青岛理工大学计算机控制技术期末复习题及参考答案

计算机控制技术期末考试复习题

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一、单选选择

1.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（）转换。

A.A/D转换器B.双向可控硅C.D/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（）器件完成控制量的切换工作。

A.锁存器锁存B.多路开关C.A/D转换器转换D.反多路开关

3.在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（）。

A.阳极B.阴极C,阴极或阳极D.先送阴极再送阳极

4.闭环控制系统是指（）。

A.系统中各生产环节首尾相接形成一个环；

B.输出量经检测变送回到输入端，对控制产生影响；

C.系统的输出量供显示的打印；

D.控制量只与控制算法和给定值相关。

5.计算机监督系统（SCO中，SCC计算机的作用是（）。

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值并提供给DDC计算机；

C.当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作；

D.SCC计算机与控制无关。

6.在开关量控制系统o,下面对固态继电器描述中正确的是（）。

A.直流固态继电器输入端、输出端电源极性不分正负；

B.交流固态继电器输入端、输出端电源极性不分正负；

C.交流固态继电器在控制信号撤销后，只有在负载电流为零时才关断；

D.直流固态继电器在建制信号撤销后，只有在负载电流为零时才关断。

7.在限幅滤波中，设AY=0.3V,时间N时刻采样值为3.5V,N+1时刻采样值为

3.3V,则（）。

A.N+1时刻采样值作为当前采样值B.N+1时刻采样值舍弃不用

C.N时刻采样值作为当前采样值D.以上都不对

8.防止抖动是能否正确读取键值的必要环节，实现方法是（)O

A.可以用硬件或软件程序实现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

9.小功率直流电机控制系统中，正确做法是（）。

A.改变定子上的通电吸性，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，电机可以周期性变化方向；

D.在转子上通以交流电，电机可以周期性变化方向。

10.步进电机的转向（）。

A.是固定不变的，原因是其转子上无法通电；

B.是可以改变的，原因是其转子上有不均匀分布的齿；

「•是可以改变的，原因是可以改变定子上的通电方向；

D.是可以改变的，原因是可以改变定子上的通电相。

11.下面关于标度变换的说法正确的是（）。

A.标度变换就是把数字量变成工程量；

B.标度变换就是把数字量转换成与工程量相关的模拟量；

C.标度变换就是把数字量转换成与人们所熟悉的十进制工程量；

D.以上说法都不对。

12.在实际应用中，PID调节可根据实际情况调整构造，但不能（）。

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ID调节

13.引起调节的根本原因是偏差，所以在以下说法中，不正确的选项是（）。

A.偏差的正、负决定调节作用的方向；

B.偏差的大、小决定阖节作用的强、弱；

C.偏差为零，调节作用为零；

D.偏差太大，调节失效。

14.RS—232c的电气特性规定使用（）o

A.TTL电平B.CMOS电平

C.正逻辑电平D.逻辑电平

二、简答题

1.如图为简单的计算机闭环控制系统的原理图，说明其工作原理。

2.请说明软件滤波方法的重要性，写出滑动平均值滤波和低通软件滤波的原理。

3.简述计算机处理非线性函数用的线性插补法的原理。

4.抖动、重键都是键盘设计中经常遇到的问题，用什么方法可以解决？

5.说明动态显示与静态显示的的特点及各自的用途。

6.简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。

7.与连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？

8.数字PID位置式和增量式算法的各自特点是什么？

9.采样保存器有哪几种工作方式？并说明采样保持器的作用。

10.说明如图电路的工作原理。

11.请阐述量程自动转换的具体过程。

12.请分析积分饱和的问题，并说明有哪些方法可以抑制积分饱和，请阐述原因。

三、计算题

1、某压力测量仪表的量程为200〜1200Pa,采用12位A/D转换器，设某采样周

计算机控制技术练习题参考答案专升本

一、单选选择题

1.A2,D3.B4.B5.B6.C7.A8.A9.B10.D11.C12.D

13.D14.D

二、简答题

1.答：被控对象的被控参数经传感器检测及变送，变成标准电信号，经A/D转换

后与设定值比较得到偏差，在计算机内根据偏差经过运算，得出控制量，经D/A

