计算机控制技术试题集

..一一、填空题（每空2分，共20分）1．闭环负反馈控制的基本特征是。2．闭环控制系统里，不同输出与输入之间的传递函数分母。3．惯性环节的主要特点是，当其输入量发生突然变化时，其输出量不能突变，而是按变化。4．静态误差系数是系统在典型外作用下精度的指标，静态误差系数越大，精度。5．系统的相稳定裕度M，定义为开环频率特性在截止频率c处。6．离散系统稳定性与连续系统不同，它不仅与系统结构和参数有关，还与系统的有关。7．零阶保持器是一个相位滞后环节，它的相频特性φ()=。8．若已知闭环系统自然频率为n，经验上，采样频率s应取。9．通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为。10．为使传感器特性与A/D变换器特性相匹配，通常应在传感器与A/D之间加入。二、选择题(每题2分，共10分)1．在计算机控制系统里，通常当采样周期T减少时，由于字长有限所引起的量化误差将。A增大；B减小；C不变。2．控制算法直接编排实现与串联编排实现相比，有限字长所引起的量化误差。A较大；B较小；C相当。3．某系统的Z传递函数为G(z)=0.5(z+0.5)/(z+1.2)(z-0.5)，可知该系统是。A稳定的；B不稳定的；C临界稳定的。4．若以电机轴的转角为输入量，电机轴的转速为输出量，则它的传递函数为环节。A积分；B微分；C惯性。5．在确定A/D变换器精度时，通常要求它的精度应传感器的精度。A大于；B小于；C等于。..三、简答题（每小题5分，共20分）1．图1为水箱水位自动控制系统，试说明基本工作原理。图12．已知单位负反馈闭环控制系统的单位阶跃响应的稳态误差为0.1，试问该系统为几型系统，系统的开环放大系数为多少?3．试简单说明系统稳定性与稳态误差相互矛盾的关系。4．试表述采样定理，并说明若一高频信号采样时不满足采样定理，采样后将会变成何种信号。四、（10分）已知单位负反馈系统开环传递函数为G(s)=n2/s(s+2n)实测求得单位阶跃响应的%=4.3%，ts=2.5秒，试写出闭环传递函数并求n，为多少。五、（10分）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。六、（10分）已知系统方块图如图2所示图21）试写出系统闭环传递函数?)z(R)z(C)z(2）若K=2,试求使系统稳定的T取值范围。（已知Z[1/s2]=Tz/(z-1)2）iQHiQ-TseTs1)(tc0.5/SKG0(s)Gh(s)Gc(s)TTTE(z)U(z)R(z))(zC(z)R(s)..七、（20分）已知调节器传递函数为)()()2.0()1()(sEsUsssGc，T=0.5秒1）试用一阶向后差分变换法，将其离散，求Gc(z)=？2）将Gc(z)用第二种直接程序法编排实现，试求u(k)表达式，并画出结构图；3）将该算法分成算法I与算法II，并画出编程的流程图。计算机控制技术试题(3)评分标准（参考）一、填空题（每空2分，共20分）1．测量偏差、纠正偏差；2．相同；3．按指数规律变化；4．越高；5．相角与180度之差；6．采样周期；7．-T/2；8．10n；9．串模干扰；10．调理电路。二、选择题(每空2分，共10分）1．A；2．A；3．B；4．B；5B。三、简答题（每小题5分，共20分）1．由于出水干扰QO使水位下降时，浮子下降，进水口打开，水位逐渐增高，浮子逐渐上浮，当达到给定高度时，浮子将进水口堵死，从而保持设定高度。2．1)零型系统；2)0.1=1/(1+K)K=93．通常，在系统正向通道加入积分环节或增大开环放大系数，将会减少稳态误差，但将会降低系统的稳定程度。4．若连续信号所含频率分量的最高频率为max，为使其采样信号不失真，采样频率max2s；若不满足采样定理，一个高频信号将会变成低频信号。四、（10分）1）2222)(nnnsss（3分）2）043.0%21/e，707.0（4分）5.25.3nst，sradn/82.1（3分）评分：由于计算有误，使n计算有误，可给1分。..五、（10分）1）/)1000(28o，故Δ=3.9°；（5分）2）9.3/)5001000(2oon，故72lg/2.128lgn（5分）评分：于Δ计算有误导致第2问有误，但计算方法正确，可给3分。六、（10分）1）)1(5.0)1()1(5.05.01)(21zKTzTzzKsseZKzGsT)5.01(5.0)(1)()(KTzKTzGzGz2）05.01)(KTzz，2K，01)(Tzz要求1|1|||Tz，1)1(1T1)1(T，T21)1(T，T0评分：1）每小问各为5分2)若因)(z有错，导致T有错，但求T方法正确，可得3分；3)求)(z方法正确，但计算有误，可得3分。七、（20分）1）S=(1-z-1)/TGC(z)=(1.5-z-1)/(1.1-z-1))()()9.01()67.01(36.111zEzUzz2）)1(67.0)([36.1)1(9.0)(kekekuku；3）I：1)(36.1)(ukekuII：u1=0.9u(k)-0.91e(k)评分：1）第1小题10分，其余两小题各5分；2）由于第1小题计算有误，使第2、3小题o采样)(ke计算ID/A输出算法II返回1.360.9-0.91-1z)(ku)(ke)(km)1(km..有误，但方法正确，可给5分；3）在第2小题中，若采用减小延迟方法绘结构图时亦算正确。二第一章1.典型的工业生产过程分为哪几种？答:典型的工业过程分为3种:连续过程,离散过程和批量过程.2.计算机控制系统的工作步骤分为哪几步？答:计算机的工作步骤分为3步:实时数据采集,实时数据决策和实时数据处理.3.计算机控制技术的工作方式有哪几种？答:计算机控制技术的工作方式有2种,即在线方式和离线方式.4.