計(jì)算機(jī)控制簡(jiǎn)答題

1、第一章 P133（ 1）什么是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)？它由哪幾部分組成？答：將閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的模擬控制器和和比較環(huán)節(jié)用計(jì)算機(jī)來(lái)代替，再加上A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等器件，就構(gòu)成了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其基本框圖如圖所示。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)（通常稱(chēng)為工業(yè)控制機(jī)）和生產(chǎn)過(guò)程兩大部分組成。工業(yè)控制機(jī)是指按生產(chǎn)過(guò)程控制的特點(diǎn)和要求而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它包括硬件和軟件兩部分。生產(chǎn)過(guò)程包括被控對(duì)象、測(cè)量變送、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣開(kāi)關(guān)等。3（ 2）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有哪幾類(lèi)？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)：控制過(guò)程簡(jiǎn)單，且安全可靠。適用于控制規(guī)律不是很清楚的系統(tǒng)，或用于試驗(yàn)新的數(shù)學(xué)模型和調(diào)試新的控制程序等。缺點(diǎn)：

2、它是開(kāi)環(huán)控制結(jié)構(gòu)，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用。直接數(shù)字控制系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)靈活方便，經(jīng)濟(jì)可靠。能有效地實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制。監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：它不僅可以進(jìn)行給定值的控制，還可以進(jìn)行順序控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等。其中SCC+模擬調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)，特別適合老企業(yè)的技術(shù)改造，既用上了原有的模擬調(diào)節(jié)器，又可以實(shí)現(xiàn)最佳給定值控制。 SCC+DDC 的控制系統(tǒng)，更接近于生產(chǎn)實(shí)際，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，使用靈活。缺點(diǎn)：數(shù)學(xué)模型的建立比較困難。集散控制系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)：通用性強(qiáng)、系統(tǒng)組態(tài)靈活，控制功能完善、數(shù)據(jù)處理方便，顯示操作集中，調(diào)試方便，運(yùn)行安全可靠，提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平和

3、管理水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：系統(tǒng)比較復(fù)雜。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)：既能完成直接面向過(guò)程的控制和優(yōu)化任務(wù)，還能完成整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的綜合管理、指揮調(diào)度和經(jīng)營(yíng)管理的任務(wù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)：成本低、可靠性高，而且在同一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)下可以實(shí)現(xiàn)真正的開(kāi)放式互聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。嵌入式控制系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)：嵌入式控制系統(tǒng)是面向特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的、對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等進(jìn)行嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有軟件代碼小，高度自動(dòng)化，響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，制作成本高，但系統(tǒng)開(kāi)發(fā)投入低，應(yīng)用靈活。3（ 5）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的分布式控制系統(tǒng)相比，具有哪些特點(diǎn)？答：全數(shù)字化、開(kāi)放性、智能化、互操作性、風(fēng)險(xiǎn)分

4、散性、適應(yīng)性強(qiáng)。第二章 P703（ 1）在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，常用的信號(hào)有哪些？答 :在模擬信號(hào)、離散模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)。3（ 2）簡(jiǎn)述采樣定理？答：如果連續(xù)信號(hào)x(t )具有有限頻譜，其最高頻率為max，則對(duì)x(t)進(jìn)行周期采樣且采樣角頻率s2max時(shí)，連續(xù)信號(hào)x(t)可以由采樣信號(hào)x * (t)惟一確定，亦即可以從x * (t)不失真地恢復(fù)x(t ) 。3（ 4）簡(jiǎn)述模擬量輸入通道各組成部分的作用？答： 信號(hào)調(diào)理電路：把傳感器輸出的信號(hào)或變送器輸出的信號(hào)中，較小的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬量輸入通道中的放大器放大后，變換成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，再經(jīng)濾波后才能送入A/D 轉(zhuǎn)換器。而對(duì)于電流信號(hào)應(yīng)該通過(guò) I/V

