1、簡答題1. 畫出典型計算機控制系統的基本框圖。2、 連續控制系統相比，計算機控制系統具有哪些特點？答：（1）是模擬和數字的混合系（2）控制規律是通過程序實現的，具有靈活性和適應性。(3) 能夠實現復雜控制規律。（4）不是連續控制的，而是離散控制的。（5）可以采用分時控制的方式，同時控制多個回路。（6）便于實現控制與管理一體化。3. 簡述典型的計算機控制系統中所包含的信號形式。 答：(1) 連續信號：連續信號是在整個時間范圍均有定義的信號，它的幅值可以是連續的、也可以是斷續的。(2) 模擬信號：模擬信號是在整個時間范圍均有定義的信號，它的幅值在某一時間范圍內是連續的。(3) 離散信號 ： 離散信

2、號是僅在各個離散時間瞬時上有定義的信號。 (4) 采樣信號：采樣信號在時間上是離散的、而幅值上是連續的。 (5) 數字信號：數字信號是幅值整量化的離散信號，它在時間上和幅值上均是離散的。4. 簡述比例調節、積分調節和微分調節的作用。1）比例調節規律的作用偏差一出現就能及時調節，但調節作用同偏差量是成比例的，會產生稱靜差。Kp增大有利于減小靜差，但Kp增加太大，將導致系統超調增加，穩定性變壞，甚至使系統產生振蕩。2）積分調節規律的作用只要有偏差，就有調節作用，直到偏差為零，因此它能消除偏差。但積分作用過強，又會使調節作用過強，引起被調參數超調，甚至產生振蕩。3）微分調節規律的作用根據偏差的變化速

3、度進行調節，因此能提前給出較大的調節作用，大大減小了系統的動態偏差量及調節過程時間。但微分作用過強，又會使調節作用過強，引起系統超調和振蕩。5. 何為最少拍設計？答：指系統在典型輸入信號作用下，經過最少拍，使系統輸出的穩態誤差為零。6. 計算機控制系統中主機有那些？答：工業計算機，可編程序控制器，單片機，嵌入式控制器，數字信號處理器， ARM處理器 。7. 什么是干擾，干擾來源，抗干擾措施。答：就是有用信號以外的噪聲或造成計算機設備不能正常工作的破壞因素。外部干擾和內部干擾。硬件措施，軟件措施，軟硬結合的措施8. 某加熱爐溫度變化范圍為01600，經溫度變送器和調理電路輸出電壓為15V，再經A

4、DC0809轉換（ADC0809的輸入范圍15V），使計算當采樣數值為9BH時，所對應的加熱爐溫度是多少？9. 線性離散控制系統穩定的充要條件是什么？答：閉環系統特征方程的所有根的模zi1。10. 階躍響應不變法的基本思想是什么？答：離散近似后的數字控制器的階躍響應序列與模擬控制器的階躍響應的采樣值一致。11. 簡述開關量光電耦合輸入電路中，光電耦合器的作用。答：除了實現電氣隔離之外，還具有電平轉換功能。12. 什么是采樣或采樣過程？答：按一定的時間間隔T，把時間上連續和幅值上也連續的模擬信號，變成在時刻0、T、2T、kT的一連串脈沖輸出信號的過程。13. 什么是共模干擾和串模干擾？如何抑制？

5、答：串模干擾及其抑制方法 串模干擾： 所謂串模干擾是指疊加在被測信號上的干擾噪聲。也稱為常態干擾。 （2）串模干擾的抑制方法 采用輸入低通濾波器來抑制高頻率串模干擾； 采用高通濾波器來抑制低頻串模干擾； 應用帶通濾波器。 當尖峰型串模干擾成為主要干擾源時，用雙積分式A/D轉換器可以削弱串模干擾的影響。 對于串模干擾主要來自電磁感應的情況下，對被測信號應盡可能早地進行前置放大，從而達到提高回路中的信號噪聲比的目的；或者盡可能早地完成模/數轉換或采取隔離和屏蔽等措施。 從選擇邏輯器件入手，利用邏輯器件的特性來抑制串模干擾。 采用雙絞線作信號引線的目的是減少電磁感應。選用帶有屏蔽的雙絞線或同軸電纜做

6、信號線，且有良好接地，并對測量儀表進行電磁屏蔽。 共模干擾及其抑制方法 (1)共模干擾：所謂共模干擾是指模/數轉換器兩個輸入端上公有的干擾電壓。共模干擾也稱為共態干擾。 (2)共模干擾的抑制方法 變壓器隔離 利用變壓器把模擬信號電路與數字信號電路隔離開來，以使共模干擾電壓cm不成回路，從而抑制了共模干擾。光電隔離：光電耦合器是由發光二極管和光敏三極管封裝在一個管殼內組成的，它們之間的信號是靠發光二極管在信號電壓的控制下發光，傳給光敏三極管來完成的。浮地屏蔽：采用浮地輸入雙層屏蔽放大器來抑制共模干擾。采用儀表放大器提高共模抑制比，儀表放大器具有共模抑制能力強、輸入阻抗高、漂移低、增益可調等優點，

