1、计算机控制系统试卷一答案一、简答题（每小题 5 分，共 50 分）1. 画出典型计算机控制系统的基本框图。答：典型计算机控制系统的基本框图如下： 2. 根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？答：根据采样过程的特点，可以将采样分为以下几种类型。(1) 周期采样 指相邻两次采样的时间间隔相等，也称为普通采样。(2) 同步采样如果一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同且同时进行采样，则称为同步采样。(3) 非同步采样如果一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同但不同时开闭，则称为非同步采样。(4) 多速采样如果一个系统中有多个采样开关，每个采样开关都是周期采样的，但它们的采样周期不
2、相同，则称多速采样。(5) 随机采样若相邻两次采样的时间间隔不相等，则称为随机采样。3. 简述比例调节、积分调节和微分调节的作用。答：(1) 比例调节器：比例调节器对偏差是即时反应的，偏差一旦出现，调节器立即产生控制作用，使输出量朝着减小偏差的方向变化，控制作用的强弱取决于比例系数 KP。比例调节器虽然简单快速，但对于系统响应为有限值的控制对象存在静差。加大比例系数 KP 可以减小静差，但是 KP 过大时，会使系统的动态质量变坏，引起输出量振荡，甚至导致闭环系统不稳定。(2)积分调节器：为了消除在比例调节中的残余静差，可在比例调节的基础上加入积分调节。积分调节具有累积成分，只要偏差 e 不为零
3、，它将通过累积作用影响控制量 u，从而减小偏差，直到偏差为零。积分时间常数 TI 大，则积分作用弱，反之强。增大 TI 将减慢消除静差的过程，但可减小超调，提高稳定性。引入积分调节的代价是降低系统的快速性。(3)微分调节器：为加快控制过程，有必要在偏差出现或变化的瞬间，按偏差变化的趋向进行控制，使偏差消灭在萌芽状态，这就是微分调节的原理。微分作用的加入将有助于减小超调，克服振荡，使系统趋于稳定。4. 采样保持器 LF398 工作原理图如下图，试分析其工作原理。答：LF398 的电路原理：放大器 A2 作为比较器来控制开关 S 的通断，若 IN+的电压高于 IN-的电压，则 S 闭合，由 A1、
4、A 3 组成跟随器，并向 CH端外接的保持电容充电；IN +的电压低于 IN-的电压时，则 S 断开，外接电容保持 S 断开时刻的电压，并经 A3 组成的跟随器输出至 。out5. 线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？答：线性离散控制系统稳定的充要条件是： 闭环系统特征方程的所有根的模z i()keC.当 时，采用 PD 控制 D.当 时，采用 PI 控制3、名词解释（共 30 分，每题 6 分）1.接口 过程通道 量化 自动校准 HMI四、简答题（共 20 分，每题 5 分）1.什么是计算机控制系统？它的工作原理是怎样的？2.什么是共模干扰？如何抑制？3.直线插补计算过程有哪几个步骤？4.
5、程序设计通常分为哪五个步骤？5.如何消除积分饱和？填空题1.计算机、生产过程 2.操作站控制站现场仪表3.010mA、420mA 4.输出保持器6.驱动装置、可编程控制器 6.y（N）=Cx（N）= 0r7.预报观测器、现时观测器、降阶观测器 8. ()CABRU9.NOP 10.减少电磁感应名词解释2.接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁。3.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。4.所谓量化，就是采用一组数据来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为数字信号。5.自动校准是指在系统开机后或每隔一定时间自动测量基准参数，然后计算误差模型，获得并存储误差补偿因子。6.HMI
6、 就是使用者与机器间沟通、传达及接收信息的一个接口。简答题计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。从本质上看，计算机控制系统的工作原理可纳为以下三个步骤：实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出共模干扰时指 A/D 转换器两个输入端上公有的干扰电压。其抑制方法：变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽、采用仪表放大器提高共模抑制比。偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判断问题定义、程序设计、编码、调试、改进和再设计对计算出的控制量 u（k）限幅，同时，把积分作用切除掉。一、填空题（合计 20 分，每空 1 分）1、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
7、 、实时系统 必定是在线系统。2、典型的工业生产过程可分为：连续过程、离散过程、批量过程3、计算机控制系统的典型型式：操作指导控制系统、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、综合自动化控制系统。4、计算机控制系统的发展趋势：控制系统的网络化、智能化、扁平化、综合化。5、数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成。6、在计算机控制系统中，模拟量输入通道的任务是把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、计算机控制系统的 CPU 抗干扰措施常采用看门狗、电源监控（掉电检测及保护） 、复位等方法。8、对于任意的极点
8、配置，L 具有唯一解的充分必要条件是被控对象完全能控。 （反馈控制规律 L 满足方程：|zI-F+GL|=(z)）9、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 f2f max 进行采样，那么采样信号 y* (t)就能唯一地复观 y(t).10、程序设计通常分为 5 个步骤，即问题定义、程序设计、编码、调试、改进和再设计。二、选择题(合计 15 分，每题 3 分)1、如图 1 所示，V out 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、4.375V B、-4.375V C、3.75V D、-3.75V2、对于电动组合仪表 DDZ- 型采用的标准电动信号是：（ B ）A、DC 010mA、DC020VB、DC420mA、 DC15V C、DC 010mA 、DC15V D、DC420mA、DC020V3、某一个输入电路，其共模干扰电压 Ucm=100，U cm 转换成串模干扰压为 Un=10，则该电路的CMRR(常用共模抑制比)为：（ A ）A、20 B、10 C、200 D、1004、q=20mV 时，量化误差为10mV，0.9901.009V 范围内的采样值，其量化结果都是：（ D ）A、2 B、1 C、100 D、50
