安徽工程大学期末考试《计算机控制技术》范围总结1要点

1、第一章1、什么是计算机控制系统？它的工作原理是什么 ?答：定义：利用计算机（ 通常称为工业控制计算机，简称工业控制机） 来实现生产过程自动控制的系统。工作原理可归纳为以下三个步骤： 1. 实时数据采集； 2. 实时控制决策； 3. 实时控制输出。2、实时、在线方式和离线方式的含义是什么？答：实时：指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义；在线方式（联机方式）：生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式；离线方式（脱机方式）：生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联

2、系并做相应操作的方尺z 第二章1、PC104总线：答：PC104是一种专门为嵌入式控制而定义的工业控制总线，PC104实质上就是一种紧凑的IEEE-966,其信号定义和 PC/AT 基本一致，但电气和机械规范却完全不同，是一种优化的、小型、堆栈式结构的嵌入式控制系统。2、RS485总线：答：RS-485为半双工工作方式，只需一对平衡差分信号线，RS-485电路结构是在平衡连接的电缆上挂接发送器、接收器或组合收发器, 且在电缆两端各挂接一个终端电阻用于消除两线间的干扰。3、采样保持器的原理和作用是什么？是否所有的模拟输入通道中都需要采样保持器？为什么？答：采样 / 保持器：模拟信号进行A/D 转

3、换时 , 从启动转换到转换结束输出数字量, 需要一定的转换时间 . 在这个转换时间内 , 模拟信号要基本保持不变. 如果输入信号变化较快（ 频率较高 ）, 就会引起较大的转换误差 . 要防止这种误差的产生, 必须在 A/D 转换开始时将输入信号的电平保持住 , 而在 A/D 转换结束后又能跟踪输入信号的变化 . 能完成这种功能的器件叫采样/ 保持器 .原因：为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可采用带有保持电路的采样器，即采样保持器（为了防止在A/D 转换之前信号就发生了变化，致使A/D 转换的结果出错，因而采用采样保持器来使得信号维持一段时间） 。A/D

4、转换之前信号就发生了变化，致使A/D 转换的结果出错，所以只要 A/D 转换的时间比信号变化的时间短就不需要。4、基于RS-485 串行总线的主从分布式测控系统的结构形式是怎样的 ?答：基于 RS-485 总线可构成下图所示的主从分布式测控系统，其中可编程控制器（PLC） 、智能调节器、智能远程I/O模块的等装置大都具有 RS-485总线，可作为测控系统的从站，实现控制功能；PC或IPC作为系主站，并配有RS-232/485 转换器，实现对系统定的监控与管理。5、什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？答：用模干扰：指叠加在被测信号上的干扰噪声。抑制方法：如果用模干扰频率比被测信号频率高，则采用输

5、入低通滤波器来抑制高频率串模干扰；如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来抑制低频用模干扰；如果用模干扰频率落在被测信号频谱的两侧，则应用带通滤波器。当尖峰型用模干扰成为主要干扰源时，用双积分式 A/D转换器可以削弱用模干扰的影响。对于用模干扰主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，从而达到提高回路中的信号噪声比的目的；或者尽可能早地完成模/数转换或采取隔离和屏蔽等措施。从选择逻辑器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制用模干扰。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。共模干扰：指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。抑

6、制方法：变压器隔离光电隔离浮地屏蔽采用仪表放大器提高共模抑制比。第三章1、讨论多轴步进驱动控制技术和多轴伺服驱动控制技术各有何特点？并分别列举设计或应用实例。答：多轴步进驱动控制技术：步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的机电式数模（D/A）转换器。在开环数字程序控制系统中，输出控制部分常采用步进电动机作为驱动元件，步进电动机控制线路接受计算机发来的指令脉冲，控制步进电机作相应的转动，步进电动机驱动数控系统的工作台或刀具。特点：步进电机的转动是一步一步进行，每输入一个脉冲电信号，步进电机就转动一个角度。通过改变脉冲频率和数量，即可实现调速和控制转动的角位移大小，具有较高的定位精度，其最小步距

