《计算机控制技术》习题

南京工业大学继续教育学院习题集第1页共7页南京工业大学继续教育学院《计算机控制技术》习题集2015学年度第一学期使用班级：HY电气升本141习题集1（绪论及第一章习题）一、填空题1．工业控制机包括（硬件）和（软件）两部分。2．过程通道是计算机和生产过程之间信息传送和转换的连接通道，它包括（模拟量输入通道）和（模拟量输出通道）和（数字量输入通道）及（数字量输出通道）。3．在A/D转换中，完成一次A/D转换的时间称为（孔径时间）。4．在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为（在线）方式，又称（联机）方式。5．计算机控制系统由（工业控制机）和（生产过程）两大部分组成。6．接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁，包括（输入接口）和（输出接口）。7．计算机控制系统中，生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式称为（离线）方式，又称（脱机）方式。8．ADC08909是一种（8）位逐次逼近式A/D转换器。9.AD574A是一种（12）位逐次逼近式A/D转换器。10.CD4051是单端的（8）通道开关。二、判断题（判断下列各题，在题后的括号内，对的打“√”，错的打“×”。）1．一个在线的系统一定是一个实时系统，一个实时控制系统一定是一个在线系统。（×）2．直接数字控制系统属于计算机闭环控制系统。（√）3．所有的模拟量通道都需要采样保持器。（×）4．计算机控制系统中，操作指导系统属于开环控制结构。（√）5.干扰可能来源于外部，也可能来源于外部。（√）三、单项选择题（在下列每小题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。）1．香农定理指出，如果模拟信号频谱最高频率为fmax．，只要按采样频率ｆ≥（C）采样，那采样信号y*（t）就能唯一的复观y（t）。A．5fmaxB．3fmaxC．2fmaxD．10fmax2.1971年时计算机技术的（C）发展时期。南京工业大学继续教育学院习题集第2页共7页A．开创B．直接数字控制C．小型计算机D．微型计算机3.DDC系统属于计算机（A）控制系统。A．闭环B．开环C．简单D．复杂4.操作指导控制系统属于（B）控制结构。A闭环B．开环C．简单D．复杂四．计算题。1.一个１０位的Ａ／Ｄ转换器（量化精度０.１％），孔径时间１０ｕＳ，如要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正波模拟信号最大频率为多少？解：允许转换的正弦波模拟信号最大频率为：f=0.1/(2×3.14×10×10-6×102)=16Hz五．简答题。1．模拟量输入通道作用是什么？它有哪几部分组成？在计算机控制系统中，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。模拟量输入通道一般由I/V变换，多路转换器，采样保持器，A/D转换器，接口及控制逻辑组成。测验作业题11.一个１０位的Ａ／Ｄ转换器（量化精度０.１％），孔径时间１０ｕＳ，如要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正波模拟信号最大频率为多少？2.模拟量输入通道作用是什么？它有哪几部分组成？3.什么是过程通道？有哪些过程通道？4.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？5.计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？6.采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器？习题集2（第三、四章习题）一、填空题1.单位阶跃响应只需（一拍）输出就能跟踪输入，误差为零。2.无纹波系统的调整时间要增加若干拍，增加的拍数等于G(z)在单位元内的（零点数）。3.步进电机又叫（脉冲电机）是一种将电脉冲信号转换为角位移的几点是数模转换器。