計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)

1、 （一）基本概念第一章1、什么是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)？與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是什么？答：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：用計(jì)算機(jī)代替常規(guī)控制系統(tǒng)中的模擬控制器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制的系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：具有精度高速度快、存儲(chǔ)容量大和邏輯判斷功能，看完實(shí)現(xiàn)高級(jí)復(fù)雜的控制方法，獲得快速靜謐的控制效果。2、簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成和各自的功能。答：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件一般由主機(jī)、接口和輸入/輸出通道、通用外部設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、檢測(cè)元件、儀表、操作臺(tái)等部分組成。主機(jī)：采用一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)，通過(guò)接口和I/O口通道，接收檢測(cè)設(shè)備傳來(lái)的信息并向控制系統(tǒng)的各個(gè)部件發(fā)出命令，同時(shí)計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、控

2、制計(jì)算、分析報(bào)警、邏輯判斷等。接口與I/O通道：主機(jī)與被控對(duì)象之間進(jìn)行信息交換的紐帶。通用外部設(shè)備：擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的功能，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作人員的交互界面，用來(lái)完成信息的記錄、存儲(chǔ)、顯示、打印、傳送。檢測(cè)元件、儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)：檢測(cè)元件和儀表用來(lái)測(cè)量生產(chǎn)對(duì)象的某些參數(shù)，并將非電量的被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)換為電量表示；執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受CPU的命令使被控對(duì)象完成規(guī)定的控制動(dòng)作。操作臺(tái)：用來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的交互功能。3、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)有哪些主要特征？答：1.實(shí)時(shí)性 2.良好的輸入/輸出能力 3.標(biāo)準(zhǔn)化和系列化 4.模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 5.可靠性（平均無(wú)故障時(shí)間、抗干擾能力強(qiáng)、具有定時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)功能和硬件自檢功能）4、計(jì)算機(jī)

3、控制系統(tǒng)大致可分為哪幾類(lèi)？簡(jiǎn)述各類(lèi)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。答：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)大致可分為以下五類(lèi)： 1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS，Data Acquision System） 2）直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC，Direct Digital Control） 3）計(jì)算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)（SCC，Supervisory Computer Control） 4）分布式控制系統(tǒng)（DCS，Distributed Control System） 5）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS，F(xiàn)ieldbus Control System）1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)：DAS 計(jì)算機(jī)只對(duì)控制系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行采集、加工和分析處理，并將處理后的數(shù)據(jù)輸

4、出。操作人員根據(jù)輸出的數(shù)據(jù)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行處理，計(jì)算機(jī)不直接參與生產(chǎn)過(guò)程的控制，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠。2）直接數(shù)字控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)：DDC直接數(shù)字控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)經(jīng)輸入（AI或DI）對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。采集的數(shù)據(jù)進(jìn)入計(jì)算機(jī)后與預(yù)先設(shè)定的值進(jìn)行比較，或按照要求進(jìn)行處理。計(jì)算機(jī)根據(jù)比較和分析的結(jié)果，按照控制規(guī)律（如PID）經(jīng)輸出（AO或DO）對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行直接控制。3）計(jì)算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)：SCC 計(jì)算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)實(shí)際是兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，上一級(jí)為SCC，下一級(jí)為DDC。生產(chǎn)過(guò)程采集數(shù)據(jù)經(jīng)AI、DI送DDC的同時(shí)也送SCC。SCC根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算后獲得最佳設(shè)定值傳送給DDC。D

5、DC對(duì)設(shè)定值和測(cè)量值進(jìn)行比較，比較后的結(jié)果經(jīng)AO、DO送出，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)，要求SCC級(jí)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，存儲(chǔ)容量大；DCC則需要實(shí)時(shí)性好、可靠性高和環(huán)境適應(yīng)性好。 4）分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（DCS） 又稱(chēng)集散式控制系統(tǒng)。分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是“控制分散，管理集中”5）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）FCS是建立在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)總線是一種通信協(xié)議，是連接設(shè)備和系統(tǒng)的數(shù)字式網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場(chǎng)總線使控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)通信、設(shè)備互連與互操作、全數(shù)字通信等?，F(xiàn)場(chǎng)總線的組成由監(jiān)控設(shè)備、服務(wù)器和網(wǎng)橋、執(zhí)行器、變送器、輔助設(shè)備等部分。FCS與DCS系統(tǒng)相比有

