计算机控制系统试题及答案
计算机控制系统试卷一答案
一、简答题（每小题5分，共50分）
1、画出典型计算机控制系统的基本框图。答：典型计算机控制系统的基本框图如下：
2、根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？
答 (1) 周期采样指相邻两次采样的时间间隔相等，也称为普通采样。
(2) 同步采样如果一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同且同时进行采样，则称为同步采样。
(3) 非同步采样如果一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同但不同时开闭，则称为非同步采样。
(4) 多速采样如果一个系统中有多个采样开关，每个采样开关都是周期采样的，但它们的采样周期不相同，则称多速采样。
(5) 随机采样若相邻两次采样的时间间隔不相等，则称为随机采样。
3、简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。
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K
P
。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K
P 可以减小静差，但是K
P
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e不为零，它将通过累积作用影响控制量u，从而减小偏差，直到偏差为零。
积分时间常数T
I 大，则积分作用弱，反之强。增大T
I
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。
4、线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？
答：线性离散控制系统稳定的充要条件是：闭环系统特征方程的所有根的模｜z
i
｜<1，即闭环脉冲传递函数的极点均位于z平面的单位圆内。
5、为什么会出现比例和微分饱和现象？
答：当给定值发生很大跃变时，在PID增量控制算法中的比例部分和微分部分计算出的控制增量可能比较大(由于积分项的系数一般小得多，所以积分部分的增量相对比较小)。如果该计算值超过了执行元件所允许的最大限度，那么，控制作用必然不如应有的计算值理想，其中计算值的多余信息没有执行就遗失了，从而影响控制效果。
二、已知系统的差分方程为（10分）
)2()1()(-=-+k r k y k y
输入信号是
?
??<≥=0001)(k k k r
初始条件为1)0(=y ，试写出输出脉冲序列()y k 。
解：1)0(=y
1)0()1()1(-=--=y r y 2)1()0()2(=-=y r y 1)2()1()3(-=-=y r y 2)3()2()4(=-=y r y 1)4()3()5(-=-=y r y
…
三、设被控对象传递函数为)
1()(+=s s K
s G p ，在对象前接有零阶保持器，试求广义对象的脉冲传递函数。
（10分）
解：广义对象传递函数
)
1(1)(+-=-s s K s e s G Ts
对应的脉冲传递函数为
[])
1)(1(111)1( 1111)1()1()1(1)1( )1(1)()(1111
11211121
-------------------?
?
?
???-+-+--+=
??
????-+----=??????+-=?
??
???+-==z e z z T e e Te z T e K z e z z Tz z K s s Z z K s s K s
e Z s G Z z G T T T T T
T Ts 四、已知被控对象传递函数为
)
11.0)(18(20
)(++=
s s s G
试用“二阶工程最佳”设计法确定模拟控制器G c (s )，并用后向差分法给出等效的数字控制器形式。（10分）
解：经动态校正后系统的开环传递函数为
)
11.0)(18(20
)
()()()(0++==Φs s s G s G s G s c c
应选择G c (s)为PI 控制器，其基本形式为
s
T s s G I c 1
)(+=
τ
为使PI 控制器能抵消被控对象中较大的时间常数，可选择
8=τ
则有
)11.0(20
1
)11.0)(18(2018)()()(0+=+++==Φs s T s s s T s s G s G s I
I c
根据二阶工程最佳设计法则，应有
??
???==2
2
221
1.0220T T T I
解之得
4=I T
于是得到模拟控制器的传递函数为
)81
1(2)11(418)(s
s K K s s s G I P c +=+=+=
对以上的模拟PI 控制器，根据后向差分近似的等效变换方法，得等效的数字控制器：
1
1
)81(2)()(1
1--+==--=z z T
s G z D T
z s c 五、已知广义被控对象:)
1(1
1)(+-=-s s s e s G Ts , 给定T=1s (20分)
针对单位斜坡输入设计最小拍有纹波控制系统, 并画出系统的输出波形图。
解：由已知条件，被控对象含有一个积分环节，有能力产生单位斜坡响应。
求广义对象脉冲传递函数为
[])
368.01)(1()718.01(368.0 1111)1()1()1(1)1( )1(11)()(1111111211121
--------------+=
??
????-+----=??????+-=?
??
