计算机控制技术 - 图文

一. 填空题：

1、计算机控制系统的工作过程为：实时数据采集、 实时控制决策、实时控制输出 。

2、计算机控制系统硬件由 工业控制机 、 计算机 、过程输入输出通道和生产过程组成。 3、选择D/A转换器时应着重考虑的是： 转换精度 、 转换速度 。 4、接地技术中接地方式有： 接实地 、 接虚地 等两种。

5、计算机控制系统按总体结构来分有： 硬件 、 软件 两大类

6、计算机控制系统是指采用了 计算机来实现生产过程 的自动控制系统。 7、计算机控制系统软件由 系统开发环境 和 系统运行环境 组成。

8、计算机控制系统输入/输出通道分为四类，分别是模拟量输入通道、 模拟量输出 通道、 数字量输入 通道，数字量输出通道。

9、过程通道中存在的干扰有： 串模干扰 、 共模干扰 。

10、局域网常见的网络拓朴结构有： 星型 、 环状型 、总线型等。

11、计算机控制系统是指利用 计算机 来实现 生产过程 自动控制的系统。

12、计算机控制系统输入/输出通道分为四类，分别是模拟量输入通道、模拟量输出 通道、 数字量输入 通道，数字量输出通道。

14、衡量一个D/A转换器性能的主要参数有： 分辨率、转换时间、精度、线性度 。 15、数据处理的内容有： 线性化处理 标度变换 。

16、闭环负反馈控制的基本特征是：测量偏差 、 纠正偏差 。

17、一阶惯性环节的主要特点是当输入量突然变化时，输出量不能突变，而是：按指数规律变化 。 18、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 越高 。

19、离散系统稳定性与连续系统不同，它不仅与系统的结构和参数有关，还与系统的 采样周期 有关。 20、若已知闭环系统的自然频率为ωn，经验上，采样频率ωs应取 10ωn 。 21、通常把叠加在测量信号上的干扰信号称为 串模干扰 。

22、为使得传感器特性与A/D变换的特性相匹配，通常在传感器和A/D变换器之间加入 调理电路 。 23、计算机控制系统中常用的控制器有 PLC、工控机、单片机、DSP、智能调节器 等。 24、计算机控制系统中，被测信号有 单端对地输入 和 双端不对地输入 两种方式。 25、信号接地方式应采用 一点接地 方式，而不采用 多点接地 方式。 26、模拟输出通道的结构形式主要取决于 输出保持器 的构成方式。 27、“若A则B，否则C”，用模糊关系表示为：R?(A?B)?(A?C)

28、采用双绞线作信号引线的目的 抑制干扰噪声 。 29、实时的概念不能脱离具体的过程，一个在线的系统不一定是一个 实时系统 ，但一个 实时控制系统 必定是一个在线系统。

30、数字量输出通道主要由 总线接口逻辑 、 输入缓冲器和输出锁存器 输出口译码电路等组成。 31、计算机控制系统的CPU抗干扰措施常采用 系统接地 等方法。

32、计算控制系统的发展趋势：控制系统的 网络化 、扁平化、 智能化 、综合化。 33、调节器的比例度越大，则放大倍数 越小 ，调节作用就 越弱 ，余差也 越大 。

34、二线制传输方式是指 两根导线 同时传输变送器所需的 电源 和变送器的 输出信号 ；热电阻温变与热电阻的连接用 3 根导线。

二、简答题：

1、计算机控制系统有哪几种典型类型？

操作指导系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、PLC+上位机控制系统。

2、计算机控制系统中抗共模干扰的措施有哪些？

变压器耦合隔离、光电隔离、路间隔离、浮地屏蔽、采用仪表放大器放大共模抑制比。 3、计算机控制系统的设计步骤可划分为四个阶段： 1）工程项目与控制任务的确定阶段； 2）工程项目的设计阶段； 3）离线仿真和调试阶段； 4）在线调试和运行阶段。

4、采样定理的基本内容是什么？

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f(t)就能唯一的出现y(t)。

5、什么是数字滤波？常用的数字滤波有哪些方法？

所谓数字滤波，就是在计算机中用某种计算方法对输入的信号进行某种数学处理，以便减少干扰信号在有用信号中的比重，提高信号的真实性。 6、计算机控制系统中有哪几种地线？

