計算機(jī)控制技術(shù)復(fù)習(xí)題

1、一、 填空1.計算機(jī)控制技術(shù)可用于計算機(jī)控制系統(tǒng)及自動化儀表。2.計算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)SCC的作用是：按照一定的數(shù)學(xué)模型計算給定值并提供給DDC計算機(jī)。3.閉環(huán)控制系統(tǒng)是指輸出量經(jīng)反饋環(huán)節(jié)回到輸入端，對控制產(chǎn)生影響。4.多路開關(guān)的作用是完成模擬量的切換。5.采用ADC0809構(gòu)成模擬量輸入通道，ADC0809在其中起模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換和多路開關(guān)的作用。7.ADC0809中EOC呈高電平，可以向CPU申請中斷，說明轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束，EOC呈低電平，說明處于轉(zhuǎn)換過程中。8.當(dāng)D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)多于處理器的位數(shù)時，需要兩級數(shù)據(jù)緩存，數(shù)據(jù)分批傳送，輸入的所有數(shù)字位必須同時進(jìn)行轉(zhuǎn)換。9.防止抖動是能否正確讀取鍵

2、值得必要環(huán)節(jié)，實現(xiàn)方法是可以用硬件電路或軟件程序?qū)崿F(xiàn)。10.采用共陰極LED多位數(shù)碼管顯示時，位選信號為低電平，段選信號為高電平。11.在LED多位數(shù)碼管顯示電路中，段選模型決定數(shù)碼管顯示的內(nèi)容。12.開關(guān)量控制系統(tǒng)中，常設(shè)有光電隔離器，起耦合、隔離和開關(guān)的作用。14.小功率直流電機(jī)控制系統(tǒng)中，改變轉(zhuǎn)子上的通電極性，以便改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向。15.RS-232-C串行總線電氣特性規(guī)定邏輯1的電平是-3V以下。18.采用全雙工通信方式，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛐越Y(jié)構(gòu)為可以在兩個方向上同時傳輸。20.半雙工可以在兩個方向上傳輸，但不能同時傳輸。21.采用異步傳輸方式，設(shè)數(shù)據(jù)位為7位，1位校驗位，1位停止位，則其通

3、信效率為70%.22.在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中采集的數(shù)據(jù)常摻雜有干擾信號，可以通過數(shù)字濾波程序和模擬濾波電路來提高信/噪比。23.標(biāo)度變換就是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成人們熟悉的十進(jìn)制工程量。24.使A/D轉(zhuǎn)換器滿量程信號達(dá)到均一化的含義是任何情況下A/D轉(zhuǎn)換器的輸入最大值都為滿量程。25.比例調(diào)節(jié)的強(qiáng)弱可調(diào)，作用比較強(qiáng)，幾乎貫穿整個調(diào)節(jié)過程。26.在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，T的確定十分重要，原因是T太小，系統(tǒng)精度不夠。27.一般而言，純微分控制不使用，因為微分作用僅出現(xiàn)在偏差變化的過程中。28.PID調(diào)節(jié)可根據(jù)實際情況調(diào)整結(jié)構(gòu)，但不能采用ID調(diào)節(jié)。29.PI調(diào)節(jié)系統(tǒng)，I作用隨時間的增長而加強(qiáng)，只要時間足夠長，靜差

4、一定會消除。30.引起調(diào)節(jié)的根本原因是偏差，偏差的正、負(fù)決定調(diào)節(jié)作用的方向；偏差的大、小決定調(diào)節(jié)作用的強(qiáng)弱；偏差為零，調(diào)節(jié)作用為零。二、 選擇題1.下面關(guān)于微型計算機(jī)控制技術(shù)的敘述，正確的是（D）。A微型計算機(jī)控制技術(shù)只能用于單片機(jī)系統(tǒng)B任何控制系統(tǒng)都可以運用微型計算機(jī)控制技術(shù)C微型計算機(jī)控制技術(shù)不能用于自動化儀表D微型計算機(jī)控制技術(shù)可用于計算機(jī)控制系統(tǒng)及自動化儀表2.計算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)（SCC）中，SCC計算機(jī)的作用是（B）。A接受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)模型計算給定值并提供給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)3關(guān)于