5、變換電路，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，再經(jīng)濾波后送入A/D 轉(zhuǎn)換器。多路開(kāi)關(guān) ：用來(lái)切換模擬電壓信號(hào)的關(guān)鍵元件。前置放大器 ：將模擬小信號(hào)放大到A/D 轉(zhuǎn)換器的量程范圍內(nèi)。采樣 /保持器 S/H：在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)，在 A/D 轉(zhuǎn)換器之前將其加入，使輸入信號(hào)不再變化，以免造成轉(zhuǎn)換誤差。 A/D 轉(zhuǎn)換器 ：把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。3（ 5）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的I/O 通道包含哪幾個(gè)？答：模擬量輸入通道，數(shù)字量輸入通道，模擬量輸出通道，數(shù)字量輸出通道。3（ 6） A/D/ 轉(zhuǎn)換器的結(jié)束信號(hào)（設(shè)計(jì) EOC ）有什么作用？根據(jù)該信號(hào)在 I/O 控制中的連接方式， A/D 轉(zhuǎn)化器有幾種控制方式？它們

6、各在接口電路和程序設(shè)計(jì)上有什么特點(diǎn)？答：（ 1）當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)， A D 轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)部的轉(zhuǎn)換結(jié)束觸發(fā)器置位，并輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志電平，以通知主機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量。（2）有查詢(xún)、延時(shí)和中斷控制方式。查詢(xún)：轉(zhuǎn)換結(jié)束引腳通常連接到數(shù)據(jù)線或 I/O 口線上。設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，可靠性高，但實(shí)時(shí)性差。這種方法用得最多。延時(shí)：轉(zhuǎn)換結(jié)束引腳懸空。為了確保轉(zhuǎn)換完成，必須把時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)，其速度比查詢(xún)方式還慢，故應(yīng)用較少。中斷：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)通常與計(jì)算機(jī)的外部中斷引腳連接。在中斷方式中， CPU 與 A/D 轉(zhuǎn)換器是并行工作的，其工作效率高。在多回路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中一般采用。3（ 7）數(shù)字量輸入通道中常用的信號(hào)調(diào)理電路有

7、哪些？答：小功率輸入調(diào)理電路、大功率輸入調(diào)理電路、交流輸入信號(hào)檢測(cè)電路。第三章 P1063(1)常用的數(shù)字濾波方法有哪幾種？說(shuō)出他們各自適用場(chǎng)合。答： 1 程序判斷濾波、 2 算術(shù)平均值濾波、 3 加權(quán)平均值濾波、 4 中值濾波、 5 去極值平均濾波、 6 滑動(dòng)平均濾波、 7 低通數(shù)字濾波。適合于對(duì)隨機(jī)干擾進(jìn)行濾波，主要適合于對(duì)壓力、流量等周期脈動(dòng)的干擾進(jìn)行濾波，對(duì)應(yīng)去掉由于偶然因素引起的波動(dòng)或采樣器不穩(wěn)當(dāng)而造成的誤差所引起的脈動(dòng)干擾比較有效，適用于對(duì)高頻和低頻的干擾信號(hào)進(jìn)行濾波。3(2) 在程序判斷濾波方法中，Y 如何確定？其值越大越好嗎？答：在程序判斷濾波方法中，Y 通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到，

8、必要時(shí)，可由實(shí)驗(yàn)得出。其值不是越大越好。3(3)標(biāo)度變換在工程上有什么意義？在什么情況下使用標(biāo)度變換程序？答：傳感器或變送器檢測(cè)的參數(shù)都需要換成A/D 轉(zhuǎn)換器所能接收的05V 統(tǒng)一電壓信號(hào)，又由A D 轉(zhuǎn)換成 00FFH （8 位）的數(shù)字量。為進(jìn)一步顯示、記錄、打印以及報(bào)警等，必須把這些數(shù)字量轉(zhuǎn)換成不同的單位，以便操作人員對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和管理，必須進(jìn)行標(biāo)度變換。3(4)說(shuō)明報(bào)警程序的設(shè)計(jì)方法，并簡(jiǎn)述之。答：軟件報(bào)警：這種方法的基本作法是把被測(cè)參數(shù)經(jīng)傳感器、變送器、 A D 轉(zhuǎn)換送入計(jì)算機(jī)后，再與規(guī)定的上、下限值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果進(jìn)行報(bào)警或處理，整個(gè)過(guò)程都由軟件實(shí)現(xiàn)。直接報(bào)警：被測(cè)參數(shù)