6、以下特點(diǎn)：全數(shù)字信息傳輸 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更合理 方便的互操作性 第二章5、什么是PID控制算法？其優(yōu)點(diǎn)是什么？答：控制系統(tǒng)中，控制器的輸出是其輸入的比例、積分、微分（Proportional、Integral、Differential）的函數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)PID控制優(yōu)點(diǎn)：（1）PID控制技術(shù)成熟 (2) 不需要求出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 (3) 控制效果好6、試述PID算法的表達(dá)式中各項(xiàng)的作用。答：比例系數(shù)Kp決定控制作用的強(qiáng)弱，Kp加大時(shí)可減少系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，但Kp過(guò)大會(huì)引起振蕩或?qū)е孪到y(tǒng)不穩(wěn)定。積分項(xiàng)Ki/S用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，但積分項(xiàng)會(huì)使動(dòng)態(tài)過(guò)程變慢，增大系統(tǒng)的超調(diào)量，使系統(tǒng)的穩(wěn)定

7、性變壞。微分KdS的控制作用與偏差的變化速度有關(guān)。微分能產(chǎn)生超前的校正作用，有助于減少超調(diào)和振蕩，并能減少調(diào)整時(shí)間，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 7、寫(xiě)出位置式PID和增量式PID的表達(dá)式，增量式PID與位置式PID相比有什么優(yōu)點(diǎn)？答：數(shù)字PID控制的位置式：對(duì)上式作Z變換 Z傳遞函數(shù) 式中：Kp 為比例系數(shù) Ki=Kp*T/Ti為積分系數(shù) Kd=Kp*Td/T 為微分系數(shù)。增量式數(shù)字PID的控制算式將上式中同一時(shí)刻的輸入值合并，則增量式PID控制算式可寫(xiě)為：增量式數(shù)字PID控制算法有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）位置式算法需要計(jì)算偏差的累加值，容易產(chǎn)生累計(jì)誤差，而增量式算法只與三個(gè)采樣值有關(guān)，誤差可減少。（2

8、）位置式的積分項(xiàng)可能產(chǎn)生積分飽和與超調(diào)，增量式克服了上述缺點(diǎn)，使系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間縮短，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能得到提高。（3）當(dāng)過(guò)程控制系統(tǒng)中需要手動(dòng)自動(dòng)切換時(shí)，增量式易于實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊切換。 在實(shí)際工程中，大量使用增量式算法。 8、什么是不完全微分、積分分離的PID算式？答：不完全微分算法： 在PID算式中，當(dāng)有階躍信號(hào)輸入時(shí)，微分項(xiàng)的輸出急劇增加，引起高頻干擾。為了抑制高頻干擾，可在數(shù)字調(diào)節(jié)器中串接一個(gè)低通濾波器。積分分離算法： 在PID控制中積分項(xiàng)用于消除系統(tǒng)的穩(wěn)定誤差，但過(guò)大的積分會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性變壞，出現(xiàn)飽和和較大的超調(diào)量。 可采用積分分離算法，在誤差比較大，超過(guò)某一規(guī)定值時(shí)，取消積分，用PD