???+-==z z z z z e z z z z s s Z z s s s
e Z s G Z z G Ts 可以看出，G(z)的零点为-0.718(单位圆内)、极点为1(单位圆上)、0.368(单位圆内)，故u=0,v=0(单位圆上除外),m=1。根据稳定性要求，G(z)中z=1的极点应包含在Φe (z)的零点中，由于系统针对等速输入进行设计，故p=2。为满足准确性条件另有Φe (z)=(1-z -1)2F 1(z),显然准确性条件中已满足了稳定性要求，于是可设
)()(1101--+=Φz c c z z
2)1(1
)1(110=+=Φ'=+=Φc c c c
解得 1,210-==c c 。
闭环脉冲传递函数为
2
12111)
1()(1)(2)2()(------=Φ-=Φ-=-=Φz z z z z z z z e
则 )718.01)(1()
368.01)(5.01(435.5)()()()(1
111----+---=ΦΦ=z z z z z G z z z D e 112234
12
()()()(2)234(1)
z Y z R z z z z z z z z -------=Φ=-=+++- （图略）。
计算机控制系统试卷三答案
班级： 姓名： 学号： 成绩：
一、 简答题 （每小题4分，共40分） 1、
简述开关量光电耦合输入电路中，光电耦合器的作用。
答：开关量光电耦合输入电路，它们除了实现电气隔离之外，还具有电平转换功能。 3、 什么是采样或采样过程？
答：采样或采样过程，就是抽取连续信号在离散时间瞬时值的序列过程，有时也称为离
散化过程。
4、 线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么？
答：线性离散系统的脉冲传递函数定义为零初始条件下，系统或环节的输出采样函数z 变换和输入采样函数z 变换之比。 5、 何为积分饱和现象？
答：在标准PID 位置算法中，控制系统在启动、停止或者大幅度提降给定值等情况下，系统输出会出现较大的偏差，这种较大偏差，不可能在短时间内消除，经过积分项累积后，可能会使控制量u(k)很大，甚至超过执行机构的极限u max 。另外，当负误差的绝对值较大时，也会出现u
答：等效离散化设计方法存在以下缺陷：
(1) 必须以采样周期足够小为前提。在许多实际系统中难以满足这一要求。
(2) 没有反映采样点之间的性能。特别是当采样周期过大，除有可能造成控制系统不
稳定外，还使系统长时间处于“开环”、失控状态。因此，系统的调节品质变坏。
(3) 等效离散化设计所构造的计算机控制系统，其性能指标只能接近于原连续系统(只有当采样周期T=0时，计算机控制系统才能完全等同于连续系统)，而不可能超过它。因此，这种方法也被称之为近似设计。 7、 何为最少拍设计？
答：最少拍设计，是指系统在典型输入信号(如阶跃信号，速度信号，加速度信号等)作用下，经过最少拍(有限拍)，使系统输出的稳态误差为零。 8、
给出单输入─单输出线性定常离散系统的能控性和能观性与其脉冲传递函数之间
的关系。
答：单输入─单输出线性定常离散系统完全能控和完全能观的充分必要条件是脉冲传递函数不存在着零、极点相消。如果存在着零、极点相消，系统或者是不完全能控，或者是不完全能观，或者既不完全能控又不完全能观。 二、已知系统框图如下所示： T=1s (15分)
试写出离散系统的动态方程。 解：所给系统的脉冲传递函数为
[]11
12121111112
1112
()11()()()(1)111 (1)(1)(1)(1)110.368(10.718)0.3680.264 (1)(10.368)1 1.3680.368Ts Y z e G z Z G s Z R z s s s z z Z z s s z z e z z z z z z z z z ----------------??
-===??+??
????=-=--+????+---????
++==
---+ 令12
()
()1 1.3680.368U z X z z z
--=
-+进而12() 1.368()0.368()()X z z X z z X z U z ---+= 则12()(0.3680.264)()Y z z z X z --=+ 取
211
21()()()()()
X z z X z X z z X z zX z --===于是得如下状态方程
1221212(1)() (1)0.368() 1.368()()()0.264()0.368()
x k x k x k x k x k u k y k x k x k +=??
+=-++??=+?
写成矩阵形式为
r (t )
y (t )
T
y*(t )
1122(1)()0
10()(1)()0.368 1.3681x k x k u k x k x k +????????=+????????+-????????
[]12()()0.2640.368()x k y k x k ??
=????
三、已知广义被控对象为 （15分）
s Ts e s s e s G 2)
1(11)(--+-=
其中，T =1s 。期望的闭环脉冲传递函数中的时间常数取为T c =0.5s ,应用大林算法确定数字控制器。
解：广义对象脉冲传递函数[]45
141
11()()110.632 (1)(1)10.368Ts Ts e G z Z G s Z e s s z
z z Z s s z
------??
-==??
+??
??=-=??+-?? 闭环系统理想脉冲传递函数为
45
1
10.865()0.5110.135Ts Ts e e z z Z s s z ----??-Φ==??+-??
得大林控制器如下
1
15
()10.368() 1.369[1()]()10.1350.865z z D z z G z z z ---Φ-==-Φ--
四、已知被控对象 （15分）
)(22)(025.015.0)1(k u k x k x ?
?
?
???-+??????-=+ []()10()y k x k =
设计一个特征值为1,20.50.25z j =±的全维状态观测器。并画出相应的状态变量结构图。
解：能观性矩阵100.51o C Q CA ????
==????????
满秩，故系统能观测，可设计状态观测器。令输出误差反馈矩阵12h H h ??
=????
观测器期望特征方程为
212()()(0.50.25)(0.50.25)0.31250z z z z z j z j z z --=---+=-+=
观测器特征方程为
212()(0.5)0.250zI A HC z h z h --=+-++=
比较上面两式，可得120.5,0.0625h h =-=
五、已知某系统连续控制器的传递函数 （15分）
)
2)(1(2
)(++=
s s s D
试分别用阶跃响应和脉冲响应不变法求)(s D 的等效数字控制器，并写出相应的差分方程表达式。其中采样周期s T 1=。 解：1、阶跃响应不变法
11
1121-12
-123
112121()[()](1)(1)(2)1110.399z 0.148 =
1-1.503z 0.5530.05Ts e D z Z D s z Z s s s s z e z e z z z z ----------??-??==-=-+ ???++---????++-由()
()()
U z D z E z =
可推得数字控制器的差分方程形式如下
() 1.503(1)0.553(2)0.05(3)0.399(1)0.148(2)u k u k u k u k e k e k =---+-+-+-
2、脉冲响应不变法
11
21-1
-12
211()[()](1)(2)110.233z
=
1-0.503z 0.05D z TZ D s Z s s e z e z z -----????
===- ???++--????+
由()
()()
U z D z E z =
可推得数字控制器的差分方程形式如下 ()0.503(1)0.05(2)0.233(1)u k u k u k e k =---+-
计算机控制系统试卷四答案
1、 写出零阶保持器的传递函数，引入零阶保持器对系统开环传递函数的极点有何影
响？
答：零阶保持器的传递函数为s
e s H Ts
--=
1)(0。零阶保持器的引入并不影响开环系统脉冲传递
函数的极点。 2、
阶跃响应不变法的基本思想是什么？
答：阶跃响应不变法的基本思想是：离散近似后的数字控制器的阶跃响应序列与模拟控
制器的阶跃响应的采样值一致。 3、
如何消除积分饱和现象？
答：减小积分饱和的关键在于不能使积分项累积过大。因此当偏差大于某个规定的门限值时，删除积分作用，PID 控制器相当于一个PD 调节器，既可以加快系统的响应又可以消除积分饱和现象，不致使系统产生过大的超调和振荡。只有当误差e 在门限ε之内时，加入积分控制，相当于PID 控制器，则可消除静差，提高控制精度。 4、
给出常规的直接设计法或离散化设计法的具体设计步骤。
答：直接设计法或称离散化设计法的具体设计步骤如下：
(1) 根据已知的被控对象，针对控制系统的性能指标要求及其它约束条件，确定理想的闭环脉冲传递函数)(z Φ；
(2) 确定数字控制器的脉冲传递函数D(z)；根据D(z)编制控制算法程序。 5、
采用状态反馈任意配置闭环系统极点的充分必要条件是什么？
答：采用状态反馈任意配置闭环系统极点的充分必要条件是系统状态完全能控。
二、已知系统框图如下所示： T=1s (15分)
试求闭环离散系统的闭环脉冲传递函数，并判别系统的稳定性。
解：广义对象脉冲传递函数为
[
])
368.01)(1()718.01(368.0 1111)
1()1()1(1)1( )1(11)()(1111111211121
--------------+=
??????-+----=??????+-=?
