微控课后习题精简

计算机控制技术及其应用第1章概述思考题与习题指导信息1第1章概述2控制的本质是什么客观题指导信息参见112自动控制中的基本问题。控制过程本质上是一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、信息加工、信息施效等。控制系统中的目标信息、被控对象的初始信息、被控对象和环境的反馈信息、指令信息、执行信息等，通常由电子或机械的信号来表示。3自动控制中有哪些基本问题客观题指导信息参见112自动控制中的基本问题。自动控制中的基本问题包括自动控制系统的结构、过程、目标和品质等。结构包括组成及其关系两个部分；控制过程主要为一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、信息加工、信息施效等；目标规则体现了系统的功能；控制品质即为控制的质量，可通过系统的性能指标来评价。6一个典型的计算机控制系统由哪些部分组成它们的关系如何客观题指导信息参见121计算机控制系统的结构。计算机系统分为硬件系统和软件系统，硬件系统包括计算机、输入输出接口、过程通道输入通道和输出通道、外部设备交互设备和通信设备等，软件系统包括系统软件和应用软件，其中计算机系统作为控制单元，见图16所示。执行单元计算机反馈单元被控对象交互设备输入通道输出通道输入输出接口输入输出接口通信设备软件系统系统软件应用软件设计人员管理人员操作人员其他系统计算机系统过程通道外围设备典型计算机控制系统的结构框图7计算机控制系统有哪些分类试比较DDC、SCC、DCS和FCS的各自特点。客观题指导信息参见122计算机控制系统的分类。分类方法有按系统结构的分类、按控制器与被控对象的关系分类、按计算机在控制系统中的地位和工作方式分类、按控制规律分类。其中DDCDIRECTDIGITALCONTROL、SCCSUPERVISORYCOMPUTERCONTROL、DCSDISTRIBUTEDCONTROLSYSTEM和FCSFIELDBUSCONTROLSYSTEM是按计算机在控制系统中的地位和工作方式来分类的。计算机控制技术及其应用第1章概述思考题与习题指导信息2DDC中的计算机直接承担现场的检测、运算、控制任务，相当于“一线员工”。SCC系统中的SCC计算机主要完成监督控制，指挥下级DDC计算机完成现场的控制，相当于“车间主任”或“线长”。DCS由多台分布在不同物理位置的计算机为基础，以“分散控制、集中操作、分级管理”为原则而构建的控制系统，DCS中的计算机充当各个部门的“管理人员”，如过程管理、生产管理、经营管理等职能。FCS是建立在网络基础上的高级分布式控制系统。在FCS中，控制器、智能传感器和执行器、交互设备、通信设备都含有计算机，并通过现场总线相连接。这些计算机的功能不仅仅在于对一般信息处理，而是更强调计算机的信息交换功能。8试通过实例来说明不同控制规律的特征。客观题指导信息参见122计算机控制系统的分类。不同控制规律分类有恒值控制、随动控制、PID控制、顺序控制、程序控制、模糊控制、最优控制、自适应控制、自学习控制等。恒值控制控制目标是系统的输出根据输入的给定值保持不变，输入通常是在某一时间范围内恒定不变或变化不大的模拟量。如恒温炉的温度控制，供水系统的水压控制，传动机构的速度控制。随动控制控制目标是要求系统的输出跟踪输入而变化，而输入的值通常是随机变化的模拟量，往往不能预测。如自动导航系统、自动驾驶系统、阳光自动跟踪系统、雷达天线的控制等。PID控制根据给定值与输出值之间偏差的比例P、积分I、微分D进行的反馈控制，是工业上适用面较广、历史较长、目前仍得到广泛应用的控制规律。许多连续变化的物理量如温度、流量、压力、水位、速度等的控制，都可采用PID控制。许多恒值控制和某些随动控制也可采用PID规律来实现。顺序控制根据给定的动作序列、状态和时间要求而进行的控制。如交通信号灯的控制、电梯升降的控制、自动包装机、自动流水线的控制。程序控制（数值控制、数字控制）指根据预先给定的运动轨迹来控制部件行动。如线切割机的控制、电脑绣花机的控制。模糊控制基于模糊集合和模糊运算，采用语言规则表示法进行的控制。在许多家用电器（电饭煲、洗衣机等）、工业过程控制等领域得到了越来越多的应用。最优控制（最佳控制）使系统的某些指标达到最优，而这些指标往往不能直接测量，如时间、能耗等。