計算機控制復習題

1、、選擇題1 .由于計算機只能接收數(shù)字量，所以在模擬量輸入時需經(jīng)（A）轉(zhuǎn)換。A.A/D轉(zhuǎn)換器B.雙向可控硅C.D/A轉(zhuǎn)換器D.光電隔離器2.若系統(tǒng)欲將一個D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量參數(shù)分配至幾個執(zhí)行機構(gòu)，需要接入（D）器件完成控制量的切換工作。A.鎖存器鎖存B.多路開關(guān)C.A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換D.反多路開關(guān)3. 某控制系統(tǒng)中，希望快速采樣，保持器的保持電容CH應(yīng)取值（A）。A.比較小B.比較大C.取零值D.取負值4. 在LED顯示系統(tǒng)中，若采用共陽極顯示器，則將段選模型送至（B）。A.陽極B.陰極C.陰極或陽極D.先送陰極再送陽極5. 電機控制意味著對其轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速的控制，微型機控制系統(tǒng)的作法是通過（B

2、）實現(xiàn)的。A.改變定子的通電方向和通電占空比B.改變轉(zhuǎn)子的通電方向和通電占空比C.改變定子的通電電壓幅值D.改變轉(zhuǎn)子的通電電壓幅值6.計算機監(jiān)督系統(tǒng)（SCC中，SCC計算機的作用是（B）A.接收測量值和管理命令并提供給DDC計算機B.按照一定的數(shù)學模型計算給定植并提供給DDC計算機C.當DDC計算機出現(xiàn)故障時，SCC計算機也無法工作D.SCC十算機與控制無關(guān)7 .RS-232-C串行總線電氣特性規(guī)定邏輯“1”的電平是（C）。A.0.3伏以下B.0.7伏以上C.-3伏以下D.+3伏以上8 .在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中采集的數(shù)據(jù)常攙雜有干擾信號，（D）提高信/躁比。A.只能通過模擬濾波電路B.只能通過數(shù)

3、字濾波程序C可以通過數(shù)字濾波程序/模擬濾波電路D.可以通過數(shù)字濾波程序和模擬濾波電路9 .步進電機常被用于準確定位系統(tǒng)，在下列說法中錯誤的是（B）。A.步進電機可以直接接受數(shù)字量B.步進電機可以直接接受模擬量C.步進電機可實現(xiàn)轉(zhuǎn)角和直線定位D.步進電機可實現(xiàn)順時針、逆時針轉(zhuǎn)動10 .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）,基準參考電Vref=5V,則Vout為：（C）A、4.375VB、-4.375VC、3.75VD、-3.75V11 .對于電動組合儀表DDZ-m型采用的標準電動信號是：（B）A、DC010mA、DC020VB、DC420m

4、A、DC15VC、DC0-10mA、DC1-5VD、DC420mA、DC020V12 .某熱處理爐溫度變化范圍為01350C,經(jīng)溫度變送器變換為15V的電壓送至ADC0809,ADC0809的輸入范圍為05丫，當t=KT時，ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)果為6A,此時爐溫為（C）A、588.98C日288.98CG361.23CD、698.73C13.如果模擬信號頻譜的最高頻率為fmax,只要按照采樣頻率（A）進行采樣，那么采樣信號就能無失真地恢復。A.f>2fmax1B.f<2fmaxC.f<2fmax14.（A激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

5、濾波法D.ffmaxD.慣性濾波法15.防止抖動是能否正確讀取鍵值的必要環(huán)節(jié)，實現(xiàn)方法是（A）。A.可以用硬件電路或軟件程序?qū)崿F(xiàn)B.只能用濾波電路或雙穩(wěn)態(tài)電路實現(xiàn)C.只能用軟件程序?qū)崿F(xiàn)D.只能用延時程序?qū)崿F(xiàn)16.小功率直流電機控制控制系統(tǒng)中，正確的作法是（B）A.改變定子上的通電極性，以便改變電機的轉(zhuǎn)向B.改變轉(zhuǎn)子上的通電極性，以便改變電機的轉(zhuǎn)向C.在定子上通以交流電，電機可周期性變換轉(zhuǎn)向D.在轉(zhuǎn)子上通以交流電，電機可周期性變換轉(zhuǎn)向17 .在實際應(yīng)用中，PID調(diào)節(jié)可根據(jù)實際情況調(diào)整結(jié)構(gòu)，但不能（D）。A,采用增量型PID調(diào)節(jié)B.采用帶死區(qū)的PID調(diào)節(jié)C.采用PI調(diào)節(jié)D.采用ID調(diào)節(jié)18 .若用