9、控制，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性；在誤差比較小時(shí)，采用PID控制，保持穩(wěn)態(tài)特性。9、在數(shù)字PID中，采樣周期如何確定？采樣周期的大小對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)有何影響？答：采樣周期T的確定：由采樣定理，采樣頻率的上限fs2fmax時(shí)，系統(tǒng)可真實(shí)恢復(fù)原有的信號(hào)。實(shí)際控制中，采樣頻率取值都取得較高，一般要根據(jù)被測(cè)參數(shù)的情況進(jìn)行變化影響采樣周期的因素有以下幾個(gè)方面：（1）擾動(dòng)頻率：當(dāng)擾動(dòng)頻率高時(shí)，采樣頻率應(yīng)相對(duì)提高。（2）被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性：被控對(duì)象的滯后和時(shí)間常數(shù)應(yīng)作為考慮的因素，采樣周期T應(yīng)與滯后時(shí)間基本相符。（3）控制的回路數(shù)：當(dāng)回路多時(shí)，采樣周期應(yīng)加大（4）其它如采用的算法和執(zhí)行器的類(lèi)型、控制的精度等因素。10、P

10、ID控制中，為何需要參數(shù)整定？簡(jiǎn)述臨界比例法、試湊法的的操作過(guò)程。答：工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于生產(chǎn)裝置的溫度、壓力、流量、液位等工藝變量常常要求維持在一定的數(shù)值上，或按一定的規(guī)律變化，以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求。PID控制器是根據(jù)PID控制原理對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行偏差調(diào)節(jié)，從而使被控變量的實(shí)際值與工藝要求的預(yù)定值一致。不同的控制規(guī)律適用于不同的生產(chǎn)過(guò)程，必須合理選擇相應(yīng)的控制規(guī)律，否則PID控制器將達(dá)不到預(yù)期的控制效果。試湊法 此方法是通過(guò)仿真或?qū)嶋H運(yùn)行，觀察系統(tǒng)對(duì)典型輸入作用的響應(yīng)曲線，根據(jù)PID各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的控制作用，反復(fù)調(diào)節(jié)試湊得到滿(mǎn)意的結(jié)果為止。 試湊時(shí)按先比例、后積分、再微分的次序進(jìn)行。（1）調(diào)

11、整比例系數(shù)KP，由小變大觀察響應(yīng)曲線的變化，達(dá)到滿(mǎn)意為止。（2）當(dāng)KP不能達(dá)到控制效果時(shí)，須加入積分環(huán)節(jié)。將積分時(shí)間常數(shù)，由大逐漸減小，并適當(dāng)調(diào)整KP，觀察系統(tǒng)特性， 使其保持在良好的動(dòng)態(tài)特性下消除穩(wěn)定誤差Ess。（3）若動(dòng)態(tài)特性不能滿(mǎn)意，則再加入微分環(huán)節(jié)，調(diào)整時(shí)，將微分時(shí)間常數(shù)由小到大，觀察系統(tǒng)特性。（4）按步驟，反復(fù)試湊，直到滿(mǎn)意為止。3、臨界比例法 該方法是一種簡(jiǎn)易的工程整定方法。臨界比例法是基于模擬調(diào)節(jié)器使用的一種PID參數(shù)整定方法，操作的步驟如下：（1）選擇一個(gè)足夠短的采樣周期 ；（2）將 輸入到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，只取比例控制，逐步縮小比例度，直到系統(tǒng)產(chǎn)生等幅振蕩，此時(shí)的比例度u稱(chēng)臨界

12、比例度，相應(yīng)的振蕩周期Tu稱(chēng)為臨界振蕩周期。3）選擇控制度：控制度指DDC的控制效果與模擬調(diào)節(jié)器控制效果之比，評(píng)價(jià)函數(shù)用誤差平方積分表示。 控制度=對(duì)于模擬系統(tǒng)，其誤差平方積分可按記錄紙上的圖形面積計(jì)算，而DDC系統(tǒng)可用計(jì)算機(jī)計(jì)算。通常當(dāng)控制度為1.05時(shí)，表示DDC系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)的控制效果相當(dāng)。（4） 根據(jù)控制度，查表可求出T、KP、KI和KD值。（5）按照上方法求得的參數(shù)，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行觀察控制效果，必要時(shí)可適當(dāng)調(diào)整參數(shù)，直到獲得滿(mǎn)意的效果為止。第四章11、工業(yè)控制領(lǐng)域中常用的微型計(jì)算機(jī)有哪幾種？答：控制系統(tǒng)中常用的微型計(jì)算機(jī)主要有以下幾種： （1）單片微型計(jì)算機(jī)和嵌入式系統(tǒng) （2）可編程邏

