曲阜師范大學(xué)計算機(jī)控制技術(shù)(2206)復(fù)習(xí)題

1、計算機(jī)控制技術(shù)復(fù)習(xí)資料1一、填空題1、在計算機(jī)控制系統(tǒng)幾種典型的應(yīng)用中 系統(tǒng)是開環(huán)的控制結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)是計算機(jī)用于工業(yè)過程控制最普遍的一種方式,系統(tǒng)能自動的改 變給定值，使生產(chǎn)過程達(dá)到最優(yōu)。2、STD總線是一種規(guī)模最小，面向工業(yè)控制，設(shè)計周密的 位系統(tǒng)總線，VME總線是1981年推出的第一代 位工業(yè)開放標(biāo)準(zhǔn)總線。3、D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理可以歸納為“按權(quán)展開，然后相加”，因此D/A轉(zhuǎn)換器 內(nèi)部必須要有一個 ,以實現(xiàn)按權(quán)值分別進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。4、數(shù)控系統(tǒng)由輸入裝置、輸出裝置、和 4部分組成，其一般步驟是曲線分割、o5、PID控制中積分飽和會引起輸出超調(diào)使系統(tǒng)不穩(wěn)定，通常改進(jìn)的方法有 法、法和有限偏差

2、法。6、根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)分析可知，錯齒是促使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的根本原因，改變 步進(jìn)電機(jī)的 可以改變其運行方式；改變，可以控制步進(jìn)電 機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。7、達(dá)林算法的目標(biāo)是設(shè)計合適的數(shù)字控制器D(z),使整個計算機(jī)控制系統(tǒng)等效 的閉環(huán)傳遞函數(shù)期望為一個 和 相串聯(lián)，并期望閉環(huán)系統(tǒng)的純滯后時間等于被控對象的純滯后時間。8、在連續(xù)系統(tǒng)中，表示輸入信號和輸出信號關(guān)系的數(shù)學(xué)模型用 和來描述；在離散系統(tǒng)中，則用、和離散狀態(tài)空間表達(dá)式來描述。二 簡答題 1、過程輸入輸出通道與主機(jī)交換的信息類型有哪些?A將交流變成直流后并放大B將直流變成交流后并放大C設(shè)單向開關(guān)，使直流電通過并放大D設(shè)雙向開關(guān)，使交流電通過并放大正

3、確答案D5,下列不屬于數(shù)字控制方式的是（）A點位控制B直線控制C網(wǎng)格控制D輪廓控制正確答案C您的答案是C回答正確.計算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)（SCC）中，SCC計算機(jī)的作用是（）A接收測量值和管理命令并提供給DDC計算機(jī)B按照一定的數(shù)學(xué)模型計算給定植并提供給DDC計算機(jī)C當(dāng)DDC計算機(jī)出現(xiàn)故障時，SCC計算機(jī)也無法工作DSCC計算機(jī)與控制無關(guān)正確答案B.8位的A/D轉(zhuǎn)換器分辨率為（）A0.01587B0.007874C0.003922D0.0009775正確答案C您的答案是C回答正確.小功率直流電機(jī)控制控制系統(tǒng)中，正確的作法是（）A改變定子上的通電極性，以便改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向B改變轉(zhuǎn)子上的通電極性，以便改變電

4、機(jī)的轉(zhuǎn)向C在定子上通以交流電，電機(jī)可周期性變換轉(zhuǎn)向D在轉(zhuǎn)子上通以交流電，電機(jī)可周期性變換轉(zhuǎn)向正確答案b.控制算法直接編排實現(xiàn)與串聯(lián)編排實現(xiàn)相比，有限字長所引起的量化誤差A(yù)較大；B較??；C相當(dāng)。正確答案a二、填空題（共4道小題，總分值15分）.PID控制中積分飽和會引起輸出超調(diào)使系統(tǒng)不穩(wěn)定，通常改進(jìn)的方法有：遇限削弱積分法積分分離法法和有限偏差法。正確答案遇限削弱積分法、.D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理可以歸納為“按權(quán)展開，然后相加”，因此D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi) 部必須要有一個：解碼網(wǎng)絡(luò),以實現(xiàn)按權(quán)值分別進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。正確答案解碼網(wǎng)絡(luò)3,控制器是為達(dá)到系統(tǒng)要求的性能所使用的控制裝置，它可采用： 電氣、機(jī)械或液

