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，并编写D/A转化程序。

2.12 请分别画出 D/A 转化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。

2.13采用DAC 0832、运算放大器、CD4051 等元器件与PC总线工业控制机接口，设计8路模拟量采集。

请画出接口原理图，并编写出8 路模拟量的数据采集程序。

2.14 什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？2.15 MAX 1232 有哪些主要功能？2.16 计算机控制系统中有哪几种地线？请画出回流法地线和一点接地示意图。

.1 什么是数字程序控制？数字程序控制有哪几种方式？3.2 什么是逐点比较插补法？直线插补计算过程和圆弧插补计算过程各有哪几个步骤？3.3 试用汇编语言写下列各插补计算程序（１）第一象限直线插补程序（２）第一象限里插补程序3.4 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3.5 设加工第一象限逆弧，起点A(6.0),终点 B(0,6)。

要求：（１）按逐点比较法插补进行列表计算（２）作出走步轨迹图，并标明进行方向和步数3.6 三相步进电机有哪几种工作方式？分别画出每种工作方式的各相通电顺序和电压波形图。

3.7 采用 8255 A 作为 x 轴步进电机和 y 轴步进电机的控制接口，要求：（１）画出接口电路原理图（２）分别列出x 轴和y 轴步进电机在三相单三拍、三相双三拍和三相六拍工作方式下的输出字表。

4.1 数字控制器的连续化设计步骤是什么？4.2 某系统的连续控制器设计为试用双线性变换法、前向差分法、后向差分法分别求取数字控制器 D(s), 并分别给出三种方法对应的递推控制算法。

4.3 什么是数字PID位置型控制算法和增量型控制算法？试比较他们的优缺点。

4.4 已知模拟调节器的传递函数为试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算法，设采用周期 T=0.2 s。

并编写出相应的汇编语言程序。

4.5 什么叫积分饱和？它是怎样引起的？如何消除？4.6 采样周期的选择需要考虑哪些因素？4.7 试叙述试凑法、扩充临界比例度法、扩充响应曲线法整定PID 参数的步骤。

4.8 数字控制器的离散化设计步骤是什么？4.9 已知被控制对象的传递函数为采样周期T=1s ,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y (k),控制信号 u(k)和误差 e(k) 序列，画出他们对时间变化的波形。

（２）针对单位阶跃输入信号设计最少怕有纹波系统D(z)，并计算 y(k)、u(k)、e(k)序列，画出它们对时间变化的波形。

4.10 对控对象的传递函数为采样周期 T=1s, 采用零阶保持器，针对单位速度输入函数，按以下要求设计：（２）求出数字控制器输出序列μ(k)的递推形式；（３）画出采样瞬间数字控制器的输出和系统的输入曲线。

4.11 被控制对象的传递函数为采样周期T=1s。

要求：（１）采用施密斯预估控制，并按图4.21 所示的结构，求取控制器的输出μ(k)；（２）试用达林算法设计控制数字控制器D(z),并求取 u (k)的递推形式。

4.12 在图4.25所示的计算机串级控制系统中，已知采样周期为T,具有4.13 前馈控制完全补偿的条件是什么？前馈和反馈相结合有什么好处？4.14 多变量控制系统解耦的条件是什么？5.1 设一阶单输入单输出系统的状态方程为采样周期为T,试设计最少拍无纹波控制器D(z).5.2 被控对象的传递函数为采样周期T=0.1s ,采用零阶平衡器，按极点配置方法设计状态反馈控制规律L,使闭环系统的极5.3 在题 5.2 中，进行全状态直接反馈，但只能侧到一个状态变量，现设计一个状态观测器(预5.4 什么是分离性原理？该原理有何指导意义？6.1 什么是模块化程序设计和结构化程序设计？程序设计通常分为哪5个步骤？6.2 试述堆栈和队列的区别、线形表和链表的去表，如何实现链表的插入和删除？6.3 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电压送至ADC0809, ADC0809的输入温度为0～5V。

