1、一、填空题1闭环负反馈控制的基本特征是 测量偏差、纠正偏差； 。2闭环控制系统里，不同输出与输入之间的传递函数分母 相同 。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 按指数规律 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 越高 。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 处相角与 180度之差 。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 采样周期 有关。7零阶保持器是一个相位滞后环节，它的相频特性 ()= -T/2 。8若已知闭环系统自然频率为 n，经验上，采样频率 s 应取 10n
2、 。9通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为 串模干扰 。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 调理电路。 。11闭环控制系统是使被控量有较高的 精度 。 12控制系统常常按其开环传送函数中所含 积分 环节个数来分类，分为“0”型， “I”型系统等。13在一个闭环系统里，不同输入与输出之间的传递函数分母 相同 。14控制系统开环对数频率特性中的截止频率 c 的大小通常反映系统的 快速性 ，而相位裕度 M 反映了系统运动的 运动平稳性 。15系统的稳态误差与 系统本身特性 有关。16在计算机控制系统中存在有五种信号形式变换，其中 采样、量化、零阶保持器
3、 等三种信号变换最重要。17若已给闭环系统的自然频率为 n，经验上，采样频率 s 应取为 ； 。n)104(18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 调理电路 。20.空间抗干扰措施有空间隔离、屏蔽、电气布线。21 按网络作用范围大小，计算机网络可分成局域网、城域网和广域网三类按拓扑结构：星形、环形、总线型22 计 算 机 控 制 系 统 的 工 作 原 理 可 以 归 纳 为 实时 数 据 采 集、 实 时 控制决 策 和 实 时 控 制输 出 三个步骤。23 工业控制机按总线标准类型可分为： PC 总线工控机 、 STD 总线工控机 、 VME 总
4、线工控24DCS 系统构成 答：现场级、控制级、监控级、管理级。25TCP/IP 协议体系结构 答：网络接口层、网际层、传输层、应用层。26 数据交换技术 答：线路交换；报文交换；分组交换27 空间抗干扰措施：隔离、良好的屏蔽、正确的接地28 干扰信号的耦合方式有：静电耦合、电磁耦合、共阻抗耦合、电磁场辐射耦合29 计算机控制系统常见的控制算法：数字 PID;史密斯（Smith）预估控制；解耦控制；模糊控制。30 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。31 计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：实时控制、实时决策、实时数据采集32 共模滋扰孕育发生的重要缘故原
5、由之一是,差别摹拟信号地之间存在共模电压33 若已知闭环体系 ts，经验上，采集样品周期 T 应取(ts/10)34 零阶连结器的频率特征可以近似当作是低通滤波器。35 为包管体系不变，要求体系的不变裕度 gM 应(大于零)36 惯性环节的主要特点是：当输入变量发生突变时，其输出变量不能突变，而是按（周期）变化。37 通常，系统的稳定裕度的大小反映了系统的（稳定性） 。二 选择题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 。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 。A 较大；B 较小；C 相
6、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 B 。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 B 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 B 传感器的精度。 A 大于；B 小于；C 等于。若连续系统为 Gc(s)稳定，采用一阶向前差分离散化方法离散，所得 Gc(z)_C_.A.也是稳定的 B。是不稳定的 C。稳定性不一定6、已知离散系统脉冲传递函数为：G（Z）=（Z+0.5）/(Z-0.5+j0.5)2
7、,可知该系统是_A_.A.稳定的 B。不稳定的 C。中性稳定的7、双线性变换的一个特性是：连续传递函数经过双线性变换后所得 Z 传递函数的稳态增益_C_A.不变 B。变小 C。增大8、当系统中含有零阶保持器时，系统的稳态误差与采样周期 T_A_. A，无关 B.有关 C.关系不定9,在单位闭环负馈控制系统里,增大开环放大系数 K,则系统的稳态误差能常（ A ）A，减少 B，不变， C，增大10，确定 A/D 变换器精度时，能常要求它的精度应（ A ）传感器的精度。A，高于 B，小于 C，等于11 如果模拟信号频谱的最高频率为 ，只要按照采样频率（ A ）进行采样，maxf那么采样信号就能唯一的
8、复观。A. B. C. D.maxf2axf21()keC.当 时，采用 PD 控制 D.当 时，采用 PI 控制16 防止抖动是能否正确读取键值的必要环节，实现方法是（ A）。 A可以用硬件电路或软件程序实现 B只能用滤波电路或双稳态电路实现C只能用软件程序实现 D只能用延时程序实现17. LCD 显示的关键技术是解决驱动问题，正确的作法是（D ）。A采用固定的交流电压驱动 B采用直流电压驱动C采用交变电压驱动 D采用固定的交变电压驱动18. 小功率直流电机控制控制系统中，正确的作法是（B ） A改变定子上的通电极性，以便改变电机的转向B改变转子上的通电极性，以便改变电机的转向C在定子上通以
9、交流电，电机可周期性变换转向D在转子上通以交流电，电机可周期性变换转向19. 在实际应用中，PID 调节可根据实际情况调整结构，但不能（ D）。A采用增量型 PID 调节 B采用带死区的 PID 调节C采用 PI 调节 D采用 I D 调节20. 若用 4 位共阳极 LED 和 74LS04 构成光报警系统，使最高位发光其余位不发光的报警模型是（A）。211000B B 0001B C1111B D0000B6. 关于 ADC0809 中 EOC 信号的描述，不正确的说法是（D ）。A. EOC 呈高电平，说明转换已经结束 B. EOC 呈高电平，可以向 CPU 申请中断C. EOC 呈高电平
10、，表明数据输出锁存器已被选通 D. EOC 呈低电平，处于转换过程中22. 采样/保持器的逻辑端接+5V，输入端从 2.3V 变至 2.6V,输出端为（A ）。A从 2.3V 变至 2.6V B从 2.3V 变至 2.45V 并维持不变C维持在 2.3V D快速升至 2.6V 并维持不变23. 计算机监督系统（SCC）中，SCC 计算机的作用是（B ）A接收测量值和管理命令并提供给 DDC 计算机B按照一定的数学模型计算给定植并提供给 DDC 计算机C当 DDC 计算机出现故障时，SCC 计算机也无法工作DSCC 计算机与控制无关24. 键盘锁定技术可以通过（ C）实现。 A设置标志位 B控制