5、壓技術(shù)來完成控制操作。正確答案電氣4.STD總線是一種規(guī)模最小，面向工業(yè)控制，設(shè)計周密的：8位系統(tǒng)總線，VME總線是1981年推出的第一代 ：32位工業(yè)開放標(biāo)準(zhǔn)總線。（6分）正確答案832三、判斷題（每題2分，共5道小題，總分值10分）.在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中，由于被控對象所處環(huán)境復(fù)雜，常使采樣值偏離實際值。 所以一般要加入濾波環(huán)節(jié)，且常常將模擬濾波和數(shù)字濾波同時使用。（） 正確答案正確2,步進(jìn)電機(jī)之所以能轉(zhuǎn)動，其關(guān)鍵原因是錯齒。（）正確答案正確3.在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，常常需要設(shè)計報警電路，無論在什麼情況下，也不管原 因如何，只要略微超限，立即報警。（）正確答案錯誤4由于各種傳感器提供的電壓信號

6、范圍很寬，需要通過可編程增益放大器，對信 號進(jìn)行調(diào)整，使A/D轉(zhuǎn)換器滿量程信號達(dá)到均一化。（）正確答案正確5.某系統(tǒng)采用程序判斷濾波方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，發(fā)現(xiàn)總有一些雜波無法濾掉，原 因是采樣時間間隔太大（）o正確答案錯誤四、簡答題（共4道小題，總分值57分）L在微型機(jī)控制系統(tǒng)中，如何將非線性參數(shù)線性化？ （12分）正確答案答：經(jīng)實驗得出正確的參數(shù)曲線，根據(jù)精度要求取點，精度要求高處多 取點，其他地方少取點，相臨兩點連線，用直線代替曲線，在保證精度的前提下 實現(xiàn)非線性參數(shù)分段線性化。2,什么是共模干擾？抑制共模干擾的措施有哪些？ （15分）正確答案所謂共模干擾是指在A/D轉(zhuǎn)換器兩個輸入端上公有的干

7、擾電壓。抑制共模干擾常 用的方法有：（1）利用變壓器把現(xiàn)場信號源的地與計算機(jī)的地隔離開來，使共模 干擾電壓由于不成回路而得到有效抑制。（2）利用光電耦合器把各種模擬負(fù)載與 數(shù)字信息源隔離開來，即把“模擬地”和“數(shù)字地”斷開。（3）采用浮地輸入雙 層屏蔽放大器來抑制共模干擾。3,振鈴現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的？它有什么危害？應(yīng)怎樣克服？ （15分）正確答案所謂振鈴（Ringing）現(xiàn)象，是指數(shù)字控制器的輸出u（k）以1/2采樣頻率（2T采樣 周期）大幅度上下擺動。振鈴現(xiàn)象對系統(tǒng)的輸出幾乎無影響，但會增加執(zhí)行機(jī) 構(gòu)的磨損，并影響多參數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。消除振鈴現(xiàn)象的方法是找出D（z）中引起 振鈴的因子（z=-l

8、附近的極點），令其中的z=l。根據(jù)終值定理，這樣處理不影響 輸出量的穩(wěn)態(tài)值但瞬態(tài)特性會變化，數(shù)字控制器的動態(tài)性能也會影響。4.簡要說明多路開關(guān)的主要特點。(15分)正確答案答：半導(dǎo)體多路開關(guān)的特點是：(答5條即可)(1)采用標(biāo)準(zhǔn)的雙列直插式結(jié)構(gòu)，尺寸小，便于安排；(2)直接與TTL (或CMOS)電平相兼容；(3)內(nèi)部帶有通道選擇譯碼器，使用方便；(4)可采用正或負(fù)雙極性輸入；(5)轉(zhuǎn)換速度快，通常其導(dǎo)通或關(guān)斷時間在1ms左右，有些產(chǎn)品已達(dá)到幾十到 幾百納秒(ns)；(6)壽命長，無機(jī)械磨損；(7)接通電阻低，一般小于100W,有的可達(dá)幾歐姆；(8)斷開電阻高，通常達(dá)109W以上。2、畫出數(shù)字