??
???+-==z z z z z e z z z z s s Z z s s s
e Z s G Z z G Ts 系统闭环脉冲传递函数为
12
12
()0.3680.632()1()10.632G z z z z G z z z ----+Φ==+-+
则闭环系统的特征方程为
2()0.6320W z z z =-+=
由z 域直接判据
① ｜W (0)｜=0.632<1 ② W (1)=1-1+0.632>0 ③ W (-1)=1+1+0.632>0 知闭环系统稳定。
三、已知某被控对象的传递函数为 (15分)
)
1(1
)(+=
s s s G p 要求设计成单位反馈计算机控制系统，结构如下图所示。采样周期为T ＝1s 。要求闭环特征根为0.4和0.6。试求数字控制器。
错误!
解：广义对象脉冲传递函数为
[])
368.01)(1()718.01(368.0 1111)
1()1()1(1)1( )1(11)()(1111111211121
--------------+=
??????-+----=??????+-=?
??
???+-==z z z z z e z z z z s s Z z s s s
e Z s G Z z G Ts 根据要求设定闭环脉冲传递函数为
2
111()(0.4)(0.6)(10.4)(10.6)z z z z z z ---Φ==
---- 111121
() 2.718(1)(10.368)
()(1())()(10.76)(10.718)
z z z z D z z G z z z z ------Φ--==-Φ--+ 计算机控制系统试卷五答案
1. 简述采样定理的基本内容。
答：采样定理: 如果连续信号)(t f 具有有限频谱，其最高频率为max ω,
)(t f 进行周期采样且采样角频率
s max 2ωω≥时，连续信号)(t f 可以由采样信号)(*t f 唯一确定，亦即可以从)(*t f 无失真地恢复)(t f 。
2. 线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？
答：线性离散控制系统稳定的充要条件是： 闭环系统特征方程的所有根的模｜z i ｜<1，即闭环脉冲传递函数的极点均位于z 平面的单位圆内。
3. 脉冲响应不变法的基本思想是什么？
答：脉冲响应不变法的基本思想是：离散近似后的数字控制器的脉冲响应g D (kT )是模拟控制器的脉冲响应采样值g (kT )的T 倍。
4. 写出增量型PID 的差分控制算式。 答：增量型PID 控制算式可以写为
D 1P 112I [(2)]i i i i i i i i T T
u u K e e e e e e T T
----=+-++-+
5. 如何消除比例和微分饱和现象？
答：“积分补偿法”。其中心思想是将那些因饱和而未能执行的增量信息积累起来，一旦有可能再补充执行。这样，动态过程也得到了加速。即，一旦u ?超限，则多余的未执行的控制增量将存储在累加器中；当控制量脱离了饱和区，则累加器中的量将全部或部分地加到计算出的控制增量上，以补充由于限制而未能执行的控制。
6. 给出线性定常离散系统的能控性定义。
答：对于n 阶线性定常离散系统(1)()()x k Ax k Bu k +=+；0(0)x x =，若存在有限个输入向量序列
{}(0),(1),,(1)u u u l -()n l ≤能将某个初始状态0(0)x x =在第l 步控制到零状态，
即()0x l =，则称此状态是能控的。若系统的所有状态都是能控的，则称此系统),(B A 是状态完全能控的，或简称系统是能控的。
7. 给出线性定常离散系统的能观性定义。 答：若系统
(1)()()()()D ()
x k Ax k Bu k y k Cx k u k +=+=+ 若已知输入序列{}(0),(1),,(1)u u u n -和有限个采样瞬间测量到的输出
序列()y k ，即{}(0),(1),,(1)y y y n -，可以唯一地确定出系统的任意初始状态0(0)x x =，则称系统是状态能观测的，
或简称能观测。 二、已知 )
5(1
)(+=
s s s F ，求)(z F 。 （10分）
解：
[]1515-1
1511111()()(5)511e 0.2(1-e ) =
(1)(1e )
T T T F z F s s s z z z
z z -------????
===-????+--????--Z Z
三、已知系统框图如下所示： T =1s (10分)
解：系统开环传递函数为
[]11111
1112
1()()(1)111 (1)11e 0.6320.632 (1)(10.368)1 1.3680.368G z G s s s s s z
z z z z z z z ---------??
==??
+??
????
==-????+--????==
---+Z Z Z 系统闭环特征方程
21()0.7360.3680G z z z +=-+=
采用双线性变换11w
z w
+=
-得w 平面特征方程为 22.104 1.2640.6320w w ++=
建立劳斯表
w 2
2.104 0.632
w 1
1.264
w 0
0.632 由劳斯判据可知系统稳定。
四、用后向差分法求下列模拟滤波器D (s )的等效数字滤波器，并给出差分递推算式，设T =1s, (10分)
2
()(1)(2)
D s s s =
++
解：使用后项差分离散化方法，令1
1z s T
--=，则
1211()2
()()()56
s z U z D z D s E z z z ---=-===-+
可得其差分递推算式为
511
()(1)(2)()663
u k u k u k e k =---+
五、已知广义被控对象:1e 1
()1
Ts G s s s --=+, 给定T =1s (20分)
针对单位阶跃输入设计最小拍无纹波控制系统, 并画出系统的输出波形图。
解：广义对象脉冲传递函数为
[]1
11
1e 1()()110.632 (1)(1)10.368Ts G z G s s s z
z s s z
----??
