北航三系計算機測試與控制復(fù)習(xí)題答案

1、1計算機測試與控制復(fù)習(xí)題1、緒論部分（1）計算機測控系統(tǒng)的特點和功能？（能給出 4項以上主要功能） 自動對零功能 量程自動切換功能 多點快速測控 數(shù)字濾波功能 自動修正誤差 數(shù)據(jù)處理功能（2）了解計算機測控系統(tǒng)主要組成框圖i*;被II對?！就锢硇盘?調(diào)理保持A/D 轉(zhuǎn)換傳感器一i計算機i.數(shù)字業(yè)理打?。?）測控通道主要包括哪幾種類型？模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、開關(guān)量輸入通道、開關(guān)量輸出通道（4）計算機測控系統(tǒng)的工作步驟主要分為哪三步？ “實時”的含義？ 實時數(shù)據(jù)采集：通過測量變送裝置完成被控量的瞬時值的檢測和輸入。 實時控制決策：對采集的數(shù)據(jù)進 行分析和處理，按預(yù)定的控制策略決定采取何

2、種控制行 為。 實時控制輸出：根據(jù)控制決策，向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出實時控制信號，完成系統(tǒng)控制任務(wù)。“實時”的含義是指信號的輸入、計算和輸出都要在一定的時間間隔內(nèi)完成。2、測控通道部分（1）多通道模擬量輸入通道結(jié)構(gòu)形式有哪幾種、各自的特點?按照系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集電路是各路共用一個還是每路各用一個可分為兩種: 集中采集式：有分時采集型和同步采集型兩種。多路分時采集分時輸入：共用采樣/保持器（S/H）和A/D電路，電路簡化，存在時間偏斜誤差，適合中低速測試系統(tǒng)；多路同步采集分時輸出：實現(xiàn)同步采樣，信號路數(shù)較多時采樣率不可能太高。 分散采集式:每一路信號都有一個 S/H和A/D，多路同時采集同時輸入。（2）為什么

3、電流輸出傳感器比電壓輸出傳感器更適合信號遠距離傳輸？ 4-20mA電流傳感器與0-20mA的優(yōu)點是什么？電流型信號既能保證精度又抗干擾，理想情況的外特性，相當(dāng)于一個非常大的電壓源串聯(lián)了一個非常大的內(nèi)阻。傳輸線上的電阻和接線處的接觸電阻只要不太大，只要和負載電阻之和仍然遠遠小于信號源內(nèi)阻，就可以認為不影響收到的電流大小，仍然等于信號源的“短路電流”。4-20mA電流傳感器可以用來檢測電路中是否有斷線，對于0-20mA,上電就為0,壞了也是0mA，改為4mA如果線路損壞、斷路,就是0mA正常就是4mA變送器電路沒有靜態(tài)工作電 流將無法工作，信號起點電流 4mA.DC就是變送器的靜態(tài)工作電流。（3）

4、模擬量輸入調(diào)理電路的作用主要有哪些？ （3種以上）實現(xiàn)物理信號向電信號的轉(zhuǎn)換、小信號放大、濾波、零點校正、線性化處理、溫度補償、誤 差修正和量程切換等（4）模擬量輸入調(diào)理中前置放大器的作用？前置放大器安排在濾波器之前還 是之后，為什么？作用：多數(shù)傳感器輸出信號都比較小，必須選用前置放大器進行放大。低噪聲前置放大器安排在濾波器之前，防止小信號被電路噪聲淹沒，有利于減少電路的等效 輸入噪聲。（5） 主放大器與前置放大器有什么區(qū)別？設(shè)置不設(shè)置主放大器、設(shè)置哪種主放 大器的依據(jù)是什么？主放大器：采集電路中的放大器。任務(wù)是將模擬信號數(shù)字化。前置放大器設(shè)置在模擬調(diào)理電路前端，它是為減小模擬輸入通道的等效輸

5、入噪聲提高系統(tǒng)接收弱信號的能力而設(shè)置的，放大的是連續(xù)電信號。主放大器設(shè)置在數(shù)據(jù)采集電路的MUX與S/H之間，放大的是經(jīng)模擬多路切換器采樣或選通的離散信號，它是為了提高數(shù)據(jù)采集電路 的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換精度和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換范圍而設(shè)置的依據(jù)：如果被測量的多路模擬信號都是恒定或變化緩慢的信號，而且各路信號的幅值也相差不大，那就沒必要設(shè)置主放大器。（Vij隨i和j變化不大）選取：程控增益放大器：被測量的多路模擬信號都是恒定或變化緩慢的信號，但是各路信號的幅值相差很大；（Vij不隨j變化但隨i變化很大）瞬時浮點放大器：被測量的多路模擬信號是隨時間變化很快很大的信號，而且同一時刻各路信號的幅度也不一樣。（Vij隨i和j變