当t =KT时，ADC0809 的转换结果为6AH,问此时的炉内的温度为多少度？6.4 为使数字PID控制器实现从手动到自动的无平衡无扰动切换，应采取哪些措施？6.5 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,则求A/D 转换器的字长应为多少位？若不变，现在通过变送器零点迁移而将信号零点迁移到600 ，此时系统对炉温度的分辨率为多少？6.6 某执行机构的输入变化范围为4～20mA,灵敏度为0.05mA,应选D/A 转换器的字长为多少位？6.7 编制一个能完成中位值滤波加上算术平均值滤波的子程序。

设对变量采样测量7次，7个采样值排序后取中间的3个采样值平均，每个采样值为12位二进制数。

7.1 异步传送和同步传送的信息格式试怎样的？面对字符和面向位的传送的信息格式又是怎样的？7.2 什么是平衡方式和不平衡传输方式？试比较两种方式的性能。

7.3 简要说明RS-232C、RS-423A、RS-422A、RS-485 串行通讯接口标准的性能。

7.4工业局部网络通常有哪四种拓扑结构？各有什么特点？7.5 工业局部网络常有的传输访问控制方式有哪三种？各有什么优缺点7.6 国际标准化组织(ISO)提出的开放系统互连参考模型即OSI 模型是怎样的？7.7 IEEE 802 标准包括哪些主要内容？7.8 位总线(Bitbus)通讯规程有几层结构？各层的主要内容是什么？7.9 什么是现场总线？有哪几种典型的现场总线？他们的特点各是怎样的？第1章计算机控制系统概述1．上网查阅相关自动控制产品5※<第二章习题>第2章基本输入输出接口技术1．采用自选的CPU和8255芯片设计一个打印机接口，并写出初始化和字符打印程序。

2．从各种杂志和用户手册上查找10种不同的I∕O接口芯片，写出其主要特性和接口要点。

3．准备准备接口试验的程序。

5※<第三章习题>第3章过程通道和数据采集系统1．准备A/D，D/A试验程序2．设有8路1～10V模拟量输入信号，要求每次从0号通道开始，顺序将8个通道输入的模拟量转换成数字量并存入RAM。

A/D结束后可以采用中断方式向CPU 请求处理。

①实现ADC0809与单片机的接口。

②编写实现以上数据采集功能的程序。

5※<第四章习题>第4章程序控制和数值控制1．试用微型计算机汇编语言，编写下列插补程序：①4方向逐点比较法第一象限中的直线插补程序；②4方向逐点比较法第一象限中的顺圆插补程序。

2．画出步进电机速度控制（包括加速、匀速、减速）程序的流程图。

5※<第五章习题>第5章数字PID控制算法1．什么叫模拟PID调节器的数字实现？它对采样周期有什么要求？理由何在？2．什么是位置式和增量式PID数字控制算法？试比较它们的优缺点。

3．PID调节器的参数K，Ti，Td对控制质量各有什么影响？结合第2题讨论改变采样周期T时对控制质量的影响。

4．在模拟PID控制的数字实现中，对采样周期的选择从理论上和算法的具体实现上各应考虑哪些因素？5※<第六章习题>1．什么叫做采样控制系统的直接数字设计？能否用直接设计方法得到相应于PID控制的低阶控制算法，使它在T→0时与参数为K，Ti，Td的模拟PID控制器相当？这一算法中的参数应如何选取？2．最少拍设计的要求是什么？在设计过程中怎样满足这些要求？它有什么局限性？3．什么叫振铃现象？在使用达林算法时，振铃现象是由控制器中哪一部分引起的？为什么？5※<第七章习题>填写内容5※<第八章习题>第8章微型计算机控制系统设计1．设计一个以8086或8096为核心的微型计算机控制系统，要求：①32KRAM和64KEPROM；②16位的A/D，D/A各2路；③16个数字量I/O，要求驱动微型继电器；④具有键盘扫描和数码显示；⑤RS232通信接口；③PID控制算法，参数可调整。

5※<第九章习题>第9章分布式计算机控制系统1．分布式控制系统的特点是什么？与仪表控制系统相比较其优势在哪里？2．先进控制算法在分布控制系统中的应用基础是什么？3．基本控制器的组成是什么？4．分布式控制系统的软件主要包含什么？5※<第十章习题>第10章现场总线技术及其应用1．比较ControlNet，FF，DeviceNet，ProfiBus的不同应用场合。