控制系统设计与实践智慧树知到期末考试答案2024年

控制系统设计与实践智慧树知到期末考试答案2024年控制系统设计与实践模拟量输入通道中常见I/V变换，其主要目的是（）

A:使接口设计简单B:不好说C:方便A/D转换D:提高信号远距离传递中的抗干扰能力，减少信号的衰减答案:方便A/D转换以下选项中不属于地线的是（）

A:直流地B:数字地C:安全地D:模拟地答案:直流地小功率直流电机控制系统中，正确的做法是（）

A:在定子上通以交流电，电机可周期性变换转向B:在转子上通以交流电，电机可周期性变换转向C:改变定子上的通电极性，以便改变电机的转向D:改变转子上的通电极性，以便改变电机的转向答案:改变转子上的通电极性，以便改变电机的转向为了将外部开关量引入到计算机，必须将现场的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，这样的功能称为（）

A:A/D转换B:信号调理C:电平转换D:V/F变换答案:信号调理电机控制意味着对其转向和转速的控制，微型机控制系统采用的做法是（）

A:改变转子的通电电压幅值B:改变定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:改变转子的通电方向和通电占空比答案:改变转子的通电方向和通电占空比下面关于标度变换的说法正确的是（）

A:标度变换就是把模拟量转换成数字量B:标度变换就是把数字量转换成人们熟悉的十进制工程量C:标度变换就是把模拟量转换成十进制工程量D:标度变换就是把数字量转换成与工程量相关的模拟量答案:标度变换就是把数字量转换成人们熟悉的十进制工程量确定A/D变换器精度时，通常要求它的精度应（）传感器的精度

A:大于B:不确定C:小于D:等于答案:大于步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（）

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:步进电机可实现顺时针、逆时针转动D:步进电机可实现转角和直线定位答案:步进电机可以直接接受模拟量能有效地克服因偶然因素引起的波动干扰的是（）

A:加权平均值滤波B:滑动平均值滤波C:中值滤波D:算数平均值滤波答案:中值滤波若三相步进电机工作于单三拍工作方式时的步距角为3°，则其转子齿数为（）

A:10B:30C:40D:20答案:AI参考:答案为B。步进电机的步距角指的是相邻两个脉冲启动/停止后旋转角度的夹角。如果工作方式为单三拍，即电机的转子每接受三个脉冲信号就会旋转360度/齿数。已知步距角为3度，因此每转一圈，电机的齿数应该为360度/3度=120度/齿。所以，转子齿数应该是三倍的步距角，即30齿。因此，正确答案是B选项。'关于SCC+DDC分级控制系统的描述中，正确的是（）

A:需要人为改变系统的设定值B:由DDC给出系统的最优设定值C:SCC微型机不需要与DDC微型机进行通讯D:当DDC级微型机出现故障时，可以由SCC微型机完成DDC的控制任务答案:AI参考:关于SCC+DDC分级控制系统的描述中，正确的是：D:当DDC级微型机出现故障时，可以由SCC微型机完成DDC的控制任务。\n\n这是因为DDC（直接数字控制）级负责具体控制任务，如果DDC级微型机出现故障，会影响控制精度和稳定性，此时可以由上一级微机（SCC）接管控制任务，保证系统的正常运行。因此选项D是正确的。而选项A、B、C都存在错误。SCC需要与DDC进行通讯，设定最优设定值，并且SCC微型机需要处理更多的控制任务，因此不需要与DDC微型机进行过多的通讯。'8位D/A转换器DAC0832可以将输入的数字量转换成模拟电流输出Iout1和Iout2，下列叙述中正确的是（）

