计算机控制技术复习大作业及答案

1、精品计算机控制技术复习大作业及参考答案一、选择题（共 20 题）1. 由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（ A ）转换。AA/D 转换器B双向可控硅CD/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 （ D ）器件完成控制量的切换工作。A.锁存器锁存 B.多路开关CA/D 转换器转换D 反多路开关3. 某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容 CH 应取值（A）A. 比较小 B .比较大 C .取零值 D .取负值4. 在 LED 显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（B ）。A.阳极 B . 阴极C阴极或

2、阳极D .先送阴极再送阳极5. 电机控制意味着对其转向和转速的控制， 微型机控制系统的作法是通过 （ BA. 改变定子的通电方向和通电占空比B. 改变转子的通电方向和通电占空比C. 改变定子的通电电压幅值D. 改变转子的通电电压幅值6. 计算机监督系统（SCC 中，SCC 计算机的作用是（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7. 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

3、D. 定时读键值8. RS-232-C 串行总线电气特性规定逻辑“ 1”的电平是（ C ）。A. 0. 3 伏以下B. 0. 7 伏以上C. -3 伏以下D. +3 伏以上9. 在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（D ）提高信/躁比。A. 只能通过模拟滤波电路B. 只能通过数字滤波程序C. 可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路D. 可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路10.步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（B ）。A. 步进电机可以直接接受数字量B. 步进电机可以直接接受模拟量C. 步进电机可实现转角和直线定位D.步进电机可实现顺时针、逆时针转动）实现的精品11.

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12. 采样/保持器的逻辑端接+5V,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13. 计算机监督系统（SCC 中，SCC 计算机的作用是（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值并提供给DDC 计算机C当 DDC 计算机出现故障时，SCC

5、计算机也无法工作D. SCC 计算机与控制无关14. 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15. 某热处理炉温度变化范围为01350C，经温度变送器变换为15V 的电压送至ADC0809 ADC0809勺输入范围为05V,当t=KT时， ADC0809勺转换结果为6A,此时炉温 为 （C ）A 588.98CB、288.98CC、361.23CD、698.73C16. 软件抗干扰技术包括：（D ）数字滤波、开关量的软件抗干扰技术、指令冗余技术、软件

6、陷阱A、 B、 C、 D、17. 在实际应用中，PID 调节可根据实际情况调整结构，但不能（D ）oA.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18. 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）oA. 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19. 步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（ B）oA.步进电机可以直接接受数字量B .步进电机可以直接接受模拟量C.步进电机可实现转角和直线定位 D.步进电机可实现正、反转动20.若系统

7、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B）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21.（多选题）PID 调节是（DCD 三者的缩写，是连续系统中技术最成熟、应用最为广 泛的一种控制规律。A.反馈 B. 比例 C. 积分 D. 微分22. 计算机集散控制系统又称（A）o精品A.计算机分布式控制系统B.计算机集中式系统精品、填空题(本题共 20 个)1.香农定理告诉我们，采样频率越高，采样数据描绘的曲线 越接近 实际曲线。所以，为了提高控制精度，应尽可能提高采样频率。2.在 10 位 A/D 转换器中，设满量

8、程为土 5V,试写出相对于下列各模拟量所对应的数字量：1) .模拟量为 5V 时，所对应的数字量为 3FF H。2).模拟量为 0V 时，所对应的数字量为200H。3).模拟量为-2.5V 时， 所对应的数字量为100 H。3.在三相步进电机系统中，为了提高控制力矩，常常采用双三拍 方法来实现。4.在 PID 控制系统中，I 的作用主要是_消除静差_ ，它一般不单独使用的，原因是速度不变_。5.某微型机采样系统中，CD4051 的 INH 端接+5V,控制端 C、B、A 接地时，选通 无通道。6.在数据采集系统中，只使用一个 S/H 和 A/D 构成的系统称之为 分时_采样，分时转 换系统，7

9、.在 PID 调节系统中，比例系数 KP 的确定比微分系数 KI 和积分系数 KD 更重要，因为它 关系到 因为 Kp 不但与本身有关，而且还和 KdKi 有关_。8.某仪器受体积限制只允许设置 8 个功能键，但却要求有十六种功能，可以采用 双功能 键的办法解决。9.和 PID 调节一样，模糊控制器的最大优点是不要求数学模型。10. SPI 总线与 I2C 总线的主要区别是 SPI 有三条线，而 I2C 只有两条 和 I2C 的总线 是双向的11. 在 PID 控制系统中，I 的作用主要是消除静差它一般不单独使用的原因是_速度不变 _。12. 线性插值法最根本的问题是用直线代替曲线。13.在数