6、4位共陽極LED和74LS04構(gòu)成光報警系統(tǒng)，使最高位發(fā)光其余位不發(fā)光的報警模型是（A）。A.1000BB.0001BC.1111BD.0000B19 .采用ADC0809構(gòu)成模擬量輸入通道,ADC0809在其中起（A）作用。A.模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換B.數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換C.模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換和采樣/保持器D.模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換和多路開關(guān)20 .在微型機控制系統(tǒng)中的模擬量輸出通道中，最關(guān)鍵的器件是（）。A.多路開關(guān)B.光電隔離器C.A/D轉(zhuǎn)換器D.D/A轉(zhuǎn)換器、填空1 .香農(nóng)定理告訴我們，采樣頻率越高，采樣數(shù)據(jù)描繪的曲線實際曲線。所以，為了提高控制精度，應(yīng)盡可能。2 .在10位A/D轉(zhuǎn)換

7、器中，設(shè)滿量程為土5V,試寫出相對于下列各模擬量所對應(yīng)的數(shù)字量：模擬量為5V時，所對應(yīng)的數(shù)字量為3FHo模擬量為0V時，所對應(yīng)的數(shù)字量為_200H。模擬量為-2.5V時，所對應(yīng)的數(shù)字量為100Ho3 .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。4 .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。5 .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。6 .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。7 .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

8、方法。8 .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010mADC或420mADC三、簡答題1 .計算機控制系統(tǒng)的控制過程是怎樣的？計算機控制系統(tǒng)的控制過程可歸納為以下三個步驟：(1)實時數(shù)據(jù)采集：對被控量的瞬時值進行檢測，并輸入給計算機。(2)實時決策：對采集到的表征被控參數(shù)的狀態(tài)量進行分析，并按已定的控制規(guī)律，決定下一步的控制過程。(3)實時控制：根據(jù)決策，適時地對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任務(wù)。2 .看圖簡述光電耦合器的工作原理及在過程通道中的作用。光電耦合器由封裝在一個管殼內(nèi)的發(fā)光二極管和光敏三極管組成，如圖所示。輸入電流流過二極管時使其發(fā)光，照射到光敏三極管上使其導通

9、，完成信號的光電耦合傳送，它在過程通道中實現(xiàn)了輸入和輸出在電氣上的完全隔離。光電耦合器電路圖3 .模擬量輸入通道由哪些部分組成？各部分的作用是什么？模擬量輸入通道一般由I/V變換、多路轉(zhuǎn)換器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器、接口及控制邏輯電路組成。(1)I/V變換：提高了信號遠距離傳遞過程中的抗干擾能力，減少了信號的衰減，為與標準化儀表和執(zhí)行機構(gòu)匹配提供了方便。(2)多路轉(zhuǎn)換器：用來切換模擬電壓信號的關(guān)鍵元件。(3)采樣保持器：A/D轉(zhuǎn)換器完成一次A/D轉(zhuǎn)換總需要一定的時間。在進行A/D轉(zhuǎn)換時間內(nèi)，希望輸入信號不再變化，以免造成轉(zhuǎn)換誤差。這樣，就需要在A/D轉(zhuǎn)換器之前加入采樣保持器。(4)A/D轉(zhuǎn)換

10、器：模擬量輸入通道的任務(wù)是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，能夠完成這一任務(wù)的器件，稱為之模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog/DigitalConverter,簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADCb4 .模擬量輸出通道由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？模擬量輸出通道一般由接口電路、D/A轉(zhuǎn)換器、功率放大和V/I變換等信號調(diào)理電路組成。(1)D/A轉(zhuǎn)換器：模擬量輸出通道的核心是數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(Digital/AnalogConverter,簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC)它是指將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的元件或裝置。(2)V/I變換：一般情況下，D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出是電壓信號。在計算機控制系統(tǒng)中，當計算機遠離現(xiàn)場，為了便于信號的遠距離傳輸

