一、选择题
1. 由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（ A ）转换。 A．A/D转换器 B．双向可控硅 C．D/A转换器 D．光电隔离器
2. 若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（ D ）
器件完成控制量的切换工作。
A．锁存器锁存 B．多路开关 C．A/D转换器转换 D．反多路开关
3. 某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容CH应取值 （ A ）。 A． 比较小 B．比较大 C．取零值 D．取负值
4. 在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至 （ B ）。A． 阳极 B． 阴极 C．阴极或阳极 D．先送阴极再送阳极
5. 电机控制意味着对其转向和转速的控制，微型机控制系统的作法是通过（ B 现的。
A．改变定子的通电方向和通电占空比 B．改变转子的通电方向和通电占空比 C．改变定子的通电电压幅值 D．改变转子的通电电压幅值
6. 计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（ B ） A．接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D．SCC计算机与控制无关
7. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C ）。 A．0．3 伏以下 B．0．7伏以上 C．-3伏以下 D．+3伏以上
推荐精选
）实
8. 在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（ D ）提高信/躁比。 A．只能通过模拟滤波电路 B.只能通过数字滤波程序
C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路 D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路
9. 步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（ B ）。 A．步进电机可以直接接受数字量 B．步进电机可以直接接受模拟量 C．步进电机可实现转角和直线定位 D．步进电机可实现顺时针、逆时针转动
10. 如图1所示，Vout为8位D/A转换器的双极性输出端，若输入数字量D=11100000（B），
基准参考电VREF=5V，则Vout为：（ C ） A、4.375V B、-4.375V C、3.75V D、-3.75V
11. 对于电动组合仪表DDZ-Ⅲ型采用的标准电动
信号是：（ B ） A、DC 0~10mA、DC0~20V B、DC4~20mA、 DC1~5V C、DC 0~10mA 、DC1~5V D、DC4~20mA、DC0~20V
12. 某热处理炉温度变化范围为0~1350℃，经温度变送器变换为1~5V的电压送至ADC0809，
ADC0809的输入范围为0~5V，当t=KT时，ADC0809的转换结果为6A，此时炉温为（C ） A、588.98℃ B、288.98℃ C、361.23℃ D、698.73℃
13. 如果模拟信号频谱的最高频率为fmax，只要按照采样频率（A ）进行采样，那么采样
信号就能无失真地恢复。
推荐精选
A.f≥2fmax B.f A.平均值滤波法 B.中位值滤波法 C.限幅滤波法 D.惯性滤波法 15. 防止抖动是能否正确读取键值的必要环节，实现方法是（ A）。 A．可以用硬件电路或软件程序实现 B．只能用滤波电路或双稳态电路实现 C．只能用软件程序实现 D．只能用延时程序实现 16. 小功率直流电机控制控制系统中，正确的作法是（B ） A．改变定子上的通电极性，以便改变电机的转向 B．改变转子上的通电极性，以便改变电机的转向 C．在定子上通以交流电，电机可周期性变换转向 D．在转子上通以交流电，电机可周期性变换转向 17. 在实际应用中，PID调节可根据实际情况调整结构，但不能（ D）。 A．采用增量型PID调节 B．采用带死区的PID调节 C．采用PI调节 D．采用I D调节 18. 若用4位共阳极LED和74LS04构成光报警系统，使最高位发光其余位不发光的报警模 型是（A）。 A．1000B B．0001B C．1111B D．0000B 19. 采用ADC0809构成模拟量输入通道,ADC0809在其中起（A ）作用。 A. 模拟量到数字量的转换 B. 数字量到模拟量的转换 C. 模拟量到数字量的转换和采样/保持器 D. 模拟量到数字量的转换和多路开关 121220. 在微型机控制系统中的模拟量输出通道中,最关键的器件是( )。 A．多路开关 B. 光电隔离器 C．A/D转换器 D．D/A转换器 二、填空 1. 香农定理告诉我们，采样频率越高，采样数据描绘的曲线 实际曲 推荐精选 线。所以，为了提高控制精度，应尽可能 推荐精选 。 2. 在10位A/D转换器中，设满量程为±5V，试写出相对于下列各模拟量所对应的数字量： 模拟量为5V时，所对应的数字量为3FF H。 模拟量为0V时，所对应的数字量为 200 H。 模拟量为-2.5V时，所对应的数字量为 100 H。 3.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件 和软件两个组成部分。 4.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。 5.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。 6.