6、化）（6）抗混疊濾波器的作用？濾掉被采樣信號中高于fs/2的頻率分量，消除 混疊失真。由于實際低通濾波器的幅頻特性不是矩形，即其下降陡度是有限值，而抗混疊濾波器的陡度應(yīng)能保證把高于fs/2的干擾衰減到A/D的最小量化電平以下。（7）采樣保持器的主要參數(shù)，A/D轉(zhuǎn)換加或不加采樣保持器轉(zhuǎn)換信號允許的 最咼頻率分別為多少？tAP）、捕捉時間（從發(fā)出采 t AC）f maxtcg外加采樣保持器：如果采樣保持器的捕獲時間為為使孔徑時間造成的誤差小于Tac、孔徑時間為 Tap、A/D轉(zhuǎn)換時間為tc,1LSB則輸入信號的最高頻率:主要參數(shù)：孔徑時間（從發(fā)出保持指令到模擬開關(guān)完全斷開時間 樣指令后S/H輸出電

7、壓從原來保持值過渡到跟蹤輸入信號所需時間 不加采樣保持器：A/D的位數(shù)m,不加A/D轉(zhuǎn)換時間為tc3#f1maxtAPg g2m1而滿足采樣定理的輸入信號的最高頻率:1max2gTAPTActc)（8）十進制A/D （如3位半）和二進制A/D （如8位）的分辨率如何計算?3位半A/D :輸出為四位,分辨率D最高位只輸出0和1,其他三位可顯示 0到9各位數(shù)10.00051999D 二進制 A/D:212n#8位：已知分辨率計算位數(shù)：nlOg 2(1D0)#（9）模擬量輸入通道A/D轉(zhuǎn)換器選擇的主要依據(jù)是什么?位數(shù)的確定（信號的動態(tài)范圍、轉(zhuǎn)換精度）：1）（C：卑軸人化扭'”：態(tài)叢舊密*業(yè)胡

8、謹(jǐn)麼為（fJl : xx mvftjlt）.則A/D啊按艸旳忙Still bM 上Ay2）如卑民-0莉的故大誌埸帝対畑 橋亂能入電壓韋劉刖m 霰小偵Win臨附Bij鏈程為改陌使；巨屮惜號蘋護嗥盧淹逵u h 5 E大fs號平快檸D«t出#A/D轉(zhuǎn)換速率的確定#4tc和休止時間to二者共同轉(zhuǎn)換速率(單位時間內(nèi)所能完成的轉(zhuǎn)換次數(shù))應(yīng)由轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換速牽=-決定：g +(10) 模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)類型有哪幾種?數(shù)據(jù)分配分時轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)模擬分配分時轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分配同步轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)ITD/A只夕止肌進廿轉(zhuǎn)換的率牛通迫的敢任保描界攔.陜樣狀懸，血播它通世的 來樣民持塑處保持狀感(11) 為什么模擬量/開關(guān)

9、量輸出通道要通過鎖存器與計算機數(shù)據(jù)總線相連?D/A芯片中集成兩級鎖存器結(jié)構(gòu)的用途是什么？D/A轉(zhuǎn)換需要一定時間且測控計算機接口總線不能被D/A獨占，所以D/A輸入端必須設(shè)置鎖存器，以提供數(shù)據(jù)鎖存功能。兩級鎖存器：能實現(xiàn)多通道D/A的同步轉(zhuǎn)換輸出(12) 開關(guān)量輸入通道為什么通過輸入緩沖器與計算機數(shù)據(jù)總線相連？輸入緩沖器的作用是將外部開關(guān)量輸入設(shè)備與計算機總線隔離，當(dāng)需要讀入開關(guān)量狀態(tài)信息時，緩沖器接通，使開關(guān)量數(shù)據(jù)通過總線讀入計算機。(13) 機械開關(guān)閉合狀態(tài)輸入往往出現(xiàn)信號抖動，可以采用什么措施可靠讀入開關(guān)狀態(tài)信息？ 采用積分電路：采用R-S觸發(fā)器(14) 開關(guān)量輸出驅(qū)動感性負載可能引起的干