自适应控制在工作条件改变的情况下，仍能使控制系统对被控对象的控制处于最佳状态。它需要随时检测系统的环境和工作状况，并可随时修正当前算法的一些参数，以适应环境和工作状况的改变。自学习控制能够根据运行结果积累经验，自行改变和完善控制的算法，使控制品质愈来愈好。它有一个积累经验和主动学习的过程，可以适时地调整算法的结构和参数，以不断地提高自身算法质量。计算机控制技术及其应用第2章计算机控制系统的理论基础思考题与习题指导信息3第2章计算机控制系统的理论基础3什么是连续系统的传递函数什么是离散系统的脉冲传递函数它们有什么实用意义客观题指导信息参见215用传递函数表示的系统模型，236脉冲传递函数。连续系统的传递函数定义为零初始条件下系统输出YT的拉氏变换与输入RT的拉氏变换之比，即SRYG离散系统的脉冲传递函数也称Z传递函数可定义为ZH其中，YZ为系统输出序列YK的Z变换，RZ为输入序列RK的Z变换。传递函数或脉冲传递函数都反映了系统固有本质属性，它与系统本身的结构和特征参数有关，而与输入量无关。利用传递函数的表达式就能分析出系统的特性，如稳定性、动态特性、静态特性等；利用传递函数可通过求解方程代数而不是求解微分方程，就可求出零初始条件下的系统响应。特别指出，通过实验的方法，求出离散系统的脉冲传递函数更为方便有效。5画出状态空间模型框图，写出输出方程和状态方程表达式。分析计算指导信息参见217状态空间概念和模型框图和237离散系统的状态空间描述。离散系统的状态空间描述与连续系统类似，其模型框图参见图214所示。A为状态矩阵、B为输入矩阵、C为输出矩阵、D为传输矩阵，延时单元Z1可以看成一组D型触发器或数据寄存器。YCAZ1DBRXX状态记忆系统状态转换离散系统的状态空间描述方法输出方程和状态方程表达式用矩阵表示为1KKRXCYBA8写出下列序列X1K、X2K对应的Z变换。分析计算计算机控制技术及其应用第2章计算机控制系统的理论基础思考题与习题指导信息40123451012345KX1K012345670246810KX2K。指导信息参见233序列和差分方程。X1K21Z13Z24Z4X2K12Z18Z2/1Z19写出下列Z表达式所对应的序列表达式和序列图。分析计算1；2421351ZZX41722ZZX3；42101806594Z指导信息参见233序列和差分方程。X1K、X2K、X3K、X4K所对应的序列表达式和序列图如下X1K5K3K1K23K3X2K3K2K14K28K39K432K564K6X3K010K111K291K3671K44651K531031K6X4K469K68169K157739K2489055K3414232K4X1K、X2K、X3K、X4K所对应的序列图如下01234567820246KX1K012345678020406080KX2K012345678024681012KX3K0123456781050510KX4K计算机控制技术及其应用第2章计算机控制系统的理论基础思考题与习题指导信息511离散系统稳定的充要条件是什么客观题指导信息参见242稳定性分析。根据自动控制理论，连续系统稳定的充要条件是系统传递函数的特征根全部位于S域左半平面，而对离散系统稳定的充要条件是系统脉冲传递函数的特征根全部位于Z平面的单位圆中。12动态特性主要是用系统在单位阶跃输入信号作用下的响应特性来描述。常见的有哪些具体的指标客观题指导信息参见222连续系统的分析和设计方法回顾和244动态特性分析。系统的动态特性可通过多项性能指标来描述，常见的具体指标有上升时间TR、峰值时间TP、调节时间TS和超调量等。13已知如下所示的离散系统的GZ、DZ，试分别求出不同RZ情况下的稳态误差ESS。分析计算DZRKRZEKEZGZYKYZPKPZ控制器被控对象其中、；RZ分别取601821ZZG15062ZZ1、21ZR21R指导信息参见243静态误差分析。因为，所以系统是I型150860185016211ZZZZZZGD系统。1时，稳态误差为0。1ZRKES2时，稳态误差为，（取T1），其中21SVK160518508LIMLIM111ZTZGDZTKZV670VSKE计算机控制技术及其应用第3章数字控制器的设计与实现思考题与习题指导信息1第3章数字控制器的设计与实现1已知某对象的传递函数如下，分别用向后矩形法和梯形变换法求出相应的脉冲传递函数，设采样周期T1S。