7、角可达0.75 °，转动、停止、反转反应灵敏、可靠。应用举例：三轴步进电动机控制多轴伺服驱动控制技术：在自动控制系统中，输出量能够以一定精确度跟随输入量的系统。伺服系统的作用在于接受来自上位控制装置的指令信号，驱动被控制对象跟随指令脉冲运动，并保证动作的快速和准确，这就要求高质量的速度和位置伺服。 基本要求：（1）稳定性好（2）精度高（3）快速相应性好 特 点：精确地检测装置；有多种反馈原理和方法；高性能的伺服电动机；宽调速范围的速度调节系统第四章1、某系统的连续控制器设计为D(s)_U(S 1 T(s)Els) TT2W试用双线性变换法、前向差分法、后向差分法分别求取数字控制器D（

8、z）,并分别给出三种方法对应的递推控制算法。解：双线形变换法：把代入，则前向差分法：把I代入，则z-1z _z 1z q sI 1Tls1 T1 t"T1z T 工1T2一1s=三 T2s，T2zt，z T 工T后向差分法：把 z代入，则s 一一 Tz1 :Tisz As/方1 T z -1-FT1z T 工己 7 T z A -2z T 工1 T2 Tz2、已知模拟调节器的传递函数为D s = 1 017s ,1 0.085s解: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。1 -0.17s0.085s).085SU s ：=E s O17SEs,ut 0.

9、0852； ft 0.17 dett.uk 0085 Uk Tuk-"017ek把T=0.2S代入得1.425u k .R.425u k/4.5e k J3.5ek-1位置型u k -3,1579ek >24561e k J Q2982u k增量型u'.K '5u k、u_k 2_/21579e k ,-2.4561 e k 1Q.,7018 u k 1_ ,'第七章1、组态：答：含义：使用工具软件对计算机及软件的各种资源进行配置，使计算机或软件按照预先设置的指令，自动 执行指定任务，满足使用者的要求。计算机控制系统的组态功能可分为两个主要方面，即硬件组

10、态和软件组态。硬件组态常以总线式(PC总线或STD总线)工业控制机为主进行选择和配置。工业控制组态软件是标准化、规模化、商品化的通用过程控制软件。组态工作是在组态软件支持下进行的，组态软件主要包括：控制组态、图形生成系统、显示组态、I/O通道登记、单位名称登记、趋势曲线登记、报警系统登记、报表生成系统共8个方面的内容。2、看门狗： 答：由于操作者不可能一直监视系统，这就需要一个独立于CPS1外的监视系统，在程序陷入死循环时，能及时 发现并自动复位系统。实质上是一个监视定时器，它的定时时间是固定不变的，一旦定时时间到，产生中断或产 生溢出脉冲，使系统复位 3、数字滤波：答：所谓数字滤波，就是通过

11、一定的计算或判断程序减少干扰在有用信号中的比重。故实质上它是一种程序 滤波。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。数字滤波器可以根据信号的不同，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。数字滤波算法：算术平均值法、中位值滤波法、限幅滤波法、惯性滤波法 4、线性变换公式：答：Y=(Ymax-Ymin)(X-Nmin)/(Nmax-Nmin)+Ymin 。Y表示参数测量值， Ymax表示参数量程最大值， Ymin 表示参数量程最

12、小值，Nmaxg示Ymax对应的A/D转换后的输入值，Nmin表示量程起点Ymin对应的A/D 转换后的输入值，X表示测量值Y对应的A/D转换值。第八章1、 DCS：答：分布式控制系统(Distributed Control System - DCS也称集散控制系统。DC躲合了计算机(Computer) 技术、控制(Control)技术、CRT显示技术、通信(Commmunication)技术即4c技术，利用分散控制、集中操 作、分而自治、综合协调的原则 , 将测控系统分为分散过程控制级、集中操作监控级和综合信息管理级, 构成一分级分布式控制系统.体系结构通常为三级。第一级为分散过程控制级；第

