計算機控制技術(shù)

1、重點習題和思考題 第1章計算機控制習題概述 1、計算機控制系統(tǒng)中實時性、離線方式、在線方式的含義？ 答：生產(chǎn)過程和計算機直接連接，并受計算機控制的方式為在線方式； 生產(chǎn)過程不和計算機連接，且不受訃算機控制、而是靠人進行聯(lián)系并作相應(yīng)操 作的方式為離線方式。 實時：信號的輸入、計算、輸出都要在一定的時間范圍內(nèi)完成。 2、計算機控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？ 答：硬件組成：主機、10接口、通用外部設(shè)備、檢測元件和執(zhí)行機構(gòu)、操作 臺。 軟件組成：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。 3、計算機控制技術(shù)的主要發(fā)展趨勢是什么？ 答：（1）綜合自動化，包括CIMS和CIPS； （2）網(wǎng)絡(luò)化；（3）智能化； （4）虛擬化；（5）綠

2、色低碳化。 第2章工業(yè)控制計算機 1、什么是總線、內(nèi)部總線、外部總線 答：總線是一種接口信號的標準和協(xié)議，提供通用的電平信號來實現(xiàn)各種電路 信號的傳遞。 內(nèi)部總線指微機內(nèi)部各功能模塊間進行通信的總線。 外部總線指用于計算機與計算機之間或訃算機與其他智能外設(shè)之間的通信線路 2、哈佛結(jié)構(gòu)和馮諾伊曼結(jié)構(gòu)的區(qū)別 答：馮諾伊曼結(jié)構(gòu)，程序指令存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合并在一起的存儲結(jié)構(gòu)：哈 佛結(jié)構(gòu)程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲分開的存儲結(jié)構(gòu)。 3、工控機和普通PC的區(qū)別 答：機箱加固、防塵；工業(yè)電源，有時雙電源；無源母板；一體化主板 第3章10接口和過程通道 1、什么是接口、接口技術(shù)和過程通道？ 答：接口是訃算機和外部

3、設(shè)備交換信息的橋梁，包括輸入和輸出接口；接口技 術(shù)是研究訃算機和外部設(shè)備之間如何交換信息的技術(shù)：過程通道指在計算機和 生產(chǎn)過程之間設(shè)置的信息傳送和交換的連接通道。 2、模擬輸入通道中信號調(diào)理的作用，為什么需要量程變換，為什么需要I/U 變換？ 答：現(xiàn)場過來的信號經(jīng)過放大、量程自動轉(zhuǎn)換、電流/電汗轉(zhuǎn)換、濾波、線性 化、隔離等措施轉(zhuǎn)換成訃算機能接收的邏輯信號。多參數(shù)信號采集時，各路信 號 電流信號經(jīng)過長距離傳輸?shù)接囁銠C接口電路，經(jīng)過I/U變換成電爪信號才能進 行A/D轉(zhuǎn)換進入計算機被處理。 3、利用8255A、AD574、LF398、CD4051和51單片機接口，設(shè)計出8路模擬量 釆集系統(tǒng)，畫出接

4、口電路原理圖，并編寫相應(yīng)的程序。 Org 1000H MOV DPTR #2000H（數(shù)據(jù)首地址） MOV R7 #08H （8個通道） MOV RO #7EH （C 口 地址） MOV R2 #COH （通道0開始地址） MAIN： MOV A R2 MOVX R0 A（啟動A/D） 35/34 MOV R1 #7CH LOOP1: MOVX A R1 ANL A #80H JNZ LOOP1 MOV A #10H ORL A R2 MOVX R0 A MOVX A R1 ANL A #OFH MOVX DPTRA INC DPTR INC R1 MOVX A R MOVX 0DPTR A

5、INC R2 DJNZ R7 MAIN （A 口） RET （檢測STS） 4.采樣保持器的作用是什么？是否所有的模擬量輸入通道中都需要采樣保持 器？ （1）為了保證A/D轉(zhuǎn)換的精度，需要應(yīng)用采樣保持器；（2）同時采樣兒個模 擬量，以便進行數(shù)據(jù)處理和測量；（3）減少D/A轉(zhuǎn)換器的輸出毛刺，從而消除 輸岀電爪的峰值及縮短穩(wěn)定輸岀值的建立時間；（4）把一個D/A轉(zhuǎn)換器的輸岀 分配到兒個輸出點，以保證輸岀的穩(wěn)定性。 X被測信號變化緩慢時，若A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時間足夠短，可以不加采樣保持 器。 5. 分別畫出DA轉(zhuǎn)換器的單極性和雙極性電壓輸出電路，分別推導輸出電壓和 輸入數(shù)字量之間的關(guān)系式。 6. 什么

6、是串模干擾和共模干擾？如何抑制？ 串模干擾指疊加在被測信號上的干擾噪聲。方法：（1）釆用硬件濾波 器抑制簾模干擾是一種常用的方法。（2）對于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的吊模干擾，應(yīng)對 被測信號盡可能早的進行信號放大，以提高電路中的信號噪聲比；或者盡可能 早的完成A/D轉(zhuǎn)換再進行長線傳輸；或者采用隔離和屏蔽等措施。（3）從選擇 元器件入手，利用邏輯器件的特性來抑制串模干擾。（4）利用數(shù)字濾波技術(shù)對 進入訃算機的串模干擾進行數(shù)據(jù)處理，可以有效濾去難以抑制的吊模干擾。 共模干擾是指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器兩個輸入端上公有的干擾電壓。方法：（1） 利用雙端輸入的放大器作前置放大器；（2）利用變丿I器或光電耦合器把各種模 擬負載