10、擾或潛在危害是什么？可以采取 的主要保護或抑制措施有哪些？在感性負載情況下，電流相位滯后于電壓，電流過零，會產(chǎn)生較高的反向感應(yīng)電壓。 直流：采用續(xù)流二極管；交流：RC吸收回路。（15）固態(tài)繼電器與機械觸點繼電器比的優(yōu)點有哪些？壽命高，可靠性高；輸入驅(qū)動信號通過光電耦合器與輸出隔離，抗干擾能力強；可直 接與測控計算機I/O 口相聯(lián)；快速轉(zhuǎn)換，靈敏度高；需要的控制電流很小。4（16）了解步進電機驅(qū)動原理，能夠畫出三相步進電機單三拍正反轉(zhuǎn)驅(qū)動波形、 六拍驅(qū)動正反轉(zhuǎn)波形、雙三拍正反轉(zhuǎn)驅(qū)動波形。電機轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞組。定子幾何軸線依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸 線錯開0、1/3疋、2/3

11、ToA-AH-B-RC-CA-A單三拍正轉(zhuǎn)與六拍正轉(zhuǎn)的波形圖（反轉(zhuǎn)把圖 中B C字母交換）：A-H-C單三拍：AtBt SA （正）At S BtA （反）六拍：At ABt BtBCt Ct CAt a （正）At ACt Ct CB Bt BAt a （反）雙三拍：ABt BCt cat Ab （正）ABtCAt BCt Ab （反）（17） 了解直流電機PWMS速原理（P45）脈沖寬度調(diào)制（PWM）通過調(diào)節(jié)直流電機電樞上電壓的占空比來改變平 均電壓的大小，從而控制電機的轉(zhuǎn)速。改變通電的方向，可改變電機轉(zhuǎn) 動的方向。（18）單元電路級聯(lián)設(shè)計中，若分別要求信號源饋送給負載的電壓、 電流、功率

12、 最大，則對級聯(lián)單元間阻抗匹配的要求是什么？Z丄1乙匹配程度:Zl-T 一級輸入阻抗, 乙一上一級輸出阻捉. 叫一匹配程度號琳tt送給負載的電壓最大即實現(xiàn)亀圧匹配，斗要求佶號鎌燎送給員載的電淺匱大即實現(xiàn)電濾匹配，3«1尬要求館號逓愴送給負栽的創(chuàng)零菱丸即實觀功翠匹配，（19）信號以電壓形式傳輸?shù)哪M電路中，在前后級電路之間什么情況下需要插 入電壓跟隨器，什么情況不需要，為什么？（P49）為實現(xiàn)負載匹配，在前級電路輸出阻抗很大時需要插入電壓跟隨器。因為電壓跟隨器的輸入阻抗大， 輸出阻抗小，插入電壓跟隨器，可以使負載獲得更大的分壓。（20）單元電路之間信號耦合方式有哪些種類？光電耦合為什么

13、抗干擾能力 強？直接耦合：上一級輸出直接與下一級輸入相連，兩個單元電 互影響；阻容耦合：通過隔直電容耦合，隔直傳變；變壓器耦合：通過變壓器電磁耦合，隔直傳變；光電耦合：電信號變?yōu)楣庑盘枌崿F(xiàn)耦合。而且噪聲源產(chǎn)生的大電壓小電流不足以使光電耦合光電耦合實現(xiàn)了上下級之間的電氣隔離, 導(dǎo)通，因而光電耦合抗干擾能力強。（21）單片機與CPU的區(qū)別？ MCS-51單片機是多少位單片機？其數(shù)據(jù)線多少位？ 地址線多少位？外擴程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間最大為多少？這 兩個空間是否重疊？單片機內(nèi)除了集成有 CPU外，還集成了存儲器（RAM/ROM ）、輸入輸出接口（ I/O）計數(shù)器/ 定時器以及其他有關(guān)部件，一

