计算机控制系统作业集

1、计算机控制技术习题集计算机控制技术课程课题组编青岛科技大学信息科学技术学院计算机控制技术习题集目录一 各章习题 1二 填空题练习6三 简答题练习8四 综合题练习11计算机控制技术习题集一 各章习题1.1 第 1 章 绪论1. 计算机控制系统的硬件主要包括哪几个部分？2. 什么是过程控制通道，过程控制通道主要有哪几种？3. 根据计算机控制系统的发展历史和在实际应用中的状态，计算机控制系统可 分为哪 6 类，各有何特点？4. 计算机控制系统从深度和广度两方面各有何发展趋势。1.2 第 2 章计算机控制系统中的检测设备和执行机构1. 什么叫传感器及变送器？2. 简述压力检测的主要方法和分类。3. 简

2、述温度检测的主要方法和分类。4. 简述热电偶测温的原理。2. 物位仪表分为哪几类？6. 简述电容式差压变送器的工作原理。7. 简述常用执行机构和执行器的工作原理。8. 简述 TT302 温度变送器的结构和工作原理。9. 简述交流、直流伺服电机的工作原理。10. 简述步进电机的工作原理。1.3 第 3 章计算机总线技术1. 什么叫总线？为什么要制定计算机总线标准？2. 计算机总线可以分为哪些类型？3. 评价总线的性能指标有哪些？4. STD 总线有哪些特点？5. 常用的 PC 总线有哪些？各有什么特点？6. 简述 PCI 总线的性能特点。计算机控制技术习题集7. 简述 IEEE-488 总线的工

3、作过程。8. 详述 RS-232C、RS-485和 RS-422总线的特点和性能。9. RS-232C 总线常用的有哪些信号？如何通过该接口实现远程数据传送？10. 什么是平衡方式和不平衡传输方式？试比较两种方式的性能。11. USB 数据传输方式有哪几种？ USB 协议中是如何区分高速设备和低速设备 的？12. 简述 USB 总线的枚举过程1.4 第 4 章过程通道与人机接口1什么是过程通道？过程通道由哪几部分组成？ 2画出数字量输入输出通道的结构。3在数字量输入调理电路中，采用积分电容或 RS 触发器是如何消除按键抖动 的？4数字量输出驱动电路有哪三种形式？各有什么特点？5画出 D/A 转

4、换器原理框图，并说明 D/A 转换的原理。6D/A 转换器接口的隔离技术有哪两种？并说明每种隔离技术的特点。 7列出三种 A/D 转换器的实现方法，并加以说明。8A/D 转换器的外围电路有哪些？并说明每种电路的功能。 9说明矩阵式键盘的工作原理。1.5 第 5 章数据处理与控制策略1. 数字控制器的连续化设计步骤是什么？2. 某系统的连续控制器为 D(s) u(s) 1 T1s ，试用双线性变换法、 前向差分法、E(s) 1 T2s 后向差分法分别求取数字控制器 D(z)。3. 什么是数字滤波？常用的数字滤波方法有哪些，分别适用于什么场合？4. 什么是数字控制，数控设备主要由哪几部分组成？5.

5、 什么是插补、直线插补和二次曲线插补？6. 通用运动控制器从结构上主要分为哪三类？7. 已知模拟 PID 的算式为 u(t) K e(t) 1 t e(t)dt T de(t) ，试推导它的差分cTi 0 d dt计算机控制技术习题集增量算式。 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。8. 什么是实际微分，实际微分和理想微分相比有何优点？9. 下图为实际微分 PID 控制算法示意图， Gf (s)=1/ (Tf s+1)，采样周期为 T，试 推导实际微分控制算式。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。E(s)U(s)理想 PID10. 什么叫积分分离，遇限切除积分的基本思想是什么？Gf(s)U(s)11. PID 参数 Kc

6、、Ti、Td 对系统的动态特性和稳态特性有何影响，简述试凑法进 行 PID 参数整定的步骤？ 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。12. 什么情况下可以考虑采用串级控制，串级控制在结构上有何特点？13. 简述串级控制系统在每个采样周期的计算步骤。14. 前馈控制的基本思想是什么，给出其完全补偿的条件15. 已知一被控对象的干扰通道和控制通道的传递函数分别为GD(s)150s 1G (s) 2 ，采样周期选择为 1s，试推导出完全补偿前馈控制器的控制算式。 酽 30s 1锕极額閉镇桧猪訣锥。16. 什么是预测控制的三要素？常见的预测控制的方案有哪些？17. 专家系统和传统计算机程序的主要区别在什么地方？相对于

