微机控制技术复习题.doc

计算机测控技术复习题一、 是非题（在括号中正确的打，错误的打）1、 根据香农定律（采样定律），采样频率应满足T/max(式中max为系统信号最高角频率)。 （ 对 ） 2、 单片机系统中按键消抖动方法只能采用延时子程序方法。 （ 错 ）3、 51单片机与A/D组成的数据采集系统只能处理8位数据。 （ 错 ）4、 数字PI控制系统能够达到无静差控制。 （ 对 ）5、 三相步进电机工作电压是3相交流电。 （ 错）6、 DCS是指多台计算机控制一台工业设备。 （错）7、 计算机控制系统一定是稳定系统。 （错） 8、 步进电机每个脉冲之间采用延时只是为了调速。（错）9、 平均值数字滤波能消除脉冲干扰。（ 对）10、 计算机控制系统控制规律由软件实现的。 （ 对 ）11、 由于DAC0832为输入2级锁存，因此，多片DAC0832不能同时进行D/A输出转换。（ 错 ）12、 数字PID控制算法当微分系数为零时，系统不能实现无静差控制（ 错 ） 13、 多个数码管组成的显示器只能采用动态结构。（ 错 ） 14、 一个8位接口只能接8个按键输入信息。（ 错 ）15、 光电耦合器的作用为了提高系统的抗干扰能力。（ 对 ）16、 计算机控制系统的采样周期要符合香农定律。（ 对 ）17、A/D转换器是模拟量输入通道的主要器件。（ 对 ）18、MCS51单片机具有半双工的串行口。（ 错 19、四相步进电机的工作方式只有单四拍。（错 ）20、三相步进电机的工作方式有2种。（ 错 ）21、 ADC0809被用作数/模转换。（对）22、 数字PID控制算法当积分系数为零时，系统能够达到无静差控制。（错 ）23、数字PID控制算法当微分系数为零时，系统能够达到无静差控制。（ 对 ）24. 在显示系统中，若为动态显示，需将待显示数变成显示码才能输出到显示器 进行显示。若在显示电路中增加一级锁存器，则可直接将待显示数输出到显示器进行显示。（，不能 ）25. DAC0832是常用的8位D/A转换器，内部设有两级缓冲器，目的是使转换数椐得到充分缓冲，确保转换精度。（ ）26. 由于各种传感器提供的电压信号范围很宽，需要通过可编程增益放大器，对信号进行调整，使A/D转换器满量程信号达到均一化。（ ）27. 某系统采用程序判断滤波方式进行数据处理，发现总有一些杂波无法滤掉，原因是采样时间间隔太大（，原因是两次采样的变化量Y太大 ）。28. 在工业过程控制系统中，由于被控对象所处环境复杂，常使采样值偏离实际值。所以一般要加入滤波环节，且常常将模拟滤波和数字滤波同时使用。（ ）29在计算机控制系统中，常常需要设计报警电路，无论在什麽情况下，也不管原因如何，只要略微超限，立即报警。 （，有时为了减少报警次数，可设置上、下报警限 ）30.多路开关CD4051的作用就是把多路模拟信号转换成一路信号。（ ）31在PID调节系统中，积分I的作用是消除静差，所以积分分离PID不能消除静差（,积分分离也能消除静差 ）。32步进电机之所以能转动，其关键原因是错齿。（ ）33A/D转换器的结束信号的连接方式是判断A/D转换方式的主要依据。（ ）二、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。AA/D转换器 B双向可控硅CD/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 CA/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 ）实现的。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DSCC计算机与控制无关7. 键盘锁定技术可以通过（ C ）实现。 A设置标志位 B控制键值锁存器的选通信号CA和B都行 D定时读键值8. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C ）。 A03 伏以下 B07伏以上C-3伏以下 D+3伏以上9. 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10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 11. 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12. LCD显示的关键技术是解决驱动问题，正确的作法是（D ）。A采用固定的交流电压驱动 B采用直流电压驱动C采用交变电压驱动 D采用固定的交变电压驱动13. 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14. 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15. 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）。A1000B B0001B C1111B D0000B16. 关于ADC0809中EOC信号的描述，不正确的说法是（D ）。