计算机控制系统模拟试题一

计算机控制系统模拟试题一一．填空题（20分）1、计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统，它的工作原理可以分为、和三个步骤;计算机控制系统的典型形式有、、、、和。2、工业控制机的特点是、、、、、和;工业控制计算机的硬件组成有、、、、、和。3、过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道,它包括、、、,模拟量输入通道的组成有、、、、、和。4、IEEE-488串行总线的约定及特点是、、、、、、和,连接在IEEE-488串行总线上设备有：、和三种。5、数控系统按控制方式来分类，可以分为、、，这三种控制方式都是运动的轨迹控制,实现直线插补和二次曲线的方法主要有、、等。6、数据结构类型有顺序存储结构和非顺序存储结构，其中静态顺序结构有、，对于堆栈常用的运算有、、,动态顺序结构有、。7、在PID控制中，积分的作用是消除残差，为了提高控制性能，对积分项可采取的改进措施有、、、,消除积分不灵敏区常采用的措施有、。8、组态软件主要包括：、、、、、、、共8个方面的内容,总线式工业控制计算机的特点有、、、和。9、图形画面一般有、,A/D转换器的主要技术指标有、、、和。二．选择题，请将你认为正确的答案全部选择出来填入空中（20分）1．下述选项中，属于内部总线的有（），属于外部总线的有（）。地址总线、数据总线、PCI总线、ISA总线、RS-232C串行总线、STD总线、USB总线2．一个8位的A/D转换器，其量化精度约为（），若其孔径时间为5微妙，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约为（）。1%、0.5%、0.4%、0.2%、104HZ、124HZ、164HZ3.下述选项中，属于系统软件的有（），属于应用软件的有（）。C语言、变压器故障分析软件、WindowsXP软件、UNIX软件变电站综自软件、惠普打印机驱动软件、汇编语言、计算机网卡驱动软件4．下列的抗干扰方法中，属于硬件滤波的有（），属于软件滤波的有（）。平均值滤波、中值滤波、RC滤波、光电隔离滤波惯性滤波、LC滤波、始端屏蔽、指令冗余5．下列的抗干扰方法中，（）可以抑制串模干扰，（）可以抑制共模干扰。低通滤波、浮地屏蔽、光电隔离、采用双绞线作信号线带通滤波、终端屏蔽、终端阻抗匹配三．判断题（10分）（注：如果有错误，请改正！）1．14位A/D转换的分辨率约为0.0000152。（）2．异步传送传送数据的方法为按字符传送。（）3．扰动频率越低，采样周期应该越短。（）4．在同步通信中，发送的每一个数据字符均带有起始位、停止位和可选择的奇偶位。（）5．Bitbus的电气接口采用的是平衡传送的RS-232C标准。（）四．问答题（15分）1．什么是数字PID位置控制算法和增量型控制算法？试比较它们的优缺点？（5分）2．计算机控制系统的典型形式有那些？各有什么优缺点？（5分）3．什么是平衡传输方式和不平衡传输方式？试比较两种方式的性能。（5分）五、计算及论述题，需写出解题过程（35分）1、在12乘8的矩形板上加工底为12，高为8的等边三角形，要求：（12分）1）按逐点比较法插补进行列表计算；2）作出走步轨迹图，并标明进给方向和步数。2、某炉温度变化范围为0~2000℃，要求分辨率为1℃，温度变送器的输出范围为1-5V。若A/D转换器的输入范围是0-5V，求A/D转换器的字长应为多少位？若A/D转换器的字长不变，现通过变送器零点迁移将信号零点迁移到400℃，此时系统对炉温变化的分辨率为多少？（11分）3、某系统的连续控制器设计为：D（S）=U（S）/E（S）=（1+T1S）/（1+T2S），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），并分别给出三种方法对应的递推控制算法（12分）答案计算机控制系统模拟试题（A）参考答案一、填空题（每空0.5分）1、实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出；操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、分散型控制系统、现场总线控制系统。2、可靠性和可维修性好、环境适应性强、控制的实时性、完善的输入输出通道、丰富的软件、适当的计算机精度和运算速度；主机板、内部总线和外部总线、人-机接口、系统支持功能、磁盘系统、通信接口、输入输出通道。3、模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量（开关量）输入通道、数字量（开关量）输出通道；I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口、控制逻辑。4、总线电缆是一条无源的电缆线，包括16条信号线和9条地线、系统中通过总线互连的设备不得超过15台、总线电缆长度不超过20米，或仪器设备乘分段电缆长度总和不超过20米、信号传输率一般为500kbps，最大传输速率为1Mbps、地址容量为：“听”地址31个，“讲”地址31个，最多地址容量可扩展到961个、总线上传输的消息为负逻辑、采用按位并行，字节串行，三线握手，双向异步的传输方式；控者、听者、讲者。5、点位控制、直线切削控制、轮廓切削控制；逐点比较法、数字积分法、数字脉冲乘法器。6、线性表、数组；在栈顶插入一个新的数据元素、删去栈顶一个元素、读栈顶一个数据元素；堆栈、队列；7、积分分离、抗积分饱和、梯形积分、消除积分不灵敏区；增加A/D转换位数，加长运算字长、小积分项的累加。