计算机控制简答题

1、第一章P133 （1）什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？答：将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D/A转换器等器件，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图所示。计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机）和生产过程两大部分组成。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部分。 生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等。3（ 2）计算机控制系统有哪几类？各有什么优缺点？答：操作指导控制系统：优点：控制过程简单，且安全可靠。适用于控制规律不是很清 楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。

2、缺点：它是开环控制结构， 需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。直接数字控制系统：优点：设计灵活方便，经济可靠。能有效地实现较复杂的控制。监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优 控制、自适应控制等。其中SCC+模拟调节器的控制系统， 特别适合老企业的技术改造， 既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。SCC+DDC的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活。缺点：数学模型的建立比较困难。集散控制系统：优点：通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便， 显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产

3、自动化水平和管理水平，提高劳动 生产率等优点。缺点：系统比较复杂。计算机集成制造系统：优点：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成 整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。现场总线控制系统：优点：成本低、可靠性高，而且在同一的国际标准下可以实现 真正的开放式互联系统结构。嵌入式控制系统：优点：嵌入式控制系统是面向特定应用而设计的、对功能、可靠 性、成本、体积、功耗等进行严格要求的专用计算机控制系统，具有软件代码小，高度 自动化，响应速度快等特点，制作成本高，但系统开发投入低，应用灵活。3（ 5）现场总线控制系统与传统的分布式控制系统相比，具有哪些特点？ 答：全数字化、开放性、

4、智能化、互操作性、风险分散性、适应性强。第二章 P703（1）在计算机控制系统中，常用的信号有哪些？ 答:在模拟信号、离散模拟信号、数字信号。3（2）简述采样定理？答：如果连续信号X（t）具有有限频谱，其最高频率为max，则对X（t）进行周期采样且采样角频率s 2 max时，连续信号X（t）可以由采样信号X* （t）惟一确定，亦即可以从X * （t）不失真地恢复 x（t） 。3（4）简述模拟量输入通道各组成部分的作用？答： 信号调理电路 ：把传感器输出的信号或变送器输出的信号中，较小的电压信号经 过模拟量输入通道中的放大器放大后，变换成标准电压信号，再经滤波后才能送入A/D转换器。而对于电流信

5、号应该通过I/V 变换电路，将电流信号转换成标准电压信号，再经滤波后送入 A/D 转换器。 多路开关 ：用来切换模拟电压信号的关键元件。 前置放大器 ：将模拟小信号放大到 A/D 转换器的量程范围内。 采样/保持器S/H :在进行A/D转换时间内，在A/D转换器之前将其加入，使输入 信号不再变化，以免造成转换误差。 A/D转换器：把模拟量转换为数字量。3（ 5）计算机控制系统的 I/O 通道包含哪几个？ 答：模拟量输入通道，数字量输入通道，模拟量输出通道，数字量输出通道。3（6）A/D/转换器的结束信号（设计 EOC ）有什么作用？根据该信号在 I/O控制中的 连接方式， A/D 转化器有几种

6、控制方式？它们各在接口电路和程序设计上有什么特点？ 答：（ 1）当转换结束时， AD 转换器芯片内部的转换结束触发器置位，并输出转换结 束标志电平，以通知主机读取转换结果的数字量。（ 2）有查询、延时和中断控制方式。查询：转换结束引脚通常连接到数据线或 I/O 口线上。设计比较简单，可靠性高， 但实时性差。这种方法用得最多。延时：转换结束引脚悬空。为了确保转换完成，必须把时间适当延长，其速度比 查询方式还慢，故应用较少。中断：转换结束信号通常与计算机的外部中断引脚连接。在中断方式中，CPU 与A/D 转换器是并行工作的，其工作效率高。在多回路数据采集系统中一般采用。3（ 7）数字量输入通道中常

7、用的信号调理电路有哪些？ 答：小功率输入调理电路、大功率输入调理电路、交流输入信号检测电路。第三章 P106 3(1)常用的数字滤波方法有哪几种？说出他们各自适用场合。 答： 1 程序判断滤波、 2 算术平均值滤波、 3加权平均值滤波、 4 中值滤波、 5 去极值平 均滤波、6滑动平均滤波、7低通数字滤波。适合于对随机干扰进行滤波， 主要适合于对压力、流量等周期脉动的干扰进行滤波，对应去掉由于偶然因素引起的 波动或采样器不稳当而造成的误差所引起的脉动干扰比较有效， 适用于对高频和低频 的干扰信号进行滤波。3(2) 在程序判断滤波方法中，Y 如何确定？其值越大越好吗？答：在程序判断滤波方法中，Y