14、塊芯片就構(gòu)成一臺有獨立功能的計算機。而CPU主要功能是處理數(shù)據(jù)，只是單片機的一部分。MCS-51單片機是8位單片機，數(shù)據(jù)線8位，地址線16位，程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的最大 擴展空間各為64KB,不重疊。2-4（22）單片機外部存儲器、擴展可編程器件尋址方式（線選法、譯碼法）原理 線選法：直接利用系統(tǒng)的高位地址線作為存儲器芯片（或 I/O接口芯片）的片選信號，當(dāng)要選中某個芯片時，單片機對應(yīng)的片選信號引腳應(yīng)為低電平，其它引腳為高電平。優(yōu)點：電路簡單，不需要地址譯碼器硬件，體積小，成本低。缺點：可尋址的器件數(shù)目受到限制，地址空間不連續(xù)，地址不唯一。 譯碼法：利用常用的譯碼器芯片 （74LS138（

15、3-8譯碼器）74LS139（雙2-4譯碼器）74LS154（4-16譯碼器）產(chǎn)生片選信號，單片機發(fā)地址碼時，譯碼器只有某一個固定的引腳輸出為低電平，其余的為高電平。同類存儲器間不會產(chǎn)生地址重疊的問題。（23）串行通信與并行通信的區(qū)別？同步和異步通信的區(qū)別？ 串行通信：所傳送數(shù)據(jù)的各位按順序一位一位地發(fā)送或接收，只需一根數(shù)據(jù)， 一根地線，共2根（如雙向通信發(fā) 送和接收各需1根數(shù)據(jù)線）。成本低，硬件方便，適合遠距離通信， 傳輸速度低。 并行通信：所傳送數(shù)據(jù)的各位同時發(fā)送或接收，還可附加一位數(shù)據(jù)校驗位，數(shù)據(jù)有多少位就需要多少根數(shù)據(jù)線。速度快，成本高，適合近距離傳輸。 異步（串行）通信是以字符為單位

16、傳送數(shù)據(jù),用起始位0和停止位1標(biāo)識每個字符的開始和 結(jié)束，兩次傳送時間間隔不固定。為可靠傳遞數(shù)據(jù)，在每次傳送數(shù)據(jù)同時，增加了一些標(biāo)志位。同步（串行）通信以數(shù)據(jù)塊為單位傳送數(shù)據(jù)，用同步字符 （常約定12個字節(jié)）指示一幀的 開始，除數(shù)據(jù)線、地線，還有時鐘同步線，為提高速度去掉了標(biāo)志位。（24）什么是全雙工、什么是半雙工通信方式?按通信方向氛圍單工、半雙工、全雙工通信方式：lTja k_17申吃"說|（25）RS232C標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性（電纜長度、邏輯電平、通信速率）最大電纜長度: 最大傳輸速率: 采用負邏輯：15米20KB/S“1”-5V -15V“0” +5V + 15V不帶負載時輸出電

17、平：一 25V s +25V輸出短路電流： < 0.5A最大負載電容：2500pF（26）LED顯示器共陰極、共陽極結(jié)構(gòu)及 7/8段字型編碼單工方式：一端是發(fā)送端，另外一端是接收端 半雙工：每端口有一個發(fā)送器和一個接收器，通過開關(guān)連接在線路上，數(shù)據(jù)可以雙向傳送 全雙工：通信雙方用兩個獨立的收發(fā)器單獨連接，可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，因而提高速度(膽陰械1O1(27) LED靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式原理及優(yōu)缺點 靜態(tài)顯示方式：各位的公共端連接在一起(接地或+5V)。每位的段碼線(adp)分別與一個8位的鎖存器輸出相連。顯示字符一確定，相應(yīng)鎖存器的段碼輸出將維持不變， 直到送 入另一個段碼為止

18、。優(yōu)缺點：顯示的亮度高，但口線占用較多。 動態(tài)顯示方式：所有位的段碼線的相應(yīng)段并在一起， 由一個8位I/O 口控制，形成段碼線 的多路復(fù)用，各位的公共端分別由相應(yīng)的 I/O線控制，形成各位的分時選通，利用人的視覺 暫留現(xiàn)象，使數(shù)碼管輪流顯示本身應(yīng)顯示的數(shù)字。優(yōu)缺點：口線占用少，適合用在顯示位數(shù)較多的場合，通常需采用專門的驅(qū)動芯片，循環(huán)時 間不超過41ms(28) 鍵盤輸入防抖動軟/硬件設(shè)計軟件方法：檢測出鍵閉合后執(zhí)行一個延時程序產(chǎn)生510ms延時，等前沿抖動小時候再一次檢測鍵的狀態(tài)硬件方法：R-S觸發(fā)器(29) 矩陣鍵盤掃描輸入法和線反轉(zhuǎn)法原理掃描法:先把某一列置低電平，其余各列為高電平，檢查