7、和數(shù)字信號隔離，即“模擬地”與“數(shù)字地”斷開，被測信號通過變壓 器或光電耦合器獲得通路，而共模干擾不能形成回路而得到抑制；（3）采用雙 層屏蔽一浮地輸入方式。 7、數(shù)字信號通道一般采取哪些抗干擾措施？ 答：數(shù)字信號負邏輯傳輸；提高數(shù)字信號的電壓等級：通過光電耦合隔離：提 高輸入端的門限電圧。 8. 推導下面儀用放大器電路的放大倍數(shù)，并簡述該電路的特點，注意要寫出 推導過程。 t= 解. 2SL,亠珀 aa = 該電路最大優(yōu)點是輸入阻抗高，共模抑制作用強，增益調(diào)節(jié)方便，并山于結(jié)構(gòu) 對稱，失調(diào)電丿上和溫度漂移小，在傳感器微弱信號放大系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 第四章順序控制和數(shù)字控制技術(shù) 1、什么是順序

8、控制？順序控制系統(tǒng)有何特點？ 指以預(yù)先規(guī)定好的時間或條件為依據(jù)，按預(yù)先規(guī)定好的動作次序，對控制過程 各階段順序地進行自動化。 1）順序控制系統(tǒng)的輸入、輸出信號以開關(guān)量信號為主 2）邏輯關(guān)系復雜 3）控制程序客觀 4）可靠性要求高 2、什么是逐點比較法？ 原理：每“1畫筆或刀具向某一方向移動一步，就進行一次偏差計算和偏差判 別，也就是到達新的點位置和理想線型上對應(yīng)點的理想位置坐標之間的偏 離程度，然后根據(jù)偏差的大小確定下一步的移動方向，使畫筆或刀具始終 緊靠理想線型運動，起到步步逼近的效果。 特點： 1）逐點逼近，以直線或折線（階梯狀的）來逼近直線或圓弧等曲線的，它與給定 軌跡之間的最大誤差為一

9、個脈沖當量； 2）只要把運動步距取得足夠小，便可精確地跟隨給定軌跡，以達到精度的要 求。 3、假設(shè)給定的加工曲線為笫二象限的順時針圓弧AB,該圓弧所屬圓的圓心坐 標為（-1, 2），如圖所示，試進行插補訃算（步長為1）,完成下面表格。 FNO： +Ax, Ff =F+2x+3 F0： +Ay, Fz =F+2y-3 序號 偏差判別 進給方向 偏差計算 終點判別 0 F0=0, x= -5, y=2 nS7-8 1 F0 二 0 +Ax Fl= F0+2x+3二-7, x二 -4, y=2 n,7=7 2 Fl= -70 +Ay F2= Fl+2y-3二 -6, x= -4, y=3 nj6 3

10、 F2= -60 +Ay F3= F2+2y-3= -3, x二 -4, y=4 q 二 5 4 F3= -3o +Ax F5= F4+2x+3二 -3, x= -3, y=5 nsy=3 6 F5二-3o +Ax F7= F6+2x+3二 L x二-2, y=6 n,7=l 8 F7= 1 o +Ax F8= F7+2x+3二 0, x= T, y=6 n/0 9 10 3、簡述反應(yīng)式步進電機的步進原理。 答：給處于錯齒狀態(tài)的相通電，轉(zhuǎn)子在電磁力作用下，將向磁導率最大的位置 轉(zhuǎn)動，趨于對齒狀態(tài)轉(zhuǎn)動。 第五章數(shù)字控制器 1、數(shù)字控制器模擬化設(shè)計方法有哪些步驟? 1設(shè)計假想的連續(xù)控制器D(s)

11、2選擇采樣周期T 3將。離散化為丿 4. 設(shè)計由計算機實現(xiàn)的控制方法 5. 校驗 2、寫出數(shù)字PID控制器的位置算式、增量算式，并簡述增量式優(yōu)點。 妙二斗網(wǎng)耳言型滬敘與H AP(Jk) = KF )-Eft-D+KgEg -f- Kd jF - 2E(k-T)+E(fc-2) (1) 訃算機輸岀增量，所以誤動作影響小，必要時可用邏輯判斷的方法去掉； (2) 在位置型控制算法中，山手動到自動切換時，必須首先使汁算機的輸出值 等于閥門的原始開度，即P(k-l),才能保證手動/自動無擾動切換，這將 給程序設(shè)計帶來困難。而增量設(shè)計只與本次的偏差值有關(guān)，與閥門原來的 位置無關(guān)，因而增量算法易于實現(xiàn)手動/