13、輯控制器 （3）STD總線工控機(jī) （4）工業(yè)PC機(jī)12、用單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，通常需要擴(kuò)充存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)述擴(kuò)充中需注意的事項(xiàng)。答：1）地址和編碼方式（1）統(tǒng)一式編碼方式單片機(jī)一般采用（2）隔離式編碼方式PC機(jī)采用 2）M的片選控制方式（1）線選控制方式（2）局部譯碼法（3）全譯碼法 3）M芯片的選擇（1）RAMSRAM、DRAM、IRAM（2）ROM 掩膜ROM、PROM、EPROM、E2 PROM 、閃速存儲(chǔ)器4）與CPU的連接（1）負(fù)載能力 較小系統(tǒng)CPU可與M芯片直接連接，較大系統(tǒng)時(shí)增加驅(qū)動(dòng)器。（2）時(shí)序的配合 盡量選與CPU速度相近的M芯片。（3）M的地址分配 確定擴(kuò)充M的容量，選擇合

14、適的芯片，畫(huà)出地址分配圖，選出譯碼器等其它器件，畫(huà)出硬件連接圖。（4）搭出硬件電路并進(jìn)行調(diào)試，制作集成電路板。13、微機(jī)控制系統(tǒng)中，常用的顯示器件有哪幾種？各自的特點(diǎn)是什么 ？什么是動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示？比較兩者的優(yōu)缺點(diǎn)。答：控制系統(tǒng)常用顯示器：1）顯示和記錄儀表2）LED和LCD 3）CRT顯示器 4）大屏幕1、 LED顯示器（1）分為七段和米字型 （2）有共陰和共陽(yáng)兩種接法（3）有紅、黃、藍(lán)、紫多種顏色（4）已經(jīng)有將4-6位集成在一起的多位LED數(shù)碼管 LED數(shù)碼管的顯示方法（1）軟件實(shí)現(xiàn)方法 動(dòng)態(tài)顯示：?jiǎn)纹瑱C(jī)定時(shí)對(duì)顯示器件掃描，顯示器件分時(shí)工作。 優(yōu)點(diǎn)：使用硬件少、線路簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜 缺點(diǎn)

15、：占用機(jī)時(shí)長(zhǎng)靜態(tài)顯示單片機(jī)一次輸出顯示后，一直保持顯示結(jié)果，直到下一次送新的顯示內(nèi)容。 優(yōu)點(diǎn)：占用機(jī)時(shí)少、顯示可靠 缺點(diǎn)：使用硬件多、線路比較復(fù)雜、價(jià)格較高（2）硬件實(shí)現(xiàn)方法 采用硬件譯碼器代替軟件獲得顯示代碼，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省CPU的機(jī)時(shí)，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。同樣分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種。2、LCD LCD顯示器是在兩片玻璃間配置10-12um的薄層流體液晶構(gòu)成。和LED相比較LCD的特點(diǎn)是不僅能顯示數(shù)字，還能顯示圖像。LCD顯示器的顯示方式： 筆段式：類(lèi)似7段LED顯示器，為長(zhǎng)條狀顯示像素組成的顯示器。 點(diǎn)陣字符式和點(diǎn)陣圖形式：顯示像素連續(xù)排列，可以顯示字符和各種圖形曲線。顯示時(shí)需加驅(qū)動(dòng)器控制。14、試述