11、，減少由于傳輸帶來的干擾和衰減，需要采用電流方式輸出模擬信號。許多標準化的工業(yè)儀表或執(zhí)行機構(gòu)，一般是采用010mA或420mA的電流信號驅(qū)動的。因此，需要將模擬電壓信號通過電壓/電流(V/I)變換技術(shù)，轉(zhuǎn)化為電流信號。5 .在pid調(diào)節(jié)器中系數(shù)kp、kkd各有什么作用？它們對調(diào)節(jié)品質(zhì)有什么影響？系數(shù)k°為比例系數(shù)，提高系數(shù)k0可以減小偏差，但永遠不會使偏差減小到零，而且無止境地提高系pp數(shù)kp最終將導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。比例調(diào)節(jié)可以保證系統(tǒng)的快速性。p系數(shù)ki為積分常數(shù)，k越大積分作用越弱，積分調(diào)節(jié)器的突出優(yōu)點是，只要被調(diào)量存在偏差，其輸出的調(diào)節(jié)作用便隨時間不斷加強，直到偏差為零。在被調(diào)量

12、的偏差消除后，由于積分規(guī)律的特點，輸出將停留在新的位置而不回復原位，因而能保持靜差為零。但單純的積分也有弱點，其動作過于遲緩，因而在改善靜態(tài)品質(zhì)的同時，往往使調(diào)節(jié)的動態(tài)品質(zhì)變壞，過渡過程時間加長。積分調(diào)節(jié)可以消除靜差，提高控制精度。系數(shù)kd為微分常數(shù)，kd越大微分作用越強。微分調(diào)節(jié)主要用來加快系統(tǒng)的相應(yīng)速度，減小超調(diào)，克服振蕩，消除系統(tǒng)慣性的影響。6 .什么是數(shù)字PID位置型控制算法和增量型控制算法？試比較它們的優(yōu)缺點。為了實現(xiàn)微機控制生產(chǎn)過程變量，必須將模擬PID算式離散化，變?yōu)閿?shù)字PID算式，為此，在采樣周期T遠小于信號變化周期時，作如下近似(T足夠小時，如下逼近相當準確，被控過程與連續(xù)系

13、統(tǒng)十分接近)：tk0edtTe(j)j=0dee(k)e(k1)stdtT于是有：T.kTu(k)=Kpe(k)e(j)de(k)-e(k-1)Tij3Tu(k)是全量值輸出，每次的輸出值都與執(zhí)行機構(gòu)的位置(如控制閥門的開度)一一對應(yīng)，所以稱之為位置型PID算法。在這種位置型控制算法中，由于算式中存在累加項，因此輸出的控制量u(k)不僅與本次偏差有關(guān)，還與過去歷次采樣偏差有關(guān)，使得u(k)產(chǎn)生大幅度變化，這樣會引起系統(tǒng)沖擊，甚至造成事故。所以實際中當執(zhí)行機構(gòu)需要的不是控制量的絕對值，而是其增量時，可以采用增量型PID算法。當控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器為步進電機、電動調(diào)節(jié)閥、多圈電位器等具有保持歷史位置

14、的功能的這類裝置時，一般均采用增量型PID控制算法。u(k)=Kpe(k)-e(k-1)e(k)Tde(k)-2e(k-1)e(k-2)T7 .與位置算法相比，增量型PID算法有如下優(yōu)點：(1)位置型算式每次輸出與整個過去狀態(tài)有關(guān)，計算式中要用到過去偏差的累加值，容易產(chǎn)生較大的累積計算誤差；而在增量型算式中由于消去了積分項，從而可消除調(diào)節(jié)器的積分飽和，在精度不足時，計算誤差對控制量的影響較小，容易取得較好的控制效果。(2)為實現(xiàn)手動一一自動無擾切換，在切換瞬時，計算機的輸出值應(yīng)設(shè)置為原始閥門開度u0,若采用增量型算法，其輸出對應(yīng)于閥門位置的變化部分，即算式中不出現(xiàn)U0項，所以易于實現(xiàn)從手動到自

15、動的無擾動切換。所以即使計算機發(fā)生故障，執(zhí)行器仍能保持在原(3)采用增量型算法時所用的執(zhí)行器本身都具有寄存作用，位，不會對生產(chǎn)造成惡劣影響。8 .標度變換在工程上有什么意義？在什么情況下使用標度變換程序？微機控制系統(tǒng)在讀入被測模擬信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，往往還要轉(zhuǎn)換成操作人員所熟悉的工程值。這是因為生產(chǎn)現(xiàn)場的各種工藝參數(shù)量綱不同。例如，壓力的單位為Pa,流量的單位為m3/h,溫度的單位為C。這些參數(shù)A/D轉(zhuǎn)換后得到一系列的數(shù)碼，這些數(shù)碼的值并不一定等于原來帶有量綱的參數(shù)值，它僅代表參數(shù)值的大小，故必須把它轉(zhuǎn)換成帶有量綱的數(shù)值后才能運算、顯示或打印輸出。這種轉(zhuǎn)換稱為工程量轉(zhuǎn)換，也稱為標度變換。標度