A. EOC呈高电平，说明转换已经结束 B. EOC呈高电平，可以向CPU申请中断C. EOC呈高电平，表明数据输出锁存器已被选通 D. EOC呈低电平，处于转换过程中17. 采样/保持器的逻辑端接+5V，输入端从2.3V变至2.6V,输出端为（A ）。A从2.3V变至2.6V B从2.3V变至2.45V并维持不变C维持在2.3V D快速升至2.6V并维持不变18. 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DSCC计算机与控制无关19. 键盘锁定技术可以通过（ C）实现。 A设置标志位 B控制键值锁存器的选通信号CA和B都行 D定时读键值20引起调节的根本原因是偏差，所以在下列说法中,不正确的是（D ）。 A偏差的正、负决定调节作用的方向 B偏差的大、小决定调节作用的强、弱 C偏差为零，调节作用为零 D偏差太大，调节失效 21. DAC0832的VREF接-5V，IOUT1接运算放大器异名端，输入为1000000B ，输出为（ ）。A. +5V B. +2.5V C. -5V D. -2.5V22. 采用ADC0809构成模拟量输入通道,ADC0809在其中起（ ）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23. 系统采用程序判断滤波，实验发现总有一些杂波残留，原因是（ ）。A.取样次数太少 B.Y取值太大C.Y取值太小 D.相邻两次采样值间的差小于Y24. 当键盘与单片机间通过INT0中断方式接口时，中断服务程序的入口地址是2040H，只有（ ）才能正常工作。A把2040H存入0003H B把2040H存入000BHC把AJMP 2040H的机器码存入0003HD把AJMP 2040H的机器码存入000BH25. 在PID调节系统中，若想增强微分作用，正确的作法是（ ）。A加大系数TI B加大系数KPC加大系数KI D加大系数T26. 在计算机控制系统中，T的确定十分重要，原因是（ ）。AT太大，系统精度不够 BT太大，积分作用过强CT太小，微分作用太强 DT太小，积分作用过弱27. 在计算机交流电机控制系统中，需要解决的问题是（ ）。A将交流变成直流后并放大 B将直流变成交流后并放大C设单向开关，使直流电通过并放大D设双向开关，使交流电通过并放大28. 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 CA/D转换器 DD/A转换器29. 若系统中采样保持器的保持电容值比较小，则其（ ）。A采样速度快但保持性能差 B采样速度及保持性能与电容值无关C采样速度慢但保持性能好 D采样速度及保持性能只与电压有关30RS232C的电气特性规定使用 ( )。ATTL电平 BCMOS电平C正逻辑电平 D逻辑电平三、 填充题： 1、对防脉冲干扰比较有效的数字滤波方法是 中值滤波 2、增量式数字PID控制算法是 ， 。3、计算机直接参与控制典型系统有直接数字控制系统（DDC）、集散控制系统（DCS） 和 现场总线控制系统（FCS）4、DDC系统的中文全名是 直接数字控制系统 。5、模拟输出通道的一般结构有 寄存器、 D/A转换器 和 放大/变换电路 。6、模拟量多输入通道主要有 多路开关、D/A转换器 和 寄存器 7、计算机控制系统的控制两大过程 实时数据采集 、 实时决策控制 8、防积分饱和的方法有 遇限削弱积分法 和 积分分离法 9、组成数码管显示电路结构有 静态显示 和 动态显示 10、单片机扩展I/O接口使用 串行 接口最节省主机I/O口。11. 香农定理告诉我们，采样频率越高，采样数据描绘的曲线 越接近 实际曲线。所以，为了提高控制精度，应尽可能 提高采样频率 。12. 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：13.模拟量为5V时，所对应的数字量为3FF H。 14.模拟量为0V时，所对应的数字量为 200 H。 15.模拟量为-2.5V时，所对应的数字量为 100 H。 16. 在三相步进电机系统中，为了提高控制力矩，常常采用 双三拍 方法来实现。 17. 操作指导系统对 驱动方式未模清控制规律的系统（或不需要控制的） 目的在于更适宜。18. 某微型机采样系统中，CD4051的INH端接+5V，控制端C、B、A接地时，选通 无通道。 19. LCD的多极驱动方式是指 多个背极，该段能否显示 。 20. 在PID调节系统中，比例系数KP的确定比微分系数KI和积分系数KD更重要，因为它关系到 因为Kp不但与本身有关，而且还和KdKi有关 。 21. 某仪器受体积限制只允许设置8个功能键，但却要求有十六种功能，可以采用 双功能键 的办法解决。 22. 和PID调节一样，模糊控制器的最大优点是不要求数学模型。23. SPI总线与I2C总线的主要区别是_ SPI有三条线，而I2C只有两条 _和_ I2C的总线是双向的_24DDC系统的最大优点是_用一台计算机控制多个回路_。_用一台计算机控制多个回路_25采样/保持器有两种工作方式。在采样方式中，采样-保持器的输出_ 跟随输入变化_。在保持状态时，采样-保持器的输出_保持不变 _。