分析计算3421SG，150SS，3423SSG指导信息参见321积分变换法。根据公式33和35计算。TZSZ112ZTSZ用向后矩形法求解设T1111742341ZTZSGZTZ21111345002ZTZZSZTZ21121184343ZZTZSGZZ用梯形变换法设T11112523421ZZTSZZT12111234225002ZZTZSGZZT32112111215/5/484343ZZZZTSZZT2已知某对象的传递函数如下，分别用脉冲响应不变法和带保持器的阶跃响应不变法求出相应的脉冲传递函数，设采样周期T1S。分析计算计算机控制技术及其应用第3章数字控制器的设计与实现思考题与习题指导信息241SSD指导信息参见322零极点匹配法和323等效变换法。零极点匹配法（略）。等效变换法求解1411132412/34/ZEZZSSZSSEZDTTT3PID的KP、KI、KD参数各有什么作用客观题指导信息参见331PID控制的原理。比例系数KP的增大利于提高灵敏度，加快调节速度，减小稳态误差，但不能消除稳态误差。KP过大时，系统容易引起振荡，趋于不稳定状态。积分时间TI是消除系统稳态误差的关键，TI要与对象的时间常数相匹配，TI太小，容易诱发系统振荡，使系统不稳定；TI太大，则减小稳态误差的能力将削弱，系统的过渡过程会延长。微分时间TD的主要作用是加快系统的动态响应，即可以减少超调量，又可减小调节时间。但引入TD后，系统受干扰的影响会增加。4数字PID控制的参数整定方法有哪些各有什么特点简述题指导信息参见333数字PID控制的参数整定。数字PID控制的参数整定方法常见的有扩充临界比例度法、扩充响应曲线法、归一参数法和经验整定法等。扩充临界比例度法在闭环系统中进行，在整定过程中允许出现振荡。扩充响应曲线法通过开环实验获得对象的动态特性，实验过程中不会出现振荡。归一参数整定法根据经验数据，人为地设定“约束条件”，只需要改变KP，就可观察控制效果。5已知某控制系统的GZ如下，假定RZ分别在阶跃信号、单位速度信号激励下，按最少拍随动系统设计方法，求出DZ，并画出各点波形。分析计算401651ZZG指导信息参见342最少拍随动系统的设计。1在阶跃信号激励下1ZR因为GZ具有因子，无单位圆外的零点，则Z应包括1Z因子；GZ分母和RZ均有计算机控制技术及其应用第3章数字控制器的设计与实现思考题与习题指导信息3因子则GEZ应包含；又因为，Z和GEZ应该是1Z同阶次的多1Z1ZZGE1Z项式，所以有11EBZZGA两式中的A，B为待定系数。将上两式联立，得11AZB，比较等式两侧，得到解1BA所以1EZGZGEEZD601424016511ZZ各点波形02468100020406081KRK02468100020406081KEK024681021012KPK02468100020406081KYK序列数据K01234567RK11111111EK10000000000000000000000000000000PK20002000120007200432025901560093YK00001000100010001000100010001000计算机控制技术及其应用第3章数字控制器的设计与实现思考题与习题指导信息42在单位速度信号激励下21ZTR因为GZ含有因子，则Z分子应包括1Z；GZ分母有因子，RZ分母有1Z均则GEZ应包含；又因为，Z和GEZ应该是1Z同阶次的多21Z21ZZGE项式，所以有CZGBAEE211式中A、B、C为待定系数，求解上述方程组可得A2,B05,C1。所以有21211150ZZZEE1ZGEZEGD60421401652112ZZZ各点波形05100510KRK05100051KEK05102024KPK05100510KYK注意按最少拍随动系统设计方法，PK会有纹波。序列数据K01234567RK01234567EK00001000000000000000000000000000PK00004000200024000240134403940964计算机控制技术及其应用第3章数字控制器的设计与实现思考题与习题指导信息5YK000000002000300040005000600070006按最少拍无纹波随动系统设计方法，求出前面习题8和习题9的DZ，并画出各点波形。