A:Iout1和Iout2之商为常数B:Iout1和Iout2之差为常数C:Iout1和Iout2之积为常数D:Iout1和Iout2之和为常数答案:AI参考:正确选项是：\n\nB:Iout1和Iout2之差为常数\n\nDAC0832是一款8位D/A转换器，它可以将输入的数字量转换成模拟电流输出Iout1和Iout2。根据转换原理，输出电流的值会随着输入数字量的增大而增大，因此，Iout1和Iout2的值应该成比例变化。而题目要求找出与Iout1和Iout2相关的常数，选项A和C都是关于Iout1和Iout2的乘积或商，这两个值都会随着输入数字量的变化而变化，所以不符合常数的定义。选项D则是关于Iout1和Iout2的和，这个值也可能会随着输入数字量的变化而变化，所以也不符合常数的定义。只有选项B关于Iout1和Iout2之差为常数的描述是正确的，因为这个差值与输入数字量无关，始终保持不变。所以正确答案是B:Iout1和Iout2之差为常数。'如果模拟信号是电流时，要使用A/D转换器，必须在传感器与A/D间加入（）

A:放大电路B:隔离电路C:I/V变换器D:信号调理电路答案:AI参考:正确选项是D:信号调理电路。\n\n在模拟信号转换为数字信号的过程中，需要将模拟信号进行预处理，以便于后续的A/D转换。这个预处理过程通常包括信号的放大、滤波、整形等操作，这些操作通常需要用到信号调理电路。因此，如果模拟信号是电流时，要使用A/D转换器，必须在传感器与A/D间加入信号调理电路。其他选项中，放大电路通常用于放大微弱的模拟信号，隔离电路用于隔离模拟信号和数字电路之间的干扰，I/V变换器是将电流信号转换为电压信号，但这些方法都不适用于直接将电流信号进行A/D转换。'在下列计算机控制系统的典型形式中，哪一种属于开环控制结构（）

A:监督控制系统B:集散控制系统C:操作指导控制系统D:直接数字控制系统答案:AI参考:正确答案是C：操作指导控制系统。\n\n操作指导控制系统属于开环控制结构，它根据操作人员的指令和要求，通过信息反馈，自动调整控制作用，以保证生产过程的正常进行和改善工艺条件。其他选项中，监督控制系统、集散控制系统和直接数字控制系统都属于闭环或半闭环控制结构。'RS-232C、RS-422A、RS-485等协议均属于OSI层次结构中哪一层的协议（）

A:网络层B:物理层C:传送层D:数据链路层答案:AI参考:正确选项是【B:物理层】。\n\nRS-232C、RS-422A、RS-485等协议都是用于串行通信的物理层标准，它们规定了接口的物理特性，如数据传输速率、接口信号、电压范围、电缆规格等，这些标准属于OSI层次结构中的物理层。因此，答案为B。网络层、传送层、数据链路层都是OSI层次结构中的高层，与RS-232C、RS-422A、RS-485等协议不相关。'PD控制器的传递函数为D(s)=Kp(1+Td·s)，若想增强微分作用，正确的做法是（）

A:减小TdB:减小KpC:增大TdD:增大Kp答案:AI参考:正确答案是C：增大Td。\n\n传递函数D(s)=Kp(1+Td·s)中，Td表示微分时间常数，它决定了PD控制器对误差变化率敏感度。若想增强微分作用，即希望控制器对误差变化更加敏感，需要减小Kp或者增大Td。由于题目中已经给出Kp是常数，因此增大Td是正确的做法。\n\n因此，选项C是正确答案。'A/D转换器的VREF（-）VREF（+）分别接-5V和+5V，说明它的（）

A:输入为双极性，范围是-5V至+5VB:输出为双极性，范围是-FFH至+FFHC:输入为双极性，范围是-10V至+10VD:输入为单极性，范围是0至+5V答案:AI参考:正确答案是A，输入为双极性，范围是-5V至+5V。A/D转换器的VREF（-）和VREF（+）分别接-5V和+5V，表示它的输入为双极性电压，并且它的工作电压范围是-5V至+5V。双极性电压是指电压的正负极性同时存在，并且在不同的电压范围内，电压的极性也会发生变化。而输出范围则取决于转换器的性能和所选的芯片型号。'对于转子齿数N=50的三相步进电机，若其工作在双三拍工作方式下，则其步距角为（）