8、控制组态、图形生成系统、显示组态、I/O通道登记、单位名称登记、趋势曲线登记、报警系统登记、报表生成系统；小型化、模块化、标准化、组合化、结构开放。9、静态画面、动态画面；转换时间、分辨率、线性误差、量程、对基准电源的要求。二、选择题（每空2分）1、（PCI总线、ISA总线、STD总线），（RS-232C串行总线、USB总线）；2、（0.4%）,（124HZ）；3、（WindowsXP软件、UNIX软件），（变压器故障分析软件、变电站综自软件、惠普打印机驱动软件、计算机网卡驱动软件）；4、（RC滤波、光电隔离滤波、LC滤波、始端屏蔽），（平均值滤波、中值滤波、惯性滤波）；5、（低通滤波、采用双绞线作信号线、带通滤波），（浮地屏蔽、光电隔离）。三、判断题（每题2分）1、错，14位A/D转换的分辨率约为0.000061。2、正确。3、错，扰动频率越高，采样周期应该越短。4、错，在异步通讯中，发送的每一个数据字符均带有起始位、停止位和可选择的奇偶位。5、错，Bitbus的电气接口采用的是平衡传送的RS-485标准。四、问答题1、数字式PID位置型控制算法每次输出的控制量表征执行机构的位置；数字式PID增量型控制算法每次输出的是控制量相对于上次控制量的增量。增量型算法不需要做累加，控制量增量的确定仅与最近几次误差采样值有关，计算误差或计算精度问题对控制量的计算影响较小，增量型算法得出的是控制量的增量，误动作影响小，位置型算法的输出是控制量的全量输出，误动作影响大，采用增量型算法，易于实现手动到自动的无冲击切换。(9)2、计算机控制系统的典型形式有操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、分散型控制系统、现场控制系统；操作指导控制系统优点是结构简单，控制灵活安全，缺点是要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象，直接数字控制系统实时性好，可靠性高，适应性强，可控制多个对象，但对系统中的计算机依赖性高，监督控制系统只提供给定值，与DDC系统配合构成控制系统能提高控制系统的可靠性，分散型控制系统是分级控制，分级管理，可靠性提高。(8)3、平衡传输方式是用双绞线传输信号，信号在双绞线中自成回路不通过地线，接收器是用双端差动方式输入信号；不平衡传输方式是用单线传输信号，以地线作为信号的回路，接收器是用单线输入信号；在不平衡传输方式中，信号线上所感应到的干扰河地线上的干扰将迭加后影响接收信号，在平衡传输方式中，双绞线上感应的干扰相互抵消，地线上的干扰又不影响接收端，平衡传输方式在抗干扰方面有较好的性能，并适合较远距离的数据传输。(8)五、计算及论述题1、解：以12长的边为三角形的底边，并以其角为三角形的一个边角和坐标原点，在一象限加工两条直线，第一条边加工坐标进给的总步数为Nxy=|6-0|+|8-0|=14,Xe=6,Ye=8,F0=0,xoy=1,插补计算过程如下：步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判断起点F0=0Nxy=141F0=0+XF1=F0–Ye=-8Nxy=132F10+YF2=F1+Xe=-2Nxy=123F20+YF3=F2+Xe=4Nxy=114F30+XF4=F3–Ye=-4Nxy=105F40+YF5=F4+Xe=2Nxy=96F50+XF6=F5–Ye=-6Nxy=87F60+yF7=F6+Xe=0Nxy=78F7=0+XF8=F7–Ye=-8Nxy=69F80+yF9=F8+Xe=-2Nxy=510F90+yF10=F9+Xe=4Nxy=411F100+XF11=F10–Ye=-4Nxy=312F110+yF12=F11+Xe=2Nxy=213F120+XF13=F12–Ye=-6Nxy=114F130+yF14=F13+Xe=0Nxy=0加工完成一条边后，将矩形的另一角作为坐标原点，同理可加工另一条边，直线插补的走步轨迹图如下：2、解：Xmax=2000,Xmin=0,λ=1,由于A/D转换器的输入电压范围为0-5V，温度变送器的输出电压范围都为1-5V，所以A/D转换器的字长应为：n=log2(1+5/4x(Xmax-Xmin)/λ)=log22501≈12若A/D转换器字长不变，改变零点偏移，此时Xmax=2000,Xmin=400,n=12，系统对炉温的分辨率为：λ=（2000–400）x4/5/（212–1）≈0.316℃3、解：双线性变换法的数字控制器为：D（Z）=（1+2/Tx(Z-1)/(Z+1)xT1）/（1+2/Tx(Z-1)/(Z+1)xT2）=(T-2T1+(T+2T1)xZ)/(T-2T2+(T+2T2)xZ)对应的递推控制算法为：u(k)=-(T-2T2)/(T+2T2)xu(k-1)+(T+2T1)/(T+2T2)xe(k)+(T-2T1)/(T+2T2)xe(k-1)前向差分法的数字控制器为：D（Z）=（1+T1x(Z-1)/T）/（1+T2x(Z-1)/xT）=（T-T1+T1xZ）/(T-T2+T2xZ)对应的递推控制算法为：u(k)=-(T-T2)/T2xu(k-1)+(T+T1)/T2xe(k)+(T-T1)/T2xe(k-1)后向差分法的数字控制器为：D（Z）=（1+T1/Zx(Z-1)/T）/（1+T2/Zx(Z-1)/xT）=（TxZ-T1+T1xZ）/(TxZ-T2+T2xZ)对应的递推控制算法为：u(k)=T2/(T+T2)xu(k-1)+(T+T1)/(T+T2)xe(k)-T1/(T+T2)xe(k-1)