分析计算指导信息参见343最少拍无纹波随动系统的设计。1在阶跃信号激励下,1ZR401651ZZG因为GZ具有因子1，单位圆内的零点Z06，则Z应包括1Z和106Z1因子；GZ分母和RZ均有因子则GEZ应包含因子；又因为，Z和GEZ应该Z1ZGE是1Z同阶次的多项式，所以有21116060BZBZZGEAA两式中的A，B为待定系数。将上两式联立，可求得A0625，B0375。参考MATLAB命令A,BSOLVEA1B,06AB所以有2111375062375062ZZZZGE将上面两式代入，可求出数字控制器的脉冲传递函数37501423750140165211ZZZZGEZD各点波形计算机控制技术及其应用第3章数字控制器的设计与实现思考题与习题指导信息602468100051KRK02468100051KEK0246810050051KPK02468100051KYK注意按最少拍无纹波随动系统设计方法，PK不会有纹波。序列数据K01234567RK11111111EK10000375000000000000000000000000PK12500500000000000000000000000000YK000006251000100010001000100010002在单位速度信号激励下,21ZTR401651ZZG因为GZ含有因子和零点Z06，因此，Z中应含有1Z、106Z1项；GZ分母和RZ均有因子则GEZ应包含；又因为，Z和GEZ应该是1Z同阶次的11GE多项式，所以有321121121321606060ZCZCZCZZCZGEBABABA式中A、B、C为待定系数，由此得方程组CBA6021求解上述方程组可得A1484B0579C0516。参考MATLAB命令A,B,CSOLVEA2C,A06B12C,A06BC计算机控制技术及其应用第3章数字控制器的设计与实现思考题与习题指导信息70516210561794822ZZZZGE或3213480GE将上面两式代入，可求出数字控制器的脉冲传递函数0516178429680516140786121ZZZZZEZD各点波形02468100510KRK02468100051KEK02468100123KPK02468100510KYK注意按最少拍无纹波随动系统设计方法，PK不会有纹波。序列数据K01234567RK01234567EK00001000051600010001000200020002PK00002968006207500750075007500750YK000000001484299939994998599869987根据下列控制器的DZ，分别画出直接式、串行实现法和并行实现法的实现框图和相应的输出方程和状态方程。分析计算计算机控制技术及其应用第3章数字控制器的设计与实现思考题与习题指导信息8210631ZZD、2130ZZD指导信息参见351实现框图与算法。（1）对D1Z，采用直接式1和直接式2的实现框图如下Z1Z1063630102EZPZX1X2Z1Z1063630102X1X2EZPZABD1Z对应直接式1实现框图的状态方程和输出方程如下状态方程2102360231KEXKEKXKXKEX输出方程31PD1Z对应直接式2实现框图的状态方程和输出方程如下状态方程120120KXKEXKKEX输出方程3233616KEXKKEXPD1Z串行实现法的表达式为40125340152016112ZZZZZZD（实现框图略。）D1Z并行实现法的表达式为40175013201631ZZZZ（实现框图略。）（2）对D2Z，采用直接式1和直接式2的实现框图如下计算机控制技术及其应用第3章数字控制器的设计与实现思考题与习题指导信息9Z1Z11010223EZPZX1X2Z1Z11010223X1X2EZPZABD2Z对应直接式1实现框图的状态方程和输出方程如下状态方程401320132502KEXKEKXKXKEX输出方程2PD2Z对应直接式2实现框图的状态方程和输出方程如下状态方程1232KXKE输出方程204150201KEXKKEXPD2Z串行实现法的表达式为123520135321121ZZZZZD（实现框图略。）D2Z并行实现法的表达式为125039114/35204/3/4203112ZZZZ（实现框图略。）