计算机控制技术(于海生著) 复习题

计算机控制技术复习
第一章
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.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. 7.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)
第二章
1.什么是计算机的总线？
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.
2.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.
3.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.
4.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.
5.数字量I/O的接口芯片有什么作用？有哪些典型芯片？
P30
6.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.
7.采用光电耦合器的大功率输入调理电路的工作过程。

P32
8.什么是香农采样定理？
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.
9.什么是量化误差？
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.
10.什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.
11.采样保持器的工作原理？P41
V 1A 2A －＋H C OUT
V S OUT
V IN V t t
图 2-8 采样保持器 路电理原)a (性
波作工)b (采样
保持
12.结合具体电路，分析以AD574A 为核心的A/D 过程通道的工作过程。

P45
13.什么是串模干扰，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)
14.什么是共模干扰，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
15.什么是长线传输干扰，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
16.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
V0
V7
第三章
图 3-198路12位A/D转换模板电路
1.逐点比较法直线插补原理
加工第三象限直线OA，起点为O(0，0)，终点坐标为A(-6，-4)，试进行插补计算并作出走步轨迹图。

P84
2.逐点比较法圆弧插补原理
加工第四象限逆圆弧AB，已知起点的坐标为A(0，-4)，终点的坐标为B(4，0)，试进行插补计算并作出走步轨迹图。

P87
3.根据已知的三相步进电机的工作时序图，分析说明其工作方式。

A-B-C-A …….
4.已知三相步进机的转子为40个齿，定子为3对磁极，试求工作在三相六拍方式时的步距角和齿距角。

步距角:360/40/6=1度
齿距角360/40=9度
第四章
1：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：
11)(1+=s T s D 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 =+
代入上式得
整理得
2.根据模拟PID 的控制算法，分别写出数字PID 位置式和增量式算法。

P105 P106
3.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.
4.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.
T
k u k u t u )1()()(--≈ )()()]1()([1k e k u k u k u T T =+--)()1()(1
11k e T T T k u T T T k u ++-+=
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.
5.什么是积分饱和现象？积分分离算法的工作原理是什么？
所谓积分饱和现象是指若系统存在一个方向的偏差，PID控制器的输出由于积分作用的不断累加而加大，从而导致u(k)达到极限位置。

此后若控制器输出继续增大，u(k)也不会再增大，即系统输出超出正常运行范围而进入了饱和区。

一旦出现反向偏差，u(k)逐渐从饱和区退出。

进入饱和区愈深则退饱和时间愈长。

此段时间内，执行机构仍停留在极限位置而不能随着偏差反向立即做出相应的改变，这时系统就像失去控制一样，造成控制性能恶化。

这种现象称为积分饱和现象或积分失控现象
积分分离算法的工作原理是:当偏差较大时,取消职分作用,当偏差较小时,才将积分作用投入.
|e(k)|>B时,采用PD控制,当|e(k)|<=B,采用PID控制(B为积分分离阈值)
6.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.
7.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
8.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。