5、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，下面的說法中，不正確的是（C）。A省去了DCS中的控制站和現(xiàn)場儀表環(huán)節(jié)B采用純數(shù)字化信息傳輸C只有同一家的FCS產(chǎn)品才能組成系統(tǒng)DFCS強(qiáng)調(diào)“互聯(lián)”和“互操作性4.閉環(huán)控制系統(tǒng)是指（B）。A系統(tǒng)中各生產(chǎn)環(huán)首尾相接形成一個環(huán)B輸出量經(jīng)反饋環(huán)節(jié)回到輸入端，對空置產(chǎn)生影響C系統(tǒng)的輸出量供顯示和打印D控制量只與控制算法和給定值相關(guān)5下列縮寫表示現(xiàn)場可編程控制邏輯陣列的是（D）。APLCBPLDCGALDFPGA6.多路開關(guān)的作用（A）。A完成模擬量的切換B完成數(shù)字量的切換C完成模擬量與數(shù)字量的切換D完成模擬量和數(shù)字量的切換6.A/D轉(zhuǎn)換器的VREF（-）VREF（+）分別接-5V和+

6、5V，說明它的（A）。A輸入為雙極性，范圍是-5V至+5VB輸入為雙極性，范圍是-10V至+10VC輸出為雙極性，范圍是-FFH至+FFHD輸入為單極性，范圍是0至+5V7.在LED多位數(shù)碼管顯示電路中，（B）A位選模型決定數(shù)碼管顯示的內(nèi)容B段選模型決定數(shù)碼管顯示的內(nèi)容C段選模型決定哪位數(shù)碼管顯示D不需要位選模型8.無論動態(tài)顯示還是靜態(tài)顯示都需要進(jìn)行譯碼，即將（D）A十進(jìn)制數(shù)譯成二進(jìn)制數(shù)B十進(jìn)制數(shù)譯成十六進(jìn)制數(shù)C十進(jìn)制數(shù)譯成ASCII碼D十進(jìn)制數(shù)譯成7段顯示碼9.在計算機(jī)交流電機(jī)控制系統(tǒng)中，需要解決的問題是（D）A將交流變成只留后并放大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

7、設(shè)雙向開關(guān)，使交流電通過并放大10.開關(guān)量控制系統(tǒng)中，常設(shè)有光電隔離器，下面的描述中錯誤的是（A）A將被控系統(tǒng)與微型機(jī)控制控制系統(tǒng)間完全斷開，以防CPU受到強(qiáng)電的沖擊B將被控系統(tǒng)與微型計算機(jī)控制系統(tǒng)通過光電效應(yīng)連接成系統(tǒng)，實現(xiàn)控制。C控制信號到位時被控電路接通，否則電路切斷，起開關(guān)作用D耦合、隔離和開關(guān)11.小功率直流電機(jī)控制系統(tǒng)中，正確的做法是（B）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12.RS-232-C串行總線電氣特性規(guī)定邏輯1的電平是（C）A0.3V以下B

8、0.7V以下C-3V以下D+3V以上13主計算機(jī)與通信處理機(jī)通過RS-232C電纜相接，兩臺設(shè)備的最大距離為（C）時，適合用近距離電纜連接A5米B10米C15米D20米14.采用全雙工通信方式，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛐越Y(jié)構(gòu)為（A）A可以在兩個方向上同時傳輸B只能在一個方向上傳輸C可以在兩個方向上傳輸，但不能同時進(jìn)行D以上均不對15.下列關(guān)于半雙工的敘述中，正確的是（C）A只能在一個方向上傳輸B可以在兩個方向上同時傳輸C可以在兩個方向上傳輸，但不能同時傳輸D以上均不對16.RS-232C的電氣特性規(guī)定使用（D）ATTL電平BCMOS電平C正邏輯電平D負(fù)邏輯電平17.采用異步傳輸方式，設(shè)數(shù)據(jù)位為7位，1位