计算机控制技术及其应用第4章控制系统中的计算机及其接口技术思考题与习题指导信息1第4章控制系统中的计算机及其接口技术1工业控制计算机有哪些要求基于PC机工业控制计算机其结构与普通PC机有何不同客观题指导信息参见411工业控制计算机的特点和结构。对工业控制计算机的要求主要体现在其所具有特点适应性、可靠性、实时性、扩展性等方面。基于PC机工业控制计算机其结构与普通PC机不同之处是前者在机械结构、元器件选用和电源配置等方面比普通PC机的可靠性更高。5接口数据传输中有哪些定时和协调信号客观题指导信息参见421接口与总线。定时信号有CPU或DMA控制发出的读READ或写WRITE信号，来实现CPU或存储器与外设之间的数据传输。协调信号有请求REQ和应答ACK或选通STROBE和就绪READY。6接口技术中有哪些数据传输的方式各有什么特点简述题指导信息参见421接口与总线。根据定时和协调的不同要求，数据传输的实现有直接传输、程序查询、定时查询、中断传输和DMA等几种方式。特点请参见421接口与总线。（效率，电路复杂）直接传输效率非常低程序查询效率较低定时查询传输效率仍不高中断传输传输效率高DMA效率非常高，硬件比较复杂8RS232C和RS485各有什么特点简述题指导信息参见423串行接口。提示可通过传输方式、传输速率、传输距离、信号类型、连接方式、能否组网、应用情况等方面来比较。传输方式都是异步串行通信RS232C传输速率小于20KBPS，传输距离不大于15M，采用负逻辑，使用电平转换电路，连接方式有一是作为DTE与DCE之间的连接，另一种是DTE之间的连接，最简单的情况是三线制连接方式。用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，抗噪声干扰性弱，RS485传输速率可达1000KBPS10MBPS，最大传输距离可达1200M可组成的半双工或全双工通信电路，一般只需二根连线，计算机控制技术及其应用第4章控制系统中的计算机及其接口技术思考题与习题指导信息29I2C总线和SPI总线各有什么特点简述题指导信息参见423串行接口。提示可通过总线结构、时序、传输速率、传输距离、适用场合等方面来比较。I2C总线是两线式串行总线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL，传输速率可达100KBPS，400KBPS,34MBPS，时序上可分I2C数据总线传输和数据传输，属于芯片级总线，不宜远距离和系统级之间的连接SPI总线传输速率取决于连接的芯片，可实现全双工传输，传输速率较高，不适宜远距离和系统之间的连接，也不适用于多个主设备之间的通信，主要利用MISO,MOSI,SCK三线进行同步数据传输11简述现场总线的技术特征客观题指导信息参见424现场总线。现场总线的主要技术特征有1数字计算和数字通信；2互操作性和互换性；3传输介质的多样化；4适应性和可靠性等。12画出I2C总线上主器件对地址为1010110的从器件写入2字节5BH和87H的时序。分析计算指导信息参见423串行接口。提示参考图428I2C总线的传输数据格式。14控制系统中对人机交互有哪些要求客观题指导信息参见431人机交互及其要求。主要包括可理解性和易操作性。可理解性包括确定性、关联性、层次性、一致性等要素。易操作性包括方便性、有序性、健壮性、安全性等要素。第五章计算机控制系统中的过程通道1简述传感器与变送器的异同。客观题指导信息参见511传感器和变送器。变送器TRANSMITTER是从传感器发展而来的，凡能输出标准信号的传感器通常称为变送器。变送器有较强的信号处理能力、能输出标准信号信号。计算机控制技术及其应用第4章控制系统中的计算机及其接口技术思考题与习题指导信息32变送器输出的信号通常为多少变送器与输入通道的连接方式有哪些请给出连接示意图。客观题指导信息参见511传感器和变送器。通用的标准信号为直流电流420MA或直流电压15V等。另外，对智能变送器还能输出规范的数字信号。变送器信号的传输连接方式通常有四线制、三线制和两线制传输。连接示意图见图51。3IEEE1451标准所指的变换器TRANSDUCER、检测器SENSOR和执行器ACTUATOR之间是什么关系客观题指导信息参见512IEEE1451智能变换器标准。