19、各行線電平的變化，如果某行線電平為低，可確定此行列交叉點處的按鍵被按下。線反轉(zhuǎn)法：1.列線輸出為全低電平， 則行線中電平由高變低的所在行為按鍵所在行；2.行線輸出為全低電平，貝U列線中電平由高變低所在列為按鍵所在列。結(jié)合兩步結(jié)果，由軟件可確定按鍵所在行和列。3測量數(shù)據(jù)處理(1) 量程切換的目的什么？量程切換計算公式由于輸入模擬信號的動態(tài)范圍可能很大，要保證輸入采樣信號不溢出，又要保證讀數(shù)精度。9#(2)0.110V輸入電壓，采集系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換器為10位、基準(zhǔn)電壓為5V,要求讀數(shù)精度大于0.5%，計算設(shè)置量程切換分檔，并給出每段的放大倍數(shù)。10(3) 零位誤差的定義？測控系統(tǒng)如何校正零位誤差?零

20、位誤差是指輸入信號為零而輸出信號不為零而引起的測量誤差。矯正方法：在輸入通道中將一路接地，在正常測試的空閑階段對該通道進行采集，結(jié)果NO即為零位誤差，其它通道真實測量值應(yīng)為Ni - NO 這樣就消除了因輸入通道零位誤差造成的影響。(4) 非線性校正采用的插值與擬合法基本概念(兩種方法在校準(zhǔn)點處，校正曲線值有何差別？)1. 插值法是從標(biāo)定或校準(zhǔn)實驗的n對測量數(shù)據(jù)(xi , yi ) (i=1,2,n)中求得一函數(shù)$ (x)作為實際采樣數(shù)據(jù)x與被測量真值y的函數(shù)關(guān)系y=f(x)的近似表達式。$ (x)必須滿足兩個條件： 0 (x)的表達式應(yīng)便于計算機處理； 在所有校準(zhǔn)點 x1 , x2 ,xn 上

21、滿足$ (xi) =f(xi) = yi (i=1,2,n)$ (x)稱為f(x)的插值函數(shù)。2. 擬合法就是通過實驗獲得有限對測試數(shù)據(jù)(xi,yi)利用這些數(shù)據(jù)來求取近似函數(shù)z=(x)。式中x為輸入通道采集的信號數(shù)據(jù)，y為實際被測物理量。3. 區(qū)別：插值法要求zi= $ (xi) =f(xi)=yi ;而擬合法并不要求曲線通過所有離散點(xi,yi ),只要求z= $ (x)逼近y=f(x),即二者誤差最小或在允許的范圍。(5) 在越限告警設(shè)計中，采用報警回差帶代替固定閾值的優(yōu)點是什么？避免了測量值在極限值一點處來回擺動造成頻繁報警。(6) 通過數(shù)字濾波能夠降低噪聲，提取有用信號的前提條件是

22、什么？信號沒有混疊失真。(7) 采用數(shù)字濾波器實現(xiàn)極低頻帶低通濾波器與采用硬件電路實現(xiàn)的優(yōu)點？采用硬件RC濾波器實現(xiàn)極低頻率的信號濾波必須采用非常大容量的電容及高阻值電阻，往往并不容易實現(xiàn)。而數(shù)字濾波器對周期性干擾具有良好的抑制作用，適用于波動頻繁的參數(shù)濾波。（8）各自數(shù)字濾波器的應(yīng)用場合、滑動濾波算法的特點?敦字測菠算濟一、克鼻W沖千Mt的字事通1. IM矗濾程序判Hl洼z岷速述浪僚顧實時性和連儀性衽"刊貳 3中值爲(wèi)液4-棊于拉依達準(zhǔn)則的奇異晝撮迪破法5. 于中11枚搭對倡菱的決第海波H二1MH小膚Itf融里妁昨l.WK¥ 2,農(nóng)卷早均渣液$睛動甲均亙、粧進四、會連養(yǎng)1.