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。 7.模块化程序设计一般包括 自顶向下 和自底向上 两种设计方法。 8.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 三、简答题 1. 计算机控制系统的控制过程是怎样的? 计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤： (1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。 (2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 (3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 2.看图简述光电耦合器的工作原理及在过程通道中的作用。 光电耦合器由封装在一个管壳内的发光二极管和光敏三极管组成，如图所示。输入电流 流过二极管时使其发光，照射到光敏三极管上使其导通，完成信号的光电耦合传送，它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离。 推荐精选 光电耦合器电路图 3.模拟量输入通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？ 模拟量输入通道一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑电路组成。 (1)I/V变换：提高了信号远距离传递过程中的抗干扰能力，减少了信号的衰减，为与标准化仪表和执行机构匹配提供了方便。 (2)多路转换器：用来切换模拟电压信号的关键元件。 (3)采样保持器：A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。在进行A/D转换时间内，希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。 (4)A/D转换器：模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量，能够完成这一任务的器件，称为之模/数转换器(Analog/Digital Converter，简称A/D转换器或ADC)。 4.模拟量输出通道由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 模拟量输出通道一般由接口电路、D/A转换器、功率放大和V/I变换等信号调理电路组成。 (1)D/A转换器：模拟量输出通道的核心是数/模转换器(Digital/Analog Converter,简称D/A转换器或DAC)。它是指将数字量转换成模拟量的元件或装置。 (2)V/I变换：一般情况下，D/A转换电路的输出是电压信号。在计算机控制系统中，当计算机远离现场，为了便于信号的远距离传输，减少由于传输带来的干扰和衰减，需要采用电流方式输出模拟信号。许多标准化的工业仪表或执行机构，一般是采用0～10mA或4～20mA的电流信号驱动的。因此，需要将模拟电压信号通过电压/电流(V/I)变换技术，转化为电流信号。 5.在PID调节器中系数kp、ki、kd各有什么作用？它们对调节品质有什么影响？ 系数kp为比例系数，提高系数kp可以减小偏差，但永远不会使偏差减小到零，而且无止境地提高系数kp最终将导致系统不稳定。比例调节可以保证系统的快速性。 推荐精选 系数ki为积分常数，ki越大积分作用越弱，积分调节器的突出优点是，只要被调量存在偏差，其输出的调节作用便随时间不断加强，直到偏差为零。在被调量的偏差消除后，由于积分规律的特点，输出将停留在新的位置而不回复原位，因而能保持静差为零。但单纯的积分也有弱点，其动作过于迟缓，因而在改善静态品质的同时，往往使调节的动态品质变坏，过渡过程时间加长。积分调节可以消除静差，提高控制精度。 系数kd为微分常数，kd越大微分作用越强。微分调节主要用来加快系统的相应速度，减小超调，克服振荡，消除系统惯性的影响。 6.什么是数字PID位置型控制算法和增量型控制算法？试比较它们的优缺点。 为了实现微机控制生产过程变量，必须将模拟PID算式离散化，变为数字PID算式，为此，在采样周期T远小于信号变化周期时，作如下近似(T足够小时，如下逼近相当准确，被控过程与连续系统十分接近)： ?edt?T?e(j)0j?0tkdee(k)?e(k?1)?dtT 于是有： Tu(k)?Kp{e(k)?Ti?e(j)?j?0kTd[e(k)?e(k?1)]}T u(k)是全量值输出，每次的输出值都与执行机构的位置(如控制阀门的开度)一一对应，所以称之为位置型PID算法。 在这种位置型控制算法中，由于算式中存在累加项，因此输出的控制量u(k)不仅与本次偏差有关，还与过去历次采样偏差有关，使得u(k)产生大幅度变化，这样会引起系统冲击，甚至造成事故。所以实际中当执行机构需要的不是控制量的绝对值，而是其增量时，可以采用增量型PID算法。当控制系统中的执行器为步进电机、电动调节阀、多圈电位器等具有保持历史位置的功能的这类装置时，一般均采用增量型PID控制算法。 ?u(k)?Kp{[e(k)?e(k?1)]?TTe(k)?d[e(k)?2e(k?1)?e(k?2)]}TiT 7.与位置算法相比，增量型PID算法有如下优点： (1)位置型算式每次输出与整个过去状态有关，计算式中要用到过去偏差的累加值，容易产生较大的累积计算误差；而在增量型算式中由于消去了积分项，从而可消除调节器的积分饱和，在精度不足时，计算误差对控制量的影响较小，容易取得较好的控制效果。 (2)为实现手动——自动无扰切换，在切换瞬时，计算机的输出值应设置为原始阀门开度u0，若采用增量型算法，其输出对应于阀门位置的变化部分，即算式中不出现u0项，所以易于实现从手动到自动的无扰动切换。 (3)采用增量型算法时所用的执行器本身都具有寄存作用，所以即使计算机发生故障，执行器仍能保持在原位，不会对生产造成恶劣影响。 推荐精选 8.标度变换在工程上有什么意义？在什么情况下使用标度变换程序？ 微机控制系统在读入被测模拟信号并转换成数字量后，往往还要转换成操作人员所熟悉的工程值。这是因为生产现场的各种工艺参数量纲不同。例如，压力的单位为Pa，流量的单位为m3/h，温度的单位为℃。这些参数A/D转换后得到一系列的数码，这些数码的值并不一定等于原来带有量纲的参数值，它仅代表参数值的大小，故必须把它转换成带有量纲的数值后才能运算、显示或打印输出。这种转换称为工程量转换，也称为标度变换。标度变换有各种不同类型，它取决于被测参数测量传感器的类型，设计时应根据实际情况选择适当的标度变换方法，常用线性参数标度变换。 9.干扰的作用途径是什么？ 无论是内部干扰还是外部干扰，都是从以下几个途径作用于系统的。 (1) 传导耦合 (2) 静电耦合 (3) 电磁耦合 (4) 公共阻抗耦合 10.什么是共模干扰和串模干扰？如何抑制？ 共模干扰是在电路输入端相对公共接地点同时出现的干扰，也称为共态干扰、对地干扰、纵向干扰、同向干扰等。共模干扰主要是由电源的地、放大器的地以及信号源的地之间的传输线上电压降造成得。消除共模干扰的方法有以下几种:变压器隔离；光电隔离；浮地屏蔽；采用具有高共模抑制比的的仪表放大器作为输入放大器。 串模干扰就是指串联叠加在工作信号上的干扰，也称之为正态干扰、常态干扰、横向干扰等。消除串模干扰的方法有以下几种：在输入回路中接入模拟滤波器；使用双积分式A/D转换器；采用双绞线作为信号线；电流传送。， 11.数字滤波与模拟滤波相比有什么特点？ 数字滤波克服了模拟滤波器的不足，它与模拟滤波器相比，有以下几个优点： (1)数字滤波是用程序实现的，不需要增加硬设备，所以可靠性高，稳定性好； (2)数字滤波可以对频率很低(如0.01Hz)的信号实现滤波，克服了模拟滤波器的缺陷； (3)数字滤波器可根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数，具有灵活、方便、功能强的特点。 12.常用的数字滤波方法有几种？它们各自有什么特点？ 常用的数字滤波方法有7种。 （1）程序判断滤波法：是根据生产经验，确定出相邻两次采样信号之间可能出现得最大偏差。 （2）中值滤波法：它对于去掉偶然因素引起的波动或采样器不稳定而造成的误差所引起的脉动干扰比较有效。 推荐精选 （3）算术平均值滤波法：它适用于一般的具有随机干扰信号的滤波。它特别适合于信号本身在某一数值范围附近作上下波动的情况。 （4）加权平均值滤波：可以提高滤波效果 （5）滑动平均值滤波法：采样时间短，可以提高检测速度 （6）惯性滤波法：适用于慢速随机变量的滤波 （7）复合数字滤波：比单纯的平均值滤波的效果要好 13.根据总线传送信号的形式，总线又可分为两种。 （1）并行总线 如果用若干根信号线同时传递信号，就构成了并行总线。并行总线的特点是能以简单的硬件来运行高速的数据传输和处理。 （2）串行总线 串行总线是按照信息逐位的顺序传送信号。其特点是可以用几根信号线在远距离范围内传递数据或信息，主要用于数据通信。 14.PWM控制意味着什么？它有什么作用？微型机控制系统中是怎样实现的？ 答：PWM是脉冲宽度调速系统，它用来控制马达的转速和方向。其方法是通过改变对电机的通电时间达到调整电机转速的目的。具体作法是，首先根据电机转速的要求，确定占空比，即通电时间与通电周期之比，再按照通、断电时间送出控制模型，使电机按要求的转速运转。方向是通过改变4个开关的通电状态来实现的。 1.数字控制器的模拟化设计步骤是什么？ 模拟化设计步骤： （1）设计假想的模拟控制器D(S) （2）正确地选择采样周期T （3）将D(S)离散化为D(Z) （4）求出与D(S)对应的差分方程 （5）根据差分方程编制相应程序。 四、计算题 已知模拟调节器的传递函数为 推荐精选 D?s??1?0.17s 1?0.085s试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算式，设采样周期T=0.2s。 D?s??则UU?s?1?0.17s? E?s?1?0.085s?s??0.085SU?s??E?s??0.17SE?s? du?t?de?t??e?t??0.17 dtdtu?k??u?k?1?e?k??e?k?1??e?k??0.17 TT ?u?t??0.085?u?k??0.085把T=0.2S代入得 1.425u?k??0.425u?k?1??4.5e?k??3.5e?k-1? 位置型 u?k??3.1579e?k??2.4561e?k?1??0.2982u?k?1? 增量型 ?u?k??u?k??u?k?1??3.1579e?k??2.4561e?k?1??0.7018u?k?1? 五 画出典型计算机控制系统的基本框图。 答：典型计算机控制系统的基本框图如下： 六、设计题（本题共 1 小题，共 20 分） 设某压力报警系统如图所示。图中，开关K0为报警屏蔽开关，K0=0时，系统被屏蔽。开关K1为压力报警开关，K1闭合时，表示报警；开关K1打开时为正常状态。系统正常时，绿色指示灯LD亮,；报警时使红色指示灯HD0亮。并要求系统能连续工作。 1. 写出8255A各口的地址。 答：（1）写出8255A各口的地址。 推荐精选 G1 G2A G2B C B A P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 A7 … A1 A0 1 0 0 1 1 0 1 0 X X 所以，8255的地址为9A00—9A03H（或9AFC—9AFFH） 2. 画出完成上述任务的程序流程图。 推荐精选 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!） 推荐精选
计算机控制复习题Word版
