计算机控制技术复习题

1、计算机控制技术复习1. 计算机控制技术的工作方式有哪几种和各自的含义？答：计算机控制技术的工作方式有2种，即在线方式和离线方式生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为在线方式，生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人们进行联系并做相应操作的方式称为离线方式。所谓实时，是指信号的输入、计算和输出都要在一定时间范围内完成。在线系统不一定是实时 系统，丹实时系统必定是在线系统。2. 计算机控制系统中集散控制系统的体系结构分为哪几部分？答:计算机控制系统中集散控制系统(DCS)的体系结构分为分散过程控制级，集中操作监控级综合信息管理级三部分3. RS-232C串行通信总线采用什么传

2、输方式？为什么RS-232C的传输距离不远？答:RS-232C串行通信总线采用的是不平衡传输方式由于发送器和接收器之间有公共的信号地线，共模信号不可避免地要进入信号传送系统中当传输距离过远时，发送器与接收器各自会形成不同的对地电位.4. RS-485串行通信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？答:RS-485串行通信总线采用的是不平衡传输方式.区别在于 RS-485为半双工工作方式,而RS-422A为全双工工作方式且RS-422A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.5 .数字量输入接口( DI )的作用是什么？采

3、集生产过程的状态信息。7模拟量输入通道的任务是什么？把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机&对8位D/A转换器以单极性电压输出并设VRE& 5V时其最大输出电压 Vmax=?最小输出电压 Vmin=? 个最低有效位(LSB)电压VLSB=? FFH 255 时，最大输出电压：Vmax=( 255/256 )X 5V= 4.98V 00H 时，最小输出电压：Vmin=( 0/256 )x 5V= 0V 01H 时，一个最低有效位(LSB)电压：VLSB=( 1/256 )X 5V= 0.02V9.对8位D/A转换器以双极性电压输出并设VREF= 5V时其最大输出电压 V

4、max=?最小输出电压 Vmin=? 个最低有效位(LSB)电压VLSB=? FFH= 255 时，最大输出电压：Vmax= (255 128) /128 X 5V= 4.96V OOH 时，最小输出电压：Vmin= (0 128) /128 X 5V= 5V 81H= 129 时，一个最低有效位电压：VLSB= (129 128/128 X 5V= 0.04V10 什么是串模干扰，抑制的方法有哪些？串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰信号.高通,低通,带通滤波器尖峰型串模干扰民为主要干扰源时，用双积分A/D转换器采用双绞线作信号引线(减少电磁感应)11 什么是共模干扰，抑制的方法有哪些？所谓共

5、模干扰，是指A/D转换器两个输入端公有的干扰电压抑制方法：变压器隔离光电隔离浮地屏蔽12. 增量式控制算法有哪些优点？(1) 增量算法不需要做累加， 控制量增量的确定仅与最近几次误差采样值有关，计算误差或计算精度问题，对控制量的计算影响较小。 而位置算法要用到过去的误差的累加值， 容 易产生大的累加误差。(2) 增量式算法得出的是控制量的增量，例如阀门控制中、只输出阀门开度的变化部分，误动作影响小，必要时通过逻辑判断限制或禁止本次输出，不会严重影响系统的工作。而位置算法的输出是控制量的全量输出，误动作影响大。(3) 采用增量算法，易于实现手动到自动的无冲击切换。13. PID控制中对积分项可采

6、取哪四种改进措施？(1)积分分离(2)抗积分饱和(3)梯形积分(4)消除积分不灵敏区14. 积分分离措施怎样实现？偏差e(k)较大时，取消积分作用；偏差 e(k)较小时，将积分作用投入。4.5.什么叫积分饱和？它是怎么引起的？如何消除？解：(1 )如果执行机构已经到极限位置，仍然不能消除静差时，由于积分作用，尽管PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作，这就 叫积分饱和。(2 ) 1、当偏差产生跃变时，位置型PID算式的输出将急剧增大或减小，有可能超过执行机构的上(下)限，而此时执行机构只能工作在上限。2、系统输出需要很长时间才达到给定值，在这段时间内算式的积分项

7、将产生一个很 大的积累值。3、当系统输出超过给定值后，偏差反向，但由于大的积分积累值，控制量需要相当 一段时间脱离饱和区。因此引起系统产生大幅度超调，系统不稳定。(3)常用的改进方法：积分分离法和抗积分饱和16产生积分不灵敏区的原因是什么？由于计算机字长的限制，当运算结果小于字长所能表示的数的精度，计算机就作为“零”将此数丢掉。当计算机的运行字长较短，采样周期T也短，而积分时间TI又较长时, ui(k)容易出现小于字长的精度而丢数，此积分作用消失，这就称为积分不灵敏区。17为了消除积分不灵敏区，通常采取哪些措施？ 增加A/D转换位数，加长运算字长，这样可以提高运算精度。 当积分项 uI(k)连

8、续n次出现小于输出精度&的情况时，不要把它们作为“零”舍掉，而是把它们一次次累加起来，直到累加值SI大于时，才输出SI，同时把累加单元清零18. 对微分项进行改进主要有哪两种方法？(1)不完全微分PID控制算法 (2)微分先行PID控制算式19. 按简易工程法整定 PID参数时有哪些方法？(1)扩充临界比例度法(2)扩充响应曲线法 (3)归一参数整定法20 .数字PID控制算法中，Kp Ti、Td的物理调节作用分别是什么？Kp为比例增益，能减小误差，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使系统超调加大，甚至