16、變換有各種不同類型，它取決于被測參數(shù)測量傳感器的類型，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)實際情況選擇適當?shù)臉硕茸儞Q方法，常用線性參數(shù)標度變換。9 .干擾的作用途徑是什么？無論是內(nèi)部干擾還是外部干擾，都是從以下幾個途徑作用于系統(tǒng)的。(1)傳導耦合(2)靜電耦合(3)電磁耦合(4)公共阻抗耦合10 .什么是共模干擾和串模干擾？如何抑制？共模干擾是在電路輸入端相對公共接地點同時出現(xiàn)的干擾，也稱為共態(tài)干擾、對地干擾、縱向干擾、同向干擾等。共模干擾主要是由電源的地、放大器的地以及信號源的地之間的傳輸線上電壓降造成得。消除共模干擾的方法有以下幾種：變壓器隔離；光電隔離；浮地屏蔽；采用具有高共模抑制比的的儀表放大器作為輸入放大器

17、。串模干擾就是指串聯(lián)疊加在工作信號上的干擾，也稱之為正態(tài)干擾、常態(tài)干擾、橫向干擾等。消除串模干擾的方法有以下幾種：在輸入回路中接入模擬濾波器；使用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器；采用雙絞線作為信號線；電流傳送。，11 .數(shù)字濾波與模擬濾波相比有什么特點？數(shù)字濾波克服了模擬濾波器的不足，它與模擬濾波器相比，有以下幾個優(yōu)點：(1)數(shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要增加硬設(shè)備，所以可靠性高，穩(wěn)定性好；(2)數(shù)字濾波可以對頻率很低(如0.01Hz)的信號實現(xiàn)濾波，克服了模擬濾波器的缺陷；(3)數(shù)字濾波器可根據(jù)信號的不同，采用不同的濾波方法或濾波參數(shù)，具有靈活、方便、功能強的特點。12 .常用的數(shù)字濾波方法有幾種？它

18、們各自有什么特點？常用的數(shù)字濾波方法有7種。(1)程序判斷濾波法：是根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，確定出相鄰兩次采樣信號之間可能出現(xiàn)得最大偏差。(2)中值濾波法：它對于去掉偶然因素引起的波動或采樣器不穩(wěn)定而造成的誤差所引起的脈動干擾比較有效。(3)算術(shù)平均值濾波法：它適用于一般的具有隨機干擾信號的濾波。它特別適合于信號本身在某一數(shù)值范圍附近作上下波動的情況。(4)加權(quán)平均值濾波：可以提高濾波效果(5)滑動平均值濾波法：采樣時間短，可以提高檢測速度(6)慣性濾波法：適用于慢速隨機變量的濾波(7)復合數(shù)字濾波：比單純的平均值濾波的效果要好13 .根據(jù)總線傳送信號的形式，總線又可分為兩種。(1)并行總線如果用若干根

19、信號線同時傳遞信號，就構(gòu)成了并行總線。并行總線的特點是能以簡單的硬件來運行高速的數(shù)據(jù)傳輸和處理。(2)串行總線串行總線是按照信息逐位的順序傳送信號。其特點是可以用幾根信號線在遠距離范圍內(nèi)傳遞數(shù)據(jù)或信息，主要用于數(shù)據(jù)通信。14 .PWM控制意味著什么？它有什么作用？微型機控制系統(tǒng)中是怎樣實現(xiàn)的？答：PWM是脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)，它用來控制馬達的轉(zhuǎn)速和方向。其方法是通過改變對電機的通電時間達到調(diào)整電機轉(zhuǎn)速的目的。具體作法是，首先根據(jù)電機轉(zhuǎn)速的要求，確定占空比，即通電時間與通電周期之比，再按照通、斷電時間送出控制模型，使電機按要求的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。方向是通過改變4個開關(guān)的通電狀態(tài)來實現(xiàn)的。1.數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計步驟是什么？模擬化設(shè)計步驟：(1)設(shè)計假想的模擬控制器D(S)(2)正確地選擇采樣周期T(3)將D(S)離散化為D(Z)(4)求出與D(S)對應(yīng)的差分方程(5)根據(jù)差分方程編制相應(yīng)程序。四、計算題已知模擬調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為10.17s10085sT=0.2s試寫出相應(yīng)數(shù)字控制器的位置型和增量型控制算式，設(shè)采樣周期Us1