10、据采集系统中，只使用一个 S/H 和 A/D 构成的系统称之为 分时采样，分时转换 系统，而只使用多个 S/H 和一个 A/D 构成的系统称之为 同时采样，分时转换系统。14. 离散系统稳定性与连续系统不同，它不仅与系统结构和参数有关，还与系统的采样周期 有关。15. 计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、 智能调节器等等。16. ADC0809 是一种带有 8 通道模拟开关的 8 位逐次逼近式 A/D 转换器。17. 在一些对程序流向起决定作用的指令前插入两条NOP 指令，以保证弹飞的程序迅速纳入正确轨道。这称之为指令冗余技术。18. 平均值滤波是对信号 y 进行 m

11、 次采样；滤波器的输出y(k)1my(i)mi 1C.计算机分布式反馈系统D.计算机集中式反馈系统精品19. 在微型机控制系统中，键盘处理程序由两部分组成，其一是计算键值，其二则是，_根据键值转移到键功能入口地址 。20.某仪器受体积限制只允许设置8 个功能键，但却要求有十六种功能，可以采用_双功能键_ 的办法解决。三、判断题（正确，在括号内划v,错误，在括号内划X,并改正（只对错误部分进行改正即可）（本题共 16 题）1.在显示系统中，若为动态显示，需将待显示数变成显示码才能输出到显示器 进行显示。 若在显示电路中增加一级锁存器，则可直接将待显示数输出到显示器进行显示。（X,不能）2.DAC

12、0832 是常用的 8 位 D/A 转换器，内部设有两级缓冲器，目的是使转换数椐得到充分缓冲，确保转换精度。（0）3.由于各种传感器提供的电压信号范围很宽， 需要通过可编程增益放大器，对信号进行调整，使 A/D 转换器满量程信号达到均一化。（0）4.某系统采用程序判断滤波方式进行数据处理，发现总有一些杂波无法滤掉，原因是采样时间间隔太大（X ，原因是两次米样的变化量丫太大）。5.在工业过程控制系统中，由于被控对象所处环境复杂，常使采样值偏离实际值。所以一般要加入滤波环节，且常常将模拟滤波和数字滤波同时使用。（0 ）6.在计算机控制系统中，常常需要设计报警电路，无论在什麽情况下，也不管原因如何，

13、 只要略微超限，立即报警。（X）有时为了减少报警次数，可设置上、下报警限；7.A/D 转换器的结束信号的连接方式是判断 A/D 转换方式的主要依据。（V）8.多路开关 CD4051 的作用就是把多路模拟信号转换成一路信号。（V）9.采样奇数次，然后按大小排队，取中间的值为本次采样的有效值称为中位值滤波法。（X）10. 某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容CH 应取较大值（X）。11.在显示系统中，若为动态显示，需将待显示数变成显示码才能输出到显示器进行显示。若在显示电路中增加一级锁存器，则可直接将待显示数输出到显示器进行显示。（X ）12.DAC0832 是常用的 8 位 D/A 转换

14、器，内部设有两级缓冲器，目的是使转换数据得到充分缓冲，确保 转换精度。（V ）13.由于各种传感器提供的电压信号范围很宽，需要通过可编程增益放大器，对信号进行调整，使A/D转换器满量程信号达到均一化。（ V ）14.某系统采用程序判断滤波方式进行数据处理，发现总有一些杂波无法滤掉， 原因是采样时间间隔太大（ X ）。15.在工业过程控制系统中，由于被控对象所处环境复杂，常使采样值偏离实际值。所以一般要加入滤波环节，且常常将模拟滤波和数字滤波同时使用。（V ）16. 在同一条件下，多次测量结果的大小和符号是不定的，不存在任何确定的规律性，这 种误差称为系统误差（X）。四、简答题（本题共 20 题

15、）1.简要说明多路开关的主要特点。答：半导体多路开关的特点是：（答 5 条即可）（1）采用标准的双列直插式结构，尺寸小，便于安排;（2）直接与 TTL （或 CMO）电平相兼容；精品（3）内部带有通道选择译码器，使用方便；(4) 可采用正或负双极性输入；(5)转换速度快，通常其导通或关断时间在1ms左右，有些产品已达到几十到几百纳秒 (ns)；2.PID 调节系统中，微分调节起何作用？为什麽在有些系统中采用不完全微分算式，它 与常规算式有哪些区别？答：微分的作用是加快调整速度。由于微分只存在于瞬间，因而有时会使系统产生震荡， 而使调节品质下降。为了避免震荡，在一些系统中采用不完全微分算法，它的