23、 限幅濾波：用于濾掉由于大功率設(shè)備的啟停所造成的電流尖峰干擾或誤檢測，以及變送器不穩(wěn)定而引起的嚴(yán)重失真等2. 中值濾波：適用于對溫度、液位等緩慢變化的被測參數(shù)3. 算術(shù)平均:適用于一般的具有隨機干擾信號的濾波,特別適合于信號本身在某一數(shù)值范圍附近作上下波動的情況，如流量、液位等信號的測量，但不適用脈沖性干擾較 嚴(yán)重的場合4. 去極值平均：適用于工業(yè)場合經(jīng)常遇到的尖脈沖干擾的信號濾波5. 滑動平均：對周期性干擾有良好的抑制作用，適用于高頻振蕩干擾的抑制和消除6. 加權(quán)平均：適用于純滯后較大而采樣周期較短的過程7. 低通濾波：對周期性干擾具有良好的抑制作用，適用于波動頻繁的參數(shù)濾波 對于變化比較緩

24、慢的信號，如溫度、物位等，可以選擇限幅濾波及慣性濾波。 對于變化比較快的信號，如壓力、流量、轉(zhuǎn)速等，可以選擇算術(shù)平均或加權(quán)平均濾波法。 對于要求較高系統(tǒng)，可以采用復(fù)合濾波法，如算術(shù)平均加中值濾波等?；瑒訛V波算法：滑動平均濾波法把 N個測量數(shù)據(jù)看成一個隊列， 隊列的長度固定為 N,每進行一次新的采樣， 把測量結(jié)果放入隊尾，而去掉原來隊首的一個數(shù)據(jù)，這樣在隊列中始終有N個“最新”的數(shù)據(jù)?；瑒悠骄哂休^好的實時性和快速響應(yīng)；平滑度高，靈敏度低；對偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用差。4 PID控制算法及改進（1）標(biāo)準(zhǔn)模擬PID算法公式叩2 K卩+討心+幾竽（2）數(shù)字位置型PID算法、數(shù)字增量型PID算法

25、公式、位置型PID算法的增量形式表示；K| = KPJ ,積分系數(shù) KD = KP TD，微分系數(shù) TIT s位置型PID:?u(k)=? + 奇?)?+ 矛?- ?(? 1).?二0 ?+ ?匹？?+ ?(?-) ?(? 1)?=0增量型PID:?u(k) = u(k) - u(k - 1)=? - ? 1) + ? + ? - 2? 1) + ?(? 2)位置型遞推式：u(k) = u(k- 1) + ?u(k)（3）增量型PID算法與位置型PID算法相比的優(yōu)點？1位置式算法輸出與整個過去狀態(tài)有關(guān)，計算式中要用到過去偏差的累加值，容易產(chǎn)生較大 的積累誤差。而增量式只需計算增量，當(dāng)存在計算誤

26、差或精度不足時，對控制量計算的影響較小。2位置式算法從手動切換到自動時，必須先將計算機的輸出值設(shè)置為原始閥門開度uo,才能保證無沖擊切換。如果采用增量算法，則由于算式中不出現(xiàn)uo，易于實現(xiàn)手動到自動的無沖擊切換。此外， 在計算機發(fā)生故障時，由于執(zhí)行裝置本身有寄存作用，故可仍然保持在原位。*若執(zhí)行部件不帶積分部件，其位置與計算機輸出的數(shù)字量是一一對應(yīng)（如電液伺服閥），則采用位置式算法。 若執(zhí)行部件帶積分部件 （如步進電機、步進電機帶動閥門或帶動多圈 電位器）時，選用增量式算法。（4）模擬PID控制器直接由相應(yīng)的數(shù)字PID控制器替代，其控制質(zhì)量將降低還是提高，為什么？降低。因為模擬 PID控制器是

27、連續(xù)的，數(shù)字控制器采用采樣控制，輸出控制量采樣周期內(nèi) 是不變的，由于數(shù)值運算和輸入/輸出需要時間數(shù)字控制器的控制作用在時間上是有延遲的, 受A/D、D/A位數(shù)的限制，數(shù)字 PID還存在量化誤差。（5）為什么標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字PID算法的微分項常常需要改進?因為微分項的引入有利于改善高階系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的快速性，但微分項對噪聲敏感，干擾作用下可使執(zhí)行機構(gòu)動作頻繁，如微分輸出越限，則不能發(fā)揮微分的作用，也不利于控制過程。改進措施：（1）不完全微分（2）微分先行（3）輸入濾波（6）什么是積分飽和現(xiàn)象？如何克服積分飽和？積分飽和現(xiàn)象：當(dāng)偏差始終存在的情況下，輸出執(zhí)行機構(gòu)達到極限位置，由于積