12、自動無擾動切換。在位置控制算 式中，不僅需要對E(j)進行累加，而且計算機的任何故障都會引起P(k) 大幅度變化，對生產(chǎn)產(chǎn)生不利。 不產(chǎn)生積分失控，所以容易獲得較好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。 3、采樣周期的選擇需要考慮哪些因素？ (1) 作用于系統(tǒng)的擾動信號頻率f .。通常f越高，要求采樣頻率f J也要相 應(yīng)提高，即采樣周期(T=2n /fs )縮短。 (2) 對象的動態(tài)特性。出系統(tǒng)中僅是慣性時間常數(shù)起作用時，3：事103, 3 為系統(tǒng)的通頻帶；Y系統(tǒng)中純滯后時間T占有一定份量時，應(yīng)該選擇T QT/10；當系統(tǒng)中純滯后時間T占主導作用時，可選擇TT。 (3) 測量控制回路數(shù)。測量控制回路數(shù)Y越多，采樣周期T

13、越長。若采樣時間 為J則釆樣周期TNto (4) 與計算字長有關(guān)。訃算字越長，計算時間越多，采樣頻率就不能太高。反 之，計算字長較短，便可適半提高采樣頻率。 3、簡述離散化設(shè)計方法的設(shè)計步驟？ (1) 由兄和GQ求取廣義對象的脈沖傳遞函數(shù)加(刃； (2) 根據(jù)控制系統(tǒng)的性能指標及實現(xiàn)的約束條件構(gòu)造閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù) Gc (z)； (3) 確定數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D(z)； (4) 由丿確定控制算法并編制程序。 第六章控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù) 1、何謂系統(tǒng)誤差？如何實現(xiàn)系統(tǒng)誤差的全自動校準？ 答：系統(tǒng)誤差是指在相同條件下，經(jīng)過多次測量，誤差的數(shù)值(包括大小符號) 保持恒定，或按某種已知的規(guī)律變

14、化的誤差。 基準電壓Ur 測量電壓uy 2、某電阻爐溫變化范圍為0-1600C,經(jīng)溫度變送器輸出電壓為再經(jīng) AD574A轉(zhuǎn)換，AD574A輸入電壓范圍為0-5V,當采樣值為3D5H時，電阻 爐溫是多少？ 解：3D5H 二 981; 981 4095-0 x(5-0) = lJ20v 1600-0 5-1 xpj20-I+0 =20+100 =80 C。 3、數(shù)字濾波和模擬濾波相比有哪些優(yōu)點？ （1）由于數(shù)字濾波采用程序?qū)崿F(xiàn)，所以無需增加任何硬設(shè)備，可以實 現(xiàn)多個通道共享一個數(shù) 字濾波程序，從而降低了成本。 （2）由于數(shù)字濾波器不需增加硬設(shè)備，所以系統(tǒng)可靠性高、穩(wěn)定性 好，各回路間不存在阻抗 匹

15、配問題。 （3）可以對頻率很低（如0. 01Hz）的信號實現(xiàn)濾波，克服了模擬濾波器 的缺陷。 （4）可根據(jù)需要選擇不同的濾波方法，或改變?yōu)V波器的參數(shù)。較改變 模擬濾波器的硬件電 路或元件參數(shù)靈活、方便。 4、如何實現(xiàn)對輸入數(shù)字量和輸出數(shù)字量的軟件抗干擾？ 輸入數(shù)字量： （1）干擾信號多呈毛刺狀，作用時間短，利用這一特點，對于輸入的數(shù)字信 號，可以通過 重復采集的方法，將隨機干擾引起的虛假輸入狀態(tài)信號濾除掉。 （2）若多次數(shù)據(jù)采集后，信號總是變化不定，則停止數(shù)據(jù)采集并報警；或者在 一定采集時 間內(nèi)計算出現(xiàn)高電平、低電平的次數(shù)，將出現(xiàn)次數(shù)高的電平做為實際 釆集數(shù)據(jù)。對每 次采集的最高次數(shù)限額或連續(xù)

16、采樣次數(shù)可按照實際情況適當調(diào)整。 輸出數(shù)字量： （1）1系統(tǒng)受到干擾后，往往使可編程的輸出端口狀態(tài)發(fā)生變化，因此可以通 過反復對這 些端口定期重寫控制宇、輸出狀態(tài)字，來維持既定的輸出端口狀態(tài)。 （2）重復周期盡可能短，外部設(shè)備受到一個被干擾的錯誤信息后，還來不及作 出有效的反 應(yīng)，一個正確的，輸出信息乂來到了，就可及時防止錯誤動作的發(fā) 生。 （3）對于重要的輸出設(shè)備，最好建立反饋檢測通道，CPU通過檢測輸出信號來 確定輸出結(jié)果 的正確性，如果檢測到錯誤及時修正。 5、什么是指令冗余，如何實現(xiàn)。 答：在關(guān)鍵地方人為地插入一些單字節(jié)指令如0P,或?qū)⒂行巫止?jié)指令重 復書寫，稱之為指令冗余。 （1）