13、二级为集中操作监控级；第三级为综合信息管理级。特点： (1) 硬件积木化 (2) 软件模块化 (3) 控制系统组态(4) 通信网络的应用 (5) 可靠性高2、 FCS：答：现场总线控制系统(Fieldbus Control System , FCS是随着控制、计算机、网络、通信和信息集成技 术的发展而产生的。现场总线是连接工业过程现场仪表和控制系统之间的全数字化、双向、多站点的串行通讯网络，与控制系统和现场仪表联用，组成现场总线控制系统。5 种典型的现场总线： CAN、 Lonworks、 ProfiBUS 、 HART、 FF。现场总线的 体系结构主要表现在以下六个方面： 分散功能块通信供电

14、 开放式互联网第一章1、什么是计算机控制系统？它的工作原理是什么 ?答：定义：利用计算机( 通常称为工业控制计算机，简称工业控制机) 来实现生产过程自动控制的系统。工作原理可归纳为以下三个步骤： 1. 实时数据采集； 2. 实时控制决策； 3. 实时控制输出。2、实时、在线方式和离线方式的含义是什么？答：实时：指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义；在线方式(联机方式)：生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式；离线方式(脱机方式)：生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，

15、而是靠人进行联系并做相应操作的方尺z 第二章1、PC104总线：答：PC104是一种专门为嵌入式控制而定义的工业控制总线，PC104实质上就是一种紧凑的IEEE-966,其信号定义和PC/AT 基本一致，但电气和机械规范却完全不同，是一种优化的、小型、堆栈式结构的嵌入式控制系统。2、RS485总线：答：RS-485为半双工工作方式，只需一对平衡差分信号线，RS-485电路结构是在平衡连接的电缆上挂接发送器、接收器或组合收发器, 且在电缆两端各挂接一个终端电阻用于消除两线间的干扰。3、采样保持器的原理和作用是什么？是否所有的模拟输入通道中都需要采样保持器？为什么？答：采样 / 保持器：模拟信号进

16、行A/D 转换时 , 从启动转换到转换结束输出数字量, 需要一定的转换时间 . 在这个转换时间内 , 模拟信号要基本保持不变. 如果输入信号变化较快( 频率较高 ), 就会引起较大的转换误差 . 要防止这种误差的产生, 必须在 A/D 转换开始时将输入信号的电平保持住 , 而在 A/D 转换结束后又能跟踪输入信号的变化 . 能完成这种功能的器件叫采样/ 保持器 .原因：为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可采用带有保持电路的采样器，即采样保持器(为了防止在A/D 转换之前信号就发生了变化，致使A/D 转换的结果出错，因而采用采样保持器来使得信号维持一段时间)

17、 。A/D 转换之前信号就发生了变化，致使A/D 转换的结果出错，所以只要 A/D 转换的时间比信号变化的时间短就不需要。4、基于RS-485 串行总线的主从分布式测控系统的结构形式是怎样的?答：基于RS-485总线可构成下图所示的主从分布式测控系统，其中可编程控制器（ PL。、智能调节器、智能 远程I/O模块的等装置大都具有 RS-485总线，可作为测控系统的从站，实现控制功能； PC或IPC作为系主 站，并配有RS-232/485 转换器，实现对系统定的监控与管理。5、什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？答：用模干扰：指叠加在被测信号上的干扰噪声。抑制方法：如果用模干扰频率比被测信号频率高

18、，则采用输入低通滤波器来抑制高频率串模干扰；如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来抑制低频用模干扰；如果用模干扰频率落在被测信号频谱的两侧，则应用带通滤波器。当尖峰型用模干扰成为主要干扰源时，用双积分式 A/D转换器可以削弱用模干扰的影响。对于用模干扰主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，从而达到提高回路中的信号噪声比的目的；或者尽可能早地完成模/数转换或采取隔离和屏蔽等措施。从选择逻辑器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制用模干扰。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。共模干扰：指模/数转换器两个输入端上公有的干