-==??+??
??=-=??+-??Z Z Z 可以看出，G (z )的零点为-0.718(单位圆内)、极点为1(单位圆上)、0.368(单位圆内)，故w =0,v =0(单位圆上除外), m =1。针对阶跃输入进行设计，故p =1。于是可设
10()Φz z c -=
0(1)1Φc ==
解得 01c =。
闭环脉冲传递函数为
1
1
e ()()1()1Φz z Φz Φz z
--==-=-
则 1
1
e ()10.368()()()0.632(1)
Φz z D z Φz G z z ---==- 1
1231
()()()1z Y z R z Φz z z z z
-----===+++
-
（图略）
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计算机控制技术试卷及答案
一、]t b 填空题 1.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。 2.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、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.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。 5.模拟量输入通道的任务是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。 6.信号接地方式应采用一点接地方式，而不采用多点接地方式。 7.按极点配置设计的控制器通常有两部分组成，一部分是状态观测器，另一部分是控制规律。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 9.线性表、数组、堆栈和队列的共同特点是要求连续的存储单元来顺序存放数据元素。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 二、名词解释 1.采样过程按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号，变成在时刻0、T、2T、…kT的一连串脉冲输出信号的过程 2.地线”是信号电流流回信号源的地阻抗路径 3.数字程序控制就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制 4.数据是描述客观事物的数、字符，以及所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的集合 5.积分饱和如果执行机构已到极限位置，仍然不能消除偏差时，由于积分作用，尽管计算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 三、选择题（合计15分，每题3分） 1.下列不属于数字控制方式的是（C ） A、点位控制 B、直线控制 C、网格控制 D、轮廓控制 2.8位的A/D转换器分辨率为（ C ） A、0.01587 B、0.007874 C、0.003922 D、0.0009775 3.专家控制系统大致可以分为（D ） ①专家自整定控制②专家自适应控制③专家监督控制④混合型专家控制⑤仿人智能控制 A、①②③⑤ B、②④⑤ C、②③④⑤ D、①③④⑤ 4.一个8位的A/D转换器(量化精度0.1%)，孔径时间3.18μm，如果要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为（B ） A、5Hz B、50Hz C、100Hz D、500Hz 5.某热处理炉温度变化范围为0~1350℃，经温度变送器变换为1~5V的电压送至ADC0809，ADC0809的输入范围为0~5V，当t=KT时，ADC0809的转换结果为6A，此时炉温为（C ） A、588.98℃ B、288.98℃ C、361.23℃ D、698.73℃ 四、简答题（合计20分，每题5分） 1.什么是干扰，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 2.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较，看这
计算机控制系统课后习题附标准答案
1 计算机控制系统概述 习题参考答案 1.计算机控制系统的控制过程是怎样的? 计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤： (1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。 (2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 (3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？ (1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。 (2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。 (3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。 3.微型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？ 由四部分组成。 图1.1微机控制系统组成框图 (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。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优
化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。 (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(0～5V或4～20mA)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。 4.微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各部分软件的作用。 软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。 (1)系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对用户来说，系统软件只是作为开发应用软件的工具，是不需要自己设计的。系统软件包括： a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等； b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序； c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装 2
计算机控制系统试卷四答案
计算机控制系统试卷四答案 班级：姓名：学号：成绩： 一、简答题（每小题3分，共30分） 1.使用光电隔离器件时，如何做到器件两侧的电气被彻底隔离？ 答：光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。 2.给出多通道复用一个D/A转换器的原理示意图。 答： 3.什么是信号重构？ 答：把离散信号变为连续信号的过程，称为信号重构，它是采样的逆过程。 4.写出零阶保持器的传递函数，引入零阶保持器对系统开环传 递函数的极点有何影响？ 答：零阶保持器的传递函数为 1e () Ts H s s - - =。零阶保持器的引入并不影响开环系统脉冲传递函数的极点。 5.阶跃响应不变法的基本思想是什么？ 答：阶跃响应不变法的基本思想是：离散近似后的数字控制器的阶跃响应序列与模拟控制器的阶跃响应的采样值一致。 6.如何消除积分饱和现象？ 答：减小积分饱和的关键在于不能使积分项累积过大。因此当偏差大于某个规定的门限值时，删除积分作用，PID控制器相当于一个PD调节器，既可以加快系统的响应又可以消除积分饱和现象，不致使系统产生过大的超调和振荡。只有当误差e在门限ε之内时，加入积分控制，相当于PID控制器，则可消除静差，提高控制精度。 7.给出常规的直接设计法或离散化设计法的具体设计步骤。 答：直接设计法或称离散化设计法的具体设计步骤如下： (1)根据已知的被控对象，针对控制系统的性能指标要求及其它约束条件，确定理想的闭环脉冲传递函数() Φz。 (2)确定数字控制器的脉冲传递函数D(z)；根据D(z)编制控制算法程序。