17、在一些對程序流向起決定作用的指令和某些對工作狀態(tài)起重要作用的指令 之前插入兩條NOP指令，以保證跑飛的程序能迅速納入正常軌道。 （2）在一些對程序流向起決定作用的指令和某些對工作狀態(tài)起重要作用的指令 的后面重復書寫這些指令，以確保這些指令的正確執(zhí)行。 6、什么是軟件陷阱，如何實現(xiàn)。 答：當跑飛程序進入非程序區(qū)（如EPROM未使用的空間）或表格區(qū)時,可以利用 軟件陷阱技術(shù)攔截跑飛程序。 軟件陷阱一般安排在以下五種地方： （1）未使用的中斷向量區(qū)； （2）未使用的大片ROM區(qū)； （3）表格 （4）運行程序區(qū) （5）中斷服務(wù)程序區(qū) 第十章控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 1、工業(yè)局域網(wǎng)常用的傳輸訪問控制方式有哪三種？各

18、自有什么優(yōu)缺點？ 答：CSMA/CD、令牌環(huán)、令牌總線。 CSMA/CD：原理簡單，技術(shù)上容易實現(xiàn)，無需集中控制、不能提供優(yōu)先級控制， 所有節(jié)點有平等競爭的能力，在網(wǎng)絡(luò)負載不重情況下有較高效率，但負載較大 時，分送信息的等待時間加長，效率顯著下降； 令牌環(huán)：能提供可調(diào)整的訪問控制方式，有優(yōu)先權(quán)服務(wù)，有較強實時性，缺點 是需要對令牌進行維護，且空閑令牌的丟失將會降低環(huán)路的利用率，控制電路 負載。 令牌總線：祚吐能力大，呑吐量隨數(shù)據(jù)傳輸速率的提高而增加，控制功能不隨 電纜線長度的增加而減弱，不需沖突檢測，有一定實時性。缺點節(jié)點獲得令牌 的時間開銷較大，一般一個節(jié)點都需要等待多次無效的令牌傳送后才能

19、獲得令 牌。 2、什么是現(xiàn)場總線？有哪幾種典型的現(xiàn)場總線？ 答：現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支 結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。典型總線：FF、LONWORKS、PROFIBUS、HART、CAN。 3、工業(yè)以太網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？ 答：（1）通信實時性；（2）總線供電；（3）互操作性；（4）網(wǎng)絡(luò)生存性； （5）網(wǎng)絡(luò)安全性；（6）本質(zhì)安全和安全防爆技術(shù)；（7）遠距離傳輸 4、簡述差錯控制技術(shù)中的奇偶校驗。 答：奇偶校驗（Parity Check）是一個字符校驗一次，在每個字符的最高位置 后附加一個奇偶校驗位。通用常一個字符（b0-b7）來表示，其中，位字符碼 位，而最高位b7

20、為校驗位。這個校驗位可為1或0,以便保證整個字節(jié)為1的 位數(shù)是奇數(shù)（稱奇校驗）或偶數(shù)（偶校驗）。發(fā)送端按照奇或偶校驗的原則編 碼后，以字節(jié)為單位發(fā)送，接收端按照同樣的原則檢查收到的每個字節(jié)中1的 位數(shù)。如果是奇校驗，發(fā)送端發(fā)岀的每個字節(jié)中1的位數(shù)也為奇數(shù)。若接收端 收到的字節(jié)中1的位數(shù)也為奇數(shù)，則傳輸正確；否則傳輸錯。偶校驗方法類 似。 （勤奮.求是.創(chuàng)酬.奉獻） 20112012學年第1學期考查試卷 學院：機械工程學院班級姓名學號 計算機控制技術(shù)課程試卷A （本卷考試時間90分鐘） 題號 一- 二 三 四 五 總得分 題分 12 30 26 20 12 100 得分 一、概念題（本題共6小題

21、，每小題2分，共12分） K何謂模擬信號？何謂數(shù)字信號？ 2、何謂量程自動轉(zhuǎn)換? 3、何謂采樣和量化? 4、何謂數(shù)字程序控制? 5、何謂指令冗余? 6、何謂現(xiàn)場總線? 二簡答題（本題共5小題，每小題6分，共30分） 1、簡述數(shù)字濾波器的優(yōu)點。 2、何謂串模I：擾？抑制串模擾的常用方法有哪些? 3、何謂系統(tǒng)誤差？如何實現(xiàn)系統(tǒng)誤差的全自動校準? 4、何謂標度變換？為什么要進行標度變換? 5、簡述差錯控制技術(shù)中奇偶校驗的基本原理。 三、計算題（笫1小題5分，第2小題7分，第3小題14分，共26分） 1、利用希爾排序?qū)?shù)據(jù)54 46 77 13 34 23 10 65 進行排序（注意：第一次增量為4,

22、 第二次增量為2）。（本小題5分） 2、假設(shè)某電阻爐溫度變化范用為10060（TC,經(jīng)溫度變送器輸岀電壓為15V,再經(jīng)8位 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，假設(shè)該8位AD輸入電壓范用為-5-+5V （注意該AD輸出的最高位為符 號位，1表示負，0表示正），計算當釆樣值為6BH時（對應(yīng)十進制107）,電阻爐溫度是 多少？注意應(yīng)寫出計算過程。（本小題7分） 3. 假設(shè)給立的加工曲線為第二彖限的順時針圓弧AB,該圓弧所屬圓的圓心坐標為（21）, 如圖所示，試進行插補訃算（步長為1）,完成下面表格。（本小題14分） 序號 偏差判別 進給方向 偏差計算 終點判別 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 四. 推