跟随输入变化 保持不变26在PID控制系统中， I的作用主要是_消除静差 _，它一般不单独使用的原因是_ 速度不变_。消除静差 速度不变27在数据采集系统中，只使用一个S/H和A/D构成的系统称之为 _分时采样，分时转换 _系统，而只使用多个S/H和一个A/D构成的系统称之为 _ 同时采样，分时转换系统。28在微型机控制系统中，键盘处理程序由两部分组成，其一是计算键值，其二则是，_根据键值转移到键功能入口地址 _。29当LF198采样/保持器的逻辑端输入低电平时，输入电平从3.25伏下滑到2.70伏，此时输出端电平为 3.25 伏。3.25V 30积分分离PID与变速积分PID的根本区别是_前者是对积分是开关量，后者则是线性的_。31计算机监督系统与计算机直接控制系统的根本区别是,前一种系统具有两级计算机，其中监督计算机的作用是按 描述生产过程的数学模型 计算 最佳给定值 送到DDC计算机。 32线性插值法最根本的问题是_用直线代替曲线_。33采样/保持器具有两种工作方式，它们是采样和_保持 _。34CD4051是_ 8_路_双_向多路开关，当其INH端接_ 0_伏时，芯片被选通。35在计算机控制系统中，采样周期T的确定很重要，因为它关系到_采样精度_,T太大_精度差_。36某微型机系统中，控制回路多，数据处理任务较重，对键盘的实时性要求也比较高，设计时应采用 _中断_ 方式完成键盘与主机的接口。37.步进电机的步距角指 _通电一次转过的角度 _,齿距角指_转子上两齿间的夹角_383相（A、B、C）步进电机有3种通电方式，它们是 ，和。单三拍，双三拍，三相六拍（或ABC，ABBCCA，AABBBCCCA）39非线性参数的标度变换没有固定公式可寻，因此处理起来比较困难。但我们可以通过线性插值法的办法将其分部化为线性问题来处理。40标度变换的目的就是_把数字量转换成人们所熟悉的十进制工程量消除静差_。41“模糊”一词的英文写法是_ Fuzzy _，这种控制方法的最大优点是_ 不需要数学模型_。Fuzzy 不需要数学模型四、 问答题： 1. 计算机控制系统是由哪几部分组成？画出方块图并说明各部分的作用。答：（1）计算机控制系统是由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成。 （2）方块图如下图1.1所示：被控对象内部总线电气开关测量变送执行机构电气开关数字量输出（DO）通道数字量输入（DI）通道模拟量输出（AO）通道磁盘适合器系统支持版人-机接口CPU/MEM模拟量输入（AI）通道 工业计算机 PIO设备 生产过程图1.1 计算机控制系统的组成框图（3） 工业控制机软件由系统软件、支持软件和应用软件组成。其中系统软件包括操作系统、引导程序、调度执行程序，它是支持软件及各种应用软件的最基础的运行平台；支持软件用于开发应用软件；应用软件是控制和管理程序；过程输入输出设备是计算机与生产过程之间信息传递的纽带和桥梁。生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。2、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。3、微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各部分软件的作用。软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。(1)系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对用户来说，系统软件只是作为开发应用软件的工具，是不需要自己设计的。系统软件包括：a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等；b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序；c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装配程序和编辑程序)、模拟主系统(系统模拟、仿真、移植软件)、数据管理系统等；d.信息处理：指文字翻译、企业管理等。(2)应用软件:它是面向用户本身的程序，即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。应用软件包括：a.过程监视程序：指巡回检测程序、数据处理程序、上下限检查及报警程序、操作面板服务程序、数字滤波及标度变换程序、判断程序、过程分析程序等；b.过程控制计算程序：指的是控制算法程序、事故处理程序和信息管理程序，其中信息管理程序包括信息生成调度、文件管理及输出、打印、显示程序等；c.公共服务程序：包括基本运算程序、函数运算程序、数码转换程序、格式编码程序。(3)数据库：数据库及数据库管理系统主要用于资料管理、存档和检索，相应软件设计指如何建立数据库以及如何查询、显示、调用和修改数据等。4.微型计算机控制系统的特点是什么？微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点：a.