19、扰电压。抑制方法：变压器隔离光电隔离浮地屏蔽采用仪表放大器提高共模抑制比。第三章1、讨论多轴步进驱动控制技术和多轴伺服驱动控制技术各有何特点？并分别列举设计或应用实例。答：多轴步进驱动控制技术：步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的机电式数模（D/A）转换器。在开环数字程序控制系统中，输出控制部分常采用步进电动机作为驱动元件，步进电动机控制线路接受计算机发来的指令脉冲，控制步进电机作相应的转动，步进电动机驱动数控系统的工作台或刀具。特点：步进电机的转动是一步一步进行，每输入一个脉冲电信号，步进电机就转动一个角度。通过改变脉冲频率和数量，即可实现调速和控制转动的角位移大小，具有较高的定位精度，

20、其最小步距角可达0.75 °，转动、停止、反转反应灵敏、可靠。应用举例：三轴步进电动机控制多轴伺服驱动控制技术：在自动控制系统中，输出量能够以一定精确度跟随输入量的系统。伺服系统的作用在于接受来自上位控制装置的指令信号，驱动被控制对象跟随指令脉冲运动，并保证动作的快速和准确， 这就要求高质量的速度和位置伺服。 基本要求： （ 1） 稳定性好 （ 2） 精度高 （ 3） 快速相应性好特点：精确地检测装置；有多种反馈原理和方法；高性能的伺服电动机；宽调速范围的速度调节系统第四章1、某系统的连续控制器设计为试用双线性变换法、前向差分法、后向差分法分别求取数字控制器D(z),并分别给出三种方

21、法对应的递推控制算法。解：双线形变换法：把代入，则2 z J_D(月1'丰;并至前向差分法：把Z1代入，则 z-1z ¥后向差分法：把s=z代入，则TzTz2、已知模拟调节器的传递函数为Ds = 1 017sD s -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。解：Ds =U_±=1_E s 1 0.085s则U s 厂0085SU s 壬 s 0.17SEs.ut - 0.085 du wt 0.17 平 uk 0085 uk :k / Ek 017ek ；k 工把T=0.2S代入得1.425u k >

22、0.425u k 1 =4.5e k ：Y.5ek-1位置型u k ：=3.1579ek 24561e k 1 0.2982u k 1增量型u -：k 国 k '辽k 工 ±1579e k -2.4561 e k 工 _0_7018u k 1-.'第七章1、组态：答：含义：使用工具软件对计算机及软件的各种资源进行配置，使计算机或软件按照预先设置的指令，自动 执行指定任务，满足使用者的要求。计算机控制系统的组态功能可分为两个主要方面，即硬件组态和软件组态。硬件组态常以总线式 (PC 总线或STD 总线 ) 工业控制机为主进行选择和配置。 工业控制组态软件是标准化、规模化

23、、商品化的通用过程控制软件 。组态工作是在组态软件支持下进行的，组态软件主要包括：控制组态、图形生成系统、显示组态、 I/O通道登记、单位名称登记、趋势曲线登记、报警系统登记、报表生成系统共8个方面的内容。2、看门狗：答：由于操作者不可能一直监视系统，这就需要一个独立于CPS1外的监视系统，在程序陷入死循环时，能及时发现并自动复位系统。 实质上是一个监视定时器, 它的定时时间是固定不变的 , 一旦定时时间到 , 产生中断或产生溢出脉冲 , 使系统复位3、数字滤波：答：所谓数字滤波，就是通过一定的计算或判断程序减少干扰在有用信号中的比重。故实质上它是一种程序滤波。与模拟滤波器相比，有以下几个优点