23、導題（本題共2小題，每小題10分，共20分） 1、下圖是常用的儀用測量放大器電路，試推導其放大倍數(shù)，并簡述該電路的特點，注意要 2、下圖為T型電阻DA轉(zhuǎn)換器的原理圖，其中KoKs為模擬電子開關(guān)，該開關(guān)在運算放 大器電流求和點和虛地之間進行切換，該開關(guān)受相應(yīng)二進制碼位（圖中a（）,ai,a2，a3）控 制，碼位為1開關(guān)接運放的虛地，碼位為0時開關(guān)接地。試推導輸岀電壓Uo的表達式， 注意應(yīng)寫出推導過程。 五、論述題（共1題 12分） 試畫出模擬量輸入通道的組成框圖，并簡述通道中各功能模塊的作用。 （勤奮.求是.創(chuàng)新.奉獻） 20112012學年第1學期考查試卷 學院：機械工程學院班級姓名學號 計算

24、機控制技術(shù)課程試卷A答案 （本卷考試時間90分鐘） 題號 四 五 總得分 題分 12 30 26 20 12 100 得分 一. 概念題（本題共6小題，每小題2分，共12分） 1、何謂模擬信號？何謂數(shù)字信號？ 模擬信號：時間上和幅值上都連續(xù)的信號。 數(shù)字信號：時間上離散，幅值也離散的信號。 2、何謂量程自動轉(zhuǎn)換？ 根據(jù)需要對所處理的信號利用可編程增益放電器進行放大倍數(shù)的自動調(diào)整，以滿足后續(xù) 電路和系統(tǒng)的要求。 3、何謂采樣和雖:化？ 采樣是用采樣開關(guān)（或采樣單元）將模擬信號按一立時間間隔抽樣成離散模擬信號的過 程Q 采樣信號經(jīng)整量化后成為數(shù)字信號的過程稱為量化。 4、何謂數(shù)字程序控制？ 根據(jù)數(shù)

25、據(jù)和預(yù)先編制好的程序，控制生產(chǎn)機械按規(guī)左的工作順序、運動軌跡、運動距 離和運動速度等規(guī)律自動地完成工作的自動控制。 5、何謂指令冗余？ 在關(guān)鍵地方人為地插入一些單字節(jié)指令如NOP,或?qū)⒂行巫止?jié)指令重復書寫，以保 證跑飛的程序能迅速納入正常軌道。 6、何謂現(xiàn)場總線？ 現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng) 絡(luò)。它的關(guān)鍵標志是能支持雙向、多節(jié)點、總線式的全數(shù)字通信。 二、簡答題（本題共5小題，每小題6分，共30分） 1、簡述數(shù)字濾波器的優(yōu)點。 （1）由于數(shù)字濾波釆用程序?qū)崿F(xiàn)，所以無需增加任何硬設(shè)備，可以實現(xiàn)多個通道共享一個 數(shù)字濾波程序，從而降低了成本 （2

26、）由于數(shù)字濾波器不需增加硬設(shè)備，所以系統(tǒng)可靠性高、穩(wěn)左性好，各回路間不存在阻 抗匹配問題。 （3）可以對頻率很低（如0.01Hz）的信號實現(xiàn)濾波，克服了模擬濾波器的缺陷。 （4）可根據(jù)需要選擇不同的濾波方法，或改變?yōu)V波器的參數(shù)。較改變模擬濾波器的硬件電 路或元件參數(shù)靈活.方便。 2、何謂串模干擾？抑制串模干擾的常用方法有哪些？ 答：串模干擾指疊加在被測信號上的干擾噪聲。 抑制方法： （1）采用硬件濾波器抑制串模干擾是一種常用的方法。 （2）對于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的串模丁擾，應(yīng)對被測信號盡可能早的進行信號放大，以提髙電路 中的信號噪聲比；或者盡可能早的完成A/D轉(zhuǎn)換再進行長線傳輸；或者采用隔離和屏蔽等

27、 措施。 （3）從選擇元器件入手.利用邏輯器件的特性來抑制串模干擾。 （4）利用數(shù)字濾波技術(shù)對已進入汁算機的串模丁擾進行數(shù)據(jù)處理，可以有效地濾去難以抑 制的串模干擾。 3、何謂系統(tǒng)誤差？如何實現(xiàn)系統(tǒng)誤差的全自動校準？ 答：系統(tǒng)誤差是指在相同條件下，經(jīng)過多次測呈，誤差的數(shù)值（包括大小符號）保持恒 疋，或按某種已知的規(guī)律變化的誤差。 基準電壓Ur 測量電JEuy 4、何謂標度變換？為什么要進行標度變換？ 答：將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成與實際被測量相冋量綱的過程稱為標度變換 在測量過程中，所有這些參數(shù)經(jīng)傳感器或變送器檢測，再利用相應(yīng)的信號調(diào)理電路， 將非電量轉(zhuǎn)換成電量，并進一步轉(zhuǎn)換成A/D轉(zhuǎn)換器所