8. 采用状态反馈任意配置闭环系统极点的充分必要条件是什 么？ 答：采用状态反馈任意配置闭环系统极点的充分必要条件是系统状态完全能控。 9. 说出实施信号隔离的主要方法。 答：信号隔离方法主要有变压器隔离和光电隔离，变压器隔离适用于模拟信号隔离，光电隔离则特别适合数字信号的隔离。 10. 故障诊断中的状态估计方法的基本思想是什么？ 答：故障诊断中的状态估计方法的基本思想是：首先重构被控过程的状态，通过与可测变量比较构成残差序列，再构造适当的模型并用统计检验法，从残差序列中把故障诊断出来。因此，这就要求系统可观测或部分可观测，通常用各种状态观测器或滤波器进行状态估计。 二、已知系统框图如下所示：T =1s(15分) 试求闭环离散系统的闭环脉冲传递函数，并判别系统的稳定性。 解：广义对象脉冲传递函数为 系统闭环脉冲传递函数为 则闭环系统的特征方程为 由z 域直接判据 ①｜W (0)｜=0.632<1 ②W (1)=1-1+0.632>0 ③W (-1)=1+1+0.632>0 知闭环系统稳定。 三、已知某被控对象的传递函数为(15分) 要求设计成单位反馈计算机控制系统，结构如下图所示。采样周期为T ＝1s 。要求闭环特征根为0.4和0.6。试求数字控制器。 解：广义对象脉冲传递函数为 根据要求设定闭环脉冲传递函数为 r (t ) y (t ) -T
计算机控制系统A试卷带答案
*********** 2015－2016 学年第一学期出题教师： 【计算机控制系统】课程试题(A卷) 【闭卷考试】 姓名学号专业及班级 本试卷共有4道大题 一、填空题（共14分，每空1分，共11道小题） 1. 描述连续系统所用的数学模型是微分方程，描述离散系统所用的数学模型是差分方程。。 2.离散系统稳定性不仅与系统结构和参数有关，还与系统的采样周期有关。 3.在计算机控制系统中存在有五种信号形式变换，其中采样、量化、零阶保持器等三种信号变换最重要。 4. 计算机控制系统通常是由模拟与数字部件组成的混合系统。 5. 在连续系统中，一个系统或环节的频率特性是指在正弦信号作用下，系统或环节的稳态输出与输入的复数比随着正弦信号频率变化的特性。 6.采样周期也是影响稳定性的重要参数，一般来说，减小采样周期，稳定性增强。 7.对于具有零阶保持器的离散系统，稳态误差的计算结果与T无关，它只与系统的类型、放大系数及输入信号的形式有关。 8.若D(s)稳定，采用向前差分法离散化，D(z)不一定稳定。 9.双线性变换的一对一映射，保证了离散频率特性不产生频率混叠现象，但产生了频率畸变。 10.计算机控制系统分为三类：直接数字控制 (Direct Digital Control，DDC) 系统、 计算机监督控制 (Supervise Control by Computer，SCC) 系统和分散型计算机控制系统(Distributed Control System，DCS) 二、选择题（满分20分，每小题2分，共10道小题） 1.电力二极管属于 A 。
A.不可控器件 B. 全控器件 C.半控器件 2．电力电子器件不具有的特征有 B 。 A.所能处理电功率的大小是其最重要的参数 B.一般工作在放大状态 C.一般需要信息电子电路来控制 D.不仅讲究散热设计，工作时一般还需接散热器 3. 晶闸管内部有 C 个PN结。 A 一 B 二 C 三 D 四 4.下列哪种功能不属于变流的功能 C A.有源逆变 B. 交流调压 C. 变压器降压 D. 直流斩波 5.下列不属于使晶闸管关断的方法是 A 。 A.给门极施加反压 B.去掉阳极的正向电压 C.增大回路阻抗 D.给阳极施加反压 6.Buck Converter指的是 A A.降压斩波电路 B. 升压斩波电路 C. 升降压斩波电路 7.全波整流电路中，变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，故不存在变压器直流磁化问题，变压器绕组的利用率 B A.降低 B. 提高 C. 不变 8.下面的电路中V2、V4、V6的接法是 C A. 同相输入端 B. 9.对单相交流调压电路进行谐波分析时可知，只含有 A 次谐波，且随着次数的增加谐波含量减少。 A.奇 B. 偶 C. 零 10.如某晶闸管的正向阻断重复峰值电压为745V，反向重复峰值电压为825V，则该晶闸管的额定电压应为 A A、700V B、750V C、800V D、850V 三、简答题（共5道小题，满分35分） 1. 简述计算机控制系统的优点。（6分）
计算机控制系统试题一答案
计算机控制系统试卷一答案 班级：姓名：学号：成绩： 一、简答题（每小题5分，共50分） 1、画出典型计算机控制系统的基本框图。 答：典型计算机控制系统的基本框图如下： 2、根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？ 答：根据采样过程的特点，可以将采样分为以下几种类型。 (1) 周期采样 指相邻两次采样的时间间隔相等，也称为普通采样。 (2) 同步采样 如果一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同且同时进行采样，则称为同步采样。 (3) 非同步采样 如果一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同但不同时开闭，则称为非同步采样。 (4) 多速采样 如果一个系统中有多个采样开关，每个采样开关都是周期采样的，但它们的采样周期不相同，则称多速采样。 (5) 随机采样 若相邻两次采样的时间间隔不相等，则称为随机采样。 3、简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。 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K P。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K P可以减小静差，但是K P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e不为零，它将通过累积作用影响控制量u，从而减小偏差，直到偏差为零。积分时间常数T I大，则积分作用弱，反之强。增大T I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。 4、采样保持器LF398工作原理图如下图，试分析其工作原理。 答：LF398的电路原理：放大器A2作为比较器来控制开关K的通断，若IN+的电压高于IN-的电压，则K闭合，由A1、A3组成跟随器，并向C H端外接的保持电容充电；IN+的电压低于IN-的电压时，则K断开，外接电容保持K断开时刻的电压，并经A3组成的跟随器输出至Aout。 5、线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？ 答：线性离散控制系统稳定的充要条件是：闭环系统特征方程的所有根的模｜z i｜<1，即闭环脉冲传递函数的极点均位于z平面的单位圆内。 6、为什么会出现比例和微分饱和现象？ 答：当给定值发生很大跃变时，在PID增量控制算法中的比例部分和微分部分计算出的控制增量可能比较大(由于积分项的系数一般小得多，所以积分部分的增量相对比较小)。如果该计算值超过了执行元件所允许的最大限度，那么，控制作用必然不如应有的计算值理想，
计算机控制系统测试题