9、校驗位，1位停止位，則其通信效率為（B）A30%B70%C80%D20%18.在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中采集的數(shù)據(jù)常摻雜有干擾信號，（D）來提高信/噪比A只能通過模擬濾波器B只能通過數(shù)字濾波器C可以通過數(shù)字濾波程序或模擬濾波電路D可以通過數(shù)字濾波程序和模擬濾波電路19.若模擬量微機(jī)控制系統(tǒng)的采樣部分選用數(shù)字表，則（B）A微機(jī)直接接收數(shù)字量，無須在進(jìn)行濾波B微機(jī)直接接受數(shù)字量，仍需進(jìn)行濾波C須將數(shù)字表的輸出先轉(zhuǎn)換成模擬量，再送入微機(jī)處理D無論數(shù)字量還是模擬量微機(jī)都能接收，但需要進(jìn)行濾波20.下面關(guān)于標(biāo)度變換的說法正確的是（C）A標(biāo)度變換就是把數(shù)字量編程工程量B標(biāo)度變換就是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成與工程量相關(guān)的模

10、擬量C標(biāo)度變換就是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成人們所熟悉的十進(jìn)制工程量D上述說的都不對21.使A/D轉(zhuǎn)換器滿量程信號達(dá)到均一化的含義是（A）A任何情況下A/D轉(zhuǎn)換器的輸入最大值都為滿量程B任何情況下A/D轉(zhuǎn)換器的輸入都為滿量程C任何情況下A/D轉(zhuǎn)換器的輸出最大值都為滿量程D任何情況下A/D轉(zhuǎn)換器的輸出都為滿量程22關(guān)于比例調(diào)節(jié)，下面的敘述中不正確的是（C）A比例調(diào)節(jié)作用比較強(qiáng)B比例調(diào)節(jié)作用的強(qiáng)弱可調(diào)C比例調(diào)節(jié)可消除一切偏差D比例調(diào)節(jié)作用幾乎貫穿整個調(diào)節(jié)過程23在PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，若想增強(qiáng)微分作用，正確的做法是（B）A.加大系數(shù)TiB加大系數(shù)KpC加大系數(shù)KID加大系數(shù)T24在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，T的確定十分重

11、要，原因是（A）AT太小，系統(tǒng)精度不夠BT太小，積分作用過強(qiáng)CT太小，微分作用太強(qiáng)DT太小，積分作用過弱25.一般而言，純微分控制不使用，因為（A）A微分作用僅出現(xiàn)在偏差變化的過程中B微分作用太強(qiáng)C沒有比例調(diào)節(jié)時微分不起作用D偏差變化較小時微分不起作用26.在實際應(yīng)用中，PID調(diào)節(jié)可以根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)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)27.關(guān)于PI調(diào)節(jié)系統(tǒng)，下列敘述正確的是（B）AP調(diào)節(jié)中，系數(shù)Kp足夠大，P作用就不會殘留靜差BI作用隨時間的增長而加強(qiáng)，只要時間足夠長，靜差一定會消除CP作用可以貫穿整個調(diào)節(jié)過程，只要偏差在，調(diào)節(jié)作用就在

12、DPI調(diào)節(jié)有時也會留有靜差28.引起調(diào)節(jié)的根本原因是偏差，所以在下列說法中，不正確的是（D）A偏差的正、負(fù)決定調(diào)節(jié)作用的方向B偏差的大、小決定調(diào)節(jié)作用的強(qiáng)、弱C偏差為零，調(diào)節(jié)作用為零D偏差太大，調(diào)節(jié)失效29.手動后援是自動控制系統(tǒng)中常見的環(huán)節(jié)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題時,立即投入手動，（B）用手動的方式，通過模擬量進(jìn)行控制。A從手動/自動切換點開始B從自動/手動切換點開始C從零開始啟動系統(tǒng)D從2.5V（中點）開始啟動系統(tǒng).。30.當(dāng)系統(tǒng)有階躍信號輸入時，微分項急劇增加，易引起振蕩，解決的措施是（D）A加大采樣周期B減小偏差量C在本次PID調(diào)節(jié)量中適當(dāng)（由程序員定）加入前次微分調(diào)節(jié)量D在本次PD調(diào)節(jié)量中加

