計(jì)算機(jī)控制技術(shù)試卷及答案

1、一、填空題.工業(yè)控制機(jī)是指按生產(chǎn)過程控制的特點(diǎn)和要求而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它包括硬件和軟件兩個(gè)組成部分。.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中常用的控制器有可編程序控制器、工控機(jī)、單片機(jī)、DSP智能調(diào)節(jié)器等。.在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，被測信號(hào)有單端對地輸入和雙端不對地輸入兩種輸入方式。.ADC0809是一種帶有8通道模擬開關(guān)的8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。.模擬量輸入通道的任務(wù)是把從系統(tǒng)中檢測到的模擬信號(hào)，變成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào),經(jīng)接口送往計(jì)算機(jī)。8.模塊化程序設(shè)計(jì)一般包括自頂向下和自底向上兩種設(shè)計(jì)方法。10.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的輸入變送器和輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)統(tǒng)一為010mADC或420mADC.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由和兩大部分組成。計(jì)算機(jī)、

2、生產(chǎn)過程.集散控制系統(tǒng)（DCS的結(jié)構(gòu)模式為：.操作站一控制站一現(xiàn)場儀表.變送器輸出的信號(hào)為或的統(tǒng)一信號(hào)。010mA420mA10.采用雙絞線作信號(hào)引線的目的是減少電磁感應(yīng)1、實(shí)時(shí)的概念不能脫離具體的過程，一個(gè)在線的系統(tǒng)不一定是一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，但一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)必定是在線系統(tǒng)。2、典型的工業(yè)生產(chǎn)過程可分為：連續(xù)過程、離散過程、批量過程。3、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型型式：操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)、綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)。4、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢：控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、扁平化、綜合化。5、數(shù)字量輸出通道主要由輸出鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)電路、輸出口地址譯碼電

3、路等組成。6、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，模擬量輸入通道的任務(wù)是把系統(tǒng)中檢測到的模擬信號(hào)，變成、二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，經(jīng)接口送往計(jì)算機(jī)。7、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的CPUK干擾措施常采用看門狗、電源監(jiān)控(掉電檢測及保護(hù))、復(fù)位等方法。9、香農(nóng)采樣定理：如果模擬信號(hào)(包括噪聲干擾在內(nèi))頻譜的最高頻率為fmax，只要按照采樣頻率f2fmax進(jìn)行采樣，那么采樣信號(hào)y*(t)就能唯一地復(fù)觀y(t).10、程序設(shè)計(jì)通常分為5個(gè)步驟，即問題定義、程序設(shè)計(jì)、編碼、調(diào)試、改進(jìn)和再設(shè)計(jì)。二、名詞解釋信號(hào)調(diào)理為了將外部開關(guān)量信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)、必須將現(xiàn)場輸入的狀態(tài)信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換、保護(hù)、濾波、隔離等措施轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠接收的邏輯信號(hào)，這些功能

4、稱為信號(hào)調(diào)理。有源I/V變換主要是利用有源器件運(yùn)算放大器、電阻來實(shí)現(xiàn)將變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)變換成標(biāo)電壓信號(hào)。積分分離在PID控制中，為了提高控制性能，當(dāng)偏差e(k)較大時(shí)，取消積分作用（采用PD控制）；當(dāng)偏差e（k）較小時(shí)才將積分作用投入（采用PID控制）模糊集合在人類思維中，有許多模糊的概念，如大、小、冷、熱等，都沒有明確的內(nèi)涵和外延的集合。軟件陷阱就是一條引導(dǎo)指令，強(qiáng)行將捕獲的程序引向一個(gè)指定的地址，在那里有一段專門對程序出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序。采樣過程按一定的時(shí)間間隔把時(shí)間上連續(xù)和幅值上也連續(xù)的模擬信號(hào)，變成在時(shí)刻0、T、2T、kT的一連串脈沖輸出信號(hào)的過程。地線是信號(hào)電流流回信號(hào)源的地

5、阻抗路徑。”數(shù)字程序控制就是計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的指令和數(shù)據(jù)，控制生產(chǎn)機(jī)械（如各種加工機(jī)床）按規(guī)定的工作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)速度等規(guī)律自動(dòng)地完成工作的自動(dòng)控制數(shù)據(jù)是描述客觀事物的數(shù)、字符，以及所有能輸入到計(jì)算機(jī)中并被計(jì)算機(jī)程序處理的符號(hào)的集合。積分飽和如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)已到極限位置，仍然不能消除偏差時(shí)，由于積分作用，盡管計(jì)算PID差分方程式所得的運(yùn)算結(jié)果繼續(xù)增大或減小，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)已無相應(yīng)的動(dòng)作接口是計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備交換信息的橋梁。過程通道是在計(jì)算機(jī)和生產(chǎn)過程之間設(shè)置的信息傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道。所謂量化，就是采用一組數(shù)據(jù)來逼近離散模擬信號(hào)的幅值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。自動(dòng)校準(zhǔn)是指在系統(tǒng)開機(jī)后或每隔一

