以采样周期离散上述微分方程得 即
用一阶后项差分近似代替得：
代入上式得
整理得 11)()()(1+==s T S E S U s D )()()1(1s E s U s T =+)()()(1t e t u dt t du T =+)()()(1kT e kT u kT u T =+&)()()(1k e k u k u T =+&
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_复习题
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
计算机控制系统试卷四答案
计算机控制系统试卷四答案 班级：姓名：学号：成绩： 一、简答题（每小题3分，共30分） 1.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？ 答：光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。 2.给出多通道复用一个D/A转换器的原理示意图。 答： 3.什么是信号重构？ 答：把离散信号变为连续信号的过程，称为信号重构，它是采样的逆过程。 4.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？ 答：零阶保持器的传递函数为 1e () Ts H s s - - =。零阶保持器的引入并不影响开环系统脉冲传递函数的极点。 5.阶跃响应不变法的基本思想是什么？ 答：阶跃响应不变法的基本思想是：离散近似后的数字控制器的阶跃响应序列与模拟控制器的阶跃响应的采样值一致。 6.如何消除积分饱和现象？ 答：减小积分饱和的关键在于不能使积分项累积过大。因此当偏差大于某个规定的门限值时，删除积分作用，PID控制器相当于一个PD调节器，既可以加快系统的响应又可以消除积分饱和现象，不致使系统产生过大的超调和振荡。只有当误差e在门限ε之内时，加入积分控制，相当于PID控制器，则可消除静差，提高控制精度。 7.给出常规的直接设计法或离散化设计法的具体设计步骤。 答：直接设计法或称离散化设计法的具体设计步骤如下： (1)根据已知的被控对象，针对控制系统的性能指标要求及其它约束条件，确定理想的闭环脉冲传递函数() Φz。 (2)确定数字控制器的脉冲传递函数D(z)；根据D(z)编制控制算法程序。
8. 采用状态反馈任意配置闭环系统极点的充分必要条件是什 么？ 答：采用状态反馈任意配置闭环系统极点的充分必要条件是系统状态完全能控。 9. 说出实施信号隔离的主要方法。 答：信号隔离方法主要有变压器隔离和光电隔离，变压器隔离适用于模拟信号隔离，光电隔离则特别适合数字信号的隔离。 10. 故障诊断中的状态估计方法的基本思想是什么？ 答：故障诊断中的状态估计方法的基本思想是：首先重构被控过程的状态，通过与可测变量比较构成残差序列，再构造适当的模型并用统计检验法，从残差序列中把故障诊断出来。因此，这就要求系统可观测或部分可观测，通常用各种状态观测器或滤波器进行状态估计。 二、已知系统框图如下所示：T =1s(15分) 试求闭环离散系统的闭环脉冲传递函数，并判别系统的稳定性。 解：广义对象脉冲传递函数为 系统闭环脉冲传递函数为 则闭环系统的特征方程为 由z 域直接判据 ①｜W (0)｜=0.632<1 ②W (1)=1-1+0.632>0 ③W (-1)=1+1+0.632>0 知闭环系统稳定。 三、已知某被控对象的传递函数为(15分) 要求设计成单位反馈计算机控制系统，结构如下图所示。采样周期为T ＝1s 。要求闭环特征根为0.4和0.6。试求数字控制器。 解：广义对象脉冲传递函数为 根据要求设定闭环脉冲传递函数为 r (t ) y (t ) -T
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 （×）
计算机控制系统测试题
计算机控制系统试题 一、选择题（只有一个正确答案，每题2分，共40分） 1．劳斯稳定判据在离散系统中主要解决的是（ C ）。 A、S平面中系统的稳定性； B、Z平面中系统的稳定性； C、三阶以上特征方程稳定判据。 2．某系统的Z传递函数为 0.5(0.5) () ( 1.2)(0.5) z G z z z + = +- ，可知该系统是（B）。 A、稳定的； B、不稳定的；C 临界稳定的。 3、脉冲传递函数是表征（B）。 A、控制系统传递函数； B、计算机控制系统传递函数、 C、脉冲输入的传递函数。 4、有关PID控制算法，以下说法不正确的是（C） A、当系统有阶跃信号输入时，微分项剧增，易引起振荡； B、比例调节几乎贯穿整个控制过程； C、比例控制可以消除一切静差； D、一般来说，不使用纯微分控制。 5、下面关于标度变换的说法正确的是（C）。 A、标度变换就是把数字量转换成与工程量相关的模拟量； B、标度变换就是把模拟量转换成十进制工程量； C、标度变换就是把数字量转换成人们熟悉的十进制工程量； D、标度变换就是把模拟量转换成数字量。 6. 适用于某些生产过程对控制精度要求不是很高，但希望系统工作平稳，执行机构不要频繁动作的PID算法为（D ）。 A、积分分离PID； B、变速积分PID； C、不完全微分PID； D、带死区的PID。 7、下列计算机控制系统中，属于单闭环控制系统的是（B）。 A、操作指导控制系统； B、直接数字控制系统； C、监督计算机控制系统； D、现场总线控制系统。 8、增量式PID算法解决了位置式PID算法（A）的缺点。 A、计算复杂、手/自切换不便； B、不易实现编程； C、控制准确性差； D、