16、基本思想是 使微分作用漫漫减弱，以避免由于微分突然下降到0 而产生震荡。3. PWM 控制意味着什么？它有什么作用？微型机控制系统中是怎样实现的？答：PWM 是脉冲宽度调速系统，它用来控制马达的转速和方向。其方法是通过改变对电机 的通电时间达到调整电机转速的目的。具体作法是，首先根据电机转速的要求，确定占空 比，即通电时间与通电周期之比，再按照通、断电时间送出控制模型，使电机按要求的转 速运转。方向是通过改变 4 个开关的通电状态来实现的。4. 5.画图说明计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？解答：根据题意画图如下： rm j第人卅首吐|吃产却科帝就图 1.1 计算机控制系

17、统组成框图计算机控制系统可由四部分构成：(1) 主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种 命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。(2) 输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道 把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道把微机输出的控制 命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入 输出通道和数字量输入输出通道。(3) 外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备， 简称外设，包括人机联系设备(操 作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和

18、外存贮器(磁盘)。其中 操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮， 完成系统的精品启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能精品（4）检测与执行机构a. 测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及 变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成 mV 信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号经变送器转换成统一的计算机标 准电平信号（05V 或420mA 后，再送入微机。b. 执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功 能

19、是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调 介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。例如，在温度控制系统中，微机根据温 度的误差计算出相应的控制量，输出给执行机构 （调节阀）来控制进入加热炉的煤气 （或油） 量以实现预期的温度值。常用的执行机构有电动、液动和气动等控制形式，也有的采用马 达、步进电机及可控硅元件等进行控制。5根据转换结束信号 EOC 勺不同接法，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 勺不同接法，能构成的工作方式有：查询方式：EOC 接一根口线。中断方式：EOC 接中断申请线 INTO 或 INT1。延时

20、等待方式6.抖动、重键都是键盘设计中经常遇到勺问题，用什麽方法可以解决？ 答：抖动是键盘工作中勺常见现象，它将影响计算机对按键勺查询工作勺准确性。常采用的防抖措施有： 软件延时程序（一般为 10-20 毫秒）。 硬件防抖电路：双稳态电路及滤波电路。7. 微型计算机控制系统的特点是什么？ 答：微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点：a. 控制规律灵活多样，改动方便b. 控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制c. 能够实现数据统计和工况显示，控制效率高d. 控制与管理一体化，进一步提高自动化程度8. 简述光电耦合器的工作原理及在过程通道中的作用。 光电耦合器由封装在一个管壳内的发光

21、二极管和光敏三极管组成，如图 2.1 所示。输入电 流流过二极管时使其发光，照射到光敏三极管上使其导通，完成信号的光电耦合传送，它 在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离。广图 2.1 光电耦合器电路图精品9什么是逐点比较插补法？直线插补计算过程有哪几个步骤？答：逐点比较法插补运算，就是在某个坐标方向上每走一步（即输出一个进给脉冲），就作 一次计算，将实际进给位置的坐标与给定的轨迹进行比较，判断其偏差情况，根据偏差， 再决定下一步的走向（沿 X 轴进给，还是沿丫轴进给）。逐点比较法插补的实质是以阶梯折 线来逼近给定直线或圆弧曲线，最大逼近误差不超过数控系统的一个脉冲当量（每走一步 的距

22、离，即步长）。直线插补计算过程的步骤如下：（1）偏差判别：即判别上一次进给后的偏差值 Fm 是最大于等于零，还是小于零；（2）坐标进给：即根据偏差判断的结果决定进给方向，并在该方向上进给一步；（3）偏差计算：即计算进给后的新偏差值 Fm+1 作为下一步偏差判别的依据；终点判别：即若已到达终点，则停止插补；若未到达终点，则重复上述步骤。10.计算机控制系统的常用接地方法是什么？答：（1）一点接地和多点接地（2）模拟地和数字地的连接（3）主机外壳接地（4）多机系统的接地11.数字控制器的模拟化设计步骤是什么？模拟化设计步骤：（1）设计假想的模拟控制器 D（S）（2）正确地选择采样周期 T（3）将

23、D（S）离散化为 D（Z）（4）求出与 D（S）对应的差分方程（5）根据差分方程编制相应程序。12.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13. 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

24、距离通信.14 .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 .精品15. 什么是数控系统？数控系统包括哪些？答：数控系统是采用数字电子技术和计算机技术， 对生产机械进行自动控制的系统， 它包括顺序控制和数字程序控制两部分。16. 什么叫共模干扰，其抑制方法有哪些？答：共模干扰也称共态干扰，