7、人工智能系统 而言，专家系统有何特点？ 18. 简述专家系统的建造步骤。 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。1.6 第 6 章计算机控制中的网络与通信技术1. 按照网络的拓扑结构，计算机网络可以分为哪几类？并对每类加以说明。2. 按照网络的交换方式，计算机网络可以分为哪几类？并对每类加以说明。3. OSI 模型分为哪七层？并对每层的功能进行说明。4. 目前局部网络常用的介质访问控制方式有哪三种，并对每种的工作原理进行 说明，并说明其特点及应用范围。 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。5. 在局域网中常用的传输媒体有哪几种？6. 举出六种常用的网络设备。7. 常用的调制方法有哪三种？并对每种进行说明。8. 写出异步通信

8、的数据帧格式，并说明其工作原理。9. 写出同步通信的数据帧格式，并说明其工作原理。计算机控制技术习题集10. 常用的几种检验编码的方法有哪几种？并加以说明。11. 纠错方式有哪三种？并加以说明。12. 目前企业信息化网络可分为哪三个层次？每个层都有什么功能？1.7 第 7 章计算机控制系统软件1. 衡量一个过程控制系统软件性能优劣的主要指标有哪些？2. 操作系统主要有哪些功能？3. 什么是数据结构，数据结构一般包括哪三方面的内容？4. 简述数据库体系结构的三级模式。5. 使用 E-R 模型设计数据库的包括哪些步骤？6. 计算机控制系统中操作监控层的有关监控软件的编制可采用哪两种方法，各 有何优

9、缺点？1.8 第 8 章典型计算机控制系统简介1. 什么叫工业控制个人计算机，它有何特点？2. 基于 PC 总线的板卡与工控机组成的计算机控制系统的组成和特点是什么？3. 什么叫数字调节器，它有何特点？4. 举例说明基于数字调节器的计算机控制系统的典型结构。5. PLC 的特点是什么？6. PLC 结构和工作原理是什么？7. 基于 PLC 计算机控制系统的设计原则和设计内容是什么？8. 什么叫嵌入式系统？它的特点是什么？9. 嵌入式处理器可分为哪几类？10. 常用的嵌入式操作系统有哪些？各有什么特点？11. 什么叫 DCS?它有何特点？12. DCS 按功能可分为哪几层？13. DCS 的发展

10、趋势是什么？14. 什么叫 FCS？它有何特点？15. 目前常用的现场总线有哪些？计算机控制技术习题集16. 什么叫 CIMS?17. 流程工业 CIMS 与离散工业 CIMS 有何区别？18. CIMS 的开发可分为哪几个阶段？1.9 第 9 章计算机控制系统中的抗干扰技术1. 简述干扰的主要来源及其传播途径。2. 简述干扰的分类。3. 试述干扰的作用方式有哪些？各有什么特点？并叙述如何识别或区分不同 的干扰类型。4. 输入输出通道中经常会遇到什么干扰？如何进行抑制？5. 简述电源抗干扰技术。6. 抑制尖峰干扰最常用的方法有哪些？7. 长线干扰有哪几种形式？如何进行抑制？8. 过程计算机控制

11、系统中一般分为几种地？输入系统和主机如何接地？9. 简述有哪些软件抗干扰技术？看门狗技术有什么作用，有哪些方法可以实现 看门狗？1.10 第 10 章计算机控制系统的设计与实施1. 计算机控制系统的设计原则有哪些？2. 简述计算机控制系统的设计步骤；3. 计算机控制系统硬件总体方案设计主要包含哪几个方面的内容？4. 自行开发计算机控制软件时应按什么步骤，具体程序设计内容包含哪几个方 面？5. 简述计算机控制系统调试和运行的过程；6. 简述如何设计一个性能优良的计算机系统。计算机控制技术习题集二填空题练习1、按是否有反馈信号，自动控制系统一般分为控制系统和控制系统。2、闭环控制系统较开环控制系统

12、增加了一个环节和一个来自被控参数的信号。3、相对于传统控制系统，计算机控制系统是使用替代传统控制系统中的。4、计算机控制系统的控制过程可简单归纳为、 、三个过程。5、典型的计算机控制系统的硬件主要包括： 、。6、过程控制通道是计算机控制系统的重要组成部分，根据信号的方向和形式， 过程控制通道可分为、 、四种类型。7、根据 根据系统的应用及结构特点，计算机控制系统可以分为六大类、 、。8、在计算机控制系统分类中， OGC是指， DDC 是指， SCC是指， DCS是指，FCS是指， CIMS 是指。9、MES 是指， ERP 是指。10、是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件