24、 :(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。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) 数字滤波器可以根据信号的不同，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。数字滤波算法：算术平均值法、中位值滤波法、限幅滤波法、惯性滤波法4、线性变换公式：答：Y=(Ymax-Ymin)(X-Nmin)/(Nmax-Nmin)+Ymin。Y表示参数测量值， Ymax表示参数量程最大值， Ymin 表示参数量程最小值，Nmaxg示Ymax对应的A/D转换后的输入值，Nmin表示量程起点Ymin对应的A/D 转换后的输

25、入值，X表示测量值Y对应的A/D转换值。第八章1、 DCS：答：分布式控制系统(Distributed Control System - DCS也称集散控制系统。DC躲合了计算机(Computer) 技术、控制(Control)技术、CRT显示技术、通信(Commmunication)技术即4c技术，利用分散控制、集中操 作、分而自治、综合协调的原则 , 将测控系统分为分散过程控制级、集中操作监控级和综合信息管理级, 构成一分级分布式控制系统.体系结构通常为三级。第一级为分散过程控制级；第二级为集中操作监控级；第三级为综合信息管理级。特点： (1) 硬件积木化 (2) 软件模块化 (3) 控制

26、系统组态(4) 通信网络的应用 (5) 可靠性高2、 FCS：答：现场总线控制系统(Fieldbus Control System , FCS是随着控制、计算机、网络、通信和信息集成技 术的发展而产生的。现场总线是连接工业过程现场仪表和控制系统之间的全数字化、双向、多站点的串行通讯网络，与控制系统和现场仪表联用，组成现场总线控制系统。5 种典型的现场总线： CAN、 Lonworks、 ProfiBUS 、 HART、 FF。现场总线的 体系结构主要表现在以下六个方面： 分散功能块通信供电 开放式互联网第一章1、什么是计算机控制系统？它的工作原理是什么 ?答：定义：利用计算机( 通常称为工业控

27、制计算机，简称工业控制机) 来实现生产过程自动控制的系统。工作原理可归纳为以下三个步骤： 1. 实时数据采集； 2. 实时控制决策； 3. 实时控制输出。2、实时、在线方式和离线方式的含义是什么？答：实时：指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义；在线方式(联机方式) ：生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式；离线方式(脱机方式)：生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方尺z 第二章1、PC104总线：答：PC104是一种专门为嵌入式控制而定

28、义的工业控制总线，PC104实质上就是一种紧凑的IEEE-966,其信号定义和 PC/AT 基本一致，但电气和机械规范却完全不同，是一种优化的、小型、堆栈式结构的嵌入式控制系统。2、RS485总线：答：RS-485为半双工工作方式，只需一对平衡差分信号线，RS-485电路结构是在平衡连接的电缆上挂接发送器、接收器或组合收发器, 且在电缆两端各挂接一个终端电阻用于消除两线间的干扰。3、采样保持器的原理和作用是什么？是否所有的模拟输入通道中都需要采样保持器？为什么？答：采样 / 保持器：模拟信号进行A/D 转换时 , 从启动转换到转换结束输出数字量, 需要一定的转换时间 . 在这个转换时间内 ,

29、模拟信号要基本保持不变. 如果输入信号变化较快（ 频率较高 ）, 就会引起较大的转换误差 . 要防止这种误差的产生, 必须在 A/D 转换开始时将输入信号的电平保持住 , 而在 A/D 转换结束后又能跟踪输入信号的变化 . 能完成这种功能的器件叫采样/ 保持器 .原因：为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可采用带有保持电路的采样器，即采样保持器（为了防止在A/D 转换之前信号就发生了变化，致使A/D 转换的结果出错，因而采用采样保持器来使得信号维持一段时间） 。A/D 转换之前信号就发生了变化，致使A/D 转换的结果出错，所以只要 A/D 转换的时间比信号变

