計算機控制技術(shù)試卷及答案

1、一、 填空題（合計20分，每題2分）1.工業(yè)控制機是指按生產(chǎn)過程控制的特點和要求而設(shè)計的計算機，它包括硬件 和軟件兩個組成部分。2.計算機控制系統(tǒng)中常用的控制器有可編程序控制器、工控機、單片機、DSP、智能調(diào)節(jié)器等。3.在計算機控制系統(tǒng)中，被測信號有單端對地輸入和雙端不對地輸入兩種輸入方式。4.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。5.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，變成二進制數(shù)字信號，經(jīng)接口送往計算機。6.信號接地方式應(yīng)采用一點接地方式，而不采用多點接地方式。7.按極點配置設(shè)計的控制器通常有兩部分組成，一部分是狀態(tài)觀測器，另一部分是控制規(guī)律。8

2、.模塊化程序設(shè)計一般包括 自頂向下 和自底向上 兩種設(shè)計方法。9.線性表、數(shù)組、堆棧和隊列的共同特點是要求連續(xù)的存儲單元來順序存放數(shù)據(jù)元素。10.計算機控制系統(tǒng)的輸入變送器和輸出執(zhí)行機構(gòu)的信號統(tǒng)一為010mA DC或420mA DC。二、名詞解釋（合計30分，每題5分）1.采樣過程 按一定的時間間隔T，把時間上連續(xù)和幅值上也連續(xù)的模擬信號，變成在時刻0、T、2T、kT的一連串脈沖輸出信號的過程。2.地線 是信號電流流回信號源的地阻抗路徑。”3.數(shù)字程序控制就是計算機根據(jù)輸入的指令和數(shù)據(jù)，控制生產(chǎn)機械(如各種加工機床)按規(guī)定的工作順序、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4

3、.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算機中并被計算機程序處理的符號的集合。5.積分飽和 如果執(zhí)行機構(gòu)已到極限位置，仍然不能消除偏差時，由于積分作用，盡管計算PID差分方程式所得的運算結(jié)果繼續(xù)增大或減小，但執(zhí)行機構(gòu)已無相應(yīng)的動作三、選擇題（合計15分，每題3分）1.下列不屬于數(shù)字控制方式的是（ C ）A、點位控制 B、直線控制 C、網(wǎng)格控制 D、輪廓控制2.8位的A/D轉(zhuǎn)換器分辨率為（ C ）A、0.01587 B、0.007874 C、0.003922 D、0.00097753.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

4、智能控制 A、 B、 C、 D、4.一個8位的A/D轉(zhuǎn)換器(量化精度0.1%)，孔徑時間3.18µm，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的最大頻率為（ B ）A、5Hz B、50Hz C、100Hz D、500Hz5.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ADC0809，ADC0809的輸入范圍為05V，當(dāng)t=KT時，ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)果為6A，此時爐溫為（C ）A、588.98 B、288.98 C、361.23 D、698.73四、簡答題（合計20分，每題5分）1.什么是干擾，干擾來源，抗干擾措施。答：就是有用信號以外的噪

5、聲或造成計算機設(shè)備不能正常工作的破壞因素。外部干擾和內(nèi)部干擾。硬件措施，軟件措施，軟硬結(jié)合的措施。2.逐點比較法插補原理。答：所謂逐點比較法插補，就是刀具或繪圖筆每走一步都要和給定軌跡上的坐標(biāo)值進行比較，看這點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給方向。3. 簡述數(shù)字濾波技術(shù)，其算法有哪些? 答：所謂數(shù)字濾波，就是通過一定的計算或判斷程序減少干擾在有用信號中的比重。故實質(zhì)上它是一種程序濾波。算術(shù)平均值法、中位值濾波法、限幅濾波法、慣性濾波法。4.數(shù)字控制器算法的工程實現(xiàn)分為哪六部分？答：包括給定值處理、被控量處理、偏差處理、控制算法的實現(xiàn)、控制量處理、自動手動處

6、理。5.數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計步驟？ 答：設(shè)計假想的連續(xù)控制器、選擇采樣周期T、將DS離散化為Dz、設(shè)計由計算機實現(xiàn)的控制算法、校驗五個步驟。一、填空題（共20分，每題2分）1.計算機系統(tǒng)由 和 兩大部分組成。2.集散控制系統(tǒng)（DCS）的結(jié)構(gòu)模式為： 3.變送器輸出的信號為 或 的統(tǒng)一信號。4.模擬輸出通道的結(jié)構(gòu)型式主要取決于 的構(gòu)成方式。5.數(shù)控系統(tǒng)一般由數(shù)控裝置、 、 和檢測裝置等。6.設(shè)線性定常系統(tǒng)的輸出方程為，y（t）以最少的N拍跟蹤參考輸入r（t），必須滿足條件 7.常用的狀態(tài)觀測器有3種： 、 、 8.“若A則B，否則C”，用模糊關(guān)系表示為 9.在一些對程序流向起決定作用的指令前插