9、與給定值的比較在傳感器中進(jìn)行，如果被測(cè)參數(shù)超過(guò)給定值，就會(huì)通過(guò)硬件向 CPU 提出中斷請(qǐng)求， CPU 響應(yīng)中斷后，會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。3(5)鍵盤(pán)為什么要防止抖動(dòng)？在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)防抖？答：（ 1）由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)在閉合或斷開(kāi)時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定下來(lái)，會(huì)有瞬間的抖動(dòng)， 抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為 510ms。 為了能使鍵盤(pán)給系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和命令，必須設(shè)法消除抖動(dòng)。（ 2）硬件方法：采用RC 濾波消抖電路或RS 雙穩(wěn)態(tài)消抖電路。軟件方法是在第一次檢測(cè)到有按鍵閉合時(shí)，首先執(zhí)行一段延時(shí)10ms 的子程序，然后再確認(rèn)該按鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合

10、狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正有按鍵按下，從而消除了抖動(dòng)的影響。3(6) LED 顯示器的顯示方法有幾種？各有什么特點(diǎn)？簡(jiǎn)述其工作原理。答：靜態(tài)顯示：由單片機(jī)一次輸出顯示后，就能保持該顯示結(jié)果，直到下次送新的顯示字型碼為止。 LED 工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極（或共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或接 +5V ）；每位的段選線分別與一個(gè) 8 位的鎖存輸出相連。靜態(tài)顯示方式中，由于顯示器中的各位相互獨(dú)立，故在同一時(shí)間里，每一位顯示的字符可以各不相同。優(yōu)：顯示器的亮度都較高，占用機(jī)時(shí)少，顯示可靠，編程容易，管理也簡(jiǎn)單，因而在工業(yè)過(guò)程控制中得到了廣泛的應(yīng)用。 缺：使用元件多，且線路比較復(fù)雜，成本較高。動(dòng)態(tài)顯示

11、，就是單片機(jī)定時(shí)地對(duì)顯示器件掃描，在這種方法中，顯示器件分時(shí)工作，每次只能有一個(gè)器件顯示，而其他各位熄滅，但由于人眼有視覺(jué)暫留現(xiàn)象，只要每位顯示間隔足夠短，則可造成多位同時(shí)亮的假象，達(dá)到顯示的目的。優(yōu)：使用硬件少，因而價(jià)格低。 缺：占用機(jī)時(shí)長(zhǎng)，只要單片機(jī)不執(zhí)行顯示程序，就立刻停止顯示，使開(kāi)銷(xiāo)增大。3(7) LCD 與 LED 顯示器件的主要區(qū)別是什么？LCD 為什么不能采用直流驅(qū)動(dòng)？答：（ 1） LED 數(shù)碼顯示器是由發(fā)光二極管組成的，根據(jù)其內(nèi)部發(fā)光二極管的連接方法不同，分為共陽(yáng)極和共陰極兩種。共陰極 LED 數(shù)碼顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為

12、高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起，通常此公共陽(yáng)極接正電壓。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。LCD 是一種借助外界光線照射液晶材料而實(shí)現(xiàn)顯示的被動(dòng)顯示器件。液晶顯示器是在平整度很好的玻璃面上噴上二氧化錫透明導(dǎo)電層形成電極，在上、下導(dǎo)電層之間注入液晶材料密封而成的。若在液晶屏正面電極的某點(diǎn)和背電極間加上適當(dāng)大小的電壓，則該點(diǎn)所夾持的液晶便產(chǎn)生“散射效應(yīng)”，并顯示出點(diǎn)陣。根據(jù)需要，可將電極做成各種文字、數(shù)字或點(diǎn)陣，就可以獲得所需的各種顯示。（ 2）會(huì)使液晶產(chǎn)生電解和電極老化，從而大大降低液晶顯示

13、器的使用壽命。第五章 P1432（ 1）在 PID 調(diào)節(jié)器中，比例、積分和微分環(huán)節(jié)對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)有什么影響？答：比例控制： 提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，迅速反應(yīng)誤差，從而減小誤差，但不能消除穩(wěn)態(tài)誤差， K P 的加大，會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定；積分控制： 消除穩(wěn)態(tài)誤差，因?yàn)橹灰到y(tǒng)存在誤差，積分作用就不斷地積累，輸出控制量以消除誤差，直到偏差為零，積分作用才停止，但積分作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)量加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；微分控制： 與偏差的變化率有關(guān)，它可以減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，同時(shí)加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減小調(diào)整時(shí)間，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。1 標(biāo)度變換某梯度爐溫度變換范圍為01600 ，經(jīng)溫度變送器輸出電壓為15v，再經(jīng) ADC0809轉(zhuǎn)換 ADC0809的輸入范