9、量輸入/輸出通道的結(jié)構(gòu)。3、什么是共模干擾？抑制共模干擾的措施有哪些？4、振鈴現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的？它有什么危害？應(yīng)怎樣克服?5、簡述冗余技術(shù)及其分類。答案一、填空題1、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)；2、8、32； 3、解 碼網(wǎng)絡(luò)；4、控制器、插補(bǔ)器、插補(bǔ)計算、折線逼近；5、遇限削弱積分法、積 分分離法；6、各相的通電方式或脈沖分配、通電順序；7、純滯后環(huán)節(jié)、一階 慣性環(huán)節(jié)（順序可互換）；8、微分方程、傳遞函數(shù)、差分方程、脈沖傳遞函數(shù)。二、簡答題1、答：1）數(shù)據(jù)信息：反映生產(chǎn)現(xiàn)場的參數(shù)及狀態(tài)的信息，包括數(shù)字量和模擬量。2）狀態(tài)信息：又叫應(yīng)答信息、握手信息，反映過程通道的狀態(tài)，如

10、準(zhǔn)備就緒信 節(jié)寺。3）控制信息：用來控制過程通道的啟動和停止等信息，如三態(tài)門的打開和關(guān)閉、 觸發(fā)器的啟動等。2、答：數(shù)字量輸入通道結(jié)構(gòu)如圖1所示：地址譯碼器生產(chǎn)過程驅(qū)動器地址譯碼器生產(chǎn)過程PC總線輸出鎖存器數(shù)字量輸出通道的結(jié)構(gòu)如圖2所示：3、答：所謂共模干擾是指在A/D轉(zhuǎn)換器兩個輸入端上公有的干擾電壓。抑制共 模干擾常用的方法有：（1）利用變壓器把現(xiàn)場信號源的地與計算機(jī)的地隔離開來, 使共模干擾電壓由于不成回路而得到有效抑制。（2）利用光電耦合器把各種模擬 負(fù)載與數(shù)字信息源隔離開來，即把“模擬地”和“數(shù)字地”斷開。（3）采用浮地 輸入雙層屏蔽放大器來抑制共模干擾。4、答：所謂振鈴（Ringin

11、g）現(xiàn)象，是指數(shù)字控制器的輸出u（k）以1/2采樣頻 率（2T采樣周期）大幅度上下擺動。振鈴現(xiàn)象對系統(tǒng)的輸出幾乎無影響，但會 增加執(zhí)行機(jī)構(gòu)的磨損，并影響多參數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。消除振鈴現(xiàn)象的方法是找出 D（z）中引起振鈴的因子（z=T附近的極點），令其中的z=l。根據(jù)終值定理，這 樣處理不影響輸出量的穩(wěn)態(tài)值但瞬態(tài)特性會變化，數(shù)字控制器的動態(tài)性能也會影 響。5、答：所謂冗余，也稱容錯技術(shù)或故障掩蓋技術(shù)，就是為了保證整個系統(tǒng)在局 部發(fā)生故障時能夠正常工作，而在系統(tǒng)中設(shè)置一些備份部件，一旦故障發(fā)生便啟 動備份部件投入工作，使系統(tǒng)保持正常工作。冗余技術(shù)包括1）硬件冗余。用 增加硬件設(shè)備的方法，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故

12、障時，將備份硬件頂替上去，使系統(tǒng)仍能正 常工作。2）信息冗余。為防止系統(tǒng)因故障等原因而丟失信息，常將重要數(shù)據(jù)或 文件多重化，復(fù)制一份或多份“拷貝”，并存于不同空間。3）指令冗余。為避免 程序跑飛，在程序中人為的插入一些空操作指令或?qū)⒂行У膯巫止?jié)指令重復(fù)書寫, 使失控的程序遇到該指令后，能夠調(diào)整至正常軌道。計算機(jī)控制技術(shù)復(fù)習(xí)資料2一、判斷題.在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中，由于被控對象所處環(huán)境復(fù)雜，常使采樣值偏離實際值。所以一 般要加入濾波環(huán)節(jié)，且常常將模擬濾波和數(shù)字濾波同時使用。（）.在顯示系統(tǒng)中，若為動態(tài)顯示，需將待顯示數(shù)變成顯示碼才能輸出到顯示器進(jìn)行顯示。 若在顯示電路中增加一級鎖存器，則可直接將待

