计算机控制复习题

一、选择题1.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（A）转换。A．A/D转换器B．双向可控硅C．D/A转换器D．光电隔离器2.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（D）器件完成控制量的切换工作。A．锁存器锁存B．多路开关C．A/D转换器转换D．反多路开关3.某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容CH应取值（A）。A．比较小B．比较大C．取零值D．取负值4.在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（B）。A．阳极B．阴极C．阴极或阳极D．先送阴极再送阳极5.电机控制意味着对其转向和转速的控制，微型机控制系统的作法是通过（B）实现的。A．改变定子的通电方向和通电占空比B．改变转子的通电方向和通电占空比C．改变定子的通电电压幅值D．改变转子的通电电压幅值6.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D．SCC计算机与控制无关7.RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C）。A．0．3伏以下B．0．7伏以上C．-3伏以下D．+3伏以上8.在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（D）提高信/躁比。A．只能通过模拟滤波电路B.只能通过数字滤波程序C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路9.步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（B）。A．步进电机可以直接接受数字量B．步进电机可以直接接受模拟量C．步进电机可实现转角和直线定位D．步进电机可实现顺时针、逆时针转动10.如图1所示，Vout为8位D/A转换器的双极性输出端，若输入数字量D=11100000（B），基准参考电VREF=5V，则Vout为：（C）A、4.375VB、-4.375VC、3.75VD、-3.75V11.对于电动组合仪表DDZ-Ⅲ型采用的标准电动信号是：（B）A、DC0~10mA、DC0~20VB、DC4~20mA、DC1~5VC、DC0~10mA、DC1~5VD、DC4~20mA、DC0~20V12.某热处理炉温度变化范围为0~1350℃，经温度变送器变换为1~5V的电压送至ADC0809，ADC0809的输入范围为0~5V，当t=KT时，ADC0809的转换结果为6A，此时炉温为（C）A、588.98℃B、288.98℃C、361.23℃D、698.73℃13.如果模拟信号频谱的最高频率为maxf，只要按照采样频率（A）进行采样，那么采样信号就能无失真地恢复。A.maxf2≥fB.maxf21fC.maxf2fD.maxf21≥f14.(A)数字滤波方法适用于周期性干扰。A.平均值滤波法B.中位值滤波法C.限幅滤波法D.惯性滤波法15.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16.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17.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ID调节18.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）。A．1000BB．0001BC．1111BD．0000B19.采用ADC0809构成模拟量输入通道,ADC0809在其中起（A）作用。A.模拟量到数字量的转换B.数字量到模拟量的转换C.模拟量到数字量的转换和采样/保持器D.模拟量到数字量的转换和多路开关20.在微型机控制系统中的模拟量输出通道中,最关键的器件是()。A．多路开关B.光电隔离器C．A/D转换器D．D/A转换器二、填空1.香农定理告诉我们，采样频率越高，采样数据描绘的曲线实际曲线。所以，为了提高控制精度，应尽可能。2.在10位A/D转换器中，设满量程为±5V，试写出相对于下列各模拟量所对应的数字量：模拟量为5V时，所对应的数字量为3FFH。模拟量为0V时，所对应的数字量为200H。模拟量为-2.5V时，所对应的数字量为100H。3.工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两个组成部分。4.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。5.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。6.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。7.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。8.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mADC或4~20mADC。三、简答题1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。2.看图简述光电耦合器的工作原理及在过程通道中的作用。光电耦合器由封装在一个管壳内的发光二极管和光敏三极管组成，如图所示。输入电流流过二极管时使其发光，照射到光敏三极管上使其导通，完成信号的光电耦合传送，它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离。光电耦合器电路图3.模拟量输入通道由哪些部分组成？各部分的作用是什么？