控制规律灵活多样，改动方便b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制c.能够实现数据统计和工况显示，控制效率高d.控制与管理一体化，进一步提高自动化程度5.操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别和联系？(1)操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作用。其原理框图如图1.2所示。图1.2操作指导控制系统原理框图(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。DDC系统是闭环系统，是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。其原理框图如图1.3所示。图1.3 DDC系统原理框图(3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisory Computer Control)系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。SCC系统的原理框图如图1.4所示。图1.4 SCC系统原理框图SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。6.计算机控制系统的发展趋势是什么？大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。a.普及应用可编程序控制器b.采用集散控制系统c.研究和发展智能控制系统7.什么是过程通道？过程通道有哪些分类？过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。按信息传递的方向来分，过程通道可分为输入过程通道和输出过程通道；按所传递和交换的信息来分，过程通道又可分为数字量过程通道和模拟量过程通道。8.数字量过程通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成。数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。其中：输入调理电路将来自控制装置或生产过程的各种开关量，进行电平转换，将其通断状态转换成相应的高、低电平，同时还要考虑对信号进行滤波、保护、消除触点抖动，以及进行信号隔离等问题。9.简述两种硬件消抖电路的工作原理。采用积分电路的硬件消抖电路，首先利用积分电路将抖动的高频部分滤出，其次利用施密特触发器整形。采用RS触发器的硬件消抖电路，主要是利用RS触发器的保持功能实现消抖。10.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2.1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。图2.1光电耦合器电路图11.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)。12.对理想多路开关的要求是什么？理想的多路开关其开路电阻为无穷大，其接通时的导通电阻为零。此外，还希望切换速度快、噪音小、寿命长、工作可靠。13、简要说明多路开关的主要特点。（1）采用标准的双列直插式结构，尺寸小，便于安排；（2）直接与TTL（或CMOS）电平相兼容；（3）内部带有通道选择译码器，使用方便；（4）可采用正或负双极性输入；（5）转换速度快，通常其导通或关断时间在1ms左右，有些产品已达到几十到几百纳秒（ns）；（6）寿命长，无机械磨损；（7）接通电阻低，一般小于100W，有的可达几欧姆；（8）断开电阻高，通常达109W以上。14.采样保持器有什么作用？试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响。采样保持器的作用：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。保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响。保持电容值小，则采样状态时充电时间常数小，即保持电容充电快，输出对输入信号的跟随特性好，但在保持状态时放电时间常数也小，即保持电容放电快，故保持性能差；反之，保持电容值大，保持性能好，但跟随特性差。15.在数据采样系统中，是不是所有的输入通道都需要加采样保持器？为什么？不是，对于输入信号变化很慢，如温度信号；或者A/D转换时间较快，使得在A/D转换期间输入信号变化很小，在允许的A/D转换精度内，就不必再选用采样保持器。16.设被测温度变化范围为0oC-1200oC,如果要求误差不超过0.4oC,应选用分辨为多少位的A/D转换器？选择依据：17.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010mA或420mA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。