A:7.2°B:4.8°C:2.4°D:9.6°答案:AI参考:正确答案是C：2.4°。\n\n步进电机的工作方式有单三拍、双三拍、六步工作方式等，其中单三拍是指依次给定一个脉冲就转动一个步距角，而双三拍则是指依次给定两个脉冲后转动一个步距角。对于题目中的三相步进电机，其转子齿数N=50，那么在一个完整周期内，转子会转动50个齿。在双三拍的工作方式下，给定两个脉冲后转子转动一个齿，因此步距角为转子齿数的一半，即2.4°。'模糊集合的特征函数μA(x)的含义是（）

A:都不正确B:元素x属于模糊集合μ的程度C:元素x属于模糊集合A的程度D:元素A属于模糊集合μA(x)的程度答案:AI参考:正确选项是C:元素x属于模糊集合A的程度。\n\n特征函数μ(x)表示元素x属于模糊集合A的程度，即它代表了模糊集合中元素x出现的可能性大小。因此，选项C是正确的。选项A、B、D都与特征函数的含义不符。'在PID控制算法中，可以根据偏差量的变化趋势给出控制作用的环节是（）

A:比例积分控制B:微分控制C:比例控制D:积分控制答案:AI参考:正确答案是B：微分控制。\n\n在PID控制算法中，微分控制可以根据偏差量的变化趋势给出控制作用，即能够预测下一时刻的控制作用，从而更好地跟随被控对象的动态变化。比例控制、积分控制和比例积分控制都是PID控制算法中的组成部分，但只有微分控制能够根据偏差量的变化趋势给出控制作用。因此，答案为B。'为了将DAC0832的模拟电流输出变换成电压输出，一般采用的方法是（）

A:外接电感B:外接运算放大器C:外接电阻D:外接电容答案:AI参考:正确答案是B：外接运算放大器。\nDAC0832的模拟电流输出需要变换成电压输出，一般采用外接运算放大器的方法。运算放大器具有高电压放大倍数和高电流放大倍数，可以将微弱的电流信号放大成所需的电压信号。因此，选项B是正确的答案。其他选项如外接电感、外接电阻、外接电容等，虽然也可以用于信号处理，但与DAC0832的转换方式不相关。'对于一个工作拍数为N的步进电机，若其步距角为θ，则它的转子的齿数为（）

A:90°/(Nθ)B:270°/(Nθ)C:360°/(Nθ)D:180°/(Nθ)答案:AI参考:正确选项是【D:180°/(Nθ)】。\n\n步进电机的转子齿数与步进电机的拍数、步距角有关，其中步进电机的拍数是指电机旋转一周所经过的脉冲数，而步距角是指电机每旋转一个步距角所对应的实际角度。因此，对于一个工作拍数为N的步进电机，其转子的齿数应为总角度除以步距角再乘以拍数。而总角度通常为360度，所以可以得到转子的齿数为：$180/(\theta\timesN)$。因此，选项D为正确答案。'连续信号f(t)经采样和量化之后的数字信号f(KT)的性质是（）

A:时间轴上连续，函数轴上连续B:时间轴上连续，在函数轴上离散C:时间轴上离散，函数轴上连续D:时间轴上离散，在函数轴上离散答案:AI参考:正确答案是D。连续信号f(t)经采样和量化之后形成的数字信号f(KT)具有离散时间特性，也就是说每个时间点的值都是不连续的。而该数字信号的值域仍然是连续的，这是其时间轴上仍然为连续状态，所以在函数轴上仍为离散的状态。所以选择D，时间轴上离散，在函数轴上离散。'PID控制中的积分控制主要是用于改善系统的（）

