计算机控制技术复习题(含部份答案)

一.填空题：
1、计算机控制系统的工作过程为：实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出。

2、计算机控制系统硬件由工业控制机、计算机、过程输入输出通道和生产过程组
成。

3、选择D/A转换器时应着重考虑的是：精度、分辨率。

4、接地技术中接地方式有：工作接地、保护接地等两种。

5、计算机控制系统按总体结构来分有：开环控制系统、闭环控制系统两大类
6、计算机控制系统是指采用了数字计算机和其他自动化设备的自动控制系统。

7、计算机控制系统软件由控制部分和被控对象组成。

8、计算机控制系统输入/输出通道分为四类，分别是模拟量输入通道、
模拟量输出通道、数字量输入通道，数字量输出通道。

9、过程通道中存在的干扰有：串模干扰、共模干扰。

10、局域网常见的网络拓朴结构有：星型、环型、总线型等。

11、计算机控制系统是指利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。

14、衡量一个D/A转换器性能的主要参数有：分辨率、转换时间、精度、线性度。

15、数据处理的内容有：线性化处理标度变换。

16、闭环负反馈控制的基本特征是：测量偏差、纠正偏差。

17、一阶惯性环节的主要特点是当输入量突然变化时，输出量不能突变，而是按指数规律变化。

18、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。

19、离散系统稳定性与连续系统不同，它不仅与系统的结构和参数有关，还与系统的采样周期有关。

20、若已知闭环系统的自然频率为ω
n ，经验上，采样频率ω
s
应取≥10ωn。

21、通常把叠加在测量信号上的干扰信号称为串模干扰。

22、为使得传感器特性与A/D变换的特性相匹配，通常在传感器和A/D变换器之间加入调理电路。

23、计算机控制系统中常用的控制器有可编程控制器、工控机、DSP、智能调节器等。

24、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方式。

25、信号接地方式应采用单点接地方式，而不采用多点接地方式。

26、模拟输出通道的结构形式主要取决于输出保持器的构成方式。

27、“若A则B，否则C”，用模糊关系表示为： (A×B)∪(A¯×C)
28、采用双绞线作信号引线的目的减少电磁感应，并使各个小环路的感应电势互相呈反向抵消。

29、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一个在线系统。

30、数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口译码电路等组成。

31、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。

32、计算控制系统的发展趋势：控制系统的网络化、扁平化、智能化、综合化。

33、调节器的比例度越大，则放大倍数越小，调节作用就越弱，余差也越大。

34、二线制传输方式是指两根导线同时传输变送器所需的电源和变送器的输出信号；热电阻温变与热电阻的连接用三根导线。

二、简答题：
1、计算机控制系统有哪几种典型类型？
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、PLC+上位机系统
2、计算机控制系统中抗共模干扰的措施有哪些？
采用差分放大器作信号前置放大、采用隔离技术将地电位隔开、利用浮地屏蔽
3、计算机控制系统的设计步骤可划分为四个阶段：
生产工艺和现场环境调研、硬件总体方案设计、软件总体方案设计、系统总体方案
4、采样定理的基本内容是什么？
对频带受限的信号，当采样频率大于等于信号最高频率的两倍时，可以从
采样值完全恢复原始的信号
5、什么是数字滤波？常用的数字滤波有哪些方法？
所谓数字滤波，就是在计算机中用某种计算方法对输入的信号进行数学处理，以便减少干扰在有用信号中的比重，提高信号的真实性。

程序判断法、中位值滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法、加权递推平均滤波法、一阶惯性滤波法
6、计算机控制系统中有哪几种地线？
在计算机控制系统中，一般有以下几种地线：模拟地、数字地、安全地、系统地、交流地。