计算机控制系统试题 一、选择题（只有一个正确答案，每题2分，共40分） 1．劳斯稳定判据在离散系统中主要解决的是（ C ）。 A、S平面中系统的稳定性； B、Z平面中系统的稳定性； C、三阶以上特征方程稳定判据。 2．某系统的Z传递函数为 0.5(0.5) () ( 1.2)(0.5) z G z z z + = +- ，可知该系统是（B）。 A、稳定的； B、不稳定的；C 临界稳定的。 3、脉冲传递函数是表征（B）。 A、控制系统传递函数； B、计算机控制系统传递函数、 C、脉冲输入的传递函数。 4、有关PID控制算法，以下说法不正确的是（C） A、当系统有阶跃信号输入时，微分项剧增，易引起振荡； B、比例调节几乎贯穿整个控制过程； C、比例控制可以消除一切静差； D、一般来说，不使用纯微分控制。 5、下面关于标度变换的说法正确的是（C）。 A、标度变换就是把数字量转换成与工程量相关的模拟量； B、标度变换就是把模拟量转换成十进制工程量； C、标度变换就是把数字量转换成人们熟悉的十进制工程量； D、标度变换就是把模拟量转换成数字量。 6. 适用于某些生产过程对控制精度要求不是很高，但希望系统工作平稳，执行机构不要频繁动作的PID算法为（D ）。 A、积分分离PID； B、变速积分PID； C、不完全微分PID； D、带死区的PID。 7、下列计算机控制系统中，属于单闭环控制系统的是（B）。 A、操作指导控制系统； B、直接数字控制系统； C、监督计算机控制系统； D、现场总线控制系统。 8、增量式PID算法解决了位置式PID算法（A）的缺点。 A、计算复杂、手/自切换不便； B、不易实现编程； C、控制准确性差； D、
计算机控制系统试题及答案
计算机控制系统试卷一答案 一、简答题（每小题5分，共50分） 1、画出典型计算机控制系统的基本框图。答：典型计算机控制系统的基本框图如下： 2、根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？ 答 (1) 周期采样指相邻两次采样的时间间隔相等，也称为普通采样。 (2) 同步采样如果一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同且同时进行采样，则称为同步采样。 (3) 非同步采样如果一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同但不同时开闭，则称为非同步采样。 (4) 多速采样如果一个系统中有多个采样开关，每个采样开关都是周期采样的，但它们的采样周期不相同，则称多速采样。 (5) 随机采样若相邻两次采样的时间间隔不相等，则称为随机采样。 3、简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。 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K P。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K P可以减小静差，但是K P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e不为零，它将通过累积作用影响控制量u，从而减小偏差，直到偏差为零。积分时间常数T I大，则积分作用弱，反之强。增大T I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。 4、线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？ 答：线性离散控制系统稳定的充要条件是：闭环系统特征方程的所有根的模｜z i｜<1，即闭环脉冲传递函数的极点均位于z平面的单位圆内。 5、为什么会出现比例和微分饱和现象？ 答：当给定值发生很大跃变时，在PID增量控制算法中的比例部分和微分部分计算出的控制增量可能比较大(由于积分项的系数一般小得多，所以积分部分的增量相对比较小)。如果该计算值超过了执行元件所允许的最大限度，那么，控制作用必然不如应有的计算值理想，其中计算值的多余信息没有执行就遗失了，从而影响控制效果。
计算机控制系统复习题及答案
计算机控制系统复习题及答案
《计算机控制系统》课程复习资料 一、简答题： 1.什么是计算机控制系统？它由哪几部分组成？各有什么作用。 2.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么？计算机控制系统有哪些优点？ 3.计算机控制系统中的保持器有何作用，简述保持器的特点? 4.简述PID 调节器的作用，有哪几种改进型数字PID 算法？ 5.计算机控制系统有哪四种形式的信号？各有什么特点? 6.简要说明什么是计算机控制系统？模拟调节器与数字调节器有何区别? 二、分析和计算题： 1.已知一系统的闭环脉冲传递函数为-1 -1 -2 0.1z Y(z)Gc(z)== 1-0.4z +0.8z R(z) ,其中输入为单 位阶跃信号,求输出y(KT)。 2.已知一系统的闭环脉冲传递函数为-1 -1 0.53+0.1z Gc(z)=1-0.37z 当输入为单位阶跃信号 时, 求输出y(KT)及y(∞)。 3.用长除法或Z 反变换法或迭代法求闭环系统2 z +0.5Gc(z)=8(z +0.1z -0.12) 的单位阶 跃响应。 4.已知低通数字滤波器0.5266z D(z)= z -0.4734 ,求D （z ）的带宽ωm;并求当输入E(z)为 阶跃信号时数字滤波器的控制算法。取采样周期T=2ms 。 5.设系统如图所示，试求: ①系统的闭环脉冲传递函数。
②判定系统的稳定性。 ③分别求系统对单位阶跃输入和单位斜坡输入时的稳态误差。 _ 6.设函数的La 氏变换为2 5F(s)= s (s +4) ，试求它的Z 变换F(z)。 7.数字控制系统如图所示,求当K=10,T=1s,a=1时，分别求当输入为单位阶跃、单位斜单位抛物线函数时的稳态误差。 8.已知单位负反馈系统的开环脉冲传递函数为 Gk(z)=K(0.1z+0.08)/[(z-1)(z-0.7)],问当K 为何值时系统稳定。 9.已知系统单位负反馈的开环传递函数为:z +0.8Gk(z)= z(z -1)(z -0.7) 问:K 为何值时系统稳定? 10.已知单位反馈系统的广义对象的Z 传递函数为: -1 -1 -1 -1 -1 0.26z (1+2.78z )(1+0.2z ) W1(z)= (1-z )(1-0.286z ) ,试按最少拍无波纹设计原则设计单位阶跃 输入时,计算机的调节模型D(z),并求其控制算法。 11.已知连续系统的传递函数G(s)=(s+1)/[s(s+2)]试用冲击不变法求其等效的Z 传递函数. 12.已知离散系统的Z 传递函数：22 z 2z 1Y(z) G(z)z 5z 6U(z) ++==++,试求离散系统的状态
计算机控制系统复习题答案
《计算机控制系统》课程复习题答案 、知识点：计算机控制系统的基本概念。具体为 了解计算机控制系统与生产自动化的关系；掌握计算机控制系统的组成和计算机控制系统的主要特性；理解计算机控制系统的分类和发展趋势。 回答题： 1. 画出典型计算机控制系统的基本框图； 答：典型计算机控制系统的基本框图如下： 2. 简述计算机控制系统的一般控制过程； 答：（1）数据采集及处理，即对被控对象的被控参数进行实时检测，并输给计算机进行处理；（2）实时控制，即按已设计的控制规律计算出控制量，实时向执行器发出控制信号。 3. 简述计算机控制系统的组成； 答：计算机控制系统由计算机系统和被控对象组成，计算机系统又由硬件和软件组成。 4. 简述计算机控制系统的特点； 答：计算机控制系统与连续控制系统相比，具有以下特点： ⑴计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。 ⑵计算机控制系统修改控制规律，只需修改程序，一般不对硬件电路进行改动，因此具有很大的灵活性和适应性。 ⑶能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。 ⑷计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。 ⑸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。 ⑹采用计算机控制，便于实现控制与管理一体化。 5. 简述计算机控制系统的类型。 答：（1）操作指导控制系统;
