《計算機控制技術》題目含答案.doc

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《計算機控制技術》復習資料 一、填空題 得分 評卷人 復核人 1、 計算機控制是自動控制發(fā)展中的（ 高級 ）階段，是自動控制的（ 重要分支 ）。 2、 計算機在信息處理、（ 邏輯分析 ）、決策判斷、（ 輸入輸出 ）管理等各個方面顯示出突出的優(yōu)點。 3、 計算機控制系統(tǒng)利用計算機的（ 硬件 ）和（ 軟件 ）代替自動控制系統(tǒng)的控制器。 4、 自動控制是指在（ 沒有人 ）直接參與的前提下，應用（ 控制裝置 ）自動地、有目的地控制或操縱機器設備或生產(chǎn)過程，使他們具備相應的功能。 5、 在控制系統(tǒng)中如果給定值是（ 恒定不變 ）的，則此系統(tǒng)稱為（ 定值 ）控制系統(tǒng)。 6、 若系統(tǒng)控制（ 變量 ）的變化規(guī)律為已知函數(shù)，并被事先確定，則此類控制為（ 程序 ）控制系統(tǒng)。 7、 廣義上說系統(tǒng)的給定信號和擾動都可以看作是系統(tǒng)外作用信號，給定信號（ 決定 ）著系統(tǒng)輸出量的變 化；而擾動則（ 破壞 ）給定信號對系統(tǒng)輸出量的控制。 8、 計算機控制過程是在（ 外部 ）作用下使系統(tǒng)由一個平衡或穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個（ 平衡或穩(wěn)定 ）狀態(tài)的過程，稱為瞬態(tài)過程或系統(tǒng)響應。 9、 自動控制的瞬態(tài)過程有兩種典型形式，一種是（ 收斂 ）的，對應的系統(tǒng)運行是穩(wěn)定的；另一種是（ 發(fā)散 ）的，對應的系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。 10、在計算機控制系統(tǒng)中為了達到控制目標，可以采用（ 模擬 ）化設計方法和（ 離散 ）化設計方法來設計控制器。 11、工業(yè)控制計算機是一種面向工業(yè)控制、采用標準（ 總線 ）技術和開放式( 體系 )結構的計算機。 12、計算機各功能模板之間的內(nèi)部總線可以分為：（ 數(shù)據(jù) ）總線、( 地址 )總線、控制總線、電源總線。 13、外部總線是計算機與計算機或計算機與其他（ 智能 ）設備之間進行( 通信 )的連線。 14、典型的工業(yè)控制計算機IPC應具備抗（ 電磁 ）干擾、防震、防潮、( 耐高溫 )等性能。 15、可編程序控制器是（ 繼電器 ）邏輯控制系統(tǒng)與( 微型 )計算機技術相結合的產(chǎn)物。 16、大多數(shù)PLC采用繼電控制形式的（ 梯形圖 ）編程方式，繼承了傳統(tǒng)( 控制 )線路的清晰直觀容易掌握。 17、整體式的（ PLC ）把電源、CPU、內(nèi)存、I/O系統(tǒng)都( 集成 )在一個小箱體內(nèi)構成一臺完整的PLC。 18、開關量的邏輯控制是PLC最（ 基本）的應用領域，可用于單機控制，也可用于( 多級 )群控。 19、PLC通過A/D和D/A轉(zhuǎn)換（ 模塊 ），從而實現(xiàn)對溫度、壓力、流量等參數(shù)的( 閉環(huán) )控制。 20、魯棒控制是在設計中設法使系統(tǒng)對模型的變化（ 不敏感 ），在模型誤差( 擾動 )下仍能保持穩(wěn)定。 21、計算機把檢測的數(shù)字信號直接反饋到輸入端與（ 給定 ）值進行比較，將（ 偏差 ）按某種控制算法進行計算，輸出信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后驅(qū)動執(zhí)行機構對被控對象進行調(diào)節(jié)。 