13、或装置， 将工艺变量 （如温度、压力、流量、液位等 ）和电气信号 （如电流、电压、气压 等）转换成系统统一的标准信号，接收来自调节器的控制信号，由执行机构将 其转换成相应的角位移或直线位移，去操纵调节机构，改变控制量，使被控 变量符合预期要求。 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。11、两线制变送器指仪表的传输与共用两根导线。12、目前智能变送器传输中采用一种过渡方式，即一条通信电缆中同时传输4-20mA 电流信号和数字信号， 这种方式称为协议通信方式。 茕桢广鳓鯡选块网羈泪13、根据测量方法，可将温度测量划分为式测温和式测温两大类。14、根据测量方法，可将温度测量划分为接触式测温和非接触式测温两大类，前

14、者是基于物体的原理设计而成的，后者是基于物体的特性与温度之间的对应 关系设计而成的。 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。15、热电偶温度计利用不同导体或半导体的效应来测温的，热电阻温度计是利用 导体或半导体的值随温度变化的性质来测量温度的。 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。计算机控制技术习题集16、是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线 传递到计算机装置或其他二次仪表，常用的引线方式有二线制、三线制和四 线制三种，其中线制精度最高。 預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。17、按照总线内部信息传输性质， 总线可分为、。依据总线在系统结构中的层次 位置，一般把总线分为、 、。按照总线的数据传输方式，总线又

15、可以分为、 。根 据总线的传输方向又可以分为、 。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。18、过程控制通道是计算机控制系统的重要组成部分，根据信号的方向和形式，过程控制通 道又可分为、 、四种类型。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。19、用来描述 D/A 转换器的主要性能参数有： 、。20、CPU 读取 AD 转换器数据的方法有三种： 、。21、某热处理炉温度测量仪表的量程为 2001000 C ，在某一时刻计算机采样( 8位)并经 数字滤波后的数字量为 (CD)H，设仪表量程为线性的，则此时的温度值为。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。22、某流测量仪表的量程为 10100m3/min，在某一时刻计算机采样( 8 位)并经数字滤

16、波 后的数字量为 (A9) H，设仪表量程为线性的，则此时的流量值为m3/min 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。23、根据 IEEE802 标准， LAN 协议参照了 OSI 模型的层和层，并没有涉及到第三层至第 七层。24、目前一般采用网和总线相结合来构成一个企业的信息化网络。企业信息化网络可分为三个层次，从下到上依次为现场设备层、层和层。 坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。25、干扰传播途径主要有： 、，在 CPU 抗干扰技术中， 若程序跑飞到非程序区， 一般采用、 技术解决问题。三简答题练习1、 简述计算机控制系统的控制过程。2、简述计算机控制系统的组成。3、根据系统的应用及结构特点，计算机控制系统可以分为

17、哪6 类？请任选 2类，画出其 结构图。计算机控制技术习题集4、什么是 DCS 和 FCS，FCS相对于 DCS 有哪些改进？5、什么叫 DDC，有何特点？6、什么叫 SCC，有何特点？7、什么叫 DCS，有何特点 ?8、什么叫 FCS，有何特点 ?9、什么叫 CIMS?（5 分）10、什么叫总线，采用总线的目的是什么？列举至少三种常用的总线。11、总线按其在系统机构中的层次位置可分为哪几类？12、什么叫内部总线？根据功能不同，可分为哪几组？13、常用的 PC 总线有哪些？14、简述 RS232 电气特性的主要特点；15、简述 RS485 电气特性的主要特点。16、RS485 通信接口与 RS

18、232通信接口的区别17、试从硬件线路和通信方式两方面比较 RS-485 和 RS-422 的区别；18、什么是过程通道，主要包括那几个通道？19、在 DI 中，经常采用积分电路或 RS触发器消除触点的抖动 （图 4.2），试说明 工作原理。20、什么叫 DI，它的作用是什么？21、什么叫 DO，它的作用是什么？22、什么叫 AI ，它的作用是什么？23、什么叫 AO，它的作用是什么？24、简述 D/A 转换器的工作原理；25、简述 D/A 转换器的主要性能指标？26、常见的 A/D 转换方法有哪几种？27、简述 A/D 转换器的主要性能指标？28、简述 CPU读取 AD 转换器数据的三种方法

19、；29、CPU读取 AD 转换器数据有哪几种方法，简述其中一种方法的过程；30、D/A 转换器接口的隔离方法有哪两种？各有何特点？31、模拟信号隔离方法和数字信号隔离方法各有何优缺点？计算机控制技术习题集32、从工作原理来分，触摸屏可分为哪五类？33、什么是插补，常用插补算法有哪些？34、什么是 CNC？35、什么叫软件滤波？与硬件滤波相比有何特点？36、常用的数字滤波方法有哪几种，比较它们适用的场合；37、什么是数字滤波，常用的数字滤波方法有哪几种？38、什么叫中值滤波？有何特点？39、列出常见的至少四种数字 PID 改进算法；40、什么叫积分分离？41、什么叫微分先行？42、实际微分和理想