16、可編程控制器PLC、 STD工控機(jī)和工業(yè)PC機(jī)的主要特點(diǎn)和應(yīng)用。它們分別使用于何種控制系統(tǒng)？答：（1）PLC可編程控制器的特點(diǎn):可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 編程簡(jiǎn)單，使用方便 組合靈活，適用面廣 豐富的I/O接口模塊，功能齊全，擴(kuò)充方便 體積小，體重輕，價(jià)格低。應(yīng)用：順序控制 定時(shí)控制 過(guò)程控制 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理 其他實(shí)現(xiàn)的功能：順序控制 過(guò)程控制 計(jì)數(shù)定時(shí)控制 模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)處理 通信和聯(lián)網(wǎng) 冗余控制 監(jiān)控功能 其他功能（2）STD工控機(jī)特點(diǎn)：采用165×114mm的小板結(jié)構(gòu)，機(jī)械強(qiáng)度好，抗沖擊、抗震動(dòng)、抗老化和抗干擾能力強(qiáng)； 小板上元件少，因此散熱性能好，提高了系統(tǒng)的可靠

17、性和可維護(hù)性。此外，元器件都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格篩選和老化處理，使其產(chǎn)品的平均無(wú)故障間隔時(shí)間（MTBF）達(dá)60年。 提供大量功能模塊（近千種），模塊設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，用戶(hù)可根據(jù)實(shí)際需要選擇各種模塊和軟件構(gòu)成工業(yè)控制系統(tǒng)。既提高了設(shè)計(jì)的效率又降低了系統(tǒng)的成本。兼容開(kāi)放式的總線結(jié)構(gòu)，使STD總線可支持多種8位CPU，包括Z80、M68系列和PC系列的多種產(chǎn)品。采用周期竊取和分時(shí)復(fù)用技術(shù)，可靈活地?cái)U(kuò)充升級(jí)16位和32位的CPU，配套性和兼容性好。總線模板上各接口之間呈直線連接，信號(hào)最短距離傳送，運(yùn)行速度高，減少了干擾，對(duì)軟件（系統(tǒng)軟件）采用固化措施，提高了可靠性。應(yīng)用場(chǎng)合：由于以上特點(diǎn)，STD總線可適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的震動(dòng)

18、、灰塵、高溫、有害氣體、電磁干擾等惡劣環(huán)境，成為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)首選的控制機(jī)。（3）工業(yè)PC機(jī) IPC特點(diǎn)：可靠性高 實(shí)時(shí)性好 環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng) 小板結(jié)構(gòu)，模塊化設(shè)計(jì)，完善的I/O通道 系統(tǒng)開(kāi)放性好 性能價(jià)格比高第五章15、什么是傳感器？傳感器有哪些主要的技術(shù)指標(biāo)？選用傳感器應(yīng)當(dāng)遵循哪些規(guī)則？答：傳感器是一種能感知某一被測(cè)量，并將被測(cè)量變換為相應(yīng)的其它量的器件或裝置。傳感器的技術(shù)指標(biāo)：（1）輸入特性 l    量程 測(cè)量上限與下限的差 l    過(guò)載 超出傳感器測(cè)量范圍的最大允許輸入值（2）靜態(tài)響應(yīng)特性 l   

19、精度 測(cè)量結(jié)果與“真值”的靠近程度 l    分辨率 對(duì)被測(cè)量相對(duì)變化的最高反應(yīng)能力 l    靈敏性 輸出量變化值與相應(yīng)輸入量變化值之比 l    穩(wěn)定性 在一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持性能參數(shù)的能力（3）動(dòng)態(tài)特性 動(dòng)態(tài)特性是指被測(cè)量在變化時(shí)傳感器的輸出量是否能追隨輸入量的變化，分為階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)兩類(lèi)，可根據(jù)其特性曲線的特征值來(lái)判定。主要的指標(biāo)是時(shí)間常數(shù)，上升時(shí)間Tr ，建立時(shí)間Ts ，過(guò)沖量，衰減比等。選用傳感器的一般規(guī)則：（1）與測(cè)量條件有關(guān)的事項(xiàng) 測(cè)量的目的、被測(cè)量的類(lèi)型、測(cè)量的范圍、測(cè)量所需的時(shí)間（2