4.数字PID控制器有（位置型）控制算法和（增量型）控制算法。5.三相步进电机若采用三拍方式，，则它的步距角是（30度）。二、判断题（判断下列各题，在题后的括号内，对的打“√”，错的打“×”。）1.逐点比较法直线插补的原理是比较斜率。（√）南京工业大学继续教育学院习题集第3页共7页2．被控对象为带纯滞后的一阶惯性环节时，这种系统不存在振铃现象。（√）3．一种典型的最少拍闭环脉冲传递函数可适应于各种输入。（×）4．被控对象为带纯滞后的二阶惯性环节时，系统不存在振铃现象。（×）5.增量型算法的误动作影响较小。（√）三、单项选择题（在下列每小题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。）1.三相步进电机的定子有（D）个齿，转子有（B）个齿。A．3B．4C．5D．62.零阶保持器的传递函数时（C）。A．e-tsB．Gp（s）（1—e-ts）C．（1—e-ts）/sD．Gp（s）e-ts3．施密斯预估控制器其传递函数是（B）。A．e-tsB．Gp（s）（1—e-ts）C．1—e-tsD．Gp（s）e-ts4．单位速度输入时，只需（D）拍输出就能跟踪输入。A．一拍B．三拍C．四拍D．二拍5.转子有40个齿且采用三拍方式的步进电机而言，部距角是（A）A.3°B.6°C.8°D.10°四．计算题。１．设加工第一象限直线ＯＡ，起点Ｏ（０，０），终点Ａ（６，４），试进行插补运算并作走步轨迹图。解：坐标进给的总步数Nxy=〡6-0〡+〡4-0〡=10走步轨迹图：插补计算过程南京工业大学继续教育学院习题集第4页共7页步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判断起点F0=0Nxy=101F0=0+xF1=-4Nxy=92F10+yF2=2Nxy=83F20+xF3=-2Nxy=74F30+yF4=4Nxy=65F40+xF5=0Nxy=56F5=0+xF6=-4Nxy=47F60+yF7=2Nxy=38F70+xF8=-2Nxy=29F80+yF9=4Nxy=110F90+xF10=0Nxy=0２．某系统的连续控制器设计为Ｄ（ｓ）＝Ｕ（ｓ）／Ｅ（ｓ）＝（１＋ｓ）／（１＋2ｓ），试用双线性变换法求取字控制器，并给出相应的递推控制算法。解：数字控制器为：D(z）=D(s)〡s=2(z-1)/T(Z+1)=〔1+2(z-1)/T(z+1)〕/〔1+4(z-1)/T(z+1)〕=〔T-2+(2+T)z〕/〔T-4+(T+4)z〕其递推控制算法为：对D(z）进行数学变换得m=n=1,b0=(2+T)/(4+T),b1=(T-2)/(4+T),a1=(T-4)/(4+T)写成时域的形式，得u(k)=-a1u(k-1)+b0e(k)+b1e(k-1)=(4-T)u(k-1)/(4+T)+(2+T)e(k)/(4+T)+(T-2)e(k-1)/(4+T)3．设加工第一象限逆圆弧AB弧，已知起点A（4，0），终点B（0，4）试进行插补运算并作走步轨迹图。解：坐标进给的总步数Nxy=〡0-4〡+〡4-0〡=8走步轨迹图：插补计算过程南京工业大学继续教育学院习题集第5页共7页步数偏差判别坐标进给偏差计算坐标计算终点判断起点F0=0x0=4,y0=0Nxy=81F0=0-xF1=F0-2x0+1=-7x1=x0-1=3,y1=0Nxy=72F10+yF2=F1+2y1+1=-6x2=3,y2=y1+1=1Nxy=63F20+yF3=F2+2y2+1=-3x3=3,y3=y2+1=2Nxy=54F30+yF4=F3+2y3+1=2x4=3,y4=y3+1=3Nxy=45F40-xF5=F4-2x4+1=-3x5=x4-1=2,y5=3Nxy=36F50+yF6=F5+2y5+1=4x6=2,y6=y5+1=4Nxy=27F60-xF7=F6-2x6+1=1x7=x6-1=1,y7=4Nxy=18F70-xF8=F7-2x7+1=0x8=x7-1=0,y8=4Nxy=04.系统的连续控制器设计为Ｄ（ｓ）＝Ｕ（ｓ）／Ｅ（ｓ）＝（１＋ｓ）／（１＋2ｓ），试用前向差分法求取字控制器，并给出相应的递推控制算法。