(2) 直接数字控制系统； (3) 监督计算机控制系统 (4) 分级计算机控制系统 二、知识点：计算机控制系统的硬件基础。具体为 了解计算机控制系统的过程通道与接口；掌握采样和保持电路的原理和典型芯片的应 用，掌握输入/输出接口电路：并行接口、串行接口、 A/D 和D/A 的使用方法，能根据控制 系统的要求选择控制用计算机系统。 回答题： 1. 给出多通道复用一个 A/D 转换器的原理示意图。 2. 给出多通道复用一个 D/A 转换器的原理示意图。 3. 例举三种以上典型的三端输出电压固定式集成稳压器。 答：W78系列,如 W7805 7812、7824 等；W79系列，女口 W7805 7812、7824 等 4. 使用光电隔离器件时，如何做到器件两侧的电气被彻底隔离？ 答：光电隔离器件两侧的供电电源必须完全隔离。 5. 说明隔离电源的基本作用。 答：为了实施隔离技术，隔离电源可以为被隔离的各个部分提供独立的或相互隔离 的电源供电，以切断各个部分间的电路联系。 6. 什么是采样或采样过程? 答：采样或采样过程，就是抽取连续信号在离散时间瞬时值的序列过程，有时也称 为离散化过程。 徹型计算机 接口 ?晡 A/D 转换 电路 采样/ 保持 ?雒 放大 微型计算机 丿， ” ? 通道选掙 调理 电路 CXf=I J 2r -j fl?? 保持电吝
最新计算机控制系统试题
计算机控制系统试题（A卷） 分析说明或计算下列各题： 1.画出计算机控制系统的方框图，并分别说明各单元的作用。(15 分) 2.写出数字PID位置型和增量型控制算法的计算式，并比较两种算 法的优缺点。(15分) 3.在数字PID中，采样周期T的选择需要考虑哪些因素？(15分) 4.已知被控对象的传递函数，采样周期T=0.1s， 采用零阶保持器，单位负反馈系统。要求针对单位阶跃输入信号设计最少拍无纹波系统的，并计算输出响应和控制信号 序列。（0.368）(15分) 5.被控对象的脉冲传函，采样周期 T=1s，试用达林算法设计τ＝2s的，对于单位阶跃输入的数字控 制器D(z)，并计算输出响应和控制信号序列。（ 0.607）(15分) 6.动态矩阵控制算法为何只能适用于渐近稳定的对象？对模型时 域长度N有什么要求？若N取得太小会有什么问题？(10分) 7.说明计算机控制网络的特点以及控制网络与信息网络的区别。 (15分) 附录常用Z变换表
计算机控制系统试题答案（A卷） 1．答： 计算机控制系统的基本框图如下： （8分） ①测量变送器：测量被控对象的控制参数，并变换成一定形式的电信 号；（1分）
②A/D转换器：将电信号转换成数字信号反馈给计算 机；（1分） ③控制器：将反馈信号与给定值信号进行比较，得到的偏差信号按照一定 的控制算法输出数字控制信 号； （2分） ④D/A转换器：将数字控制信号转换为模拟控制信号驱动执行 器；（1分） ⑤执行机构：接受模拟控制信号，改变被控对象的控制参数 值；（1分） ⑥被控对象：工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器 等。（1分） 2．答： 位置型PID算法： （3分） 增量型PID算法： （ 3 分 ）
计算机控制系统习题及答案
1.采样频率越高，采样数据描绘的曲线实际曲线。为了提高控制精度，应尽可能。 2.在三相步进电机系统中，为了提高控制力矩，常常采用方法来实现。 3.在PID调节器中，比例系数KP的确定比微分和积分系数更重要，因为它关系到______。 4.采样/保持器有两种工作方式。在采样方式中，采样-保持器的输出__________在保持状态时，采样-保持器的输出______。 5.在PID控制系统中，I的作用主要是______，它一般不单独使用的原因是__ _。 6.线性插值法最根本的问题是____________________。 7.CD4051是________路________向多路开关，当其INH端接_____伏时，芯片被选通。 8.在计算机控制系统中，采样周期T的确定很重要，因为它关系到_______,T太大_______。 9.步进电机的步距角指________,齿距角指______，拍是指________。 10.3相（A、B、C）步进电机有3种通电方式，是，和。 二、判断题（正确，在括号内划∨，错误，在括号内划╳，并改正（只对错误部分进行改正即可）（本题共5 小题，共10分） 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。（） 2. DAC0832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。（） 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。（） 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（）。 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。（） 三、简答题（本题共6 小题，共35 分） 1.（本题6 分）简要说明多路开关的主要特点。 2.（本题6分）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？ 3.（本题6分）写出数字PID控制算法的位置式和增量式两种标准算法 4.（本题6分）平均滤波有几种？并说明各自的特点。 5.（本题6分）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？ 6.（本题5分）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？ 四、设计题（本题共1 小题，共25 分） 设某步进电机为A、B、C、D四相。 说明图中芯片4N25、达灵顿管T的作用。（3分） 画出此步进电机单四拍、双四拍以及四相八拍三种控制方式正向通电顺序图。（6分）
计算机控制系统测试题
一、填空 1、计算机控制系统，从本质上看，它的控制过程可以归纳为 ，，和四个步骤。一个实时控制系统必定是一个在线系统，这里“在线”的含义是指 而“实时控制”的含义是指 。 2、A/D转换器的分辨率和精度是两个不同的概念。分辨率是指 ；而相对精度是指 ;一个10位A/D转换器，基准电源的信号电压为5.12V时，它的绝对精度是mv，它的相对精度为，它的分辨率为mv。 3、计算机控制系统中，直接数字控制（DDC）的含义是 。 4、过程通道包括、、和。 5、模拟量输入通道中，选用“采样保持器”的作用是 。 6、为了克服积分饱和作用，主要有，，三种方法。 二、简答题 1、什么是顺序控制？ 2、简述最少拍控制的具体要求。 3、简述模拟量输入通道的一般组成，并画出示意图。 4、什么是分布式控制系统。 三、现已知某炉温变化范围为0~1000℃，测试时，采用9位的A/D变换器(带符号位)，试问此时系统对炉温变化的分辩率为多少。若测试时，通过变送器将测试起点迁移到500℃，保持同样的系统对炉温变化的分辩率，试问此时可采用几位的A/D变换器就可以了。
四、写出数字PID 控制算法的位置式和增量式两种标准算法并简要回答下列问 题： 1. 简述积分分离法克服位置式PID 积分饱和作用的原理。 2. PID 数字控制器参数整定的含义是什么？简述工程实现时，参数整定的 步骤。 五、已知系统方块图如图2所示（已知Z[1/s 2]=Tz/(z-1)2） 1）若如果D(s)=K ＝2,试求使闭环系统稳定的T 取值范围。 2) 在闭环系统稳定的情况下，设计针对单位速度输入112()(1)W z Tz z --=-时，理想最少拍闭环传递函数为12()2M z z z --=-，试设计最少拍控制器D(z)。 测试（2） 一、名词解释 （1）DDC （2）DCS （3）PLC （4）直线插补 （5）最少拍控制 （6）联机控制 二、填空 （1）计算机控制系统由（ ）和（ ）两大部分组成。 （2）过程通道包括（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。
最新计算机控制技术试卷及答案(新)