7、简述Smith预估控制的基本思想。

按照过程的动态特性建立一个模型加入到反馈控制系统中，使被延迟了τ时间的被控量超前反映到控制器，让控制器提前动作，从而可明显地减少超调量和加快
控制过程。

8、工业控制计算机系统的干扰源有哪几类？各类干扰又有哪些具体形式？
电源干扰（浪涌、尖峰、噪声、断电）；空间干扰（静电和电场的干扰、磁场干扰、电磁辐射干扰）；设备干扰
9、RS-485串行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？
RS-485串行总线采用的是不平衡传输模式。

区别在于RS-485为半双工工作模式，而RS422A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
10、数字PID控制算法中，K
P ，T i，T
D
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
11、如何消除尖峰脉冲干扰？
选用供电比较稳定的进线电源，利用干扰抑制器消除尖峰干扰，采用交流稳压器稳定电网电压，电源异常的保护
图一
12、模拟量输入接口设计主要解决哪几个方面的问题？
数据输出线的连接方式；选通信号、启动转换及读出控制信号的连接方法；电源和地线的处理；与计算机信息传递的方式
三、现已知某炉的温度变化范围为0-1000°C 。

测试时采用9位A/D 变换器（带符号位），此时系统对炉温变化的分辨率为多少？若测试时，通过变送器将测试起点迁移到200°C ，保持同样的系统对炉温变化的分辨率，试问采用几位的A/D 转换器就可以了？
1） 1、∆=/)1000(28o ， 故Δ=3.9°；（5分）
2） 9.3/)5001000(2o o n -=， 故
72lg /2.128lg =≥n （5
分）
五、图一为水箱水位自动控制系统，试说明其基本工作原理。

由于出水干扰Qo 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。

七、计算题：
关于PID 控制，要求：
（1）写出模拟PID 控制器的控制规律及其传递函数。

（2）推导出位置式数字PID 控制算式。

书本93页
（3）推导出增量式数字PID 控制算式。

书本94页
八、下图12D/A 转换器DAC1210与ISA 总线连接图，设DAC1210占用了0230H ～0232H 三个端口地址,设BX 寄存器中低12位数据为需要转换的数字量,写出转换程序。

START:
MOV DX，230H；DAC1210的基地址MOV CL，04
SHL BX，CL；BX中的12位数左移4位MOV AL，BH；高8位数→AL
OUT DX，AL；写入高8位
CNC DX ；修改DAC1210端口地址MOV AL，BL；低4位数→AL
OUT DX，AL；写入低4位
CNC DX ；修改DAC1210端口地址OUT DX，AL；启动D/A转换
HLT
九、下图是AD574A与ISA总线连接图，根据图写出程序查询接口方式的转换程序。

MOV DX，Y1；Y1为偶地址
OUT DX，AL；
LOOP1：IN AL，Y0¯；读入STS¯
AND AL，01H；
JNC LOOP1；如果STS¯=1，未转换完，则循环
MOV DX，Y1¯；
IN AL，DX；从数据总线D0—D11一次读入12位二进制数据
十、设计题
1、试用一交流固态继电器（AC－SSR，可控220Ｖ交流通断）和一接触器（各3常开主触点和一个常开辅助触点），通过微机及其接口电路去控制三相交流异步电机（电源为3-相、50Hz/380V）的启动和停止。

KA1为交流固态继电器，控制接触器的通断；KA2为接触器，三个主触点控制电机的三相绕组，如电机为三相四线制，一个辅助触点使中线接地，由微机输出的数字信号控制KA1的通断，为“1”时断，为“2”时开
2、已知某直流电磁阀的驱动电流为6A，用2mA的标准TTL电平实施控制，试设计一合适的驱动电路。

3、现要求用80C51单片机处理A、B、C三个输入信号，其中A为0-20V的交流信号，B为0-10mA直流电流信号， C为0/24V直流电压开关信号，要求得到A、B 信号的幅值及C信号的状态。

其中ADC采用ADC0809。

请补充必要的电子元器件，并将元器件正确连接（可用网络标号）。

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