13、入a倍前微分調(diào)節(jié)量三、 簡答題：直接數(shù)字控制系統(tǒng)答：在實際控制中，當(dāng)系統(tǒng)所選擇的采樣周期較大或?qū)刂瀑|(zhì)量要求較高時，通常需要從被控對象的特性出發(fā)，直接根據(jù)采樣理論來設(shè)計數(shù)字控制器，這種方法就是直接數(shù)字設(shè)計，所形成的控制系統(tǒng)就是直接數(shù)字控制系統(tǒng)。動態(tài)過程答：系統(tǒng)在外加信號作用下，被控量隨時間變化而變化的過程稱為控制系統(tǒng)的動態(tài)過程，反映了系統(tǒng)的動態(tài)特性。數(shù)字濾波答：數(shù)字濾波就是通過某種計算或判斷程序來減少干擾信號在有用信號中的比重。4、簡述什么是自動控制。答：采用控制裝置自動地有目的地對機(jī)器設(shè)備或生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，使之達(dá)到預(yù)期的狀態(tài)或性能要求，這個過程就是自動控制。5、簡述數(shù)字濾波中的算術(shù)平均濾波

14、的濾波原理。答：算數(shù)平均濾波就是把個采樣值相加，然后取算術(shù)平均值作為本次有效的采樣信號。6、簡述PID調(diào)節(jié)器的基本原理。答：PID調(diào)節(jié)器的基本原理是將被測參數(shù)由傳感器變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號送入調(diào)節(jié)器，與系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比較，產(chǎn)生出的偏差經(jīng)PID運算后送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來改變系統(tǒng)的進(jìn)給量，實現(xiàn)被測量的自動調(diào)節(jié)。7、連續(xù)控制系統(tǒng)相比，計算機(jī)控制系統(tǒng)具有哪些特點？答：與連續(xù)控制系統(tǒng)相比，計算機(jī)控制系統(tǒng)具有以下特點：(1) 計算機(jī)控制系統(tǒng)是模擬和數(shù)字的混合系統(tǒng)。(2) 在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律是由計算機(jī)通過程序?qū)崿F(xiàn)的（數(shù)字控制器），修改一個控制規(guī)律，只需修改程序，因此具有很大的靈活性和適應(yīng)性。(3) 計算

15、機(jī)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)模擬電路不能實現(xiàn)的復(fù)雜控制規(guī)律。(4) 計算機(jī)控制系統(tǒng)并不是連續(xù)控制的，而是離散控制的。(5) 一個數(shù)字控制器經(jīng)常可以采用分時控制的方式，同時控制多個回路。(6) 采用計算機(jī)控制，如分級計算機(jī)控制、集散控制系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，便于實現(xiàn)控制與管理一體化，使工業(yè)企業(yè)的自動化程度進(jìn)一步提高。8、簡述計算機(jī)控制系統(tǒng)的一般控制過程。答：(1) 數(shù)據(jù)采集及處理，即對被控對象的被控參數(shù)進(jìn)行實時檢測，并輸給計算機(jī)進(jìn)行處理。 (2) 實時控制，即按已設(shè)計的控制規(guī)律計算出控制量，實時向執(zhí)行器發(fā)出控制信號。9、增量型PID控制算式具有哪些優(yōu)點？答：(1)計算機(jī)只輸出控制增量，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的變化部

16、分，因而誤動作影響小；(2)在i時刻的輸出ui，只需用到此時刻的偏差，以及前一時刻，前兩時刻的偏差ei-1，ei-2和前一次的輸出值ui-1，這大大節(jié)約了內(nèi)存和計算時間；(3)在進(jìn)行手動-自動切換時，控制量沖擊小，能夠較平滑地過渡。10、什么是硬件故障冗余系統(tǒng)？答：硬件故障冗余系統(tǒng)的定義是：如果一個系統(tǒng)在出現(xiàn)一定的運行性故障時，依靠系統(tǒng)冗余硬件的內(nèi)駐能力，仍能保持系統(tǒng)連續(xù)正確地執(zhí)行其程序和輸入、輸出功能，則稱這一系統(tǒng)為硬件故障冗余系統(tǒng)。11、什么是采樣或采樣過程？答：采樣或采樣過程，就是抽取連續(xù)信號在離散時間瞬時值的序列過程，有時也稱為離散化過程。12、何為積分飽和現(xiàn)象？答：在標(biāo)準(zhǔn)PID位置算