30、化的时间短就不需要。4、基于RS-485 串行总线的主从分布式测控系统的结构形式是怎样的 ?答：基于 RS-485 总线可构成下图所示的主从分布式测控系统，其中可编程控制器（PLC） 、智能调节器、智能远程I/O模块的等装置大都具有 RS-485总线，可作为测控系统的从站，实现控制功能；PC或IPC作为系主站，并配有RS-232/485 转换器，实现对系统定的监控与管理。5、什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？答：用模干扰：指叠加在被测信号上的干扰噪声。抑制方法：如果用模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤波器来抑制高频率串模干扰；如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来抑制

31、低频用模干扰；如果用模干扰频率落在被测信号频谱的两侧，则应用带通滤波器。当尖峰型用模干扰成为主要干扰源时，用双积分式 A/D转换器可以削弱用模干扰的影响。对于用模干扰主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，从而达到提高回路中的信号噪声比的目的；或者尽可能早地完成模/数转换或采取隔离和屏蔽等措施。从选择逻辑器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制用模干扰。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。共模干扰：指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。抑制方法：变压器隔离光电隔离浮地屏蔽采用仪表放大器提高共模抑制比。第三章1、讨论多轴步进驱动

32、控制技术和多轴伺服驱动控制技术各有何特点？并分别列举设计或应用实例。答：多轴步进驱动控制技术：步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的机电式数模（D/A）转换器。在开环数字程序控制系统中，输出控制部分常采用步进电动机作为驱动元件，步进电动机控制线路接受计算机发来的指令脉冲，控制步进电机作相应的转动，步进电动机驱动数控系统的工作台或刀具。特点：步进电机的转动是一步一步进行，每输入一个脉冲电信号，步进电机就转动一个角度。通过改变脉冲频率和数量，即可实现调速和控制转动的角位移大小，具有较高的定位精度，其最小步距角可达0.75 °，转动、停止、反转反应灵敏、可靠。应用举例：三轴步进电动机控制

33、多轴伺服驱动控制技术：在自动控制系统中，输出量能够以一定精确度跟随输入量的系统。伺服系统的作用在于接受来自上位控制装置的指令信号，驱动被控制对象跟随指令脉冲运动，并保证动作的快速和准确， 这就要求高质量的速度和位置伺服。 基本要求： （ 1） 稳定性好 （ 2） 精度高 （ 3） 快速相应性好特点：精确地检测装置；有多种反馈原理和方法；高性能的伺服电动机；宽调速范围的速度调节系统第四章1、某系统的连续控制器设计为D(s)U(S 1 T1 E(s) - T2(s)D(z),并分别给出三种方法对应的递推控试用双线性变换法、前向差分法、后向差分法分别求取数字控制器 制算法。解：双线形变换法：把 代入

34、，则1 T 2 z _LD f沪(上常干卡司昌前向差分加把z1代入，则 z-iz :1麻(工f沪t sk叶差_T2z二 声TW 2 T后向差分法：把z t代入，则s 二Tzz 1dz qs| 1Tls 1 f Tiz T 工-1sH T2sl T2z奇2Z T 工Tz2、已知模拟调节器的传递函数为D s - 1 017s ，-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。1 -0.17s 0.085s则U s 厂0.085SU s -=E s O17SEs,ut o085誓t Qdeti uk 0085 uk + 40i7ek #把T=0.2S代入得1

35、.425u k >D.425u k _J J.5e k >3.5e k-1位置型u k _3,1579e k _2,4561e k0.2982u k 1 增量型 u 1 3_1579e ( J.4561ef 1 0.7018 u ( 1 ),二第七章1、组态： 答：含义：使用工具软件对计算机及软件的各种资源进行配置，使计算机或软件按照预先设置的指令，自动 执行指定任务，满足使用者的要求。计算机控制系统的组态功能可分为两个主要方面，即硬件组态和软件组态。硬件组态常以总线式(PC总线或STD总线)工业控制机为主进行选择和配置。工业控制组态软件是标准化、规模化、商品化的通用过程控制软件。