25、是指模/ 数转换器两个输入端上公有的干扰电压。 抑制方 法有：变压器隔离、光电隔离、浮地隔离、采用仪表放大器提高共模抑制比。17.什么是干扰，干扰来源，抗干扰措施。 答：就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。外部干扰和内部干扰。硬件措施，软件措施，软硬结合的措施。18.简述数字滤波技术，其算法有哪些 ?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。算术平均值法、中位值滤波法、限幅滤波法、惯性滤波法。19. 简述逐点比较法插补原理。答：所谓逐点比较法插补， 就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行 比

26、较，看这点在给定轨迹的上方或下方，或是给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的 进给方向。20. 计算机控制系统的发展趋势是什么？答： 大规模及超大规模集成电路的发展， 提高了计算机的可靠性和性能价格比， 从而使计 算机控制系统的应用也越来越广泛。为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足 对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方 面。a. 普及应用可编程序控制器b. 采用集散控制系统c. 研究和发展智能控制系统 五、综合与设计题（本题共 6 小题）1 .设计出 8 路模拟量采集系统。请画出接口电路原理图，并编写相应的 采集程序。本例给出用 8031、D

27、AC080 毀计的数据采集系统实例8 路模拟量数据精品把米样转换所得的数字量按序存于片内 RAM 勺 30H37H 单兀中。米样完一遍后停止米集。 其数据采集的初始化程序和中断服务程序如下：初始化程序：MOV R0 #30H;设立数据存储区指针MOV R2, #08H;设置 8 路采样计数值SETB ITO;设置外部中断 0 为边沿触发方式SETB EA;CPU 开放中断 SETB EX0许外部中断 0 中断MOV DPTR, #FEF8H;送入口地址并指向 IN0LOOP MOVX DPTR A;启动 A/D 转换，A 的值无意义HERE SJMP HERE;等待中断中断服务程序：MOVX

28、A , DPTR;读取转换后的数字量MOV R0, A;存入片内 RAM 单元INC DPTR;指向下一模拟通道INC R0;指向下一个数据存储单元DJNZ R2 , INT0;8 路未转换完，则继续CLR EA;已转换完，则关中断CLR EX0;禁止外部中断 0 中断RETI;中断返回INT0 : MOVX DPTRA;再次启动 A/D 转换RETI;中断返回2.画出数字控制器的框图，并简单写出它的的直接设计步骤。解答：由广义对象的脉冲传递函数可得闭环脉冲传递函数， 可求得控制器的脉冲传递函数数字控制器的直接设计步骤如下：精品(1) 根据控制系统的性质指标要求和其它约束条件，确定所需的闭环脉

29、冲传递函数(Z)(2) 求广义对象的脉冲传递函数 G(z)。求取数字控制器的脉冲传递函数 D(z)0(4) 根据 D(z)求取控制算法的递推计算公式。3.用微型机控制的 D/A 转换电路，如下图所示，试回答下列问题：(1) 说明图中 DAC0832 采用的是哪一种控制方式？并说明 PC1 和 PCO 的作用分别是什麽？(2)确定 8255A 端口地址(3)画出完成 D/A 转换的程序流程图？(4)已知待转换的数据存于 DATA 单元中，用 汇编语言编写出完成上述 D/A 转换的程序。4.计算机控制系统在选择 A/D 变换器时应注意哪几项指标？这些性能指标应根据什么原则选取?答：(1) 精度：应

30、高于传感器的精度一个数量级；(2) 分辨率：即字长，应根据测试信号的动态范围确定;(3) 转换速率：根据系统的频带或信号的变化频率。5.画图说明计算机系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么?答：画图如下:| rm j埔人卅通醴j中产讨科讐精品图 1.1 微机控制系统组成框图由四部分构成：（1）主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种 命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。（2）输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。过程输入通道 把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。过程输出通道把微机输出的控制 命令和数据，

31、转换成可以对生产对象进行控制的信号。过程输入输出通道包括模拟量输入 输出通道和数字量输入输出通道。（3）外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备（操作台）、输入输出设备（磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等）和外存贮器（磁盘）。其中 操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容；还应有按钮， 完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。（4）检测与执行机构a. 测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，例如热电偶把温度转换成mV信号；压力变送器可以把压力转换变为电信号，这些信号经变送器转换成统一的计算机标准电平信号（05V 或 420mA 后，再送入微机。b. 执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，其功 能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过