22、數(shù)據(jù)采集、（ 控制 ）決策、（ 實時 ）輸出都可歸納為計算機控制系統(tǒng)工作原理的三個步驟 23、在線工作是指生產(chǎn)（ 過程 ）與計算機聯(lián)機工作，由（ 計算機 ）控制的工作方式。 24、計算機控制系統(tǒng)中的硬件包括（ 接口 ）電路、（ 外圍 ）設備、存儲系統(tǒng)等。 25、模擬量輸入通道的作用是將（ 傳感器 ）得到的工業(yè)生產(chǎn)過程（ 參數(shù) ）轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。 26、接口電路是（ 主機 ）與外部設備、輸入輸出通道進行數(shù)據(jù)（ 傳輸 ）的紐帶。 27、語言匯編是計算機（ 系統(tǒng) ）程序的部分，而鍵盤處理、標度變換等程序則屬（ 應用 ）程序部分。 28、應用程序的（ 優(yōu)劣 ）對系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、精度和效率都有很大（ 影響 ）。 29、監(jiān)督控制系統(tǒng)中（ 上位 ）機不直接用來控制生產(chǎn)設備，但他運行管理軟件向（ 下位 ）機發(fā)送給定值。 30、預測控制是建立在（ 模型 ）預測、滾動優(yōu)化、反饋（ 校正 ）基礎上的控制策略。 二、單選題（在本題的每一小題的備選答案中，只有一個答案是正確的，請把你認為正確答案的題號，填入題干的括號內(nèi)。多選不給分。 得分 評卷人 復核人 1、 計算機把通過檢測裝置和A/D轉(zhuǎn)換器送來的數(shù)字信號直接反饋到輸入端與（ C ）值進行比較，將偏差按某種控制算法進行計算，輸出信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后驅(qū)動執(zhí)行機構對被控對象進行調(diào)節(jié)。 A 輸入 B 反饋 C 給定 D 輸出 2、從本質(zhì)上看，計算機控制系統(tǒng)的工作原理可歸納為三個步驟，以下不屬這三個步驟的是（ D ） A 數(shù)據(jù)采集 B 控制決策 C 實時輸出 D 評估報告 3、生產(chǎn)過程與計算機聯(lián)機工作，由計算機控制的工作方式稱為（ A ） A 在線方式 B 脫機方式 C 主子方式 D 集散方式 4、計算機控制系統(tǒng)包括硬件和軟件，以下不屬于硬件系統(tǒng)的是（ D ） A 接口電路 B 外圍設備 C 被控設備 D 系統(tǒng)程序 5、計算機過程通道中，模擬量輸入通道的作用是將傳感器得到的工業(yè)生產(chǎn)（ B ）參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。 A 指令 B 過程 C 脈沖 D 時間 6、接口電路也稱為I/O接口，是主機與外部設備、輸入輸出通道進行（ A ）的紐帶。 A信息交換 B 信息處理 C 數(shù)據(jù)加工 D 數(shù)據(jù)存儲 7、軟件是計算機程序的總和，主要分為系統(tǒng)程序和應用程序兩大類，以下屬于系統(tǒng)程序的是（ B ）程序。 A 數(shù)據(jù)采集 B 語言匯編 C 鍵盤處理 D 標度變換 8、控制系統(tǒng)中，應用程序的優(yōu)劣對（ A ）的可靠性、穩(wěn)定性、精度和效率都帶來很大影響。 A 系統(tǒng)運行 B 采集數(shù)據(jù) C 執(zhí)行機構 D 被控對象 9、計算機的輸出不直接用來控制生產(chǎn)對象，對過程的控制是由操作人員來完成的系統(tǒng)屬于（ D ）系統(tǒng)。 A 監(jiān)督控制 B 直接數(shù)控 C 間接數(shù)控 D 操作指導 10、集散控制系統(tǒng)DCS包括過程級、操作級、管理級，常用的控制設備PLC通常處于（ B ）。 