一、填空题 1.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。 2.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、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.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。 5.模拟量输入通道的任务是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。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 ------------------------------------------------------------------------------------- 1.计算机系统由和两大部分组成。计算机、生产过程 2.集散控制系统（DCS）的结构模式为：.操作站—控制站—现场仪表 3.变送器输出的信号为或的统一信号。0~10mA、4~20mA 10.采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1、实时的概念不能脱离具体的过程，一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时系统必定是在线系统。 2、典型的工业生产过程可分为：连续过程、离散过程、批量过程。 3、计算机控制系统的典型型式：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、综合自动化控制系统。 4、计算机控制系统的发展趋势：控制系统的网络化、智能化、扁平化、综合化。 5、数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。 6、在计算机控制系统中，模拟量输入通道的任务是把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。 7、计算机控制系统的CPU抗干扰措施常采用看门狗、电源监控（掉电检测及保护）、复位等方法。 9、香农采样定理：如果模拟信号（包括噪声干扰在内）频谱的最高频率为f max，只要按照采样频率f≥2f max进行采样，那么采样信号y* (t)就能唯一地复观y(t). 10、程序设计通常分为5个步骤，即问题定义、程序设计、编码、调试、改进和再设计。 二、名词解释 信号调理——为了将外部开关量信号输入到计算机、必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，这些功能称为信号调理。 有源I/V变换——主要是利用有源器件运算放大器、电阻来实现将变送器输出的标准电流信号变换成标电压信号。 积分分离——在PID控制中，为了提高控制性能，当偏差e(k)较大时，取消积分作用（采用PD 控制）；当偏差e(k)较小时才将积分作用投入（采用PID控制）。 模糊集合——在人类思维中，有许多模糊的概念，如大、小、冷、热等，都没有明确的内涵和外延的集合。 软件陷阱——就是一条引导指令，强行将捕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。
计算机控制系统自测题目及答案.
计算机控制系统自测题目及答案 计算机控制系统概述 习题参考答案 1.计算机控制系统的控制过程是怎样的? 计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤： (1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。 (2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。 (3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。 2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？ (1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。 (2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。 (3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。 3.微型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？ 由四部分组成。 图1.1微机控制系统组成框图
(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。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。 (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(0～5V或4～20mA)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。 4.微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各部分软件的作用。 软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。 (1)系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对用户来说，系统软件只是作为开发应用软件的工具，是不需要自己设计的。 系统软件包括： a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等； b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序； c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装配程序和编辑程序)、模拟主系统(系统模拟、仿真、移植软件)、数据管理系统等； d.信息处理：指文字翻译、企业管理等。 (2)应用软件:它是面向用户本身的程序，即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。 应用软件包括： a.过程监视程序：指巡回检测程序、数据处理程序、上下限检查及报警程序、操作面板服务程序、数字滤波及标度变换程序、判断程序、过程分析程序等； b.过程控制计算程序：指的是控制算法程序、事故处理程序和信息管理程序，其中信息管理程序包括信息生成调度、文件管理及输出、打印、显示程序等；
计算机控制系统习题集
计算机控制系统习题集计算机控制系统课程课题组编 青岛科技大学信 息科学技术学院 2008.10
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)
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。 6.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。
计算机控制系统 习题集
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
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)
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。
7. 简述IEEE-488总线的工作过程。 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 转换器原理框图，并说明D/A 转换的原理。 6．D/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。 8．A/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s T 1s T 1)s ()s ()s (21++= = E u D ，试用双线性变换法、前向差分法、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. 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 ，试推导它的差分0 1()()[()()]t c d de t u t K e t e t dt T T dt =++?