28、分項的累加作用，盡管 PID計算結(jié)果繼續(xù)增大或減小，但執(zhí)行結(jié)構(gòu)仍處于極限位置，這樣控制信號實際進入了飽和區(qū)。改進方法：積分限幅法、積分分離法、變速積分法(7) 消除積分不靈敏區(qū)的方法？(積分不靈敏區(qū)：當(dāng)微機的運算字長較短時， 如果采樣周期T較短，而積分時間Ti又較長, 則容易出現(xiàn) uI小于微機字長精度的情況，此時uI就要被丟掉。)增加A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)，以加長字長，提高運算精度，還可以將小于輸出精度&的積分項厶 ui累加起來，而不將其丟掉。(8) 數(shù)字PID參數(shù)選擇中采樣周期的上限值是多少？從技術(shù)和精度指標(biāo)綜合考慮Tmax由采樣疋理確疋：，一般最小采樣，周期Tmin是控制算法計算所需的程

29、序執(zhí)行時間，?呑？w ?由香農(nóng)(Shannon )采樣定理可知，當(dāng)采樣頻率的下限為/-寧“時，系統(tǒng)可真實地復(fù)現(xiàn)原始連續(xù)信號。(9) 常見被控量經(jīng)驗采樣周期(大概了解各種參量的采樣周期的數(shù)量級)被測需數(shù)采樣周期(&)說明Itfi1-5比先逸用"在壓力3-10優(yōu)先選用Zh液位優(yōu)先選用兀堀度15-20或純耕匚時間.率級系址：副環(huán) T-(l 47/5*主環(huán)戒分15-20優(yōu)先選用1血(10) 了解擴充臨界比例度法、擴充響應(yīng)曲線法、歸一參數(shù)整定法等數(shù)字PID 控制參數(shù)的整定方法。(11) 什么是手動/自動、自動/手動控制的“無平衡無擾動的切換”？(在正常運行時，系統(tǒng)處于自動狀態(tài)；在調(diào)試或

30、故障時，系統(tǒng)需有手動狀態(tài)作安全保障。)所謂無平衡無擾動切換，是指工作方式的切換無須人工干預(yù)，就可以保證切換時不會對執(zhí)行機構(gòu)的現(xiàn)有位置產(chǎn)生擾動。(12) 如何實現(xiàn)手動到自動無擾切換？如何實現(xiàn)自動到手動無擾切換?手動-> 自動：盡管控制系統(tǒng)不進行 PID計算，但應(yīng)使給定值跟蹤被控量，同時將歷史數(shù)據(jù)e(n-1)和e(n-2)清零，還要使 u(n-1)跟蹤手動控制量，這樣一旦切向自動，控制量輸出等于切換瞬間的手 動控制量，這就保證了 PID控制量的連續(xù)性。 自動-> 手動：手操器或軟手動具有輸出跟蹤功能，即在自動狀態(tài)下能夠跟蹤PID算法的輸出控制量。主要由手動操作器的境件實現(xiàn)手動撓作為：自

31、動狀態(tài)下一睪隨為切換過程中-保持器手動狀操作鑫5監(jiān)控程序部分可以忽略6抗干擾設(shè)計（1）形成噪聲干擾的三要素噪聲源、耦合通道、接收電路（敏感電路）（2）電容耦合、電感耦合、公共阻抗耦合等對應(yīng)的主要噪聲源，通常所采取 的主要抗干擾措施。電容耦合（靜電耦合）：主要為小電流、高電壓、高頻噪聲源減小接收電路阻抗 Zi，合理布線減小分布電容 Cm。電感耦合（電磁耦合）：大電流、低電壓噪聲源對容易受干擾的器件或電路加以屏蔽。公共阻抗耦合：兩個或兩個以上電路存在公共阻抗時，一個電路中的電流變化在公共阻抗上產(chǎn)生的電壓對電源內(nèi)阻抗耦合：1）減小電源的內(nèi)阻；2）在電路中增加電源退耦濾波電路 公共地線耦合：對輸出阻抗