8、 通常根据经验数据得到，必要时，可由实验得出。其值不是越大越好。3(3)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？答：传感器或变送器检测的参数都需要换成A/D转换器所能接收的05V统一电压信号，又由A/D转换成00FFH (8位)的数字量。为进一步显示、记录、打印以及报 警等，必须把这些数字量转换成不同的单位， 以便操作人员对生产过程进行监视和管理， 必须进行标度变换。3(4)说明报警程序的设计方法，并简述之。答：软件报警：这种方法的基本作法是把被测参数经传感器、变送器、A/ D转换送入计算机后，再与规定的上、下限值进行比较，根据比较的结果进行报警或处理，整个 过程都由软件实现

9、。直接报警： 被测参数与给定值的比较在传感器中进行， 如果被测参数超过给定值， 就会通过硬件向 CPU 提出中断请求， CPU 响应中断后，会产生报警信号。 3(5)键盘为什么要防止抖动？在计算机控制系统中如何实现防抖？ 答：(1)由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合或断开时不会马上稳定下来， 会有瞬间的抖动， 抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为510ms。 为了能使键盘给系统提供准确的数据和命令，必须设法消除抖动。(2)硬件方法：采用 RC滤波消抖电路或 RS双稳态消抖电路。软件方法是在第一次检测到有按键闭合时，首先执行一段延时10ms的子程序， 然后再确认该按键电平是否仍保持

10、闭合状态电平，如果保持闭合状态电平则确认为 真正有按键按下，从而消除了抖动的影响。3(6) LED 显示器的显示方法有几种？各有什么特点？简述其工作原理。答：静态显示：由单片机一次输出显示后，就能保持该显示结果，直到下次送新的显 示字型码为止。 LED 工作于静态显示方式时，各位的共阴极(或共阳极)连接在一起并 接地(或接 +5V ) ；每位的段选线分别与一个 8 位的锁存输出相连。静态显示方式中， 由于显示器中的各位相互独立，故在同一时间里，每一位显示的字符可以各不相同。优：显示器的亮度都较高，占用机时少，显示可靠，编程容易，管理也简单，因 而在工业过程控制中得到了广泛的应用。 缺：使用元件

11、多， 且线路比较复杂， 成本较高。动态显示，就是单片机定时地对显示器件扫描，在这种方法中，显示器件分时工 作，每次只能有一个器件显示，而其他各位熄灭，但由于人眼有视觉暂留现象，只要每 位显示间隔足够短，则可造成多位同时亮的假象，达到显示的目的。优：使用硬件少，因而价格低。 缺：占用机时长，只要单片机不执行显示程序， 就立刻停止显示，使开销增大。3（7） LCD与LED显示器件的主要区别是什么？LCD为什么不能采用直流驱动？答：（1）LED数码显示器是由发光二极管组成的，根据其内部发光二极管的连接方法不同，分为共阳极和共阴极两种。共阴极LED数码显示器的发光二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极

12、接地，当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，相 应的段被显示。同样，共阳极LED数码显示器的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共阳极接正电压。当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，相应 的段被显示。LCD是一种借助外界光线照射液晶材料而实现显示的被动显示器件。液晶显示 器是在平整度很好的玻璃面上喷上二氧化锡透明导电层形成电极，在上、下导电层之间 注入液晶材料密封而成的。若在液晶屏正面电极的某点和背电极间加上适当大小的电 压，则该点所夹持的液晶便产生“散射效应”，并显示出点阵。根据需要，可将电极做成各种文字、数字或点阵，就可以获得所需的各种显示。（2）会使液晶产生电解

13、和电极老化，从而大大降低液晶显示器的使用寿命。第五章P1432（ 1）在PID调节器中，比例、积分和微分环节对调节品质有什么影响？答：比例控制：提高系统的动态响应速度，迅速反应误差，从而减小误差，但不能消除稳态误差，KP的加大，会引起系统的不稳定；积分控制：消除稳态误差，因为只要系统存在误差，积分作用就不断地积累，输出控制量以消除误差，直到偏差为零，积 分作用才停止，但积分作用太强会使系统超调量加大，甚至使系统出现振荡；微分控制：与偏差的变化率有关，它可以减小超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速度，减小调整时间，从而改善系统的动态性能。1标度变换某梯度炉温度变换范围为01600C，经温度变送器输出电压为15v，再经ADC0809转换ADC0809的输入范