17、法中，控制系統(tǒng)在啟動、停止或者大幅度提降給定值等情況下，系統(tǒng)輸出會出現(xiàn)較大的偏差，這種較大偏差，不可能在短時間內(nèi)消除，經(jīng)過積分項累積后，可能會使控制量u(k)很大，甚至超過執(zhí)行機(jī)構(gòu)的極限umax。另外，當(dāng)負(fù)誤差的絕對值較大時，也會出現(xiàn)uumin的另一種極端情況。顯然，當(dāng)控制量超過執(zhí)行機(jī)構(gòu)極限時，控制作用必然不如應(yīng)有的計算值理想，從而影響控制效果。這類現(xiàn)象在給定值突變時容易發(fā)生，而且在起動時特別明顯，故也稱“起動效應(yīng)”。13、使用光電隔離器件時，如何做到器件兩側(cè)的電氣被徹底隔離？答：光電隔離器件兩側(cè)的供電電源必須完全隔離。14、寫出零階保持器的傳遞函數(shù)，引入零階保持器對系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的極點有何

18、影響？答：零階保持器的傳遞函數(shù)為。零階保持器的引入并不影響開環(huán)系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)的極點。15、階躍響應(yīng)不變法的基本思想是什么？答：階躍響應(yīng)不變法的基本思想是：離散近似后的數(shù)字控制器的階躍響應(yīng)序列與模擬控制器的階躍響應(yīng)的采樣值一致。16、如何消除積分飽和現(xiàn)象？答：減小積分飽和的關(guān)鍵在于不能使積分項累積過大。因此當(dāng)偏差大于某個規(guī)定的門限值時，刪除積分作用，PID控制器相當(dāng)于一個PD調(diào)節(jié)器，既可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)又可以消除積分飽和現(xiàn)象，不致使系統(tǒng)產(chǎn)生過大的超調(diào)和振蕩。只有當(dāng)誤差e在門限之內(nèi)時，加入積分控制，相當(dāng)于PID控制器，則可消除靜差，提高控制精度。17. 簡述采樣定理的基本內(nèi)容。答：采樣定理: 如

19、果連續(xù)信號具有有限頻譜，其最高頻率為,則對進(jìn)行周期采樣且采樣角頻率時，連續(xù)信號可以由采樣信號唯一確定，亦即可以從無失真地恢復(fù)。18. 寫出增量型PID的差分控制算式。答：增量型PID控制算式可以寫為19. 為提高計算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性，通常采取的措施有哪些？答：為提高計算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性，通常采取以下幾種措施：(1) 提高元器件和設(shè)備的可靠性。(2) 采取抗干擾措施，提高系統(tǒng)對環(huán)境的適應(yīng)能力。(3) 采用可靠性設(shè)計技術(shù)。(4) 采用故障診斷技術(shù)。20簡述網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的特點。答：網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)通常具備下述特點(1) 非定常性。數(shù)據(jù)到達(dá)的時刻不再是定常和有規(guī)則的, 更不能再用簡單的采樣時間來刻畫。

20、(2) 非完整性。由于數(shù)據(jù)在傳輸中可能發(fā)生丟失和出錯，數(shù)據(jù)不再是完整的，當(dāng)然數(shù)字控制中也可能有類似的現(xiàn)象，但在網(wǎng)絡(luò)控制中發(fā)生的可能性要大得多。(3) 非有序性。由于網(wǎng)絡(luò)傳輸時間的不確定，先產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可能遲于后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)到達(dá)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。因此, 數(shù)據(jù)到達(dá)的次序可能不再遵守原有的時間順序。非確定性。由于數(shù)據(jù)到達(dá)的隨機(jī)性，整個控制過程已不再是一個確定性的系統(tǒng),而是一個隨機(jī)系統(tǒng)。四、 畫圖題1、畫出典型計算機(jī)控制系統(tǒng)的基本框圖。答：典型計算機(jī)控制系統(tǒng)的基本框圖2、給出多通道復(fù)用一個D/A轉(zhuǎn)換器的原理示意圖。答：五、 分析題1、分析比例調(diào)節(jié)、積分調(diào)節(jié)和微分調(diào)節(jié)的作用及過程。答：(1)比例調(diào)節(jié)器：比例調(diào)節(jié)

21、器對偏差是即時反應(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，會使系統(tǒng)的動態(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。(2)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。積分時間常數(shù)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