A 管理級 B 過程級 C 操作級 D 傳輸級 11、計算機控制處在自動控制發(fā)展過程中的（ A ）階段，是自動控制技術的重要分支。 A 高級 B 中級 C 初級 D 嘗試 12、計算機在諸多方面都表現(xiàn)出突出的優(yōu)點，以下不屬于計算機優(yōu)點的是（ D ） A 信息處理 B 邏輯分析 C 決策判斷 D 執(zhí)行驅(qū)動 13、計算機控制系統(tǒng)是利用計算機的硬件和軟件代替自動控制系統(tǒng)的（ A ） A 控制器 B 存儲器 C 執(zhí)行單元 D 采集單元 14、自動控制是指在沒有人直接參與的前提下，應用（ B ）自動地、有目的地控制或操縱機器設備或生產(chǎn)過程，使他們具備相應的功能。 A 執(zhí)行機構 B控制裝置 C 采樣電路 D 存儲單元 15、在控制系統(tǒng)中如果給定值是按某規(guī)律變化的，則此系統(tǒng)稱為（ C ）控制系統(tǒng)。 A 定值 B 變值 C 隨動 D 程序 16、若系統(tǒng)控制變量的變化規(guī)律為已知函數(shù)，并被事先確定，則此類控制為（ D ）控制系統(tǒng)。 A變量 B 反饋 C存儲 D 程序 17、廣義上說系統(tǒng)的給定信號和擾動都可以看作是（ A ）作用信號，給定信號決定著系統(tǒng)輸出量的變化；而擾動則破壞給定信號對系統(tǒng)輸出量的控制。 A 系統(tǒng)外 B 系統(tǒng)內(nèi) C 處理器 D 存儲器 18、 計算機控制過程是在（ B ）下使系統(tǒng)由一個平衡或穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個平衡或穩(wěn)定狀態(tài)的過程，稱為瞬態(tài)過程或系統(tǒng)響應。 A 內(nèi)部作用 B 外部作用 C 程序作用 D 指令作用 19、 自動控制的（ C ）過程有兩種典型形式，一種是收斂的，對應的系統(tǒng)是穩(wěn)定的；另一種是發(fā)散的，對應的系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。 A 穩(wěn)態(tài) B 工作 C 瞬態(tài) D 建立 20、在計算機控制系統(tǒng)中為了實現(xiàn)（ D ），既可以采用模擬化設計方法也可以采用離散化設計方法來設計控制器。 A 性能穩(wěn)定 B實時控制 C 快速響應 D 控制目標 21、工業(yè)控制計算機是一種面向工業(yè)控制、采用標準總線技術和開放式( A )結構的計算機。 A 體系 B 程序 C 存儲 D I/O 22、計算機各功能模板之間的（ B ）總線可以分為：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線、電源總線。 A 外部 B 內(nèi)部 C 串行 D 無線 23、外部總線是計算機與計算機或計算機與其他智能設備之間進行（ C ）的連線。 A 傳輸能量 B 相互控制 C 相互通信 D 相互監(jiān)督 24、典型的（ D ）控制計算機IPC應具備抗電磁干擾、防震、防潮、耐高溫等性能。 A 微型 B 個人 C 臺式 D 工業(yè) 25、可編程序控制器是（ A ）邏輯控制系統(tǒng)與微型計算機技術相結合的產(chǎn)物。 A 繼電器 B 組合 C 時序 D 存儲 26、大多數(shù)PLC采用繼電控制形式的（ B ）編程方式，繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀容易掌握。 A 電路圖 B 梯形圖 C 指令表 D 狀態(tài)圖 27、整體式的PLC把電源、CPU、內(nèi)存、I/O系統(tǒng)都( C )在一個小箱體內(nèi)構成一臺完整的PLC。 A 分裝 B 組裝 C 集成 D 密封 28、開關量的邏輯控制是PLC最基本的（ D ）領域，可用于單機控制，也可用于多級群控。 