变换后转变成模拟量经驱动放大驱动执行机构动作，使被控参数接近等于设定值。

2.答：重要性：提高信噪比。

滑动平均值滤波：滑动平均值滤波是指先在RAM中建立一个数据缓冲区，依顺

序存放N个采样数据，每采进一个新数据，就将最早采集的那个数据丢掉，而后

求包括新数据在内的N个数据的算术平均值或加权平均值。这样，每进行一次

采样，就可计算出一个新的平均值，从而加快了数据处理的速度。

低通软件滤波：低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的

信号不能通过软件算法。

3.答：分段插值法的基本思想是将被逼近的函数（或测量结果）根据其变化情况

分成几段，为了提高精度及缩短运算时间，各段可根据精度要求采用不同的线性

逼近公式。用分段折线代替非线性函数，在这种情况下，分段插值的分段点的选

取可按实际曲线的情况灵活决定。

4.答：抖动是键盘工作中的常见现象，它将影响干算机对按键的查询工作的准确

性。常采用的防抖措施有：①软件延时程序（一般为10--20毫秒）。②硬件防

抖电路：双稳态电路及滤波电路。

5.答：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

于循环周期比拟快，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。

6.答：（1）比例调节器：比例调节器对偏差是即时反应的，偏差一旦出现，调节器

立即产生控制作用，使输出量朝着减小偏差的方向变化，控制作用的强弱取决于

比例系数将。比例调节器虽然简单快速，但对于系统响应为有限值的控制对象

存在静差。加大比例系数KP可以减小静差，但是KP过大时，会使系统的动态质

量变坏，引起输出量振荡，甚至导致闭环系统不稳定。

（2）积分调节器：为了消除在比例调节中的残余静差，可在比例调节的基础上加入

积分调节。积分调节具有累积成分，只要偏差6不为零，它将通过累积作用影响

控制量〃，从而减小偏差，直到偏差为零。积分时间常数71大，则积分作用弱,

反之强。增大71将减慢消除静差的过程，但可减小超调，提高稳定性。引入积分

调节的代价是降低系统的快速性。

（3）微分调节器：为加快控制过程，有必要在偏差出现或变化的瞬间，按偏差变化

的趋向进行控制，使偏差消灭在萌芽状态，这就是微分调节的原理。微分作用的

加入将有助于减小超调，克服振荡，使系统趋于稳定。

7.答：与连续控制系统相比，计算机控制系统具有以下特点：（1）计算机控制系

统是模拟和数字的混合系统。（2）在计算机控制系统中，控制规律是由计算机通

过程序实现的（数字控制器），修改一个控制规律，只需修改程序，因此具有很

大的灵活性和适应性。（3）计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控

制规律。（4）计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。（5）一个数字

控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多个回路。（6）采用计算机控制,

如分级计算机控制、集散控制系统、计算机网络等，便于实现控制与管理一体化，

使工业企业的自动化程度进一步提高。

8.答：增量算法不需要做累加，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；增量算法得出的是控制量的增量，而位置算法的输出是控制量的全

量输出，误动作影响大；采用增量算法，易于实现手动到自动的无冲击切换。

9.答：两种工作方式：采样、保持方式。

作用：（1）保持采样信号不变，以便完成A/D转换；

（2）同步系统中，同时采样几个模拟量，以便进行数据处理和测量；

（3）减少D/A转换器的输出毛刺，从而消除输出电压的峰值及缩短稳定瑜出

值的建立时间；

（4）把一个D/A转换器的输出分配到几个输出点，以保证输出的稳定性。

10.答：P1.0输出为高电平时，经反相驱动器74（）6变为低电平，使发光二极管

发光，从而使光敏三极管导通，进而使三极管9013导通，因而使继电器J的线

圈通电，继电器触点闭合，使〜220V电源接通。反之，当P1.0输出低电压时，

使继电器触点断开。图中所示电阻R1为限流电隹，二极管D的作用是保护晶体

管To

11.首先对被测参数进行A/D转换，然后判断是否超值。若超值（某些A/D转换

器可发出超值报警信号），且这时PGA的增益已经降到最低挡，则说明被测量超

过数字电压表的最大量程，此时转到超量程处理；否则，把PGA的增益降一挡，

再进行A/D转换并判断是否超值（5分）。若仍然超值，再做如上处理。若不超

值，则判最高位是否为零，若是零，则再看增益是否为最高挡。如果不是最高挡，

将增益升高一级，再进行A/D转换及判断；如果最高位是1,或PGA已经升到

最高挡，则说明量程已经转换到最合适档。

12.当偏差长期存在时，控制器中积分控制作用要引起积分过量问题，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。