13、顯示數(shù)輸出到顯示器進(jìn)行顯示。（）. A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)束信號的連接方式是判斷A/D轉(zhuǎn)換方式的主要依據(jù)。（）.由于各種傳感器提供的電壓信號范圍很寬，需要通過可編程增益放大器，對信號進(jìn)行調(diào) 整，使A/D轉(zhuǎn)換器滿量程信號達(dá)到均一化。（）. DAC0832是常用的8位D/A轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部設(shè)有兩級緩沖器，目的是使轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)得到充分 緩沖，確保轉(zhuǎn)換精度。（）.在PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，積分I的作用是消除靜差，所以積分分離PID不能消除靜差（）。.在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，常常需要設(shè)計報警電路，無論在什麼情況下，也不管原因如何， 只要略微超限，立即報警。（）.步進(jìn)電機(jī)之所以能轉(zhuǎn)動，其關(guān)鍵原因是錯齒。（）.多路開關(guān)CD4051

14、的作用就是把多路模擬信號轉(zhuǎn)換成一路信號。（）.某系統(tǒng)采用程序判斷濾波方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，發(fā)現(xiàn)總有一些雜波無法濾掉，原因是采樣 時間間隔太大（）o二簡答題.平均濾波有幾種？并說明各自的特點。.手動后援是控制系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)運行時它有何作用？在手動與自動之間進(jìn)行 切換時要求什么？.說明算術(shù)平均濾波、加權(quán)平均濾波和滑動平均濾波之間的區(qū)別以及各自的用途。.在微型機(jī)控制系統(tǒng)中，如何將非線性參數(shù)線性化？.簡要說明多路開關(guān)的主要特點。答案一、1-5 TFTTT 6-10 FFTTF二、簡答題.平均濾波有幾種？并說明各自的特點。平均濾波有三種：算術(shù)平均濾波、加權(quán)平均濾波、滑動平均濾波。算術(shù)平均濾波每一次

15、采樣 值所占的比例均相等；加權(quán)平均濾波則每次采樣值所占的比例不等，可以突出某些部分, 使其所占的比例增大，但各次采樣的系數(shù)總和為Ci=O；而滑動平均濾波則是每次只更 新一個采樣值，因而采樣速度快。.手動后援是控制系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)運行時它有何作用？在手動與自動之間進(jìn)行 切換時要求什么？手動后援是控制系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)，對于連續(xù)工作的系統(tǒng)，當(dāng)自動調(diào)節(jié)出現(xiàn)問題時，可暫時 用手動的辦法維持工作，待問題解決后，再恢復(fù)自動控制，保證工作的連續(xù)性。在手動 與自動之間進(jìn)行切換時要求盡量平穩(wěn)，最好是無擾動切換。.說明算術(shù)平均濾波、加權(quán)平均濾波和滑動平均濾波之間的區(qū)別以及各自的用途。算術(shù)平均濾波每一次采樣值

16、所占的比例均相等；可用于任何場合，如壓力、流量等。加權(quán)平 均濾波則每次采樣值所占的比例不等，可以突出某些部分，使其所占的比例增大，但各 次采樣的系數(shù)總和為ECi=O；這種濾波主要用于那些想突出采樣的某些部分的場合。而 滑動平均濾波則是每次只更新一個采樣值，因而采樣速度快。此濾波主要用于實時性要 求比較快的場合。.在微型機(jī)控制系統(tǒng)中，如何將非線性參數(shù)線性化？經(jīng)實驗得出正確的參數(shù)曲線，根據(jù)精度要求取點，精度要求高處多取點，其他地方少取點, 相臨兩點連線，用直線代替曲線，在保證精度的前提下實現(xiàn)非線性參數(shù)分段線性化。.簡要說明多路開關(guān)的主要特點。半導(dǎo)體多路開關(guān)的特點是：(答5條即可)(1)采用標(biāo)準(zhǔn)的雙