11、键值锁存器的选通信号CA 和 B 都行 D定时读键值25引起调节的根本原因是偏差，所以在下列说法中,不正确的是（D ）。 A偏差的正、负决定调节作用的方向 B偏差的大、小决定调节作用的强、弱 C偏差为零，调节作用为零 D偏差太大，调节失效 断题按信息传递的方向来分，过程通道可分为输入过程通道和输出过程通道；按所传递和交换的信息来分，过程通道又可分为数字量过程通道和模拟量过程通道（）理想的多路开关其开路电阻为无穷小，其接通时的导通电阻为零。 （）数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道。 （）所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的
12、速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义（）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。 （）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、接口及控制逻辑电路组成。前变量控制系统解耦条件是系统的闭环传递函数矩阵 为对角线矩阵。s（）馈控制完全补偿的条件是 。 （）0SGsDn世界上第一台电子计算机雨 1946 年问世。 （）所谓数字滤波，就是在计算机中用某种计算方法对输入信号进行数学处理，以便减少干扰在有用信号的比重，提高信号真实性。工业控制计算机系统外部干扰可以分为三类，即电源干扰、
13、空间干扰、设备干扰。 （）干扰作用方式，一般可分为串模干扰和工模干扰。 （）计算机控制系统的典型形式有： 操作指导控制系统 OIS 、 直接数字控制系统 DDC 、 监督控（）计算机控制系统的典型形式有： 制系统 SCC 、 集散控制系统 DCS 、 现场总线控制系统 FCS 和 PLC+上位机系统 。 （）实时的概念不能脱离具体过程，一个在线的系统 实时的概念不能脱离具体过程，必定是 在线系统。 （）采样保持器是一种与锁存器作用相当的模拟电路元件，在采样周期内跟踪电压输入，并在保持 周期把它保持在最后跟踪的模拟电压值。 （）A/D 转换板：将模拟信号转换成相应的数字代码送入计算机；（）采样开
14、关： （多路开关）多点输入信号可由此公用一个放大器和 A/D 转换器，降低成本；滤波网络：对输入信号进行滤波，去除现场干扰（）通信媒体共享技术 答：多路复用技术 频分多路复用和时分多路复用；集线技术；多点线路技术。 （）计算机控制系统 利用计算机（IPC）来实现生产过程自动控制的系统。（）模糊控制 一种以模糊数学为基础的计算机数字控制。 （）串模干扰 叠加在被测信号上的干扰信号。 串模干扰（）共模干扰 不同“地”之间存在的共模电压以及模拟信号系统对地存在的漏阻抗，通过过程 通道串入主机（）三、简答题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.
15、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
16、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)8.什么是计算机的总线？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.9.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.10.RS-232C
17、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.11.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
18、离通信.12.数字量 I/O 的接口芯片有什么作用？有哪些典型芯片？P3013.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.14.采用光电耦合器的大功率输入调理电路的工作过程。P3215.什么是香农采样定理？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.16.什么是量化误差？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(+
19、_1/2)q.17.什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.18.采样保持器的工作原理？P41INV1A2图HCOUTVSINt 2-8采 样 保 持 器 路电理原)a( 性波作工)b(采 样 保 持19.什么是串模干扰，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)20.什么是共模干扰，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
20、:变压器隔离 光电隔离 浮地屏蔽21.什么是长线传输干扰，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22.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23：求惯性环节 的差分方程解：由 有 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24.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
21、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.25.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,能减小误差,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 可以减小调整时间, 从而改变系统的动态性能 . 26.最少拍控制算法本质上是什么算法，为什么？最少拍控制算法本质上是时间最优控制算法,因为最少拍控制算法是以系统的快速性为主要性能指标.27.最少拍控制算法的三种典
22、型输入信号分别是什么？三种典型输入信号分别是单位阶跃信号,单位速度信号,单位加速度信号28.最少拍控制算法的局限性是什么？1)(sTD)(SEUs )()(1sEUs)()(1teudtT)()(1kTk )()(1keukT)()1()1 keukuT(1T最少拍控制器对典型输入信号的适应性较差计算题1)已知单元负反馈体系开环传递函数为G(s)=wn2/s(s 2zwn)试开具闭环传递函数。若 wn=1.98rad/s，z=0.707,试求单元阶跃相应的 s，ts=?解：闭环传递函数为 (s)=G(s)/(1 G(s)2)现已知某飞机飞行高度变化范围为 010000 米，测试时，采用 12 位的 A/D 变换器，试提出问题此时体系对高度变化的分辩率为几多。若测试时，通太高度表转变测试方式，丈量相对于基准高度 9000 米的500 米的变化量，试提出问题此时 A/D 变换器的分辩率为几多。解：高度变化范围为 010000 米时,因为丈量均为同号,所以 A/D12 位都可用于测试,故分辩率 D=10000/212=2.45 米；丈量相对于基准高度500 米的变化量时，因为要丈量正负变化量,故 A/D 应保留一名符号位,故分辩率 D=500-(-500)/211=0.49 米。