抑制方法：积分分离法、变速积分PID控制算法、超限削弱积分法、有效偏差

法、抗积分饱和机制遇限削弱积分法。有效偏差法的实质是将相当于边界控制量

的偏差值作为有效偏差值进行积分。

三、计算题

1、解：根据题意，已知Ao=2OOPa,Am=1200Pa,4=7ABH=1963D,选

M尸FFFH=4095D,N（尸0,所以：

4也4）而+4

二（“00-2。。）、提+2。。

«679Pa

KP=5TI=10TD=0A

位置式数字PID算法表达式：

TKT02K()4

Y(K)=Kp{E(K)+市⑴+*[E(K)-E(K-l)]}=5{E(K)+[ZE(i)+[E(K)-E(K-l)]}

?;?7

>/j=o<1。i=o。・2

K

=15£(K)+0.1Z£(i)-10❷K-l)

增量式数字PID算法表达式：

TT

^Y(K)=KP{[E(K)~E(K-\)]+—E(K)+^-[E(K)-2E{K-\)+E(K-2)]}

0，04

二5{回Ki(KF+6"K)+dE(KTE(KF+E(K-2)]}

=15.1E(K)-25E(K-l)+IOE(K-2)

°.100:(10x360)=(35-20):x

3、解：

x=540

三相三拍：540/3=180(步);三相六拍：540/1.5=36()(步)。

.万，、0.04s~+0.2s+0.08八.0.08八八/0.4-

4、解：G(5)=-------------------=0.2+----+0.04.s=0M.2(l+——+0.25)x

sss

将其化为PID时域方程的标准形式，为：PQ)=0.2[e⑺+0.4卜⑺力+0.244

结合TO.OOls,因而易知，Kp=0.2,7；=2.5,Tn=0.2,K}=0.00008,Kn=40o

得出数字PID算法的差分方程为：

位置型方程

k

P(k)=02E(k)+0.00008gE(j)+40[E(k)-E(k-1)]

六o

k

=40.2E(k)-4(W-1)+0.00008^E(j)

六。

增量型方程

△P(k)=P(k)-P(k-D=02\_E(k)-E(k-l)]+0.00008E(6+40[E(Q-2E(k-i)+E(k-2)]

=40.20008E(幻-80.2E(攵-1)+4UE[k-2)

当开关量PLO输出为高电平时，经反相驱动器7406变为低电平，使发光二

极管发光，从而使光敏三极管导通，进而使三极管9013导通，因而使继电器J

的线圈通电，继电器触点J1-1闭合，使〜220V电源接通。反之，当P1.0输出低

电压时，使J1-1断开。图中所示电阻R1为限流电阻，二极管D的作用是保护晶

体管T。当继电器J吸合时，二极管D截止，不影响电路工作。继电器释放时,

由于继电器线圈存在电感，这时晶体管T已经截止，所以会在线圈的两端产生较

高的感应电压。

2.答：

P1.0输出高电平，经反相器后变为低电平，AC-SSR的输入级的发光二极管

导通，使输出级1、2间导通，电加热丝上加上220V交流电，电加热丝加热；

P1.0输出低电平时，AC-SSR的输入级的发光二极管不导通，使输出级1、2间

断开，电加热丝没电，电加热丝停止加热。

一、选择题（每小题2分,共10题，总共20分）。

1.防止抖动是能否正确读取键值的必要环节，实现方法是（A）o

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

2.LCD显示的关键技大是解决驱动问题，正确的作法是（D）o

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

3.小功率直流电机控制控制系统中，正确的作法是（B）

A.改变定子上的通电吸性，以便改变电机的转向

B.改变转子上的通电吸性，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

4.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ID调节

5.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）。

A.1000BB.000IBC.111：BD.0000B

6.关于ADC0809中E0C信号的描述，不正确的说法是（D）。

A.E0C呈高电平，说明转换已经结束

B.E0C呈高电平，可以向CPU申请中断

C.E0C呈高电平，表明数据输出锁存器已被选通

D.E0C呈低电平，处于转换过程中

7.采样/保持器的逻辑端接+5Y,输入端从2.3V变至2.6V,输出端为（A）。

A.从2.3V变至2.6VB.从2.3V变至2.45V并维持不变

C.维持在2.3VD.快速升至2.6V并维持不变

8.计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作月是（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

D.SCC计算机与控制无关

9.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

C.A和B都行D.定时读键值

10.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

二、填空题（每空2分，共10空，总共20分）。

1.常用的AD转换方法有：计数法、双积分法,逐次逼近

法O

2.常用的AD转换的启动信号有脉冲方式和电平方式方式。

3.8051单片机10接口编码方式为统一编址，INTEL8088的10编码方式为

独立编址。

4.I/O通道的干扰类型包括：串模干扰和共模干扰.