36、组态工作是在组态软件支持下进行的，组态软件主要包括：控制组态、图形生成系统、显示组态、I/O通道登记、单位名称登记、趋势曲线登记、报警系统登记、报表生成系统共8个方面的内容。2、看门狗： 答：由于操作者不可能一直监视系统，这就需要一个独立于CPS1外的监视系统，在程序陷入死循环时，能及时 发现并自动复位系统。实质上是一个监视定时器，它的定时时间是固定不变的，一旦定时时间到，产生中断或产 生溢出脉冲，使系统复位 3、数字滤波： 答：所谓数字滤波，就是通过一定的计算或判断程序减少干扰在有用信号中的比重。故实质上它是一种程序 滤波。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

37、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。数字滤波器可以根据信号的不同，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。 数字滤波算法：算术平均值法、中位值滤波法、限幅滤波法、惯性滤波法 4、线性变换公式：答：Y=(Ymax-Ymin)(X-Nmin)/(Nmax-Nmin)+Ymin 。Y表示参数测量值， Ymax表示参数量程最大值， Ymin 表示参数量程最小值，Nmaxg示Ymax对应的A/D转换后的输入值，Nmin表示量程起点Ymin对应的A/D 转换后的输入值，X表示测量值Y对应的A/D转换

38、值。第八章1、DCS答：分布式控制系统(Distributed Control System - DCS也称集散控制系统。DCSg合了计算机(Computer) 技术、控制(Control)技术、CRT显示技术、通信(Commmunication)技术即4c技术，利用分散控制、集中操 作、分而自治、综合协调的原则，将测控系统分为分散过程控制级、集中操作监控级和综合信息管理级，构成一分级分布式控制系统.体系结构通常为三级。第一级为分散过程控制级；第二级为集中操作监控级；第三级为综合信息管理级。特点：(1)硬件积木化(2)软件模块化(3)控制系统组态(4)通信网络的应用(5)可靠性高2、 FCS：

39、答：现场总线控制系统（Fieldbus Control System , FCS是随着控制、计算机、网络、通信和信息集成技 术的发展而产生的。现场总线是连接工业过程现场仪表和控制系统之间的全数字化、双向、多站点的串行通讯网络，与控制系统和现场仪表联用，组成现场总线控制系统。5 种典型的现场总线： CAN、 Lonworks、 ProfiBUS 、 HART、 FF。现场总线的 体系结构主要表现在以下六个方面： 分散功能块通信供电 开放式互联网第一章1、什么是计算机控制系统？它的工作原理是什么 ?答：定义：利用计算机（ 通常称为工业控制计算机，简称工业控制机） 来实现生产过程自动控制的系统。工作

40、原理可归纳为以下三个步骤： 1. 实时数据采集； 2. 实时控制决策； 3. 实时控制输出。2、实时、在线方式和离线方式的含义是什么？答：实时：指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义；在线方式（联机方式）：生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式；离线方式（脱机方式）：生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方尺z 第二章1、PC104总线：答：PC104是一种专门为嵌入式控制而定义的工业控制总线，PC104实质上就是一种紧凑的IEEE-966

41、,其信号定义和 PC/AT 基本一致，但电气和机械规范却完全不同，是一种优化的、小型、堆栈式结构的嵌入式控制 系统。2、RS485总线：答：RS-485为半双工工作方式，只需一对平衡差分信号线，RS-485电路结构是在平衡连接的电缆上挂接发送器、接收器或组合收发器, 且在电缆两端各挂接一个终端电阻用于消除两线间的干扰。3、采样保持器的原理和作用是什么？是否所有的模拟输入通道中都需要采样保持器？为什么？答：采样 / 保持器：模拟信号进行A/D 转换时 , 从启动转换到转换结束输出数字量, 需要一定的转换时间 . 在这个转换时间内 , 模拟信号要基本保持不变. 如果输入信号变化较快（ 频率较高 ）