20、）與傳感器性能有關(guān)的事項(xiàng) 靜態(tài)響應(yīng)特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。（3）與使用條件有的事項(xiàng) 場(chǎng)所、溫度、濕度、是否與其它設(shè)備相連、外界干擾、功率容量、外形尺寸、重量等。 （4）其它 傳感器的性能價(jià)格比、生產(chǎn)廠家的服務(wù)、交貨時(shí)間、保修時(shí)間、零配件的供應(yīng)等。16、在模擬量輸入通道中，信號(hào)調(diào)理包括哪幾部分？答：放大器、信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備、濾波器17、畫(huà)出模擬量輸入（輸出）通道的結(jié)構(gòu)圖，說(shuō)明各部分的作用。答：模擬量輸入通道原理框圖多路開(kāi)關(guān)：1、將待測(cè)控的多路參數(shù)分時(shí)接通，送入通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；2、將計(jì)算機(jī)處理后的數(shù)據(jù)分時(shí)的經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，控制執(zhí)行器的執(zhí)行。 兩種用途可采用同一種多路開(kāi)關(guān)，但具體任務(wù)不同，常將前

21、者稱(chēng)為多路開(kāi)關(guān)，后者稱(chēng)為多路分配器。18、解釋下列名詞：采樣、量化、編碼。答：采樣：將模擬信號(hào)變?yōu)橐淮}沖信號(hào)，采樣的輸出跟隨模擬量輸入的變化。保持：保持采樣時(shí)的信號(hào)不變，直到保持命令撤消為止，以便完成A/D轉(zhuǎn)換。量化：將采樣時(shí)刻的信號(hào)按最小量化單位取整。編碼：將量化后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼形式，即數(shù)字量，屬于無(wú)誤差的等效轉(zhuǎn)化，編碼后的數(shù)字量可由計(jì)算機(jī)識(shí)別并處理。解碼：將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬脈沖信號(hào)。19、什么是孔徑時(shí)間（TAP）和捕捉時(shí)間（TAC）？答：孔徑時(shí)間指保持命令發(fā)出后到邏輯輸入控制的開(kāi)關(guān)完全斷開(kāi)所需時(shí)間。 TAP的存在影響A/D轉(zhuǎn)換的精度。捕捉時(shí)間是采樣命令發(fā)出后，輸出值從保持值到達(dá)當(dāng)

22、前輸入信號(hào)值所需時(shí)間。 TAC影響采樣頻率的提高。20、A/D轉(zhuǎn)換器按轉(zhuǎn)換方式如何分類(lèi)？敘述各種轉(zhuǎn)換方式的優(yōu)缺點(diǎn)。答：A/D轉(zhuǎn)換器按轉(zhuǎn)換方式分類(lèi)：逐次逼近型、雙積分型、V/F、 -型變換器21、D/A輸出中，解釋?zhuān)?）什么是單極性和雙極性輸出？（2）什么是左對(duì)齊和右對(duì)齊答：（1）單極性輸出：指輸入的數(shù)字量為最小到最大時(shí)輸出電壓全為正或全為負(fù)。在電壓輸出型的D/A轉(zhuǎn)換器中，因其片內(nèi)含有一級(jí)運(yùn)算放大器，已經(jīng)將模擬電流量轉(zhuǎn)換為模擬電壓量輸出，因而屬于單極性輸出類(lèi)型；而電流輸出型的D/A轉(zhuǎn)換器中，為了保證梯形電阻網(wǎng)路各支路及各臂壓降穩(wěn)定不變，必須將OUT1端接“虛地”。因此，常常將電流輸出型的D/A轉(zhuǎn)

23、換器的電流輸出端與一電壓放大器相連接，而構(gòu)成單極性的電壓輸出方式。雙極性輸出：指輸入的數(shù)字量為最小到最大時(shí)輸出電壓部分為正部分為負(fù)。在隨動(dòng)系統(tǒng)中，例如伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，由偏差產(chǎn)生的控制量，不僅與其大小有關(guān)，而且還與控制量的極性有關(guān)，因而要求D/A轉(zhuǎn)換器為負(fù)載提供雙極性電壓的輸出方式。（2）× × × × D11 D10 D9 D8D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D3 D2 D1 D0 × × × × （a）向右對(duì)齊數(shù)據(jù)格式 （b）向左對(duì)齊