5.大林算法的设计原则是以大林算法为模型的数字控制器，使闭环系统

的特性为时间滞后的一阶惯性环节，且滞后时间与被控对象的滞后时间相同

三、简答（每小题5分，共6题，总共30分）。

1.分布式计算机控制系统的特征？

答：①高可靠性；②开放性；③灵活性；④易于维护；⑤协调性；⑥控制功能

齐全。

2.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？

答：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。

3.根据转换结束信号EOC的不同接法，能构成哪几种A/D工作方式？具体怎样

接线？

答：根据转换结束信号EOC的不同接法，能构成的工作方式有：

①查询方式：EOC接一根口线。

②中断方式：EOC接中断申请线INTO或INT1。

③延时等待方式

4.手动后援是控制系统中的一个环节，在系统运行时它有何作用？在手动与自

动之间进行切换时要求什麽？

答：手动后援是控制系统中的一个环节，对于连续工作的系统，当自动调节出现

问题时，可暂时用手动的办法维持工作，待问题解决后，再恢复自动控制，保证

工作的连续性。在手动与自动之间进行切换时要求尽量平稳，最好是无扰动切换。

5.干扰按作用方式的分类？

答：分为常态干扰和共模干扰。常态干扰：指叠加在被测信号上的干扰噪声；共

态干扰：是指A/D转换器两个输入端上公有的干扰电压。

6.计算机控制系统的硬件包括哪几个部分？

答：包括微处理器（CPU）、存储器（RAM/ROV）、数字I/O接口通道、A/D和D/A

转换器接口通道、人机联系设备、通信网络接口和电源等。

四、设计计算题（每小题15分，共2题，总共30分）。

1.某电阻炉，其传递函数可近似为带纯滞后的一阶惯性环节

G（s）=-^—广

1+4$用飞升曲线法测得电阻炉的有关参数如下：

若采用零阶保持器，取采样周期，要求闭环

系统的时间常数，用大林算法求取对电阻炉实现温度控制的数字控制

器的算式。

解：

2.用一阶后向差分法求某控制器的传递函数的差分方

程.T=1s.

解：

一、选择题（每小题2分,共10题，总共20分）。

1.DAC0832的VREF接-5V,I0UT1接运算放大器异名端,输入为1000000B,输

出为（B）。

A.+5VB.+2.5VC.-5VD.-2.5V

2.采用ADC0809构成模拟量输入通道,ADC0809在其中起（A）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

3.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（B）。

A.取样次数太少B.AY取值太大

C.AY取值太小D.相邻两次采样值间的差小于

4.当键盘与单片机间通过INTO中断方式接口时，中断服务程序的入口地址是

2040H,只有（C）才能正常工作。

A.把2040H存入0003HB.把2040H存入OOOBH

C.把AJMP2040H的机器码存入0003HD.把AJMP2040H的机器码存入OOOBH

5.在PID调节系统中，若想增强微分作用，正确的作法是（B）。

A.加大系数71B.加大系数AP

C.加大系数ATD.加大系数T

6.在计算机控制系统中，T的确定十分重要，原因是（A）。

A.T太大，系统精度K够B.T太大，积分作用过强

C.T太小，微分作用太强D.T太小，积分作用过弱

7.在计算机交流电机控制系统中，需要解决的问题是（D）。

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

8.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（D）0

A.多路开关B.光电隔离器C.A/D转换器D.D/A转换器

9.若系统中采样保持器的保持电容值比较小，则其（A）。

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美

10.RS—232c的电气特性规定使用（D）。

A.TTL电平B.CMOS电平

C.正逻辑电平D.逻辑电平

一埴空顾（辐空）今空的土ton分）

照微机的应用方式:计算机扁i系统可分为；操作指导控制系统、上

接数字控制系统、监督计算机控制系统和分级计算机控制系统。

2.程序设计通常采用模块法和结构法设计法。

3.常用的AD转换的启动信号有脉冲方式和电平方式方式。

4.人林算法的设计原则是以人林算法为模型的数字控制器，使闭环系统

的特性为时间滞后的一阶惯性环节，旦滞后时间叮被控对象的滞后时间相同

5.最少拍无波纹系统的设计要求，除了满足最少拍有波纹的一切设计要求外，

还必须保证___________

控制器包含广义被控对象所有零点。

三、简答题（每小题5分，共6题，总共30分）。

1.什么是计算机控制系统？它由哪几个部分组成？

答：计算机控制系统就是利用计算机来代替原来的常规自控部件或电路，实现

对控制对象自动控制的系统。

它由控制计算机便件设备、控制软件和计算机通信网络3个部分组成。

2.抑制常态干扰的一般措施？

答：①采用输入源波器，如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通

滤波器来抑制高频串模