模拟地、数字地、安全地、防雷接地、系统地、交流地。 7、简述Smith预估控制的基本思想。

按照过程的动态特性建立一个模型加入到反馈控制系统中，使被延迟了T时间的被控量超前反映到控制器，让控制器提前工作，从而明显减少超调量和加快控制过程。

8、工业控制计算机系统的干扰源有哪几类？各类干扰又有哪些具体形式？ 可能来源于外部干扰，也可能来源于内部干扰。

内部干扰主要为：分布电容分布电感引起的耦合感应、电磁场辐射感应、长线传输的波反射、多点接地造成的电位差引起的干扰、寄生引起的干扰、元器件产生的噪声干扰。

外部干扰主要为：波涌、尖峰、噪声、断电引起的电源干扰；静电和电场的干扰、磁场干扰、电磁辐射干扰引起的空间干扰；通道干扰引起的设备干扰。

9、RS-485串行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？

RS-485串行总线采用的是不平衡传输方式；区别在于RS-485为双半工工作方式，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。

10、数字PID控制算法中，KP，Ti，TD的物理调节作用分别是什么？

Kp为比例增益，能减少误差，但不能消除稳态误差，但Kp加大会引起系统不稳定；

Ti为积分时间常数，只要有足够的时间，积分控制将能完全消除误差，但积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统出现振荡；Td为微分时间常数，可以减少调整时间，从而改变系统的动态性能。

11、如何消除尖峰脉冲干扰？

1）选用供电比较稳定的进线电源； 2）利用干扰抑制器消除尖峰干扰； 3）采用交流稳压器稳定电网电压； 4）电源异常的保护。

12、模拟量输入接口设计主要解决哪几个方面的问题？

1）数据输出线的连接方式； 2）选通信号、启动转换及读出控制信号的连接方式； 3）电源和地线的处理； 4）与计算机信息传递信息的方式。

三、图一为水箱水位自动控制系统，试说明其基本工作原理。 由于出水口干扰Qi使水位下降时，浮子随之下降，水口打

开，

有水流入，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，停止进水，从而保持设定高度。

四、关于PID控制，要求：

（1） 写出模拟PID控制器的控制规律。 （2） 求出其传递函数。

图一

（3） 用后向差分法离散化得出数字PID控制算式。 （4） 推导增量式数字PID控制算式。 解：（1）PID控制的实质是根据反馈后计算得到的输入作差值，按比例、积分、微分的函数关系进行运算，其运算结果用以输出控制。

u(t)?Kp[e(t)?拉式变换后，

1T1?t0e(t)dt?TDde(t)dt]1u(s)?Kp[1??STD]e(s)πs （2）其传递函数为

Q(s)?u(s)1?KP?Ki?KdSe(s)S（3）在采样时刻t=kT时，

Sedt??e(j)j?0kdee(k)?e(k?1)?dtTTTIk 控制算式

u(t)?Kp｛e(k)??e(j)?j?0TD[e(k)-e(k-1)]｝T （4）

Tu(k?1)?Kpd｛e(k?1)?TI增量式为

?e(j)?T[e(k-1)-e(k-2)]｝j?0k?1TD?u(k)?u(k)?u(k?1)?KP[e(k)-e(k-1)]?KIe(k)?KD[e(k)-2e(k-1)?e(k-2)]

五、下图12D/A转换器DAC1210与ISA总线连接图，设DAC1210占用了0230H～0232H三个端口地址,设BX寄存器中低12位数据为需要转换的数字量,写出转换程序。 START: MOV

MOV SHL MOV OUT INC MOV OUT INC OUT HTL

六、下图是AD574A与ISA总线连接图，根据图写出程序查询接口方式的转换程序。 START: MOV

MOV

LOOP1: IN

AND JNZ MOV

IN

DX,Y1; DX,AL; AL,Y0; AL,01H; LOOP1; DX,Y1; AL,DX; DX,230H CL,04 BX,CL AL,BH DX,AL DX AL,BL DX,AL DX DX,AL