1、計算機控制系統復習題一、填空題1、計算機控制系統由計算機和 被控對象（或生產過程）兩部分組成。計算機控制系統的基本工作原理可以歸納為： 實時數據處理、 實時監督決策、 實時控制及輸出。2、所謂計算機控制，就是利用 傳感裝置 將被監控對象中的物理參量（如溫度、壓力）轉換為電量（如電壓、電流），再將這些電量送入 輸入裝置 中轉換為計算機可識別的數字量，并且在計算機的顯示裝置中以 數字、圖形或曲線 的方式顯示出來，從而使得操作人員能夠直觀地了解被監控對象的變化過程。計算機還可以將采集到的數據存儲起來，隨時進行分析、統計和顯示并制作各種 報表 。如果需要對被控對象進行控制，則由計算機中的應用軟件根據采

2、集到的物理參量的大小和變化情況以及按照工藝所要求該物理量的設定值進行判斷；然后在 輸出裝置 中輸出相應的電信號，并且推動 執行裝置（如調節閥、電動機） 動作從而完成相應的控制任務。3、若max為被采樣的連續信號的最高頻率，根據香農采樣定理，采樣周期必須滿足 T</max4、人機接口的作用：一是輸入程序或數據，完成各種操作控制；二是顯示生產過程的工藝狀況與運行結果。5、與開環控制系統相比較，閉環控制系統可以使被控量具有較高的精度6、為使傳感器特性與A/D變換器特性相匹配，通常應在傳感器與A/D之間加入調理電路。 選擇D/A變換器字長時，要求計算機系統輸出的最小信號應小于執行機構的死區。 7

3、、計算機網絡有兩個基本功能：數據通信、資源共享。8、計算機網絡的拓撲結構常用的有：星型結構、環型結構、總線型結構、樹型結構、組合型結構。9、某8位A/D轉換器的輸入電壓為0+5V，則輸入模擬量為3V是輸出的數字量是99H 10、平均值濾波是對信號y進行m次采樣；則濾波器的輸出11、在微機控制系統中，一般采用分別匯流法單點接地，這樣接地的目的是避免構成地回路。12、集散控制系統一般由現場監測站、現場控制站、操作員站、工程師站、上位機和通訊網絡組成，具有分散控制、集中管理的特點。其中，操作員站、工程師站、上位計算機構成集散控制系統的集中管理部分；現場監測站、現場控制站構成分散控制部分；通信網絡是連

4、接集散控制系統各部分的紐帶，是實現集中管理、分散控制的關鍵。13、按照功能分層，集散控制系統可以分為直接控制級、過程管理級和經營管理級。信息一方面自下而上逐漸集中，同時，它又自上而下逐漸分散。14、集散控制系統的特點：分級遞階控制、分散控制、自治和協調性15、DCS系統的軟件組態包括系統組態、畫面組態和控制組態。18.計算機控制系統與連續系統相比，在系統結構與參數不變的條件下，抑制干擾的能力增強。 19.小的采樣周期T，在計算機字長有限時，系統的量化誤差保持不變。20. 在DA轉換器中決定輸出信號的極性和幅值的是Vref二、名詞解釋1、實時性 實時性是指IPC系統應該具有的能夠在限定的時間內對

5、外來事件做出反應的特性。 2、串模干擾和共模干擾：串模干擾是疊加在被測信號上的干擾，可能是信號源的一部分，也可能是由長線引入的；共模干擾是指測控系統模擬量輸入通道的A/D轉換器的兩個輸入端共有的干擾電壓。3數字濾波數字濾波是通過一定的計算程序對采樣信號進行處理以減小或消除干擾信號達到濾波目的。例如：平均值濾波是對信號y進行m次采樣；則濾波器的輸出 4、標度變換標度變換就是數字量轉換成它所代替的實際值。5、冗余結構：在計算機控制系統關鍵環節配備了并聯的備份模件，采用在線并聯工作或離線熱備份方式工作，當主模件出現故障時，備份模件可立即接替主模件的全部工作，并且故障模件可在系統正常運行情況下在線進行

6、切換。6、組態：是用系統所提供的功能模塊和算法組成所需的系統結構，完成所需功能。8、現場總線：是連接智能現場設備和各類自動化系統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。9、分辨率定義：能對轉換結果發生影響的最小輸入量。10、精度：轉換后所得結果相對于實際值的準確度。三、問答題1、畫出典型計算機控制系統的基本框圖。2、簡述計算機控制系統的一般控制過程。1）實時數據采集：對測量變送裝置檢測到的被控參數的瞬時值經A/D轉換后進行采集。2）實時決策：對采集到的被控量進行分析和處理，并按設定的控制規律進行運算。3）實時控制：根據決策，適時地輸出運算后控制信號，經D/A轉換后驅動執行機構，完成控制任務。