A 控制 B 信號 C 表現(xiàn) D 應用 29、PLC通過A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，從而實現(xiàn)對溫度、壓力、流量等參數(shù)的( D )控制。 A 檢測 B 追蹤 C 開環(huán) D 閉環(huán) 30、魯棒控制是在設計中設法使系統(tǒng)對模型的變化（ B ），在模型誤差擾動下仍能保持穩(wěn)定。 A 敏感 B 不敏感 C 滯后 D 超前 三、判斷題（在你認為正確的描述題后括號內(nèi)打勾√，錯誤的打叉，不打不給分。） 得分 評卷人 復核人 1、工業(yè)控制計算機是一種面向工業(yè)控制、采用標準總線技術和開放式體系結構的計算機。（ √ ） 2、計算機各功能模板之間的內(nèi)部總線可以分為：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線、電源總線。 （ √ ） 3、外部總線是計算機與計算機或計算機與其他智能設備之間進行通信的連線。（ √ ） 4、典型的工業(yè)控制計算機IPC應具備耐高壓、耐高溫、耐過流、防震、防潮等性能。（ ） 5、可編程序控制器是繼電器邏輯控制系統(tǒng)與微型計算機技術相結合的產(chǎn)物，只能用于邏輯控制。 （ ） 6、大多數(shù)PLC采用繼電控制形式的梯形圖編程方式，繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀容易掌握。 （ √ ） 7、整體式的PLC把電源、CPU、內(nèi)存、I/O系統(tǒng)都集成在一個小箱體內(nèi)構成一臺完整的PLC。（ √ ） 8、開關量的邏輯控制是PLC最基本的應用領域，只能用于單機控制，不能用于多級群控。（ ） 9、PLC通過A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，從而實現(xiàn)對溫度、壓力、流量等參數(shù)的閉環(huán)控制。（ √ ） 10、魯棒控制是在設計中設法使系統(tǒng)對模型的變化不敏感，在模型誤差擾動下仍能保持穩(wěn)定。（ √ ） 11、計算機把檢測的數(shù)字信號直接反饋到輸入端與給定值進行比較，將偏差按某種控制算法進行計算，輸出信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后驅(qū)動執(zhí)行機構對被控對象進行調(diào)節(jié)。（ √ ） 12、數(shù)據(jù)采集、控制決策、評估報告都可歸納為計算機控制系統(tǒng)工作原理的三個步驟（ ） 13、在線工作是指生產(chǎn)過程與計算機聯(lián)機工作，由計算機控制的工作方式。 （ √ ） 14、計算機控制系統(tǒng)中的硬件包括接口電路、外圍設備、系統(tǒng)程序等。 （ ） 15、模擬量輸入通道的作用是將傳感器得到的工業(yè)生產(chǎn)過程參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。。（ √ ） 16、接口電路是主機與外部設備、輸入輸出通道進行數(shù)據(jù)處理的紐帶。 （ ） 17、語言匯編是計算機系統(tǒng)程序的部分，而鍵盤處理、標度變換等程序則屬應用程序部分。（ √ ） 18、應用程序的優(yōu)劣對執(zhí)行機構的可靠性、穩(wěn)定性、精度和效率都有很大影響。（ ） 19、監(jiān)督控制系統(tǒng)中上位機不直接用來控制生產(chǎn)設備，但他運行管理軟件向現(xiàn)場機發(fā)送給定值。 （ √ ） 20、預測控制是建立在模型預測、滾動優(yōu)化、反饋校正基礎上的控制策略。（ √ ） 21、計算機控制處在自動控制發(fā)展過程中的高級階段，是自動控制技術的重要分支。