18、多位LED显示器显示方法有哪两种？两种显示都需要解决的问题是什麽？ 怎样解决？一种是动态显示，另一种是静态显示。两种显示方式都需要解决的问题是将待显示的字符变成LED显示码，即译码。可以用硬件译码器实现，也可以用软件程序完成。19、说明动态显示与静态显示的的特点及各自的用途。动态显示是每一时刻只有一位在显示，而且按照一定的周期循环显示，由于循环周期比较快，所以人眼看到的仍然是一个多位同时显示。静态显示是各位一起显示。动态显示用于仿真器，而静态显示则用于工业过程控制和智能化仪表。20、抖动、重键都是键盘设计中经常遇到的问题，用什麽方法可以解决？答：抖动是键盘工作中的常见现象，它将影响计算机对按键的查询工作的准确性。常采用的防抖措施有： 软件延时程序（一般为10-20毫秒）。 硬件防抖电路：双稳态电路及滤波电路。21、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。22、画图说明小功率直流电机双向控制原理，并说明如何实现正、反控制。答：小功率直流电机双向控制原理图，如下所示： 图中，当SW1和SW4闭合时，马达正转；当SW2和SW3闭合时，马达反转；当SW1和SW3或SW2和SW4闭合时，马达刹车；当SW1、SW3、SW2和SW4都断开时，马达滑行。23、PID调节系统中，微分调节起何作用？为什麽在有些系统中采用不完全微分算式，它与常规算式有哪些区别？微分的作用是加快调整速度。由于微分只存在于瞬间，因而有时会使系统产生震荡，而使调节品质下降。为了避免震荡，在一些系统中采用不完全微分算法，它的基本思想是使微分作用漫漫减弱，以避免由于微分突然下降到0而产生震荡。24、在PID调节器中系数、各有什么作用？它们对调节品质有什么影响？系数为比例系数，提高系数可以减小偏差，但永远不会使偏差减小到零，而且无止境地提高系数最终将导致系统不稳定。比例调节可以保证系统的快速性。系数为积分常数，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。系数为微分常数，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。25、.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)：于是有：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。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。24、说明算术平均滤波、加权平均滤波和滑动平均滤波之间的区别以及各自的用途。算术平均滤波每一次采样值所占的比例均相等；可用于任何场合，如压力、流量等。加权平均滤波则每次采样值所占的比例不等，可以突出某些部分，使其所占的比例增大，但各次采样的系数总和为Ci=0；这种滤波主要用于那些想突出采样的某些部分的场合。而滑动平均滤波则是每次只更新一个采样值，因而采样速度快。此滤波主要用于实时性要求比较快的场合。25、平均滤波有几种？并说明各自的特点。答：平均滤波有三种：算术平均滤波、加权平均滤波、滑动平均滤波。算术平均滤波每一次采样值所占的比例均相等；加权平均滤波则每次采样值所占的比例不等，可以突出某些部分，使其所占的比例增大，但各次采样的系数总和为Ci=0；而滑动平均滤波则是每次只更新一个采样值，因而采样速度快。26、在微型机控制系统中，如何将非线性参数线性化？答：经实验得出正确的参数曲线，根据精度要求取点，精度要求高处多取点，其他地方少取点，相临两点连线，用直线代替曲线，在保证精度的前提下实现非线性参数分段线性化。27.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。（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28.算术平均值滤波、加权平均值滤波以及滑动平均滤波三者的区别是什么？算术平均值法适用于对压力、流量等周期脉动信号的平滑，这种信号的特点是往往在某一数值范围附近作上、下波动，有一个平均值。这种算法对信号的平滑程度取决于平均次数N，当N较大时平滑度高，但灵敏度低；当N较小时，平滑度低，但灵敏度高，应该视具体情况选取N值。对于一般流量，通常取N=12；若为压力，则取N=4。在算术平均滤波中，N次采样值在结果中所占的比重是均等的，即每次采样值具有相同的加权因子1/N。但有时为了提高滤波效果，往往对不同时刻的采样值赋以不同的加权因子。这种方法称为加权平均滤波法，也称滑动平均或加权递推平均。其算法为 其中。加权因子选取可视具体情况决定，一般采样值愈靠后，赋予的比重越大，这样可增加新的采样值在平均值中的比例，系统对正常变化的灵敏性也可提高，当然对干扰的灵敏性也稍大了些。滑动平均值滤波法，依次存放N次采样值，每采进一个新数据，就将最早采集的那个数据丢掉，然后求包含新值在内的N个数据的算术平均值或加权平均值。29.采样周期的选择需要考虑那些因素？(1)从调节品质上看，希望采样周期短，以减小系统纯滞后的影响，提高控制精度。通常保证在95%的系统的过渡过程时间内，采样6次15次即可。