A:抗干扰性能B:稳态性能C:瞬态性能D:稳定性答案:AI参考:正确选项是C：瞬态性能。\n\n积分控制的作用是消除系统的稳态误差，提高系统的控制精度。在PID控制中，积分控制主要用于改善系统的瞬态性能，即在系统响应开始时，积分项的作用可以加快系统的响应速度，缩短达到稳态的时间。同时，积分控制还可以减小系统的超调量，使系统的稳定性得到改善。因此，选项C是正确的答案。\n\nA、B、D选项都与积分控制的作用有关，但与题目要求不符。因此，正确答案是C。'多路开关的作用（）

A:完成数字量的切换B:完成模拟量与数字量的切换C:完成模拟量和数字量的切换D:完成模拟量的切换答案:AI参考:多路开关的作用是完成模拟量和数字量的切换。多路开关是一种能够同时处理多个信号或电源的开关，能够将多个信号或电源分时接入一个通道进行控制。对于数字信号，它可以直接完成数字量的切换；对于模拟信号，则需要根据需要进行切换，以满足不同需求。因此，选项C“完成模拟量和数字量的切换”是正确答案。选项A和D分别对应于单路开关的作用，选项B则是过于宽泛的描述，不够具体。'采用积分分离PID控制时，若偏差为e(k)，积分分离阈值β，以下正确的是（）

A:当|e(k)|≤β时，采用P控制B:当|e(k)|>β时，采用PI控制C:当|e(k)|≤β时，采用PD控制D:当|e(k)|>β时，采用PD控制答案:AI参考:正确选项是：A:当|e(k)|≤β时，采用P控制。\n\n积分分离PID控制是一种在积分控制和比例-积分控制之间进行切换的控制策略，当偏差绝对值小于或等于分离阈值β时，只采用比例控制（P控制），此时积分项由于误差较小而被抑制。当偏差绝对值大于分离阈值β时，采用比例-积分-微分控制（PD控制），此时积分项参与调节。因此，选项A是正确的。选项B和D描述了当偏差大于阈值时的控制方式，而选项C描述了在任何情况下都采用PD控制，这显然是不正确的。'开放系统互连参考模型OSI层次结构中，控制网络上信息的切换和路由选择的是（）

A:会话层B:传送层C:数据链路层D:网络层答案:AI参考:正确选项是【C：数据链路层】。\n\n开放系统互连参考模型OSI层次结构中，数据链路层负责控制网络上信息的切换和路由选择。数据链路层将比特组合成数据块，并对这些数据块进行错误检测，以确保数据的可靠传输。因此，控制网络上信息的切换和路由选择的是数据链路层。选项A、B、D虽然都与信息传输有关，但它们分别涉及会话层、传送层和网络层的功能，与控制信息的切换和路由选择无关。'对于一个无符号位的8位A/D转换器，当输入电压满刻度为5V时，对输入电压的分辨能力是（）

A:19.5VB:19.5mVC:1VD:195mV答案:AI参考:对于一个无符号位的8位A/D转换器，当输入电压满刻度为5V时，对输入电压的分辨能力通常是选择选项D:195mV。这是因为，对于一个8位的A/D转换器，其分辨能力通常是以输出数字量的最小变化量来衡量的。由于8位A/D转换器的每一位能够表示2的8次方（约256）种不同的电压值，因此最小的电压变化量大约是满刻度电压的1/256。对于一个满刻度为5V的8位A/D转换器，其最小分辨能力就是5V乘以1/256，大约为195mV。因此，答案为D。'FCS相对于DCS来讲，仅变革了（）

A:操作监控层B:控制层C:生产管理层D:决策管理层答案:AI参考:选项C是正确的，因为FCS主要应用于现场控制层，相对DCS而言，其变革主要体现在现场设备数字化、智能化和网络化等方面，具有更高的可靠性、实时性和灵活性。因此，FCS仅变革了控制层。'零阶保持器的特性是（）

A:高通滤波器B:带通滤波器C:低通滤波器D:全通滤波器答案:AI参考:正确选项是【C:低通滤波器】。\n\n零阶保持器是一种线性电路，它的特性是只对通过的信号进行线性变换，而不会改变信号的频率成分，因此具有低通滤波器的特性。'对于转子齿数N=40的三相步进电机，若其工作在三相六拍工作方式下，则其步距角为（）