（ √ ） 22、計算機在信息處理、邏輯分析、決策判斷、諸多方面都不能表現(xiàn)出突出的優(yōu)點。（ ） 23、計算機控制系統(tǒng)是利用計算機的硬件和軟件代替自動控制系統(tǒng)的控制器（ √ ） 24、自動控制是指在人工直接參與的前提下，應用控制裝置自動地、有目的地控制或操縱機器設備或生產(chǎn)過程，使他們具備相應的功能。 （ ） 25、在控制系統(tǒng)中如果給定值是按某規(guī)律變化的，則此系統(tǒng)稱為隨動控制系統(tǒng)。（ √ ） 26、若系統(tǒng)控制變量的變化規(guī)律為已知函數(shù)，并被事先確定，則此類控制為變量控制系統(tǒng)。（ ） 27、廣義上說系統(tǒng)的給定信號和擾動都可以看作是系統(tǒng)外作用信號，給定信號決定著系統(tǒng)輸出量的變化；而擾動則破壞給定信號對系統(tǒng)輸出量的控制。 （ √ ） 28、 計算機控制過程是在程序作用下使系統(tǒng)由一個平衡或穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個平衡或穩(wěn)定狀態(tài)的過程，稱為瞬態(tài)過程或系統(tǒng)響應。 （ ） 29、 自動控制的瞬態(tài)過程有兩種典型形式，一種是收斂的，對應的系統(tǒng)是穩(wěn)定的；另一種是發(fā)散的，對應的系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。 （ √ ） 30、在計算機控制系統(tǒng)中為了實現(xiàn)控制目標，不能采用模擬化設計方法，只能采用離散化設計方法來設計控制器。 （ ） 四、問答題 得分 評卷人 復核人 1、 簡述V/F轉(zhuǎn)換技術的（1）作用（4分）；（2）與特點（4分）。 答：（1）V/F轉(zhuǎn)換技術是一種間接D/A轉(zhuǎn)換，作用是將模擬電壓量轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率量送入計算機，通過計數(shù)方式轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號（4分）；（2）其特點是：接口簡單、信號輸入靈活、抗干擾能力強、便于遠距離傳輸。（4分） 2、 簡述（1）香農(nóng)定理的內(nèi)容（4分）；（2）工程上實際應用的取值范圍（4分）。 答：（1）要不是真還原源信號，采樣頻率應不小于源信號最高頻率的2倍。（4分） （2）工程實際應用需綜合各方面因數(shù)，一般取4~10倍于源信號最高頻率。（4分） 3、 簡述V/I/V轉(zhuǎn)換技術的（1）作用（4分）；（2）與特點（4分）。 答：（1）V/I/V轉(zhuǎn)換技術是一種定流輸出電路，作用是將輸出電壓量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏髁繉崿F(xiàn)信號遠距傳輸（4分）；（2）其特點是：接口簡單、定電流輸出、抗干擾能力強、便于遠距離傳輸。（4分） 4、 簡述（1）逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換原理（4分）；（2）模擬輸入量0~5V，8位數(shù)字輸出的最小分辨率（4分）。 答：（1）用輸入的模擬量與半數(shù)字量的模擬電壓比較，以確定最高位取1或取0，從最高位到最低位逐次比較，依次確定各位取1或取0，當最低位取值確定后，則轉(zhuǎn)換完成。（4分） （2）8位數(shù)字輸出，說明轉(zhuǎn)換有256量化級，所以最小分辨率是256分之一倍的5V，即19.6mV。（4分） 5、 簡述（1）PI控制算法的作用（4分）；（2）與PD算法相比有何特點（4分）。 