(2)从快速性和抗扰性方面考虑，希望采样周期尽量短，这样给定值的改变可以迅速地通过采样得到反映，而不致产生过大的延时。(3)从计算机的工作量和回路成本考虑，采样周期T应长些，尤其是多回路控制时，应使每个回路都有足够的计算时间；当被控对象的纯滞后时间较大时，常选T=（1/41/8）。(4)从计算精度方面考虑，采样周期T不应过短，当主机字长较小时，若T过短，将使前后两次采样值差别小，调节作用因此会减弱。另外，若执行机构的速度较低，会出现这种情况，即新的控制量已输出，而前一次控制却还没完成，这样采样周期再短也将毫无意义，因此T必须大于执行机构的调节时间。30、三相或四相步进电机的工作方式？ 三相：（1）单三拍， 通电顺序ABCA （2）双三拍，通电顺序（）三相六拍 ：通电顺序B31、与PID控制和直接数字控制相比，模糊控制具有哪些优点？与PID控制和直接数字控制相比，模糊控制的优点：（1）模糊控制可以应用于具有非线性动力学特征的复杂系统。（2）模糊控制不用建立对象精确的数学模型。（3）模糊控制系统的鲁棒性好。（4）模糊控制是以人的控制经验作为控制的知识模型，以模糊集合、模糊语言变量以及模糊逻辑推理作为控制算法。32、简述STD总线的特点。STD总线在工业控制中广泛采用，是因为它有以下特点：(1)小板结构，高度模块化。(2)严格的标准化，广泛的兼容性。(3)面向I/O的开放式设计，适合工业控制应用。(4)高可靠性。33、什么是现场总线？有哪几种典型的现场总线？它们的特点是怎样的？现场总线是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。所以现场总线既是通信网络，又是自控网络。下面是几种典型的现场总线。（1）CAN(Control Area Network)控制器局域网络控制器局域网络CAN是由德国Bosch公司的为汽车的监测和控制而设计的，逐步发展到用于其它工业领域的控制。CAN已成为国际标准化组织ISO 11898标准。CAN具有如下特性：(a)通信速率为5Kbps/10km,1Mbps/40m,节点数110个，传输介质为双绞线或光纤等。(b)采用点对点、一点对多点及全局广播几种方式发送接收数据。(c)可实现全分布式多机系统且无主、从机之分，每个节点均主动发送报文，用此特点可方便地构成多机备份系统。(d)采用非破坏性总线优先级仲裁技术，当两个节点同时向网络发送信号时，优先级低的节点主动停止发送数据，而优先级高的节点可不受影响地继续发送信息；按节点类型分成不同的优先级，可以满足不同的实时要求。(e)支持三类报文帧：数据帧、远程帧、超载帧。采用短帧结构，每帧有效字节数为8个。这样传输时间短，受干扰的概率低，且具有较好的检错效果。(f)采用循环冗余校验CRC(Cyclic Redundancy Check)及其它检错措施，保证了极低的信息出错率。(g)节点具有自动关闭功能，当节点错误严重时，则自动切断与总线的联系，这样不影响总线正常工作。(h)CAN单片机：Motorola公司生产带CAN模块的MC68HC05x4，Philips公司生产82C200，Intel公司生产带CAN模块的P8XC592。(j)CAN控制器：Philips公司生产的82C200，Intel公司生产的82527。(k)CAN I/O器件：Philips公司生产的82C150，具有数字和模拟I/O接口。（2）LONWORKS(Local Operating Network)局部操作网络LONORKS是美国Echelon公司研制，主要有如下特性：(a)通信速率为78Kbps/2700m、1.5Mbps/130m,节点数32000个，传输介质为双绞线、同轴电缆、光纤、电源线等。(b)采用Lon Talk通储备协议，该协议遵循国际标准化组织ISO定义的开放系统互连OSI(Open System Interconnection)全部7层模型。(c)其核心是Neuron(神经元)芯片，内含了3个8位的CPU；第1个CPU为介质访问控制处理器，实现Lon Talk协议的第1层和第2层；第2个CPU为网络处理器，实现Lon Talk协议的第3层至第6层；第3个CPU为应用处理器，实现Lon Talk协议的第7层，执行用户编写的代码及用户代码所调用的操作系统服务。(d)Neuron芯片的编程语言为Neuron C，它是从ANSI C派生出来的。LONWORKS提供了一套开发工具LonBuilder与NodeBuilder。(e)Lon Talk协议提供了5种基本类型的报文服务：确认(Acknowledged)、非确认(Unacknowledged)、请求/响应(Request/Response)、重复(Repeated)、非确认重复(Unacknowledge Repeated)。(f)Lon Talk协议的介质访问控制子层(MAC)对CSMA作了改进，采用一种新的称作Predictive P-Persistent CSMA，根据总线负载随机调整时间槽n(163)，从而在负载较轻时使介质访问延迟最小化，而在负载较重时使冲突的可能最小化。（3）PROFIBUS(Process Field Bus)过程现场总线PROFIBUS是德国标准，1