要点智能变换器TRANSDUCER可以是一种传感器或检测器SENSOR，也可以是一种执行器ACTUATOR，或者是两种的组合，它可以作为信息系统与外界联系的一个信息节点。6简述控制系统中信号的类型和处理的要求。客观题指导信息参见521控制系统中的信号种类及特点。提示可参考表52信号类型和处理要求。信号类型处理要求开关信号限幅整型消抖隔离电平转换锁存等。脉冲信号限幅隔离电平转换计数锁存等。数字信号隔离电平转换锁存校验纠错串/并转换等。模拟信号放大隔离滤波采样保持V/F转换非线性变换标度变换等。7什么是信号调理输入通道中的信号调理包括哪些客观题指导信息参见521控制系统中的信号种类及特点。信号调理SIGNALCONDITIONING是指将敏感元件检测到的各种信号转换为规范标准信号。数字量输入通道中的信号调理主要包括消抖、滤波、保护、电平转换、隔离等。模拟量输入通道的调理内容有电流电压信号转换、电阻电压信号转换、电压放大以及隔离等，调理后的信号通常为一定大小的电压信号，然后由A/D转换器变为数字信号。10A/D转换器有哪些性能指标客观题指导信息参见523模拟量信号处理方式。主要性能指标有1接口特性INTERFACING；2量程RANGE；3分辨率RESOLUTION；4误差和精度ERROR5转换速率CONVERSIONRATE6A/D转换的方法。11A/D转换的方法有哪些各有什么特点客观题指导信息参见523模拟量信号处理方式。提示参考表55各种A/D转换方法比较。（P149）计算机控制技术及其应用第4章控制系统中的计算机及其接口技术思考题与习题指导信息412某水箱水位正常工作时的变化范围为0CM100CM，经压力变送器变换为15V标准电压信号后送至8位A/D转换器ADC0831，其输入量程为05V。当水箱水位的高度为25CM时，ADC0831的转换结果约为多少分析计算指导信息参见523模拟量信号处理方式和511传感器和变送器。提示先求当水箱水位的高度为25CM时，压力变送器输出的电压信号（2V），然后转换为ADC0831的输出结果（2V/5V255）。16开关量的功率驱动有哪些器件各有什么特点客观题指导信息参见532输出通道中的开关信号驱动。开关量的功率驱动可以由晶体管、场效应管或集电极开路的TTL电路、漏极开路的MOS电路、电磁式继电器、固态继电器、可控硅等功率器件组成。18计算机通过8位D/A转换器控制某三相电加热器，加热器的输出功率范围为08KW，可接受420MA的标准电流信号来改变其输出功率，8位D/A转换器的输出范围为020MA，如计算机送给D/A转换器的数据为80H十六进制时，加热器输出功率约为多少分析计算指导信息参见533输出通道中的模拟信号驱动。提示先计算D/A转换器数据为80H十六进制时的输出电流（10MA），再计算加热器接受电流信号后的输出功率（104/168KW）。19某8位D/A转换电路如ERRORREFERENCESOURCENOTFOUND所示，当VREF4V时，B点输出范围为4V至4V。若要求B点的输出电压为2V，则输出到D/A芯片的二进制数为多少此时的A点电压为多少分析计算指导信息参见533输出通道中的模拟信号驱动。输出到D/A芯片的二进制数为2V4V/4V4V25664D01000000B,此时的A点电压计算机控制技术及其应用第4章控制系统中的计算机及其接口技术思考题与习题指导信息5为1V。第六章控制系统的可靠性与抗干扰技术2错误ERROR和故障FAILURE有何区别如何正确对待客观题指导信息参见611可靠性的概念。瞬时性的、功能上出现偏差的异常状态，称之为错误，错误不经停机修理也可恢复到正常工作状态；固定性的、功能部件其必要操作能力消失的异常状态，称之为故障，故障只有通过修理才能恢复到正常状态。错误和故障往往是不可避免的，这需要有正确的态度和策略来对待。3简述早期故障、耗损故障、偶发故障产生的原因和应对的策略。简述题指导信息参见611可靠性的概念。早期故障的发生是由于元器件质量差，软件、硬件设计欠完善等“先天不足”原因所造成的。应对的策略有通过调试系统及时发现问题，优化设计结构、选择优质部件。耗损故障的发生是由于元器件使用寿命已到所致。应对的策略有预先更换寿命将到期的元器件，定期检查或更换关键元件和部件。偶发故障是随机的，通常发生于早期故障和耗损故障之间，在故障发生后，需进行应急维修。