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
计算机控制系统试题一答案
计算机控制系统试卷一答案 班级：姓名：学号：成绩： 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：根据采样过程的特点，可以将采样分为以下几种类型。 (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、采样保持器LF398工作原理图如下图，试分析其工作原理。 答：LF398的电路原理：放大器A2作为比较器来控制开关K的通断，若IN+的电压高于IN-的电压，则K闭合，由A1、A3组成跟随器，并向C H端外接的保持电容充电；IN+的电压低于IN-的电压时，则K断开，外接电容保持K断开时刻的电压，并经A3组成的跟随器输出至Aout。 5、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。 6、为什么会出现比例和微分饱和现象？ 答：当给定值发生很大跃变时，在PID增量控制算法中的比例部分和微分部分计算出的控制增量可能比较大(由于积分项的系数一般小得多，所以积分部分的增量相对比较小)。如果该计算值超过了执行元件所允许的最大限度，那么，控制作用必然不如应有的计算值理想，
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
计算机控制系统试题及答案
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。 5、为什么会出现比例和微分饱和现象？ 答：当给定值发生很大跃变时，在PID增量控制算法中的比例部分和微分部分计算出的控制增量可能比较大(由于积分项的系数一般小得多，所以积分部分的增量相对比较小)。如果该计算值超过了执行元件所允许的最大限度，那么，控制作用必然不如应有的计算值理想，其中计算值的多余信息没有执行就遗失了，从而影响控制效果。
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。
计算机控制系统复习题及答案
计算机控制系统复习题及答案
《计算机控制系统》课程复习资料 一、简答题： 1.什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？各有什么作用。 2.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么？计算机控制系统有哪些优点？ 3.计算机控制系统中的保持器有何作用，简述保持器的特点? 4.简述PID 调节器的作用，有哪几种改进型数字PID 算法？ 5.计算机控制系统有哪四种形式的信号？各有什么特点? 6.简要说明什么是计算机控制系统？模拟调节器与数字调节器有何区别? 二、分析和计算题： 1.已知一系统的闭环脉冲传递函数为-1 -1 -2 0.1z Y(z)Gc(z)== 1-0.4z +0.8z R(z) ,其中输入为单 位阶跃信号,求输出y(KT)。 2.已知一系统的闭环脉冲传递函数为-1 -1 0.53+0.1z Gc(z)=1-0.37z 当输入为单位阶跃信号 时, 求输出y(KT)及y(∞)。 3.用长除法或Z 反变换法或迭代法求闭环系统2 z +0.5Gc(z)=8(z +0.1z -0.12) 的单位阶 跃响应。 4.已知低通数字滤波器0.5266z D(z)= z -0.4734 ,求D （z ）的带宽ωm;并求当输入E(z)为 阶跃信号时数字滤波器的控制算法。取采样周期T=2ms 。 5.设系统如图所示，试求: ①系统的闭环脉冲传递函数。
②判定系统的稳定性。 ③分别求系统对单位阶跃输入和单位斜坡输入时的稳态误差。 _ 6.设函数的La 氏变换为2 5F(s)= s (s +4) ，试求它的Z 变换F(z)。 7.数字控制系统如图所示,求当K=10,T=1s,a=1时，分别求当输入为单位阶跃、单位斜单位抛物线函数时的稳态误差。 8.已知单位负反馈系统的开环脉冲传递函数为 Gk(z)=K(0.1z+0.08)/[(z-1)(z-0.7)],问当K 为何值时系统稳定。 9.已知系统单位负反馈的开环传递函数为:z +0.8Gk(z)= z(z -1)(z -0.7) 问:K 为何值时系统稳定? 10.已知单位反馈系统的广义对象的Z 传递函数为: -1 -1 -1 -1 -1 0.26z (1+2.78z )(1+0.2z ) W1(z)= (1-z )(1-0.286z ) ,试按最少拍无波纹设计原则设计单位阶跃 输入时,计算机的调节模型D(z),并求其控制算法。 11.已知连续系统的传递函数G(s)=(s+1)/[s(s+2)]试用冲击不变法求其等效的Z 传递函数. 12.已知离散系统的Z 传递函数：22 z 2z 1Y(z) G(z)z 5z 6U(z) ++==++,试求离散系统的状态
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。