24、數(shù)據(jù)格式 “向右對(duì)齊數(shù)據(jù)”時(shí)，將單片機(jī)的D0-D7與D/A轉(zhuǎn)換器的D0-D7連接，再將單片微機(jī)的數(shù)據(jù)總線中D3D0與D/A轉(zhuǎn)換器的D11 D8對(duì)應(yīng)連接起來(lái)。 “向左對(duì)齊數(shù)據(jù)”時(shí)，將單片機(jī)的D0-D7與D/A轉(zhuǎn)換器的D11-D4連接，再將單片微機(jī)的數(shù)據(jù)總線中D7-D4與D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸入端D3-D0對(duì)應(yīng)連接起來(lái)。22、在控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器按所需能量分，分成哪三類(lèi)？各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？答：A.電動(dòng)執(zhí)行器。 分為電機(jī)式和電磁式兩類(lèi)。電機(jī)式包括伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。電磁式包括繼電器、接觸器、電磁閥、電磁離合器等。 電動(dòng)執(zhí)行器具有響應(yīng)速度快，與計(jì)算機(jī)接口容易等優(yōu)點(diǎn)，成為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)

25、。 其中步進(jìn)電機(jī)由于可以直接接受數(shù)字量，并且執(zhí)行速度快、精度高，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。B.氣動(dòng)執(zhí)行器。 氣動(dòng)執(zhí)行器分為薄膜式和活塞式兩種。 氣動(dòng)執(zhí)行器由接收器、噴嘴擋板結(jié)構(gòu)、氣馬達(dá)或作動(dòng)筒等 部分組成。接收器接受計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)的控制命令，將電量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈮盒盘?hào)，驅(qū)動(dòng)氣馬達(dá)或作動(dòng)筒運(yùn)轉(zhuǎn)，開(kāi)啟或關(guān)閉閥門(mén)，完成執(zhí)行功能。 氣動(dòng)執(zhí)行器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出推力大、價(jià)格低廉、防火防爆，常用于石油、化工、冶金、電力等部門(mén)。C.液壓執(zhí)行器。 液壓執(zhí)行器由控制部分（節(jié)流閥、射流噴管、可調(diào)泵）和執(zhí)行部分（液壓馬達(dá)、動(dòng)力作動(dòng)簡(jiǎn)）組成，可將油液壓力轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。液壓執(zhí)行器的優(yōu)點(diǎn)是

26、能進(jìn)行無(wú)級(jí)變速、輸出功率大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便，常用于傳送大扭矩和推力的場(chǎng)所。23、在開(kāi)關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)中，為何要采取隔離措施，常用的隔離措施有哪幾種？開(kāi)關(guān)量輸入/輸出電路中常采用哪幾種保護(hù)方法？答：開(kāi)關(guān)量：繼電器的合上和斷開(kāi)，按鈕的按下和松開(kāi)等。對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制的器件，在開(kāi)關(guān)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾信號(hào)，如不處理可能造成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的損壞和誤動(dòng)作。因此在開(kāi)關(guān)量輸入/輸出通道和接口設(shè)計(jì)中，必須考慮信號(hào)的調(diào)理和隔離。常用隔離措施：a、光電隔離 b、繼電器隔離 c、變壓器隔離開(kāi)關(guān)量輸入/輸出電路中常采用保護(hù)方法：24、說(shuō)明繼電器的工作原理，選用繼電器應(yīng)考慮哪些因素？答：繼電器是電器控制中最常用