9、使系统出现振荡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21 什么是软件陷阱，由哪些指令构成，主要安排在什么地方？所谓软件陷阱，就是一条引导指令，强行将扑获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。软件陷阱由三条指令构成：NOPNOPLJMP ERR ; ERR错误处理程序入口软件陷阱安排在下列四种地方：1) 未使用的中断向量区2) 未使用的大片 ROM区3) 表格区尾部4) 程序区22. 简述数字控制器的离散化设计步骤。答：1求广义对象的脉冲传递函数 G z) ; 2.根据控制系统的性能指标要求和其它约束条件，确定所需的闭环脉冲传递函数 (z) ;

10、3.求取数字控制器的脉冲传递函数 D(z) ; 4.根据D(z)求取控制算法的递推计算公式；23. 简述数字控制器的连续化设计步骤。答：第一步：假想的连续控制器D(s);第二步：选择采样周期T ;第三步：将 Qs)离散化为Qz);第四步：设计由计算机实现的控制算法；第五步：校验。24. 计算机控制系统的设计原则是什么？答：1.安全可靠；2.操作维护方便；3.实时性强；4.通用性好；5.经济效益高。25. 简述计算机控制系统的设计步骤。答：1.工程项目与控制任务的确定阶段；2.工程项目的设计阶段；3.离线仿真和调试阶段；4. 在线调试和运行阶段。26. 画出典型计算机控制系统的基本框图。INI译

11、*:V=貯莎记睚nirt珂Hilt27、简述计算机控制系统的一般控制过程。1)实时数据采集：对测量变送装置检测到的被控参数的瞬时值经A/D转换后进行采4#2)3)实时控制：根据决策， 适时地输出运算后控制信号，经D/A转换后驱动执行机构,集。实时决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按设定的控制规律进行运算。#完成控制任务。13.前馈控制完全补偿的条件是什么？前馈和反馈相结合有什么好处? 前馈控制完全补偿的条件是如果能将扰动因素测量出来， 就能克服这些扰动的影响。控制可取得良好的控制效果。实际系统的扰动也不只一个，Gn s Dn sGS =0。预先将其变化量送到系统中进行调整，这种扰动的预先

12、调整作用就称为前馈。这样在被调量改变之前 若参数选择得合适，前馈 而且一个制进行补偿；次要扰动引起的误差, 各种扰动引起的误差均可得到补偿， 差的要求。但实际上，前馈控制环节的参数不易选得那么准确，因此反馈控制还是不可少的。主要扰动引起的误差，由前馈控 由反馈控制予以抑制，这样在不提高开环增益的情况下， 从而有利于同时兼顾提高系统稳定性和减小系统稳态误#填空1. 若连续信号的最高频率为 max,按采样定理要求，采样频率，s应=2 ，ma 。2. 通常在传感器与 A/D之间加入调理电路的目的是 使模拟输入电压满足 A/D转换量程要求。3. 计算机控制系统的输入与输出信号主要分为数字 信号与模拟

13、信号。4. 计算机控制系统的工作过程可归纳为以下三步：实时数据采集、实时控制决策、 实时输出控制 。5. 共模干扰的抑制方法 主要有：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。6. 一般数控系统组成包括：输入装置、输出装置、 控制器和插补器等四大部分组成。7. 控制系统的四大要素是： 给定量 、执行机构 、控制对象以及被控量。8. 传感器把生产过程的信号转换成电信号，然后用A/ D转换器把模拟信号变成数字信号，读入计算机中，对于这样得到的数据，一般要进行一些预处理，其中最基本的处理有 线性化处理、 标度变换 和 系统误差的自动校准。9. 计算机控制中的数字 PID控制算

14、法 有 数字PID位置型控制算法和 数字PID增量型控制算法两种基本形式。10. 经常采用的 软件抗干扰技术 包括：数字滤波技术、 开关量的软件抗干扰技术、指令冗余技术、软件陷阱技术等。11. 采用差分放大器 作为信号前置放大是抑制串模干扰的方法之一。12. 通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为串模干扰。13. 若信号的动态范围为 N,计算机字长 n Iog2 (1+N)。1、计算机控制系统由计算机和被控对象(或生产过程)两部分 组成。计算机控制系统的基本工作原理可以归纳为：实时数据处理、实时监督决策、实时控制及输出。3、 若3 max为被采样的连续信号的最高频率，根据香农采样定理，采样周期必

15、须满足 TS n / 3 max4、 人机接口的作用:一是输入程序或数据，完成各种操作控制；二是显示生产过程的工艺状况与运行结果。6、为使传感器特性与A/D变换器特性相匹配，通常应在传感器与A/D之间加入调理电 路。选择D/A变换器字长时，要求计算机系统输出的最小信号应小于执行机构的死区。9、某8位A/D转换器的输入电压为 0+5V,则输入模拟量为 3V是输出的数字量是 99H问答题(25 分)采用74LS244和74LS273与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量(开关量)输入接 口和8路数字量(开关量)输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和 数字量输出程序1、答：利用74LS245作为开关量的输入，一端接外部开关量信号输入，一端接到PC的8位数据线，利用74LS273作为开关量的输出，一端接到PC的8位数据线， 一端接开关量信号输出。程序略。1、 某炉温度变化范围为03000C,要求分辨率为2C,温度变送器的输出范围为0-5V。若A/D转换器的输入范围也是0-5V ,求A/D转换器的字长应为多少位？若 A/D转换器的字长不变，现通过变送器零点迁移将信号零点迁移到800 C,此时系统对炉温变化的分辨率为多少？ (13分)2、 已知模拟调节器的传递函数为D(s) = U(s)/E(s) = (1 + 0.21s)/(1 + 0.105s),试写出相应数字控