7、入兩條 指令，以保證彈飛的程序迅速納入正確軌道。10.采用雙絞線作信號引線的目的是 2、 選擇題（共15分，每題3分）1. 如果模擬信號頻譜的最高頻率為，只要按照采樣頻率（A ）進行采樣，那么采樣信號就能唯一的復(fù)觀。 A. B. C. D.2. 一個10位的A/D轉(zhuǎn)換器（量化精度0.1%），孔徑時間10s，如果要求轉(zhuǎn)換誤差在轉(zhuǎn)換精度類，則允許轉(zhuǎn)換的正弦波模擬信號的最大頻率為（ B ）A.15Hz B.16Hz C.17Hz D.14Hz3. 設(shè)加工第一象限直線OA，起點為O（0,0），終點為A（6,3），進行插補計算所需的坐標(biāo)進給的總步數(shù)Nxy為（ C ）A.7 B.8 C.9 D.104.

8、( A )數(shù)字濾波方法適用于周期性干擾。A. 平均值濾波法 B.中位值濾波法 C.限幅濾波法 D.慣性濾波法5. 已知偏差e（k),積分分離閾值，以下正確的是（B ）A. 當(dāng)時，采用PI控制 B.當(dāng)時，采用PD控制C.當(dāng)時，采用PD控制 D.當(dāng)時，采用PI控制3、 名詞解釋（共30分，每題6分）1. 接口 過程通道 量化 自動校準(zhǔn) HMI四、簡答題（共20分，每題5分）1.什么是計算機控制系統(tǒng)？它的工作原理是怎樣的？2.什么是共模干擾？如何抑制？3.直線插補計算過程有哪幾個步驟？4.程序設(shè)計通常分為哪五個步驟？5.如何消除積分飽和？填空題1.計算機、生產(chǎn)過程 2.操作站控制站現(xiàn)場儀表3.010

9、mA、420mA 4.輸出保持器5. 驅(qū)動裝置、可編程控制器 6.y（N）=Cx（N）=7.預(yù)報觀測器、現(xiàn)時觀測器、降階觀測器 8.9.NOP 10.減少電磁感應(yīng)名詞解釋2. 接口是計算機與外部設(shè)備交換信息的橋梁。3. 過程通道是在計算機和生產(chǎn)過程之間設(shè)置的信息傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道。4. 所謂量化，就是采用一組數(shù)據(jù)來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。5. 自動校準(zhǔn)是指在系統(tǒng)開機后或每隔一定時間自動測量基準(zhǔn)參數(shù)，然后計算誤差模型，獲得并存儲誤差補償因子。6. HMI就是使用者與機器間溝通、傳達及接收信息的一個接口。簡答題計算機控制系統(tǒng)就是利用計算機來實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動控制的系統(tǒng)。從本質(zhì)上

10、看，計算機控制系統(tǒng)的工作原理可納為以下三個步驟：實時數(shù)據(jù)采集、實時控制決策、實時控制輸出共模干擾時指A/D轉(zhuǎn)換器兩個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。偏差判別、坐標(biāo)進給、偏差計算、終點判斷問題定義、程序設(shè)計、編碼、調(diào)試、改進和再設(shè)計對計算出的控制量u（k）限幅，同時，把積分作用切除掉。一、填空題（合計20分，每空1分）1、實時的概念不能脫離具體的過程，一個在線的系統(tǒng)不一定是一個 實時系統(tǒng) ，但一個 、實時系統(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、計算機控制系統(tǒng)的典型型式：操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)、

11、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)、綜合自動化控制系統(tǒng)。4、計算機控制系統(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)動電路、輸出口地址譯碼電路等組成。6、在計算機控制系統(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 ，變成 、二進制數(shù)字信號 ，經(jīng)接口送往計算機。7、計算機控制系統(tǒng)的CPU抗干擾措施常采用看門狗、電源監(jiān)控（掉電檢測及保護）、復(fù)位等方法。8、對于任意的極點配置，L具有唯一解的充分必要條件是被控對象完全能控。（反饋控制規(guī)律L滿足方程：|zI-F+GL|=(z)）9、香農(nóng)采樣定理：如果模擬信號（包括

12、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進行采樣，那么采樣信號y* (t)就能唯一地復(fù)觀y(t).10、程序設(shè)計通常分為5個步驟，即問題定義、程序設(shè)計、編碼、調(diào)試、改進和再設(shè)計。二、選擇題(合計15分，每題3分)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D=11100000（B），基準(zhǔn)參考電VREF=5V，則Vout為：（ C ）A、4.375V B、-4.375V C、3.75V D、-3.75V2、對于電動組合儀表DDZ-型采用的標(biāo)準(zhǔn)電動信號是：（ B ）A、DC 010mA、DC020VB、DC420mA、 DC15V C、DC 0