解：数字控制器为：D(z）=D(s)〡s=(z-1)/T=〔1+(z-1)/T〕/〔1+2(z-1)/T〕=(T-1+z)/(T-2+2z)（5分）其递推控制算法为：对D(z）进行数学变换，得m=n=1,b0=1/2,b1=(T-1)/2a1=(T-2)/2写成时域的形式，得u(k)=-a1u(k-1)+b0e(k)+b1e(k-1)=(2-T)u(k-1)/2+e(k)/2+(T-1)e(k-1)/2五．简答题。1．三相步进电机有哪几种工作方式？分别画出每种工作方式的各相通电顺序。三相步进电机有三种工作方式：单相三拍；双相三拍；三相六拍单三拍各相通电顺序为A-B-C-A……..双三拍各相通电顺序为AB-BC-CA-AB……三相六拍各相通电顺序为A-AB-B-BC-C-CA-A……测验作业题21．三相步进电机有哪几种工作方式？分别画出每种工作方式的各相通电顺序。2.系统的连续控制器设计为Ｄ（ｓ）＝Ｕ（ｓ）／Ｅ（ｓ）＝（１＋ｓ）／（１＋2ｓ），试用前向差分法、双线性变换法、后向差分法分别求取字控制器，并给出相应的递推控制算法。3.设加工第一象限直线ＯＡ，起点Ｏ（０，０），终点Ａ（６，４），试进行插补运算并作走步轨迹南京工业大学继续教育学院习题集第6页共7页图。4.设加工第一象限逆圆弧AB弧，已知起点A（4，0），终点B（0，4）试进行插补运算并作走步轨迹图。习题集3（第七、八章习题）一、填空题1．堆栈又称（后进先出）表。2．数字滤波技术中，采用算术平均值法后，使信噪比提高了（√N）倍。3．结构化程序设计中，任何程序只用（顺序）和（循环）结构就能实现。4．队列又称（先进先出表）表。5．在数据传输中，其传输速率是每秒内表示数字状态所用单位时间的数目，在通信中称为（波特率）。二、判断题（判断下列各题，在题后的括号内，对的打“√”，错的打“×”。）1．数据项是数据的最小单位。（√）2．数据排序中，选择排序是内部排序中速度较快的一种。（×）3．数据结构中，链表的插入与删除，要改变结点的物理位置。（×）4.对于按关键字大小顺序排列的数据表，可以采用折半查找。（√）5.系统由自动到手动的切换不需要调节。（√）三、单项选择题（在下列每小题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。）1．工业网络4种结构中，目前应用最广泛的结构是（B）A．星形B．总线形C．环形D．树形2．在线性表中，ai的直接前趋是（D）A．ai+1B．ai-2C．ai+2D．ai-13．OSI层次结构中，使网络中传输分组的是（D）A．传送层B．会话层C．应用层D．网络层4．数据查找中，如果记录的关键字与存储地址之间符合某一函数关系，则可用（A）法A．直接查找B．分块查找C．折半查找D．顺序查找5．IEEE802标准将数据链路层分为逻辑链路控制子层和（A）A．介质访问控制子层B．表示层C．会话层D．传送层6．某一型号A/D转换器转换位数为8位，其分辨率为（C）A．0.1％B．0.025％C．0.4％D．0.006％南京工业大学继续教育学院习题集第7页共7页7．控制系统在实现（B）时，，无须手动调节。A．软手动—自动B．自动—软手动C．自动—硬手动D．硬手动—自动四．计算题。1.模拟电压0—5V，分别用8位，12位的转换器，那么量化单位分别是多少？解：量化单位分别是n=8时，q1=(fmax-fmin)/(2n-1)=(5-0)/(28-1)=19.607mVn=12时,q2=(fmax-fmin)/(2n-1)=(5-0)/(212-1)=1.2210mV2.某热处理炉温度变化范围200--800ºC，经温度变送器变换为1—5V电压送至ADC0809,在某一时刻经计算机采样，数字滤波后得到数字量CDH,问此时炉内温度是多少？解：该仪表量程是线性，在Ymin=200oC时，Nmin=0；Ymax=800oC时，Nmax=FFH=(255)10;x=CDH=(205)10所以，温度值Y=(Ymax-Ymin)(x-Nmin)/(Nmax-Nmin)+Ymin=(800-200)(205-0)/(255-0)+20=682.3oC五．简答题。1．什么是现场总线？有哪几种典型的现场总