28、能接收的統(tǒng)一電壓信號，又由A/D轉(zhuǎn) 換器將英轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送到計算機進行顯示、打印等相關(guān)操作。而A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)值量并不一圧等于原來帶有量綱的參數(shù)值，它僅僅與被測參數(shù)有一定的函數(shù)關(guān)系，故必須把它轉(zhuǎn) 換成帶有量綱的數(shù)值后才能運算、顯示或打印輸出，這種轉(zhuǎn)換就是標度變換。 5、簡述差錯控制技術(shù)中奇偶校驗的基本原理。 答：奇偶校驗是一個字符校驗一次，在每個字符的最高位宜后附加一個奇偶校驗位。 通常用一個字符（b（）b?）來表示，其中，b曠be字符碼位，而最高位S為校驗位。這個校 驗位可為1或0,以便保證整個字節(jié)為1的位數(shù)是奇數(shù)（稱奇校驗）或偶數(shù)（稱偶校 驗）。發(fā)送端按照奇或偶校驗原則編碼后，以字修為單位

29、發(fā)送，接收端按照同樣的原則檢 査收到的每個字肖中1的位數(shù)。如果為奇校驗，發(fā)送端發(fā)出的每個字節(jié)中1的位數(shù)也為奇 數(shù)。若接收端收到的字肖中1的位數(shù)也為奇數(shù)，則傳輸正確：否則傳輸錯。偶校驗方法類 似。 三. 計算題（第1小題5分，第2小題7分，第3小題14分，共26分） 1、利用希爾排序?qū)?shù)據(jù)54 46 77 13 34 23 10 65 進行排序（注意：第一次增量為4, 第二次增量為2）。（本小題5分）. 解 初始數(shù)據(jù) 54 46 77 13 34 23 10 65 dl=4 34 23 10 13 54 46 77 65 _八八 丿 d2=210 13 34 23 54 46 77 65 h h

30、 人JL 人人 丿 抑芋結(jié)果 10 13 23 34 46 54 65 77 2、假設(shè)某電阻爐溫度變化范用為100600C,經(jīng)溫度變送器輸岀電壓為15V,再經(jīng)8位 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，假設(shè)該8位AD輸入電壓范用為-5-+5V （注意該AD輸出的最髙位為符 號位，1表示負，0表示正），計算當采樣值為6BH時（對應(yīng)十進制107）,電阻爐溫度是 多少？注意應(yīng)寫岀汁算過程。 解: 107-0 127-0 600-100 5-1 x(4JH-+100 =125x3J21+100 = 501J5T： 3、假設(shè)給立的加工曲線為第二象限的順時針圓弧AB,該圓弧所屬圓的圓心坐標為（21）, 如圖所示，試進行插補訃

31、算（步長為1）,完成下而表格。（本小題14分） FMO： +Ax, F0： +Ay, Fr=F+2y-l 序號 偏差判別 進給方向 偏差計算 終點判別 0 FO=Ot x= 6 y=l nxy=8 1 F0=0 +Ax Fl= F0+2x+5=x=y=l nxy=7 2 Fl=-7 x=5, y=2 nXy=6 3 F2= -60 +Ay F3= F2+2y-1=3 x=5, y=3 n巧=5 4 F3= -30 +Ax F5= F4+2x+5= -3, x= 4 y=4 nXy=3 6 F5= -3=2 7 F6= 4 0 +Ax F7= F6+2x+5= 1, x= 3 y=5 g=l 8

32、 F7= 1 0 +Ax F8= F7+2x+5=O x= -2, y=5 9 10 1、下圖是常用的儀用測量放大器電路，試推導其放大倍數(shù)，并簡述該電路的特點，注意要 四. 推導題（本題共2小題，每小題10分，共20分） HoizH =i+2?2 U, U_ % =解：血2長尺1 u陽哄二哄 Up _ R4 C= Unit, = （Uq! -U血） 該電路最大優(yōu)點是輸入阻抗髙，共模抑制能力強，增益調(diào)肖方便，并由于結(jié)構(gòu)對稱，失調(diào) 電壓和溫度漂移小，在傳感器微弱信號放大系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 2.下圖為T型電阻DA轉(zhuǎn)換器的原理圖，英中Ko-K3為模擬電子開關(guān)，該開關(guān)在運算放 大器電流求和點和虛地之間

33、進行切換，該開關(guān)受相應(yīng)二進制碼位（圖中ao,aha2）控 制，碼位為1開關(guān)接運放的虛地，碼位為o時開關(guān)接地。試推導輸出電壓Uo的表達式， 注意應(yīng)寫出推導過程。 解. 4緊吃亠 2R 2 第欝寺 It 16R32.2 u嚴舉如脅處+23%） lv 五、論述題（共1題，12分） 試畫出模擬量輸入通道的組成框圖，并簡述通道中各功能模塊的作用。 PC 總線 1、信號調(diào)理部分依據(jù)檢測信號及受丁擾情況的不同而不同。通常包括信號的放大、量程自 動轉(zhuǎn)換、電流/電壓轉(zhuǎn)換、濾波、線性化、隔離等。 2、多路轉(zhuǎn)換器就是用來進行模擬電壓信號切換的關(guān)鍵元件。 3、采樣保持器的主要作用： (1) 當某一通道進行A/D轉(zhuǎn)換時