32、耦合：減小輸出阻抗（3）差模噪聲、共模噪聲的概念及共模抑制比。1差模噪聲：使接收電路的一個輸入端相對于另一輸入端產(chǎn)生電位差的噪聲2共模噪聲：相對于公共的電位基準(zhǔn)點，在系統(tǒng)的接收電路兩個輸入端上同時出現(xiàn)的噪聲3共模抑制比：放大器對差模信號的電壓放大倍數(shù)Kd與對共模信號的電壓放大倍數(shù)Kc之比（4）了解差模干擾的抑制方法、共模干擾的抑制方法。抑制差模干擾： 采用低通濾波器濾掉交流干擾。 盡可能早對被測信號進行前置放大，以提高信噪比 檢測系統(tǒng)采用高抗擾度元器件，提高閥值電平，采用低速邏輯部件抑制高頻干擾 注意信號線屏蔽和接地良好抑制共模干擾：CMRR 可達 100 160dB，采用雙端輸入的差分放大器

33、作為儀表輸入通道的前置放大器，是抑制共模干擾的有效方法； 將“模擬地”與“數(shù)字地”隔離，共模干擾構(gòu)不成回路，會被有效抑制； 利用屏蔽的方法使輸入信號的“模擬地”浮空，也可以抑制共模干擾； 采用單點接地，避免形成共地回路。(5) 什么情況會形成“接地環(huán)路”？ “接地環(huán)路”對測量結(jié)果的影響？信號源和測量系統(tǒng)地都接大地時，形成接地環(huán)路。由于大地電阻和地電流的影響，任何兩個接地點的電位都不相等，通常信號源和系統(tǒng)之間的距離可達數(shù) m至數(shù)十m，此時這兩個接地點之間的電位差的影響將不能忽視，工業(yè)系統(tǒng)中 常常是一個幅值隨機變化的50Hz的噪聲電壓。(6) 單點接地和多點接地對應(yīng)的不同應(yīng)用場合。接地設(shè)計原則：低

34、頻電路/系統(tǒng)采取單點接地，高頻電路 /系統(tǒng)采取多點接地。通常低于1MHz采用單點接地，高于 10MHz采用多點接地，而110MHz之間可采用單點 接地，但地線長度必須小于信號波長的二十分之一(所有地線長度都不應(yīng)大于1.5米)，否則會產(chǎn)生輻射只能采用多點接地。(7) 串聯(lián)單點接地方式下，為使干擾最小，應(yīng)把電平高還是電平低的電路安 置在接地點最近的地方？串行接地存在接地線電阻， 又由于各電路地電流的匯流，將造成較大的接地噪聲壓降， 所以小電流和地電位差敏感的電路應(yīng)盡量靠近主接地點，即電平低的電路。(8) 什么是長線傳輸中的“反射”現(xiàn)象？產(chǎn)生的原因是什么？如何抑制這種 干擾？數(shù)字信號的長線傳輸不僅容

35、易耦合外界噪聲，還會因傳輸線兩端阻抗不匹配而出現(xiàn)信號在傳輸線上反射的現(xiàn)象，使信號波形發(fā)生畸變主要措施：阻抗匹配 長線驅(qū)動(9) 印制板設(shè)計中模擬地和數(shù)字地應(yīng)該如何布置？數(shù)字地和模擬地分開設(shè)計，在電源處兩種地線相連，且地線應(yīng)盡量加粗。(10) 印制電路板中去耦電容的作用？應(yīng)該布置在什么位置？集成電路在工作狀態(tài)翻轉(zhuǎn)時，其工作電流變化很大， 形成尖峰噪聲干擾， 通過在集成電路旁增加旁路去耦電容來抑制集成電路工作電流突變。位置：電源去耦就是在每個印制板入口處的電源線與地線之間并接去耦電容；集成芯片去耦必須將去耦電容安裝在本集成芯片的Vcc和GND線之間。(11) 軟件抗干擾措施的前提條件？ 在干擾作用下，微機系統(tǒng)硬件部分不會受到任何損壞，或易損壞部分設(shè)置有監(jiān)測狀態(tài)可供查詢 程序區(qū)不會受干擾侵害 RAM區(qū)中的重要數(shù)據(jù)不被破壞，或雖被破壞可以重新建立（12）主要軟件抗干擾措施的原理（重點 C語言可實現(xiàn)的方法）軟件冗余技術(shù)：1指令冗余技術(shù)：多使用單字，節(jié)指令，并在關(guān)鍵地方人為插入NOP,使“亂飛”程序在程序區(qū)納入正軌；重要指令冗余，確保這些指令的正確執(zhí)行2時間冗余技術(shù)：重復(fù)檢測法，多次檢測結(jié)果一致則為真的輸入信號；重復(fù)輸