27、的一種控制器。繼電器由通電線圈和觸點(diǎn)（常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)）構(gòu)成。工作原理：當(dāng)線圈通電時(shí)，由于磁場(chǎng)的作用，使開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合或打開(kāi)，接通或斷開(kāi)執(zhí)行器，完成控制功能。通電線圈用直流低電壓控制（如9V、12V、24V），觸點(diǎn)輸出部分可以直接與220V或380V市電和工業(yè)用電相連。選用繼電器時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮下面因素：a繼電器的額定工作電壓（或電流）。b接點(diǎn)的數(shù)量、種類(lèi)和負(fù)荷、吸合和釋放的時(shí)間。c繼電器的體積和封裝形式。d繼電器的工作環(huán)境。25、SSR與繼電器相比有何優(yōu)點(diǎn)？答：繼電器觸點(diǎn)吸合時(shí)容易產(chǎn)生火花，引起干擾，影響系統(tǒng)可靠性。SSR用晶體管或可控硅代替常規(guī)繼電器的觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，并將光電隔離器融為一體（是一種帶光電隔

28、離的無(wú)觸點(diǎn)通斷型大型功率電子開(kāi)關(guān)）。它比電磁繼電器工作可靠，并有壽命長(zhǎng)，對(duì)外干擾小、抗干擾能力強(qiáng)、開(kāi)關(guān)速度快、使用方便、輸入與TTL和CMOS電平兼容等特點(diǎn)，故在工業(yè)控制中應(yīng)用廣泛。26、在計(jì)算器控制中，采用哪幾種大功率器件驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器的工作？答：a門(mén)電路 b大功率管 c繼電器和固態(tài)繼電器 d可控硅27、試述步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理。答：步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)變換成角位移或直線位移的執(zhí)行器件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制和儀表中。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理：步進(jìn)電機(jī)由定子轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子由多個(gè)矩形小齒均勻分布在園周上；定子嵌裝有多相不同連接的控制繞組，定子的繞組線圈，由專(zhuān)用的電源供給電脈沖信號(hào)，使定子的磁極

29、產(chǎn)生磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)子形成磁路，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度。 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角位移與控制脈沖間精確同步，可以通過(guò)改變脈沖頻率來(lái)調(diào)速，具有精度高、能快速啟停等優(yōu)點(diǎn)。28、在三相步進(jìn)電機(jī)中，說(shuō)明：（1）三相的含義（2）三相單三拍、三相雙三拍、三相六拍的通電順序答：（1）三相：電機(jī)的定子上有6個(gè)等分磁極，A、A，B、B，C、C，相鄰兩個(gè)磁極間夾角600，相對(duì)兩個(gè)磁極組成一相，構(gòu)成A-A，B-B，C-C三相。（2）a三相單三拍，通電順序?yàn)?A B C Ab三相雙三拍，通電順序?yàn)?B BC CA Bc 三相六拍，通電順序?yàn)?AB B BC C CA 第六章29、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件的分類(lèi)、軟件應(yīng)具有哪些

30、主要特點(diǎn)？ 什么是順序查表法、計(jì)算查表法和對(duì)分查表法？答：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件的分類(lèi)：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件應(yīng)當(dāng)具有以下特點(diǎn)： a、實(shí)時(shí)性 對(duì)系統(tǒng)的一組特定的輸入，在未發(fā)生變化前，系統(tǒng)能作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。 b、并發(fā)性 能支持多任務(wù)并行操作，具有資源共享、保護(hù)功能并能有效地進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信。 d、隨機(jī)性 能及時(shí)響應(yīng)偶發(fā)性事件，并能對(duì)這些事件做出正確的判斷和處理。 e、良好的界面 軟件應(yīng)當(dāng)有友好的界面，以利于參數(shù)的調(diào)整和操作人員的操作。 順序查表法： 對(duì)無(wú)順序排列的表格，一般采用順序查表法。 順序查表的步驟如下： （1）表的起始位置送PC和DPTR （2）表格的長(zhǎng)度存放在某個(gè)寄存器中 （3）要查找的關(guān)鍵字放在某一內(nèi)存單元 （4）用CJNE A，direct , rel指令進(jìn)行查找計(jì)算查表法：根據(jù)所給元素，通過(guò)一定