广东石油化工学院计算机控制技术复习资料

一.填空题： 1、计算机控制系统的工作过程为：实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出。 2、计算机控制系统硬件由工业控制机、过程输入输出设备、过程输入输出通道和生产过程组成。 3、选择 D/A 转换器时应着重考虑的是：转换时间 、 精 度 。 。 4、接地技术中接地方式有：工作接地、保护接地等两种。 5、计算机控制系统按总体结构来分有：集中型控制 、 集散型控制两大类 6、计算机控制系统是指采用了数字计算机和其他自动化设备的自动控制系统。 7、计算机控制系统软件由 系统软件 和 应用软件 组成。 8、计算机控制系统输入/输出通道分为四类，分别是模拟量输入通道、 模拟量输出通道、数字量输入通道，数字量输出通道。 9、过程通道中存在的干扰有：串模干扰、共模干扰。 10、局域网常见的网络拓朴结构有：星形、环形、总线型等。 11、计算机控制系统是指利用 计算机 来实现 生产过程 自动控制的系统。 12、计算机控制系统输入/输出通道分为四类，分别是模拟量输入通道 、模拟量输出通道、数字量输入通道，数字量输出通道。 14、衡量一个 D/A 转换器性能的主要参数有：分辨率、转换时间、精度、线性度。 15、数据处理的内容有：线性化处理 标度变换。 16、闭环负反馈控制的基本特征是：测量偏差、纠正偏差。 17、一阶惯性环节的主要特点是当输入量突然变化时，输出量不能突变，而是 按指数规律变化。 18、静态误差系数是系统在典型外作用下精度的指标，静态误差系数越大，精度 越高。 19、离散系统稳定性与连续系统不同，它不仅与系统的结构和参数有关，还与系统的 采样周期 有关。 20、若已知闭环系统的自然频率为 n，经验上，采样频率 s应取 10 n。 21、通常把叠加在测量信号上的干扰信号称为 串模干扰。 22、为使得传感器特性与 A/D 变换的特性相匹配，通常在传感器和 A/D 变换器之 间加入 调理电路。 23、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。 24、计算机控制系统中，被测信号有 单端对地输入 和 双端不对地输入 两种方式。 25、信号接地方式应采用 一点接地 方式，而不采用 多点接地 方式。 26、模拟输出通道的结构形式主要取决于 输出保持器 的构成方式。 27、 “若 A 则 B，否则 C”，用模糊关系表示为：R=(AB)U( C)A 28、采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应,并且使各个小环路的感应 电势互相呈反向抵消。 。 29、实时的概念不能脱离具体的过程，一个在线的系统不一定是一个 实时系统，但一个 实时系统 必 定是一个在线系统。 30、数字量输出通道主要由 输出锁存器 、 输出驱动电路、输出口译码电路等组成。 31、计算机控制系统的 CPU 抗干扰措施常采用 监控定时器、电源监控、复位 等方法。 32、计算控制系统的发展趋势：控制系统的 网络化 、扁平化、智能化 、综合化。 33、调节器的比例度越大，则放大倍数 越小，调节作用就 越弱，余差也 越大。 34、二线制传输方式是指 两根导线 同时传输变送器所需的 电源 和变送器的 输出信号；热电阻温 变与热电阻的连接用 三 根导线。 二、简答题： 1、计算机控制系统有哪几种典型类型？ PLC+上位机控制系统（PLC） 操作指导控制系统(OGC) 直接数字控制系统（DDC） 监督计算机控制系统（SCC） 分散控制系统 （DCS） 现场总线控制系统（FCS ） 2、计算机控制系统中抗共模干扰的措施有哪些？ 变压器隔离、光电隔离与浮地屏蔽等三种措施。 采用差分放大器作信号前置放大 采用隔离技术将地电位隔开 3、计算机控制系统的设计步骤可划分为四个阶段： 工程项目与控制任务的确定阶段 工程项目与控制任务的设计阶段 离线仿真和调试阶段 在线调试和运行阶段 4、采样定理的基本内容是什么？ 如果模拟信号（包括噪声干扰在内）频谱的最高频率为 fmax,只要按照采样频率 f2fmax 进行采样， 那么采样信号 y*(t)就能唯一复现 y(t) 5、什么是数字滤波？常用的数字滤波有哪些方法？ 数字滤波就是在计算机中用某种计算方法对输入的信号进行数学处理。减少干扰在有用信号中的比 重，提高信号的真实性。 方法:1.程序判断法（限幅滤波）2.中位值滤波法 3.算术平均滤波法 4.递推平均滤波法 5.加权递推 平均滤波法 6.一阶惯性滤波法 6、计算机控制系统中有哪几种地线？ 在计算机控制系统中，一般有以下几种地线：模拟地、数字地、安全地、系统地、交流地。 7、简述 Smith 预估控制的基本思想。 建立过程的动态特性的模型； 将模型加入到反馈控制系统中，有延迟的一部分用于抵消被延迟了 的被控量； 无延迟部分反映到调节器，让调节器提前动作，从而可明显地减少超调量和加快调节过程。 