17、列直插式結(jié)構(gòu)，尺寸小，便于安排；(2)直接與TTL (或CMOS)電平相兼容；(3)內(nèi)部帶有通道選擇譯碼器，使用方便；(4)可采用正或負(fù)雙極性輸入；(5)轉(zhuǎn)換速度快，通常其導(dǎo)通或關(guān)斷時間在1ms左右，有些產(chǎn)品已達(dá)到幾十到 幾百納秒(ns)；(6)壽命長，無機(jī)械磨損；(7)接通電阻低，一般小于100W,有的可達(dá)幾歐姆；(8)斷開電阻高，通常達(dá)109W以上。計算機(jī)控制技術(shù)復(fù)習(xí)資料3一、填空題.控制器是為達(dá)到系統(tǒng)要求的性能所使用的控制裝置，它可采用、機(jī) 械或液壓技術(shù)來完成控制操作。.在連續(xù)系統(tǒng)中，表示輸入信號和輸出信號關(guān)系的數(shù)學(xué)模型用 和來描述；在離散系統(tǒng)中，則用、和離散狀態(tài)空間表達(dá)式來 描述。二、

18、簡答題.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點是什么？.常用的外部總線有哪些？并做簡要說明。.計算機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾措施有哪些？并做簡要說明。.描述PID調(diào)節(jié)器中的比例參數(shù)，積分常數(shù)和微分常數(shù)的變化對閉環(huán)系統(tǒng)控制 性能的影響。.簡述振鈴現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及其消除方法。.簡述計算機(jī)控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計步驟。.簡述OSI參考模型的7層功能及協(xié)議。答案一、填空題1、電氣；2、微分方程，傳遞函數(shù)（位置可互換），差分方程，脈沖傳遞函數(shù) （位置可互換）二、簡答題.答：信號傳輸實現(xiàn)了全數(shù)字化，從最底層逐層向最高層均采用通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián); 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用分散化，現(xiàn)場總線的節(jié)點是現(xiàn)場設(shè)備或現(xiàn)場儀表，如傳感器、變送 器、執(zhí)行器等；現(xiàn)場設(shè)備具

19、有互操作性，改變了 DCS控制層的封閉性和專用性, 不同廠家的現(xiàn)場設(shè)備既可互聯(lián)也可呼喚，并可以統(tǒng)一組態(tài)；通訊網(wǎng)絡(luò)為開放式互 聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，可及其方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)了全開放，面向任何一個 制造商和用戶。.答：（1） IEEE-488并行通信總線：包含16條信號線和8條地線；16根信號線 可分成三組：8組雙向數(shù)據(jù)總線、3根數(shù)據(jù)字節(jié)傳送總線、5根接口管理總線， 均為低電平有效。（2） RS-232c串行通信總線：RS-232c串行通信總線是DTE和 DCE間傳輸串行數(shù)據(jù)的接口總線。RS是推薦標(biāo)準(zhǔn)的縮寫，232是識別代號，C是 標(biāo)準(zhǔn)的版本號。該標(biāo)準(zhǔn)提供了一個利用公用電話網(wǎng)絡(luò)作為傳輸介質(zhì)、通過調(diào)制解 調(diào)器將遠(yuǎn)程設(shè)備連接起來的技術(shù)規(guī)定。（3） RS-485標(biāo)準(zhǔn)總線：RS-485的工作方 式是半雙工，在某一時刻，一個發(fā)送一個接收；RS-485是RS-449的子集的一個 變形，可在1200m的雙絞線上進(jìn)行數(shù)字通信，速率可達(dá)90kbit/s。.答：（1）串模干擾的抑制：雙絞線做信號引線；引入濾波電路。（2）共模干擾的抑制：變壓器隔離；光電隔離；浮地屏蔽。（3）長線傳輸?shù)母蓴_抑制：波阻抗的測量；終端阻抗的匹配；始端阻抗匹 配。（4）信號線的選擇與敷設(shè)。.答：（1）比例參數(shù)的作用：迅速反應(yīng)誤差，加大比例系數(shù)，可以減小靜差，但 不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，過大