20、微分相比有何优点？43、下图为实际微分 PID 控制算法示意图， Gf (s)=1/ (Tf s+1) ，采样周期为 T， 试推导实际微分控制算式。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。E(s)44、什么叫串级控制？45、已知 Gd(s)=1/(50s+1), G(s)=2/(30s+1), 采样周期为 1s, 试推导前馈控制器算 式。 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。46、计算机网络的 OSI 模型可分为那几层；47、常见的计算机局域网拓扑结构有哪几种，画出结构图。48、简述在总线型局域网中常采用的 CSMA/CD 工作方式的信息发送过程。49、写出至少三种网络互联设备，并说明其工作在 OSI 模型的哪一层；50、

21、什么是同步通讯和异步通讯？51、什么是基带传输和宽带传输？52、简述差错检测原理并列举三种常见的检验编码方法；53、在软件功能上，计算机控制软件主要包括哪些功能 (列举至少 5 个)54、衡量一个过程控制系统软件性能优劣的主要指标55、数据库系统的体系结构的三个层次是什么？56、什么是实时数据库，其本质特征是什么？计算机控制技术习题集57、干扰三要素是什么， 干扰传播途径有哪三种， 干扰按作用方式可分哪几类？58、什么是串模干扰，它是如何产生的，如果对它进行抑制？59、什么是共模干扰，共模干扰主要有哪些抑制措施？60、接地的目有那两个，过程计算机控制系统一般有哪几种地？61、列举几种常见的 C

22、PU 抗干扰措施62、简述计算机控制系统的设计原则。63、简述计算机控制系统的设计步骤。三综合题练习1、 图 1 为 前馈-反馈 计算机控 制系统 框图，若扰动 d 可 测，干扰通道 传递函 数Gd（s）=2/（10s+1） ，控制对象 传递函 数G（s）=1/（20s+1） ，则 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 （ 1）为消除干扰量 d（s）对系统的影响，试 导出前馈控制器传递函数 Gf（s）； （ 2）为方便计算机使用，设采样周期为2秒，试推出前馈控制器离散化算式。2、 图 2为 DAC0832 的结构框图， 图 3为DAC0832 的接口电路图（1）依据图 2 简述 DAC0832 的工作过程；

23、 （2）DAC0832 有 3 种工作方式： 双缓冲、 单缓冲、 直通，图 3 中 DAC0832 为哪种方式？ 驅踬髏彦浃绥 譎饴憂锦。（3）分析图 3 所示接口电路的工作原理；（4）若 V REF=V R =10V ，试求输出 Vo 的输出范围， 若数字量输入 D0D7 为 128（ 10 进制），则此时图 1 前馈 - 反馈计算机控制系统框图Vout 和 Vo 分别为多少？ 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。图 2 DAC0832 的结构框图+5V10KX4B出模板原理图，K9输出接口两试从地址译码和输入和 K10量输入 K8K12K12图 4 K47 4 矩阵连接式键盘原理图K7和输入K11 *K

24、11 *6的912数字1516193、图 4 为 4 4 矩阵连接式键盘原理图，试说明该键盘的工作过程。111CLKD0 3D1 4D2 7图D4 513 为4、地址总线IORQWRRDD5 14D6 17D7 18SN74LS374NOED1Q1D2Q2D3Q3DDP45 C 总QQ45线D6Q6D7Q7D8Q8接口地址译码电路KR10811 31 51 711EO 2EO 11A 12A 31A 14A 12A 22A 32A 24A3 1YD2YA3YC04Y81Y32Y23Y 接4Y 口电路SN74LS244N计算机控制技术习题集部分说明该电路的工作原理。CSIOR191OEDIRU1

25、DATA0 2DATA1 3DATA2 4DATA3 5A1A2A3A4B1B2B3B45、如图 6 DD为AATTAA54S67TDAA总56 线与BB5618 D0D0 1817 D1D1 16DD3连D接5 示7 意16 D22 14A1DATA6 8DATA7 9A0 13-AA1 15 2 A2A7A8B7B8SN74LS245N5译3 码器CAB U2VCCA12OE1OE2AOE2BSN74LS9138NMEMRQ=QPWR U5 SN74LS688N =PEORD0P 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P1NMEMEX31517198AA图715 D314 D4 储13 器D51291OE2OE1Y11A11Y21A21Y31A31Y41A4122YYY图241 ，22简AA1