8、工业控制计算机系统的干扰源有哪几类？各类干扰又有哪些具体形式？ 干扰源分为两类：内部干扰和外部干扰 内部干扰：分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应，长线传输的波反射，多点接地造成电位差引起 的干扰，寄生振荡引起的干扰，甚至元器件产生的噪声干扰。 外部干扰可分为电源干扰(浪涌，尖峰、噪声、断电 )、空间干扰（静电和电场干扰、磁场干扰） 、设备干扰（电气设 备漏电，接地系统不完善、测量设备绝缘不好）三类。 9、RS-485 串行总线采用什么传输方式？它与 RS-422A 串行通信总线的区别是什么？ S-485 串行总线采用的是不平衡传输方式， 区别在于 S-485 为半双工工作方式，而 RS-422 为全双工工作方式，且 RS-422 适用于两点之间进行高速，远距离 通信，而 RS-485 适用于多点之间进行高速，远距离通信 10、数字 PID 控制算法中，K P，T i，T D 的物理调节作用分别是什么？ Kp 为比例增益，能减少误差，但不能消除稳态误差，但 Kp 加大会引起系统不稳定 Ti 为积分时间常数，只要有足够的时间，积分控制将能完全消除误差，但积分作用太强会是系统超 调加大，甚至使系统出现震荡 Td 为微分时间常数，可以减小调整时间，从而改变系统的动态性能 11、如何消除尖峰脉冲干扰？ 抑制尖峰干扰最常用的方法主要有三种：在交流电源的输入端并联压敏电阻；采用铁磁共振原理(如采用超级隔 离变压器)；在交流电源输入端串入均衡器，即干扰抑制器。另外，使系统远离干扰源，对大功率用电设备采取 专门措施抑制尖峰干扰的产生等都是可行的方法。 (1)选用供电比较稳定的进线电源 (2)利用干扰抑制器消除尖峰干扰 (3)采用交流稳压器稳定电网电压 (4)电源异常的保护 12、模拟量输入接口设计主要解决哪几个方面的问题？ 答：主要解决以下问题：数据输出线的连接方式；选通信号、启动转换及督促控制信号的连接方法； 电源和地线的处理；与计算机信息传递的方式 三、现已知某炉的温度变化范围为 0-1000C。测试时采用 9 位 A/D 变换器（带符号位） ，此时系统对炉温变化的分辨 率为多少？若测试时，通过变送器将测试起点迁移到 200C，保持同样的系统对炉温变化的分辨率，试问采用几位的 A/D 转换器就可以了？ 1） ， 故 =3.9；（5 分）/)10(28o 2） ， 故 （5 分）9.3/)50(on 72lg/.128lgn o 图一 五、图一为水箱水位自动控制系统，试说明其基本工作原理。 由于出水干扰 QO 使水位下降时，浮子下降，进水口打开，水位逐渐增高，浮子逐渐上浮，当达到给定 高度时，浮子将进水口堵死，从而保持设定高度。 七、计算题： 关于 PID 控制，要求： （1）写出模拟 PID 控制器的控制规律及其传递函数。 （2）推导出位置式数字 PID 控制算式。 （3）推导出增量式数字 PID 控制算式。 （1）模拟 PID 的控制规律 (1) 传递函数： （2）令 u(t)u(k) (2) e(t)ek) (3) (4) 由式（1）（4）可得 （5） （3）由（5）可得 )()(1)()(0dteTtetKtutiPk0j)(Tedtt1 )1()()()(0keTjekeKudkjip （6） 由式（5） （6）可得 八、下图 12D/A 转换器 DAC1210 与 ISA 总线连接图，设 DAC1210 占用了 0230H0232H 三个端口地址,设 BX 寄存 器中低 12 位数据为需要转换的数字量,写出转换程序。 START： MOV DX，230H ；DAC1210 的基地址 MOV CL，04 SHL BX，CL ；BX 中的 12 位数左移 4 位 MOV AL，BH ；高 8 位数AL OUT DX，AL ；写入高 8 位 INC DX ；修改 DAC1210 端口地址 MOV AL，BL ；低 4 位数AL。 )2()1(2)()()1()()( kekeKkekeKku dip OUT DX，AL ；写入低 4 位 INC DX ；修改 DAC 1210 端口地址 OUT DX，AL ；启动 DA 转换， H L T 九、下图是 AD574A 与 ISA 总线连接图，根据图写出程序查询接口方式的转换程序。 MOV DX, ； 1 为偶地址Y1 OUT DX，AL ；假写外设操作，启动 12 位 A/D 转换 LOOP1： IN AL, ；读入 STS0 AND AL，01H ； JNZ LOOP1 ；如果 STS= 1，未转换完，则循环 MOV DX, ；Y1 IN AL， DX ；从数据总线 D0D11 一次读入 12 位二进制数据 十、设计题 1、试用一交流固态继电器（ACSSR，可控 220交流通断）和一接触器（各 3 常开主触点和一个常开辅助触点） ， 通过微机及其接口电路去控制三相交流异步电机（电源为 3-相、50Hz/380V ）的启动和停止。 2、