42、, 就会引起较大的转换误差 . 要防止这种误差的产生, 必须在 A/D 转换开始时将输入信号的电平保持住 , 而在 A/D 转换结束后又能跟踪输入信号的变化 . 能完成这种功能的器件叫采样/ 保持器 .原因：为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可采用带有保持电路的采样器，即采样保持器（为了防止在A/D 转换之前信号就发生了变化，致使A/D 转换的结果出错，因而采用采样保持器来使得信号维持一段时间） 。A/D 转换之前信号就发生了变化，致使A/D 转换的结果出错，所以只要 A/D 转换的时间比信号变化的时间短就不需要。4、基于RS-485 串行总线的主从分布式

43、测控系统的结构形式是怎样的?答：基于 RS-485 总线可构成下图所示的主从分布式测控系统，其中可编程控制器（PLC） 、智能调节器、智能远程I/O模块的等装置大都具有 RS-485总线，可作为测控系统的从站，实现控制功能；PC或IPC作为系主站，并配有RS-232/485 转换器，实现对系统定的监控与管理。5、什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制？答：用模干扰：指叠加在被测信号上的干扰噪声。抑制方法：如果用模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤波器来抑制高频率串模干扰；如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来抑制低频用模干扰；如果用模干扰频率落在被测信号频谱的两侧，则应用带通

44、滤波器。当尖峰型用模干扰成为主要干扰源时，用双积分式 A/D转换器可以削弱用模干扰的影响。对于用模干扰主要来自电磁感应的情况下，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，从而达到提高回路中的信号噪声比的目的；或者尽可能早地完成模/数转换或采取隔离和屏蔽等措施。从选择逻辑器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制用模干扰。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 共模干扰：指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压。抑制方法：变压器隔离光电隔离浮地屏蔽采用仪表放大器提高共模抑制比。第三章1、讨论多轴步进驱动控制技术和多轴伺服驱动控制技术各有何特点？并分别列举设计或应用实

45、例。答：多轴步进驱动控制技术：步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移的机电式数模（D/A）转换器。在开环数字程序控制系统中，输出控制部分常采用步进电动机作为驱动元件，步进电动机控制线路接受计算机发来的指令脉冲，控制步进电机作相应的转动，步进电动机驱动数控系统的工作台或刀具。特点：步进电机的转动是一步一步进行，每输入一个脉冲电信号，步进电机就转动一个角度。通过改变脉冲频率和数量，即可实现调速和控制转动的角位移大小，具有较高的定位精度，其最小步距角可达0.75 °，转动、停止、反转反应灵敏、可靠。应用举例：三轴步进电动机控制多轴伺服驱动控制技术：在自动控制系统中，输出量能够以一定精确度跟

46、随输入量的系统。伺服系统的作用在于接受来自上位控制装置的指令信号，驱动被控制对象跟随指令脉冲运动，并保证动作的快速和准确， 这就要求高质量的速度和位置伺服。 基本要求： （ 1） 稳定性好 （ 2） 精度高 （ 3） 快速相应性好特点：精确地检测装置；有多种反馈原理和方法；高性能的伺服电动机；宽调速范围的速度调节系统第四章1、某系统的连续控制器设计为D(s)U(S 1=E(s)弓 L(s)试用双线性变换法、前向差分法、后向差分法分别求取数字控制器D(z),并分别给出三种方法对应的递推控制算法。解：双线形变换法：把2z1代入，则2 z J_以孔备:每节消前向差分法：把Z1代入，则Z- 1Z 一1 -T z 1z q s|LTs 宜三T - G1-.琴，t2后向差分法：把z代入，则s 二Tzz _1D/舟、卡F J丰Tzz不工一 sT2s 7 T2 " Fz T 工2、已知模拟调节器的传递函数为Ds = 1017sD s -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