34、，由于A/D轉(zhuǎn)換需要一泄的時間，如果輸入信號變化較 快，就會引起較大的轉(zhuǎn)換誤差。為了保證A/D轉(zhuǎn)換的精度，需要應(yīng)用采樣保持器。 (2) 同時采樣幾個模擬量，以便進行數(shù)據(jù)處理和測量； (3) 減少D/A轉(zhuǎn)換器的輸出毛刺，從而消除輸出電壓的il金值及縮短穩(wěn)定輸出值的建立時間。 4、A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件或裝巻，是模擬輸入通道的核心部 件。 （勤奮.求是.創(chuàng)新.奉獻） 20112012學年第1學期考查試卷 學院：機械工程學院班級姓名學號 計算機控制技術(shù)課程試卷B （本卷考試時間90分鐘） 題號 - 二 三 四 五 總得分 題分 12 30 26 20 12 100 得分 一

35、. 概念題（本題共6小題，每小題2分，共12分） 1. 何謂系統(tǒng)誤差。 2. 何謂軟件陷阱? 3寫出4種常見的現(xiàn)場總線需稱 4. 寫出電子設(shè)備中“地”的兩種含義 5、何謂軟件抗干擾技術(shù)? 6、何謂順序控制? 二、簡答題（本題共5小題，每小題6分，共30分） 1、為什么在模擬采樣通道中一般都設(shè)巻了采樣保持器？在什么情況下也可以不設(shè)置采樣保 持器？ 2、寫出增量型PID表達式，并簡述英注意優(yōu)點。 3、何謂共模I擾？抑制共模I：擾的常用方法有哪些? 4、工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)點及在工業(yè)現(xiàn)場推廣工業(yè)以太網(wǎng)有什么好處？ 5、簡述滑動平均值濾波的基本原理和主要特點。 三、計算題（第1小題5分，第2小題7分，第3小

36、題14分，共26分） 1、利用快速排序?qū)?shù)據(jù)54 46 77 13 35 23 10 65進行排序（分割點選為35）。（本小 題5分） 2、假設(shè)某電阻爐溫度變化范國為ioo12（xrc,經(jīng)溫度變送器輸出電壓為15V,再經(jīng)12 位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，假設(shè)該12位AD輸入電壓范國為0+10V，計算當采樣值為6C3H時 （對應(yīng)十進制1731）,電阻爐溫度是多少？注意應(yīng)寫出計算過程。（本小題7分） 3. 假設(shè)給立的加工曲線為第四象限的順時針圓弧AB,該圓弧所屬圓的圓心坐標為（21）, 如圖所示，試進行插補計算（步長為1）,完成下面表格。（本小題14分） 序號 偏差判別 進給方向 偏差計算 終點判別 0

37、1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 四、推導題（本題共2小題，每小題10分，共20分） 1、下圖是常用的儀用測量放大器電路，試推導其放大倍數(shù)，并簡述該電路的特點，注意要 2下圖為D/A轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)單極性、雙極性輸出電路，試推導出單極性、雙極性輸出時的 計算公式，同時根據(jù)計算公式,以8位D/A轉(zhuǎn)換器為例，說明輸入端D=0 x 80H、FFH時 輸出端的值。 五、論述題（共1題，12分） A/D轉(zhuǎn)換器的接口設(shè)訃包含硬件設(shè)計及軟件設(shè)計。一次A/D轉(zhuǎn)換過程中硬件及軟件設(shè)汁均 包括啟動轉(zhuǎn)換以及根據(jù)數(shù)據(jù)倫出格式讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果。論述在硬件及軟件設(shè)計中，如何啟動 A/D轉(zhuǎn)換、如何讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。 （勤奮、求是

38、.創(chuàng)新.奉獻） 20112012學年第1學期考查試卷 學院：機械工程學院班級姓名學號 計算機控制技術(shù)課程試卷B答案 （本卷考試時間90分鐘） 題號 一 四 五 總得分 題分 12 30 26 20 12 100 得分 一、概念題（本題共6小題，每小題2分，共12分） 1. 何謂系統(tǒng)誤差。 系統(tǒng)誤差是指在相同條件下，經(jīng)過多次測量，誤差的數(shù)值（包括大小符號）保持恒 定，或按某種已知的規(guī)律變化的誤差。 2. 何謂軟件陷阱？ 用一條引導指令，強行將捕獲的程序引向一個指怎的地址，在那里有一段專門對程 序出錯進行處理的程序。 3寫出4種常見的現(xiàn)場總線名稱 FF基金會現(xiàn)場總線：L0NW0RKS 局部操作網(wǎng)：