6、定時(shí)間自動(dòng)測量基準(zhǔn)參數(shù)，然后計(jì)算誤差模型，獲得并存儲(chǔ)誤差補(bǔ)償因子。HMI就是使用者與機(jī)器間溝通、傳達(dá)及接收信息的一個(gè)接口。三、選擇題下列不屬于數(shù)字控制方式的是（C）A、點(diǎn)位控制B、直線控制C、網(wǎng)格控制D、輪廓控制8位的A/D轉(zhuǎn)換器分辨率為（C）A、0.01587B、0.007874C、0.003922D、0.0009775專家控制系統(tǒng)大致可以分為（D）專家自整定控制專家自適應(yīng)控制專家監(jiān)督控制混合型專家控制仿人智能控制A、B、C、D一個(gè)8位的A/D轉(zhuǎn)換器（量化精度0.1%）,孔徑時(shí)間3.18dm,如果要求轉(zhuǎn)換誤差在轉(zhuǎn)換精度內(nèi)，則允許轉(zhuǎn)換的正弦波模擬信號(hào)的最大頻率為（B）A、5HzB、50HzC、

7、100HzD、500Hz某熱處理爐溫度變化范圍為01350，經(jīng)溫度變送器變換為15V的電壓送至ADC0809ADC080勺輸入范圍為05V,當(dāng)t=KT時(shí)，ADC0809的轉(zhuǎn)換2果為6A,此時(shí)爐溫為（C）A、588.98B、288.98C、361.23D、698.73.如果模擬信號(hào)頻譜的最高頻率為fmax,只要按照采樣頻率(A)進(jìn)行采樣，那么采樣信號(hào)就能唯一的復(fù)觀。八1-,1A.fn2fmaxB.ffmaxC.f 0時(shí),采用PD控制C.當(dāng)e(k)時(shí)，采用PD控制D. 當(dāng)e(k)時(shí)，采用PI控制1、如圖1所示，Vout為8位D/A轉(zhuǎn)換器的雙極性輸出端，若輸入數(shù)字量(基準(zhǔn)參考電遂ef=5V,則Vou

8、t為：(CA、4.375V B 、-4.375V3.75VD、-3.75V2、對于電動(dòng)組合儀表DDZ-in型采用的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)信號(hào)是：（B）DC010mA、DC020VDC420m、ADC15VDC010mA、DC15VDC420m、ADC020V4、q=20mV時(shí)，量化誤差為10mV0.9901.009V范圍內(nèi)的采樣值，其量化結(jié)果都是：（D）A、2B、1C、100D、505、軟件抗干擾技術(shù)包括：（D）數(shù)字濾波技術(shù)、開關(guān)量的軟件抗干擾技術(shù)、指令冗余技術(shù)、軟件陷阱A、B、C、D、四、簡答題什么是干擾，干擾來源，抗干擾措施。答：就是有用信號(hào)以外的噪聲或造成計(jì)算機(jī)設(shè)備不能正常工作的破壞因素。外部干擾和內(nèi)

9、部干擾。硬件措施，軟件措施，軟硬結(jié)合的措施。逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)原理。答：所謂逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)，就是刀具或繪圖筆每走一步都要和給定軌跡上的坐標(biāo)值進(jìn)行比較，看這點(diǎn)在給定軌跡的上方或下方，或是給定軌跡的里面或外面，從而決定下一步的進(jìn)給方向。簡述數(shù)字濾波技術(shù)，其算法有哪些?答：所謂數(shù)字濾波，就是通過一定的計(jì)算或判斷程序減少干擾在有用信號(hào)中的比重。故實(shí)質(zhì)上它是一種程序?yàn)V波。算術(shù)平均值法、中位值濾波法、限幅濾波法、慣性濾波法。5.數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)步驟？答：設(shè)計(jì)假想的連續(xù)控制器、選擇采樣周期T、將DS離散化為D、設(shè)計(jì)由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的控制算法、校驗(yàn)五個(gè)步驟。.什么是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)？它的工作原理是怎樣的？.什么是

10、共模干擾？如何抑制？.直線插補(bǔ)計(jì)算過程有哪幾個(gè)步驟？.程序設(shè)計(jì)通常分為哪五個(gè)步驟？.如何消除積分飽和？1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就是利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制的系統(tǒng)。從本質(zhì)上看，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理可納為以下三個(gè)步驟：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)控制決策、實(shí)時(shí)控制輸出2共模干擾是指A/D轉(zhuǎn)換器兩個(gè)輸入端上公有的干擾電壓。其抑制方法：變壓器隔離、光電隔離、浮地屏蔽、采用儀表放大器提高共模抑制比。3偏差判別、坐標(biāo)進(jìn)給、偏差計(jì)算、終點(diǎn)判斷4問題定義、程序設(shè)計(jì)、編碼、調(diào)試、改進(jìn)和再設(shè)計(jì)5對計(jì)算出的控制量u(k)限幅，同時(shí)，把積分作用切除掉。1、什么叫共模干擾，其抑制方法有哪些?共模干擾也稱共態(tài)干擾，是指模/數(shù)轉(zhuǎn)