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。(1)I/V变换：提高了信号远距离传递过程中的抗干扰能力，减少了信号的衰减，为与标准化仪表和执行机构匹配提供了方便。(2)多路转换器：用来切换模拟电压信号的关键元件。(3)采样保持器：A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。在进行A/D转换时间内，希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。(4)A/D转换器：模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量，能够完成这一任务的器件，称为之模/数转换器(Analog/DigitalConverter，简称A/D转换器或ADC)。4.模拟量输出通道由哪几部分组成？各部分的作用是什么？模拟量输出通道一般由接口电路、D/A转换器、功率放大和V/I变换等信号调理电路组成。(1)D/A转换器：模拟量输出通道的核心是数/模转换器(Digital/AnalogConverter,简称D/A转换器或DAC)。它是指将数字量转换成模拟量的元件或装置。(2)V/I变换：一般情况下，D/A转换电路的输出是电压信号。在计算机控制系统中，当计算机远离现场，为了便于信号的远距离传输，减少由于传输带来的干扰和衰减，需要采用电流方式输出模拟信号。许多标准化的工业仪表或执行机构，一般是采用0～10mA或4～20mA的电流信号驱动的。因此，需要将模拟电压信号通过电压/电流(V/I)变换技术，转化为电流信号。5.在PID调节器中系数pk、ik、dk各有什么作用？它们对调节品质有什么影响？系数pk为比例系数，提高系数pk可以减小偏差，但永远不会使偏差减小到零，而且无止境地提高系数pk最终将导致系统不稳定。比例调节可以保证系统的快速性。系数ik为积分常数，ik越大积分作用越弱，积分调节器的突出优点是，只要被调量存在偏差，其输出的调节作用便随时间不断加强，直到偏差为零。在被调量的偏差消除后，由于积分规律的特点，输出将停留在新的位置而不回复原位，因而能保持静差为零。但单纯的积分也有弱点，其动作过于迟缓，因而在改善静态品质的同时，往往使调节的动态品质变坏，过渡过程时间加长。积分调节可以消除静差，提高控制精度。系数dk为微分常数，dk越大微分作用越强。微分调节主要用来加快系统的相应速度，减小超调，克服振荡，消除系统惯性的影响。6.什么是数字PID位置型控制算法和增量型控制算法？试比较它们的优缺点。为了实现微机控制生产过程变量，必须将模拟PID算式离散化，变为数字PID算式，为此，在采样周期T远小于信号变化周期时，作如下近似(T足够小时，如下逼近相当准确，被控过程与连续系统十分接近)：于是有：u(k)是全量值输出，每次的输出值都与执行机构的位置(如控制阀门的开度)一一对应，所以称之为位置型PID算法。在这种位置型控制算法中，由于算式中存在累加项，因此输出的控制量u(k)不仅与本次偏差有关，还与过去历次采样偏差有关，使得u(k)产生大幅度变化，这样会引起系统冲击，甚至造成事故。所以实际中当执行机构需要的不是控制量的绝对值，而是其增量时，可以采用增量型PID算法。当控制系统中的执行器为步进电机、电动调节阀、多圈电位器等具有保持历史位置的功能的这类装置时，一般均采用增量型PID控制算法。7.与位置算法相比，增量型PID算法有如下优点：(1)位置型算式每次输出与整个过去状态有关，计算式中要用到过去偏差的累加值，容易产生较大的累积计算误差；而在增量型算式中由于消去了积分项，从而可消除调节器的积分饱和，在精度不足时，计算误差对控制量的影响较小，容易取得较好的控制效果。(2)为实现手动——自动无扰切换，在切换瞬时，计算机的输出值应设置为原始阀门开度u0，若采用增量型算法，其输出对应于阀门位置的变化部分，即算式中不出现u0项，所以易于实现从手动到自动的无扰动切换。(3)采用增量型算法时所用的执行器本身都具有寄存作用，所以即使计算机发生故障，执行器仍能保持在原TkekedtdejeTedtkjt)1()()(00)]}1()([)()({)(0kekeTTjeTTkeKkukjdip)]}2()1(2)([)()]1()({[)(kekekeTTkeTTkekeKkudip位，不会对生产造成恶劣影响。8.标度变换在工程上有什么意义？在什么情况下使用标度变换程序？微机控制系统在读入被测模拟信号并转换成数字量后，往往还要转换成操作人员所熟悉的工程值。这是因为生产现场的各种工艺参数量纲不同。例如，压力的单位为Pa，流量的单位为m3/h，温度的单位为℃。这些参数A/D转换后得到一系列的数码，这些数码的值并不一定等于原来带有量纲的参数值，它仅代表参数值的大小，故必须把它转换成带有量纲的数值后才能运算、显示或打印输出。这种转换称为工程量转换，也称为标度变换。标度变换有各种不同类型，它取决于被测参数测量传感器的类型，设计时应根据实际情况选择适当的标度变换方法，常用线性参数标度变换。9.干扰的作用途径是什么？无论是内部干扰还是外部干扰，都是从以下几个途径作用于系统的。(1)传导耦合(2)静电耦合(3)电磁耦合(4)公共阻抗耦合10.什么是共模干扰和串模干扰？如何抑制？共模干扰是在电路输入端相对公共接地点同时出现的干扰，也称为共态干扰、对地干扰、纵向干扰、同向干扰等。共模干扰主要是由电源的地、放大器的地以及信号源的地之间的传输线上电压降造成得。消除共模干扰的方法有以下几种:变压器隔离；光电隔离；浮地屏蔽；采用具有高共模抑制比的的仪表放大器作为输入放大器。串模干扰就是指串联叠加在工作信号上的干扰，也称之为正态干扰、常态干扰、横向干扰等。消除串模干扰的方法有以下几种：在输入回路中接入模拟滤波器；使用双积分式A/D转换器；采用双绞线作为信号线；电流传送。，11.数字滤波与模拟滤波相比有什么特点？数字滤波克服了模拟滤波器的不足，它与模拟滤波器相比，有以下几个优点：(1)数字滤波是用程序实现的，不需要增加硬设备，所以可靠性高，稳定性好；(2)数字