应对的策略有采取故障诊断、故障恢复技术、冗余技术等。5产生干扰的必要条件有哪些EMC的四要素简述题指导信息参见612电磁兼容性。噪声的发生即有噪声源的存在、噪声的接收即有受扰体的存在、噪声的传播即有耦合途径的存在、以及上述三者在时间上的一致性。7什么是串模噪声和共模噪声它们有何不同有哪些抑制的方法客观题指导信息参见613噪声的分类和耦合方式。按噪声传导模式可分为串模噪声和共模噪声。串模噪声又称差动噪声、常模噪声、横向噪声、线间感应噪声或对称噪声等，串模噪声与有用信号串在一起。串模噪声往往较难清除，当噪声的频率范围与有用信号相差较大时，可采用滤波方法来抑制。共模噪声又称地感应噪声、纵向噪声或不对称噪声。共模噪声同时叠加在输入信号两端，只要线路处于平衡状态，即两根信号线对地阻抗一致时，则共模噪声不会对有用信号产生影响。抑制共模噪声的方法较多，如隔离、屏蔽、接地等。10有哪些隔离和屏蔽技术简述题指导信息参见623隔离与屏蔽技术。隔离技术就是切断噪声源与受扰体之间噪声通道的技术，其特点是将两部分电路的地线系统分隔开来，切断通过阻抗进行耦合的可能。具体的隔离方式有光电隔离、继电器隔离、变压器隔离和布线隔离。屏蔽主要运用各种导电材料，制造成各种壳体并与大地连接，以切断通过空间的静电耦合、感应计算机控制技术及其应用第4章控制系统中的计算机及其接口技术思考题与习题指导信息6耦合或交变电磁场耦合形成的电磁噪声传播途径。屏蔽可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁屏蔽三类。在控制系统中，采用双绞线可有效地抑制信号传输过程中的电磁干扰。第7章控制系统的组态软件2工控组态软件的主要功能有哪些简述题指导信息参见712组态软件的功能。主要功能有数据采集、过程监控、人机交互。5“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”有什么功能和关系客观题指导信息参见721MCGS组态软件特点和组成。MCGS组态环境由可执行程序MCGSSETEXE支持。用户组态生成的结果存放在扩展名为MCG的工程文件中，工程文件又称为组态结果数据库。运行环境是一个独立的运行系统，由可执行程序MCGSRUNEXE支持，它按照工程文件指定的方式进行各种处理，完成用户组态设计的功能。运行环境与组态结果数据库一起作为一个整体，构成用户应用系统。一旦组态工作完成，运行环境和组态结果数据库可以离开组态环境而独立运行在监控计算机上。运行环境由工程师设计建立；运行环境由操作人员操纵，完成相应的监控功能。第8章DCS集散控制系统1DCS控制系统是在什么控制系统的基础上发展起来的其构建的原则是什么客观题指导信息参见811DCS的产生、821DCS的分层结构、122计算机控制系统的分类。DCS是在传统过程控制系统的基础上发展起来的。构建的原则是“分散控制、集中操作、分级管理”。2DCS可分为哪几层结构每层的主要功能是什么各层通过什么通信网络相互连接简述题指导信息参见821DCS的分层结构，823DCS的通信网络。DCS可分为三层结构，分别为分散过程控制层、集中操作监控层、综合信息管理层，并通过通信网络形成一个整体。在分散过程控制层中，通信网络将控制器与I/O单元，以及与现场仪表、传感器、执行器连接起来，该网络具有实时性、互换性、互操作性和本质安全，现场总线技术能够满足分散过程控制级的数据通信。集中操作监控层与分散过程控制层之间的大多都采用了实时以太网进行通信，要求具有较好的确定性、实时性和可靠性，较高的数据传输速率，并有一定传输距离。综合信息管理层内部以及与集中操作监控层之间可采用企业内部网INTRANET技术，在安全性保障计算机控制技术及其应用第4章控制系统中的计算机及其接口技术思考题与习题指导信息7的前提下，实现最大可能的互连、互换和互可操作性。3DCS中的控制站、操作站、工程站所完成哪些主要任务客观题指导信息参见822DCS的核心部件。控制站是DCS系统中非常重要的核心部件，也是整个DCS的基础，其主要任务是完成所有I/O信号的处理、控制算法的运行、上下网络通信、冗余诊断等。一个控制站可以有上千个控制点，它的可靠性和安全性尤为重要。操作站有时也称操作员站，通常由安装监控软件的PC机或工控机组成，可配置专用的操作键盘和鼠标或触摸屏。操作站的主要作用是实现对系统运行的监视和运行参数的设置。