13、10mA 、DC15V D、DC420mA、DC020V3、某一個輸入電路，其共模干擾電壓Ucm=100，Ucm轉(zhuǎn)換成串模干擾壓為Un=10，則該電路的CMRR(常用共模抑制比)為：（A ）A、20 B、10 C、200 D、1004、q=20mV時，量化誤差為±10mV，0.9901.009V范圍內(nèi)的采樣值，其量化結(jié)果都是：（ D ）A、2 B、1 C、100 D、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、三、名詞解釋(合計30分，每題6分)信號調(diào)理 有源I/V變換 積分分離 模糊集合 軟件陷阱名詞解釋為了

14、將外部開關(guān)量信號輸入到計算機、必須將現(xiàn)場輸入的狀態(tài)信號經(jīng)轉(zhuǎn)換、保護、濾波、隔離等措施轉(zhuǎn)換成計算機能夠接收的邏輯信號，這些功能稱為信號調(diào)理。主要是利用有源器件運算放大器、電阻來實現(xiàn)將變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流信號變換成標(biāo)電壓信號。在PID控制中，為了提高控制性能，當(dāng)偏差e(k)較大時，取消積分作用（采用PD控制）；當(dāng)偏差e(k)較小時才將積分作用投入（采用PID控制）。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。就是一條引導(dǎo)指令，強行將捕獲的程序引向一個指定的地址，在那里有一段專門對程序出錯進行處理的程序。四、簡答題(合計20分，每題5分)1、什么叫共模干擾，其抑

15、制方法有哪些？共模干擾也稱共態(tài)干擾，是指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器兩個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、在計算機控制系統(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、簡述逐點比較法插補刀具或繪圖筆每走一步都要和給定軌跡上的坐標(biāo)值進行比較，看點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，即形成逐點比較插補。4、設(shè)加工第

16、二象限直線OA，起點為O（0，0），終點坐標(biāo)為A（-4，6），試用直線插補法在圖（2）上做出走步軌跡圖（標(biāo)明方向）。2、設(shè)計一串行輸入12位D/A轉(zhuǎn)換接口電路并寫出程序代碼1、 AD7543和8031單片機的接口設(shè)計：8031的串行口選用方式0(移位寄存器方式)，其TXD端移位脈沖的負(fù)跳變將RXD輸出的位數(shù)據(jù)移入AD7543，利用P1.0產(chǎn)生加載脈沖，由于是低電平有效，從而將AD7543移位寄存器A中的內(nèi)容輸入到寄存器B中，并啟動D/A，單片機復(fù)位端接AD7543的消除CLR端，以實現(xiàn)系統(tǒng)的同步。由于AD7543的12位數(shù)據(jù)是由高字節(jié)至低字節(jié)串行輸入的，而8031單片機串行口工作于方式0時，其

17、數(shù)據(jù)是由低字節(jié)至高字節(jié)串行輸出的。因此，在數(shù)據(jù)輸出之前必須重新裝配，并改變發(fā)送順序，以適應(yīng)AD7543的時序要求。如表3所列，其中數(shù)據(jù)緩沖區(qū)DBH為高字節(jié)存儲單元，DBL為數(shù)據(jù)低8位存儲單元。改變數(shù)據(jù)發(fā)送順序的程序如下： OUTDA：MOV A，DBH；取高位 SWAP ；高4位和低4位交換 MOV DBH，A MOV A，DBL ；取低位 ANL A，OFOH ；截取高4位 SWAP ；高4位和低4位交換 ORL A，DBH ；合成，(DBH)=D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 LCALL ASMBB ；順序轉(zhuǎn)換 MOV DBH，A ；存結(jié)果(DBH)=D4 D5 D6 D

18、7 D8 D9 D10 D11 MOV A，DBL ；取低位 ANL A，OFH ；截取低4位 SWAP ；交換，(A)=D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 LCALL ASMBB ；順序轉(zhuǎn)換 MOV DBL，A ；存結(jié)果(A)=0 0 0 0 D0 D1 D2 D3 MOV A， DBH MOV SBUF，A；發(fā)送高8位 JNB TI ；等待發(fā)送完成 CLR TI ；發(fā)送完畢，清標(biāo)志 MOV A，DBLMOV SBUF，A ；發(fā)送低4位 JNB TI ；等待 CLR TI ；發(fā)送完畢 CLR P1.0 ；A寄存器加載到B寄存器 NOP SETB P1.0 ；恢復(fù) REF ASMBB：MOV R6，00H MOV R7，08H CLR C ALO： RLC A XCH A，R6 RRC A XCH A，R6DJNZ R7，AL0 XCH A，R6 RET這種方式的單片機串行通訊口與AD7543的接口電路，其波特率固定為CPU時鐘頻率