7、3、結合下圖所示溫度監控計算機系統，簡述計算機控制系統的一般控制過程。上述溫度監控計算機系統對生產過程實現自動控制可以分解為四個過程： 1）生產過程的被控參量（過程信號）通過測量環節轉化為相應的電量或電參數，再由變送器或放大器變換成標準的電壓信號或電流信號； 2）電壓信號或電流信號經過A/D轉換后變成計算機可以識別的數字信號，并將其轉換為人們易于理解的工程量（測量值）； 3）計算機根據測量值與給定值的偏差，按一定的控制算法輸出控制信號； 4）控制信號作用于執行機構，通過調節物料流量或能量的大小來實現對生產過程的調節。4、在數字PID中，采樣周期是如何確定的？答：根據香農采樣定理，采樣周期必須滿

8、足，其中 為被采樣的連續信號的最高頻率。因此香農采樣定理給出了選擇采樣周期的上限。采樣周期的選擇方法有兩種：計算法和經驗法。5、在計算機控制系統中，輸入/輸出通道分為哪些類型？它們各有什么作用？輸入通道分為:模擬輸入通道和開關量輸入通道。模擬量輸入通道作用:把傳感器轉換后的電信號經過適當的調理,然后轉換成數字量輸入計算機。開關量輸入通道的作用:接受外部設備的狀態邏輯信號,并對輸入的狀態信號采取轉換,保護,濾波,隔離等措施。輸出通道分為:模擬量輸出通道和開關量輸出通道。模擬量輸出通道:把數字量轉換成適合于執行機構的模擬量。開關量輸出通道:主要是濾波,電平轉換,隔離和功率的驅動。6、什么是標度變換

9、？寫出線性標度變換的算法？標度變換就是數字量轉換成它所代替的實際值。線形標度變換的方法：AX=A0+（AM-A0）×其中A0測量儀表的下限 AM測量儀表的上限 AX實際測量值 N0測量儀表下限所對應的數字量 NM測量儀表上限所對應的數字量NX測量值所對應的數字量7、集散控制系統的特點 1自治性 2協調性 3在線性和實時性 4適應性、靈活性和可擴充性 5系統組態靈活方便 6友好性 7可靠性8、集散控制系統的主要組成部分有哪些？各部分的主要功能是什么？集散控制系統一般由現場監測站、現場控制站、操作員站、工程師站、上位機和通訊網絡組成，具有分散控制、集中管理的特點。其中，操作員站、工程師站

10、、上位計算機構成集散控制系統的集中管理部分；現場監測站、現場控制站構成分散控制部分；通信網絡是連接集散控制系統各部分的紐帶，是實現集中管理、分散控制的關鍵。 9、為保障現場控制站的可靠性，通常采用哪些措施？器件的選用和加工處理、采用冗余技術、采用故障隔離措施、采用故障診斷技術、提高系統軟件的可靠性。10、什么是現場總線？它與DCS的哪些異同點？現場總線是連接智能現場設備和各類自動化系統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。1現場通信網絡 2現場設備互連 3系統的開放性 4功能分散 5互操作性 6通信線供電 11、現場所總線通信系統與ISO/OSI參考模型有什么區別？ISO/OSI參考模型定

11、義了一個7層的開放系統通信結構?，F場總線系統根據環境要求，優化了模型，去除了實時性不強的中間層，并增加了用戶層，這樣就構成現場總線通信系統模型。典型的現場總線協議模型采用ISO/OSI參考模型中的三個對應層，即物理層、鏈路層和應用層。12、現場總線控制系統結構框圖一個按現場總線技術構造的計算機監控系統如圖8-1所示?，F場總線系統有兩個主要部分組成：一是現場智能設備，二是系統的傳輸介質。現場智能設備由微處理器以及外圍電路構成；現場總線系統使用最多的傳輸介質是雙絞線。 五、計算題 2某壓力測量系統中，壓力測量儀表的量程為400-1200Pa，某一時刻計算機采樣并經數字濾波后的數字量為ABH，求此時

12、的壓力是多少？解：根據題意A0=400pa，Amax=1200pa，N=ABH=171D，選Nmax=FFH=255D，所以，AX =(Amax- A0)× +A0 =(1200-400)×Pa+400pa936Pa3、現已知某爐溫變化范圍為01500，要求測試時，分辨率為3，試確定A/D變換器的字長應選為多少？若A/D字長n不變，通過變送器將測試起點遷移到600，試問此時系統對爐溫變化的分辯率為多少。解：要求的分辨率3/（1500-0）=1/500 8位的分辨率1/256 9位的分辨率1/511故選9位1500-600=900 故分辨率為（1500-600/511）=1.764、某煙廠用計算機采集煙葉發酵室的溫度變化數據，該溫度測量范圍是2080，所得稅模擬信號為15V，采用鉑熱電阻（線性傳感元件）測溫。用8位A/D轉換器進行轉換數字量，轉換器輸入05V時輸出是00H0FFH。某一時刻計算機采集到的數字量為0B7H，用計算機作工程量線性轉換。58.825、某異