操作站通常提供丰富的人机界面。工程站也称工程师站、工程工作站，通常由安装组态软件和系统开发环境的高性能PC机或工控机组成。工程站的主要作用是为设计人员提供工程设计、系统扩展或维护修改的操作平台。在工程工作站上，工程设计人员完成系统设计、调试、维护和诊断等工作。4简述WEBFIELDJX300XP中一个控制站和一个控制区域的规模。客观题指导信息参见842JX300XP系统的组成。JX300XP通过SCNETII过程控制网最多可连接15个控制站、32个操作员站或工程师站，由此形成一个控制区域。控制站以主控制卡为核心部件。一个控制站可以配置一对互为冗余的主控制卡，一对冗余的主控制卡通过SBUS网络可以挂接至多8个I/O单元，每个I/O单元可以挂接16块I/O卡件。一个控制站允许配置的I/O信号点数最多可达1024个其中模拟量输入AI点数384；模拟量输出AO点数128；数字量输入DI点数1024；数字量输出DO点数1024，一个控制站最多可定义128个控制回路。由此可推出一个控制区域允许配置的I/O信号点数最多7简述WEBFIELDJX300XP主控卡的功能和特点。客观题指导信息参见843JX300XP系统的硬件。主控制卡又称主控卡，卡编号为XP243是控制站软硬件的核心，协调控制站内软硬件关系和各项控制任务。它是一个智能化独立运行的计算机系统，可以自动完成数据采集、信息处理、控制运算等各项功能。主控制卡采用双微处理器结构，协同处理控制站的任务，具有较好的实时性、可靠性和自诊断功能；支持SCX语言、梯形图、功能图、顺控等组态工具构造的控制方案。8简述WEBFIELDJX300XP数据转发卡的主要作用。客观题指导信息参见843JX300XP系统的硬件。数据转发卡卡编号为XP233是I/O机笼的核心单元，是主控制卡联接I/O卡件的中间环节，它的主要功能包括通过SBUS联接主控卡，管理本机笼中的I/O卡件，进行数据转发，同时提供本机笼温度采集，用于热电偶的冷端温度补偿。一块主控制卡XP243通过SBUS总线S2可连接18个数据转发卡即连接1到8个I/O单元机笼，每个数据转发卡通过SBUS总线S1连接116块不同功能的I/O卡件。数据转发卡XP233与SBUS总线的连接如图88为所示。计算机控制技术及其应用第4章控制系统中的计算机及其接口技术思考题与习题指导信息811简述WEBFIELDJX300XP中的通信网络，并画出连接示意图。指导信息参见843JX300XP系统的硬件。JX300XP控制系统的通信网络分三层高层信息管理网INTRANET、过程控制网SCNETII和底层I/O控制总线SBUS。高层信息管理网（INTRANET）用于大容量文件的高速传输，资源信息的共享，支持采用大型数据库功能，并可将本地控制系统连入企业INTRANET。过程控制网络SCNETII采用双重化冗余结构专用以太网。SCNETII连接了控制站、操作站和工程师站。底层I/O控制总线SBUS包括SBUSS1和SBUSS2。前者实现数据转发卡与各I/O卡件之间的信息交换，后者实现主控制卡与数据转发卡之间的信息交换。连接示意图见图814所示。第9章计算机控制系统的解决方案4计算机控制系统解决方案的主要任务有哪些需要考虑哪些因素客观题指导信息参见第9章计算机控制系统的解决方案引言部分。制定计算机控制系统解决方案的主要任务有全面了解被控对象的特点和控制目标的要求，还需要考虑诸多因素，如技术的先进性和成熟性、结构的适应性和可靠性、开发和维护人员的应用水平、设备和器件的成本、开发和实施的进度等。5基于嵌入式系统的解决方案有哪些特点和适应场合简述题指导信息参见911组成和特点。基于嵌入式系统的解决方案特点在于系统的控制单元、执行单元、反馈单元与被控对象高度融合，用途专一，结构紧凑，性价比高。这种解决方案非常适用于批量生产的自动控制产品。作为批量生产的产品，在可靠性、适应性、可维护性、成本、体积、功耗等都会有特殊的要求，需要有经验丰富的嵌入式系统开发人员及其开发环境的支持，需要有一定的开发周期。6基于智、能控制仪表的解决方案有哪些特点和适应场合简述题指导信息参见921组成和特点。基于智能控制仪表的解决方案是以智能控制仪表为控制核心，利用其集成的基本输入输出通道和简单的数码显示装置，配置通用的传感器和执行器，通过手动或上位机设置控制参数，提供