A:3°B:6°C:1.5°D:12°答案:AI参考:正确答案是C：1.5°。\n\n三相步进电机的工作方式为三相六拍，这意味着电机每转一圈，会有六个步骤。对于转子齿数N=40的三相步进电机，其步距角为360度/40齿=8.1度/齿。因此，三相六拍的步距角为8.1度/齿x6=48.6度。为了得到一个完整的旋转周期，需要除以2，即48.6度/齿x2=97.2度。因此，步距角为97.2度/转=1.5度。所以，正确答案是C：1.5°。'微型计算机控制系统中，负责把模拟信号转换为数字信号，经接口送往计算机的通道是（）

A:数字量输出通道B:数字量输入通道C:模拟量输出通道D:模拟量输入通道答案:AI参考:正确选项是【D:模拟量输入通道】。\n\n微型计算机控制系统中，负责把模拟信号转换为数字信号，经接口送往计算机的通道是模拟量输入通道。模拟量输入通道将来自传感器等变送器的模拟信号（如电压、电流、压力、速度、温度等）经过放大、A/D转换后，送入计算机进行处理。模拟量输出通道则是将计算机输出的数字信号转换成模拟信号，通过功率放大后，驱动执行机构（如调节阀、电磁阀等）。数字量输入通道用于接收来自开关、按钮、传感器等数字信号，而数字量输出通道则用于向执行机构发出控制指令。因此，正确答案为D：模拟量输入通道。'设某温度控制系统被测温度变化范围为0℃—1200℃，如果要求误差不超过0.4℃，则所选用A/D转换器的分辨至少应达到（）

A:16位B:10位C:12位D:8位答案:AI参考:正确选项为【C:12位】。\n\n在温度控制系统中，要求误差不超过0.4℃，因此需要保证系统的分辨率足够高，使得实际温度值与测量值之间的误差在分辨率范围内。对于0℃—1200℃的范围，如果选用8位A/D转换器，则每个刻度对应的温度变化范围较大，容易产生较大的误差。而选用12位A/D转换器，则每个刻度对应的温度变化范围较小，可以减小误差。因此，为了保证误差不超过0.4℃，所选用A/D转换器的分辨至少应达到12位。'离散系统描述不用（）

A:差分方程B:Z传递函数C:离散状态空间方法D:微分方程答案:AI参考:正确选项是【差分方程】。离散系统描述可以使用差分方程、Z传递函数、离散状态空间方法和微分方程，但其中只有差分方程是专门用于描述离散系统的工具。其他选项，如Z传递函数、离散状态空间方法和微分方程，也可以用于描述连续系统，或者需要配合时间采样进行转换。因此，只有差分方程可以直接用于离散系统的描述，而不需要额外的分析或转换过程。'已知正弦信号的频率为10KHz，则在理想情况下对其进行采样的最小频率应是（）

A:5KHzB:30KHzC:20KHzD:10KHz答案:AI参考:答案：D\n\n正弦信号的频率为10KHz，在理想情况下对其进行采样，采样频率至少需要与信号频率相等，即10KHz，所以选择D选项。'按逐点比较法插补原理加工第一象限的直线OA，假定该直线的起点为坐标原点O，若在加工过程中到达某中间点M的位置在直线OA的下方，则此时，步进电机的进给方向应为（）

A:+xB:-yC:+yD:-x答案:AI参考:正确选项为C：+y。\n\n根据逐点比较法的插补原理，在加工第一象限的直线OA时，根据直线的起点为坐标原点O，可以确定该直线为y轴正方向。当到达某中间点M的位置在直线OA的下方时，说明需要加工的部分在y轴负方向，因此需要将进给方向设定为y轴正方向，即+y。因此，选项C是正确答案。其他选项中，A、D为负方向，B为负y方向，都