为什么要强调计算机控制中的实时性？答:所谓实时性,就是指信号的输入,计算和输出都要在一定的时间范围内完成,亦即计算机对输入信息,以足够快的速度进行控制,超出了这个时间,就失去了控制的时机,控制也就失去的意义.所以要强调计算机控制中的实时性.5.常用的计算机控制系统主机有哪几种？..答:常用的计算机控制系统主机有可编程控制器,工控机,单片机,DSP和智能调节器.6.计算机控制系统中集散控制系统的体系结构分为哪几部分？答:计算机控制系统中集散控制系统(DCS)的体系结构分为分散过程控制级,集中操作监控级,综合信息管理级三部分.7.现场总线控制系统的结构模式分为哪几部分？答:现场总线控制系统(FCS)的结构模式为操作站---现场总线智能仪表两层结构.(DCS为操作站-控制站-现场仪表三层结构模式)第二章1.什么是计算机的总线？答:所谓总线,就是计算机各模块之间互联和传送信息(指令,地址和数据)的一组信号线.分为内部总线和外部总线.2.计算机的外部总线有哪几种？答:计算机的外部总线有RS-232C,RS-485,IEEE-488,USB等等.3.RS-232C串行通信总线采用什么传输方式？为什么RS-232C的传输距离不远？答:RS-232C串行通信总线采用的是不平衡传输方式.由于发送器和接收器之间有公共的信号地线,共模信号不可避免地要进入信号传送系统中.当传输距离过远时,发送器与接收器..各自会形成不同的对地电位.4.RS-485串行通信总线采用什么传输方式？它与RS-422A串行通信总线的区别是什么？答:RS-485串行通信总线采用的是不平衡传输方式.区别在于RS-485为半双工工作方式,而RS-422A为全双工工作方式.且RS-422A适用于两点之间进行高速,远距离通信,而RS-485适用于多点之间进行高速,远距离通信.5.数字量I/O的接口芯片有什么作用？有哪些典型芯片？P306.积分电路对数字量信号的调理过程。P31为了清除由于接点的机械抖动而产生的振荡信号,一般都就应加入有较长时间常数的积分电路来消除这种振荡.7.采用光电耦合器的大功率输入调理电路的工作过程。P328.什么是香农采样定理？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fmax,只要按照采样频率f=2fmax进行采样,那么采样信号就能惟一地复观.9.什么是量化误差？量化过程实际上是一个用q去度量采样值幅值高低的小数归整过程,由于量化过程是一个小数归整过程,因而存在量化误差,量化误差为(+_1/2)q...10.什么是孔径时间和孔径误差？完成一次A/D转换所需的时间称为孔径时间.孔径时间决定了每一个采样时刻的最大转换误差,即为孔径误差.11.采样保持器的工作原理？P41INV1A2A－＋HCOUTVSOUTVINVtt图2-8采样保持器路电理原)a(性波作工)b(采样保持12.结合具体电路，分析以AD574A为核心的A/D过程通道的工作过程。P4513.什么是串模干扰，抑制的方法有哪些？串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰信号.高通,低通,带通滤波器.尖峰型串模干扰民为主要干扰源时,用双积分A/D转换器.采用双绞线作信号引线(减少电磁感应)14.什么是共模干扰，抑制的方法有哪些？所谓共模干扰,是指A/D转换器两个输入端公有的干扰电压.抑制方法:变压器隔离光电隔离浮地屏蔽..15.什么是长线传输干扰，抑制的方法有哪些？长线传输干扰是指:长线传输受到外界干扰,具有信号延时,高速度变化的信号在长线中传输时,还会出现波反射现象.抑制方法:终端匹配始端匹配16.计算机控制系统中有哪些类型的地线？有模拟地线,数字地线,安全地线,系统地线,交流地线PAPAPAPBPBPCPCPCPCPCPCPC7307065432108255APC总线STSDDDDCECSR/CDGND12/8VLOGICBIFOFFREFINREFOUTAD574A10VINAGNDA0+15V-15VLF3985476381+12V-12V100K100100KΩΩΩ+5V100ΩCH+15V-15VV0V7VDDSmVEECD4051S0S7INHCBAVSS图3-198路12位A/D转换模板电路07811第三章1.逐点比较法直线插补原理加工第三象限直线OA，起点为O(0，0)，终点坐标为A(-6，-4)，试进行插补计算并作出走步轨迹图。P842.逐点比较法圆弧插补原理..加工第四象限逆圆弧AB，已知起点的坐标为A(0，-4)，终点的坐标为B(4，0)，试进行插补计算并作出走步轨迹图。P873.根据已知的三相步进电机的工作时序图，分析说明其工作方式。A-B-C-A…….4.已知三相步进机的转子为40个齿，定子为3对磁极，试求工作在三相六拍方式时的步距角和齿距角。步距角:360/40/6=1度齿距角360/40=9度第四章1：求惯性环节的差分方程解：由有11)(1sTsD11)()()(1sTSESUsD)()()1(1sEsUsT..化成微分方程：以采样周期离散上述微分方程得即用一阶后项差分近似代替得：代入上式得整理得2.根据模拟PID的控制算法，分别写出数字PID位置式和增量式算法。P105P1063.数字PID位置式和增量式算法的各自特点是什么？增量算法不需要做累加,位置算法要用到过去的误差的累加值,容易产生大的累加误差增量算法得出的是控制量的增量,而位置算法的输出是控制量的全量输出,误动作影响大.采用增量算法,易于实现手动到自动的无冲击切换.4.数字PID控制算法中，Kp、Ti、Td的物理调节作用分别是什么？)()()(1tetudttduT)()()(1kTekTukTuT)()()(1kekukuTTkukutu)