7、是一種專門用來分離共模干擾與有用信號器件。14 與PID控制和直接數字控制相比，模糊控制具有哪些優點？（1）可應用于具有非線性動力學特征的復雜系統。 （2）不用建立對象精確的數學模型。 （3）魯棒性好。 15.何為振鈴現象？如何消除振鈴現象？答：指數字控制器的輸出以二分之一采樣頻率大幅度衰減的振蕩。有兩種方法可用來消除振鈴現象。第一種方法是先找出D(z)中引起振鈴現象的因子，然后令其中的z=1，這樣處理不影響輸出量的穩態值。第二種方法是選擇合適的采樣周期T及系統閉環時間常數Tc，使得數字控制器的輸出避免產生強烈的振鈴現象16. 寫出增量型PID的差分控制算式。17. 如何消除比例和微分飽和現象

8、？答：“積分補償法”。將那些因飽和而未能執行的增量信息積累起來，一旦有可能再補充執行。這樣，動態過程也得到了加速。18. 簡述計算機網絡的功能及特點。(1) 數據信息的快速傳輸和處理。 （2）可共享計算機系統資源。 （3）提高了計算機的可靠性。(4) 能均衡負載、互相協作。 (5) 能進行分布處理。 (6) 計算機網絡的智能化，提高了網絡的性能和綜合的多功能服務，并能更加合理地進行應用，以提高綜合信息服務的水平。19. 為提高計算機控制系統的可靠性，通常采取的措施有哪些？ (1) 提高元器件和設備的可靠性。 (2) 采取抗干擾措施。 (3) 采用可靠性設計技術。 (4) 采用故障診斷技術。20

9、. 計算機控制系統中主機有那些？ /重復了答：工業計算機，可編程序控制器，單片機，嵌入式控制器，數字信號處理器， ARM處理器 。21在計算機控制系統中，一般有哪幾種地線？答：模擬地、數字地、安全地、系統地、交流地五種22. 數字控制器的連續化設計步驟？ 答：設計假想的連續控制器、選擇采樣周期T、將DS離散化為Dz、設計控制算法、校驗五個步驟23. 簡述數字濾波技術，其算法有哪些? 答：所謂數字濾波，就是通過一定的計算或判斷程序減少干擾在有用信號中的比重。算術平均值法、中位值濾波法、限幅濾波法、慣性濾波法24. 給出常規的直接設計法或離散化設計法的具體設計步驟。答： （1）根據已知的被控對象，

10、針對控制系統的性能指標要求及其它約束條件，確定理想的閉環脈沖傳遞函數z()。 (2)確定數字控制器的脈沖傳遞函數D(z)；根據D(z)編制控制算法程序。計算題1. 用雙線性變換法求模擬控制器等效的數字控制器，設采樣周期T=0.5s。2. 設被測溫度變化范圍為0oC1200oC,如果要求誤差不超過0.4oC,應選用分辨為多少位的A/D轉換器？3. 已知系統的差分方程為 ，輸入信號是 初始條件為，試寫出輸出脈沖序列4. 已知 ，寫出等效的增量型數字PID控制器的差分形式。5. 已知被控對象的傳遞函數;G(s)=1/s(s+2),采用零階保持器,取采樣周期T=0.1,試設計單位階躍作用下的最少拍調節

11、器。6、已知某連續控制器的傳遞函數為：試用雙線性變換法求出相應的數字控制器的脈沖傳遞函數，并給出控制器的差分形式。其中。7. 用后向差分法求的等效數字控制器，設采樣周期 T=1s。 8. 用雙線性變換法求的等效數字控制器，采樣周期T=0.5s。9. 被控對象的傳遞函數為，采樣周期T=1s，采用大林算法設計數字控制器。名詞解釋1. 信號調理：將現場輸入的狀態信號經轉換、保護、濾波、隔離等措施轉換成計算機能夠接收的邏輯信號，稱為信號調理2. 有源I/V變換：主要是利用有源器件運算放大器、電阻來實現將變送器輸出的標準電流信號變換成標電壓信號3. 積分分離：在PID控制中，為了提高控制性能，當偏差e(

12、k)較大時，取消積分作用（采用PD控制）；當偏差e(k)較小時才將積分作用投入（采用PID控制）4. 軟件陷阱：就是一條引導指令，強行將捕獲的程序引向一個指定的地址，在那里有一段專門對程序出錯進行處理的程序5. 積分飽和：如果執行機構已到極限位置，仍然不能消除偏差時，由于積分作用，盡管計算PID差分方程式所得的運算結果繼續增大或減小，但執行機構已無相應的動作6. 接口：接口是計算機與外部設備交換信息的橋梁7. 過程通道：過程通道是在計算機和生產過程間設置的信息傳送和轉換的連接通道 8. 量化：所謂量化，就是采用一組數據來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉換為數字信號9.自動校準：自動校準是指在系統開機后或每隔一定時間自動測量基準參數，然后計算誤差模型，獲得并存儲誤差補償因子 10.HMI