39、PR0FIBUS 過程現(xiàn)場總線 CAN 控制器局域網(wǎng)；HART 可尋址遠程傳感器數(shù)據(jù)通路（注：任意四種，中英文 均可） 4. 寫出電子設(shè)備中“地”的兩種含義 一種是“大地（安全地）”:另一種是“信號基準地（信號地）”， 5. 何謂軟件抗干擾技術(shù)？ 軟件抗擾技術(shù)是當系統(tǒng)受干擾后使系統(tǒng)恢復正常運行或輸入信號受干擾后去偽求貞. 的一種輔助方法。 6. 何謂順序控制？ 指以預(yù)先規(guī)泄好的時間或條件為依據(jù)，按預(yù)先規(guī)左好的動作次序，對控制過程各階段 順序地進行自動化控制。 二、簡答題（本題共5小題，每小題6分，共30分） 1、為什么在模擬采樣通道中一般都設(shè)苣了采樣保持器？在什么情況下也叮以不設(shè)置采樣保 持器

40、？ 答：（1）為了保證A/D轉(zhuǎn)換的精度，需要應(yīng)用采樣保持器。 （2）同時采樣幾個模擬量，以便進行數(shù)據(jù)處理和測量： （3）減少D/A轉(zhuǎn)換器的輸出毛刺，從而消除輸出電壓的峰值及縮短穩(wěn)立輸出值的建立 時間： （4）把一個D/A轉(zhuǎn)換器的輸出分配到幾個輸出點，以保證輸出的穩(wěn)左性。 當被測信號變化緩慢時，若A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時間足夠短，可以不加采樣保持器* 2、寫出增量型PID表達式，并簡述其注意優(yōu)點。 答： 優(yōu)點：（1）訃算機輸岀增量，所以誤動作影響小，必要時可用邏輯判斷的方法去掉： （2）在位置型控制算法中，由手動到自動切換時，必須首先使計算機的輸 出值等于閥門的原始開度，即P（k-l）,才能保證手動/

41、自動無擾動 切換，這將給程序設(shè)計帶來困難。而增量設(shè)計只與本次的偏差值有 關(guān)，與閥門原來的位置無關(guān)，因而增量算法易于實現(xiàn)手動/自動無擾 動切換。在位置控制算式中，不僅需要對E（j）進行累加，而且計 算機的任何故障都會引起P（k）大幅度變化，對生產(chǎn)產(chǎn)生不利。 （3）不產(chǎn)生積分失控，所以容易獲得較好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。 3、何謂共模I：擾？抑制共模擾的常用方法有哪些？ 答：共模擾是指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器兩個輸入端上公有的擾電壓。 方法：（1）利用雙端輸入的放大器作前置放大器， 利用變壓器或光電耦合器把各種模擬負載和數(shù)字信號隔離，即“模擬地才數(shù)字 地斷開，被測信號通過變壓器或光電耦合器獲得通路，而共模擾不能形成回 路

42、而得到抑制， （3）采用雙層屏蔽一浮地輸入方式。 4、工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)點及在工業(yè)現(xiàn)場推廣工業(yè)以太網(wǎng)有什么好處？ 答：以太網(wǎng)具有以下優(yōu)點:應(yīng)用廣泛；成本低廉：通信速率髙；軟硬件資源豐 富：可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ螅阂子谂cInternet連接，能 實現(xiàn)辦公自動化網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的信息無縫集成匚 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)，就可以避免英發(fā)展游離于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展主流之外, 從而使工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)互相促進，共同發(fā)展,并保證技術(shù)上的可持續(xù)發(fā)展，在技 術(shù)升級方而無需單獨的研究投入。 5、簡述滑動平均值濾波的基本原理和主要特點。 答：1）首先采樣N個數(shù)據(jù)放在內(nèi)存的連續(xù)單元中組成采樣隊列，計算其算術(shù)平均值或

43、加權(quán) 算術(shù)平均值做為第1次采樣值； 2）接下來將采集隊列向隊首移動，將最早采集的那個數(shù)據(jù)丟掉，新采樣的數(shù)據(jù)放在隊 尾，而后計算包括新采樣數(shù)據(jù)在內(nèi)的N個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值或加權(quán)平均值。 3）這樣，每進行一次采樣，就可計算出一個新的平均值，從而大大加快了數(shù)據(jù)處理的 速度。 特點: 每釆樣一次，移動一次數(shù)據(jù)塊，然后求岀新一組數(shù)據(jù)之和，再求平均值。 三. 計算題（第1小題5分，第2小題7分，第3小題14分，共26分） lx利用快速排序?qū)?shù)據(jù)54 46 77 13 35 23 10 6習進行排序（分割點選為35）。（本小 題5分）。 解：取分割點數(shù)據(jù)35,排序如下圖。 54 46 77 13 35 23

44、10 65 35 46 77 13 54 23 10 6S 10 46 77 13 54 23 35 65 10 35 77 B 54 23 46 65 10 23 77 13 54 35 46 65 V 10 23 35 13 54 77 4(5 65 人f 10 23 13 35 54 77 46 65 2假設(shè)某電阻爐溫度變化范國為10012001,經(jīng)溫度變送器輸出電壓為15V,再經(jīng)12 位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，假設(shè)該12位AD輸入電壓范用為O-+1OV,計算當采樣值為6C3H時 （對應(yīng)十進制1731）,電阻爐溫度是多少？注意應(yīng)寫出計算過程。（本小題7分） 解: 1731 4095-0 x(10-(J) = 4J227v 1200-100 5-1 - x(4二27-1)+100=887.425+100 =幀42