11、換器兩個(gè)輸入端上公有的干擾電壓。抑制方法有：變壓器隔離、光電隔離、浮地隔離、采用儀表放大器提高共模抑制比。2、在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，一般有哪幾種地線？模擬地、數(shù)字地、安全地、系統(tǒng)地、交流地五種。3、簡述逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)刀具或繪圖筆每走一步都要和給定軌跡上的坐標(biāo)值進(jìn)行比較，看點(diǎn)在給定軌跡的上方或下方，或是給定軌跡的里面或外面，從而決定下一步的進(jìn)給方向。如果原來在給定軌跡的下方，下一步就向給定軌跡的上方走，如果原來在給定軌跡的里面，下一步就向給定軌跡的外面走如此，走一步、看一看，比較一次，決定下一步走向，以便逼近給定軌跡，即形成逐點(diǎn)比較插補(bǔ)。4、設(shè)加工第二象限直線OA起點(diǎn)為0(0,0),終點(diǎn)坐標(biāo)為A(

12、-4,6),試用直線插補(bǔ)法在圖(2)上做出走步軌跡圖(標(biāo)明方向)。畫出典型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本框圖。答：典型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本框圖如下：根據(jù)采樣過程的特點(diǎn)，可以將采樣分為哪幾種類型？答：根據(jù)采樣過程的特點(diǎn)，可以將采樣分為以下幾種類型。周期采樣：指相鄰兩次采樣的時(shí)間間隔相等，也稱為普通采樣。同步采樣：如果一個(gè)系統(tǒng)中有多個(gè)采樣開關(guān)，它們的采樣周期相同且同時(shí)進(jìn)行采樣，則稱為同步采樣。非同步采樣：如果一個(gè)系統(tǒng)中有多個(gè)采樣開關(guān)，它們的采樣周期相同但不同時(shí)開閉，則稱為非同步采樣。多速采樣：如果一個(gè)系統(tǒng)中有多個(gè)采樣開關(guān)，每個(gè)采樣開關(guān)都是周期采樣的，但它們的采樣周期不相同，則稱多速采樣。隨機(jī)采樣：若相鄰兩次

13、采樣的時(shí)間間隔不相等，則稱為隨機(jī)采樣。簡述比例調(diào)節(jié)、積分調(diào)節(jié)和微分調(diào)節(jié)的作用。答：(1)比例調(diào)節(jié)器：比例調(diào)節(jié)器對偏差是即時(shí)反應(yīng)的，偏差一旦出現(xiàn)，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用，使輸出量朝著減小偏差的方向變化，控制作用的強(qiáng)弱取決于比例系數(shù)KP。比例調(diào)節(jié)器雖然簡單快速，但對于系統(tǒng)響應(yīng)為有限值的控制對象存在靜差。加大比例系數(shù)Kp可以減小靜差，但是Kp過大時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)質(zhì)量變壞，引起輸出量振蕩，甚至導(dǎo)致閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。)積分調(diào)節(jié)器：為了消除在比例調(diào)節(jié)中的殘余靜差，可在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上加入積分調(diào)節(jié)。積分調(diào)節(jié)具有累積成分，只要偏差e不為零，它將通過累積作用影響控制量u,從而減小偏差，直到偏差為零。積分時(shí)間常數(shù)

14、Ti大，則積分作用弱，反之強(qiáng)。增大TI將減慢消除靜差的過程，但可減小超調(diào)，提高穩(wěn)定性。引入積分調(diào)節(jié)的代價(jià)是降低系統(tǒng)的快速性。)微分調(diào)節(jié)器：為加快控制過程，有必要在偏差出現(xiàn)或變化的瞬間，按偏差變化的趨向進(jìn)行控制，使偏差消滅在萌芽狀態(tài)，這就是微分調(diào)節(jié)的原理。微分作用的加入將有助于減小超調(diào)，克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。采樣保持器LF398工作原理圖如下圖，試分析其工作原理。答：LF398的電路原理：放大器A作為比較器來控制開關(guān)S的通斷，若IN+的電壓高于IN-的電壓，則S閉合，由Ai、A組成跟隨器，并向Q端外接的保持電容充電；IN+的電壓低于IN-的電壓時(shí)，則S斷開，外接電容保持S斷開時(shí)刻的電壓，并經(jīng)A組成的跟隨器輸出至Aout。線性離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是什么？答：線性離散控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是：閉環(huán)系統(tǒng)特征方程的所有根的模1Zi11,即閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)的極點(diǎn)均位于z平面的單位圓內(nèi)。為什么會(huì)出現(xiàn)比例和微分飽和現(xiàn)象？答：當(dāng)給定值發(fā)生很大躍變時(shí)，在PID增量控制算法中的比例部分和微分部分計(jì)算出的控制增量可能比較大(由于積分項(xiàng)的系數(shù)一般小得多，所以積分部分的增量相對比較小)。如果該計(jì)算值超過了執(zhí)行元件所允許的最大限度，那么，控制作用必然不如應(yīng)有的計(jì)算值理想，其中計(jì)