答：（1）PI算法的作用是是控制系統(tǒng)的控制靈敏度高，且控制無靜差（4分）；（2）其特點是：PI算法相對簡單且無靜差，其增量型算法非常適合編程實現(xiàn)控制功能；PD算法響應速度較快，但存在靜差。（4分） 6、 簡述（1）臨界比例度法有何作用？（4分）；（2）工程上實際應用中有何限制？（4分）。 答：（1）臨界比例度法是在PID控制中選擇一個合適的比例度使控制系統(tǒng)的響應曲線出現(xiàn)等幅振蕩，并以此比例度和振蕩周期為依據(jù)查表計算P、I、D的最佳參數(shù)。（4分） （2）工程實際應用中需要使控制系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩，如果工藝過程不允許振蕩則不能選用此方法。（4分） 五、淺析題 得分 評卷人 復核人 1、 淺析（1）量化誤差形成的原因（4分），（2）說明減小量化誤差的方法（4分）。 析：（1）采樣后的離散信號在幅值上還是模擬的，需要進行量化，量化過程是一個類似四舍五入的過程，客觀上存在誤差。（4分） （2）誤差的大小取決于數(shù)字位數(shù)或量化級數(shù)的大小，減小量化誤差的最有效方法之一是增加數(shù)據(jù)位數(shù)，提高量化級數(shù)，其次是選用精度高的電子元器件。（4分） 2、 淺析（1）V/I/V變換的作用（4分），（2）這種變換在工程上有何意義？（4分） 析：（1）V/I/V變換的作用是在發(fā)送端將定壓輸出的信號轉(zhuǎn)變?yōu)槎鬏敵?，在接收端再將定流信號轉(zhuǎn)變?yōu)槎▔盒盘枴＃?分） （2）這種變換的意義其一在于提高信號傳輸過程中的抗干擾能力；其二是消除定壓輸出在傳輸線路上的損耗，使接收穩(wěn)定可靠。（4分） 3、 淺析（1）平均值數(shù)字濾波作用（4分），（2）說明數(shù)字濾波與模擬濾波相比的優(yōu)點（4分）。 析：（1）平均值濾波就是對多個采樣值進行平均算法，是消除隨機誤差最常用的的一種方法。（4分） （2）優(yōu)點：①無需增加任何硬件設備，從而降低成本；②各回路間不存在阻抗匹配，所以系統(tǒng)可靠性高；③可多通道共享；④可以對頻率很低的信號濾波；⑤可以根據(jù)需要選擇不同的濾波方法或濾波參數(shù)。（4分） 4、 淺析（1）光電耦合器的作用（4分），（2）這種耦合適用于開關量還是模擬量傳輸？（4分） 析：（1）光電耦合器的作用是傳輸信號，同時隔離前后級的電氣聯(lián)系。（4分） （2）光電耦合有開關量耦合芯片，用光通量的有無傳輸開關信號，芯片價格便宜；也有線性耦合芯片，用光通量的強弱傳輸模擬信號，價格較高。（4分） 5、 淺析（1）什么是模擬地什么是數(shù)字地？（4分），（2）為什么通常要把模擬地與數(shù)字地分開連接？（4分）。 析：（1）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，邏輯電路的返回端稱為數(shù)字地；模擬電路的公共端稱為模擬地。（4分） （2）數(shù)字電路部分由于可能存在競爭冒險，輸出信號可能存在尖峰毛刺，模擬電路多為小信號放大電路，極易受干擾，為了減小或消除這種干擾使系統(tǒng)穩(wěn)定工作，所以通常要把模地與數(shù)地分開連接。（4分） 6、 淺析（1）A/D轉(zhuǎn)換時為什么前端要加電壓保持電路？（4分），（2）常用電壓保持電路有哪些？（4分） 析：（1）A/D轉(zhuǎn)換需要一個轉(zhuǎn)換過程，前端加電壓保持電路是為了保證在轉(zhuǎn)換過程中信號穩(wěn)定，提高轉(zhuǎn)換精度。（4分） （2）常用電壓保持電路有高頻開關和采樣電容組成，也有專用采樣保持芯片和采樣電容組成。（4分） 六、設計題 得分 評卷人 復核人 1、 請用一片51單片機、五只按鈕、一個LED八端共陽數(shù)碼管，以及合適的與非門，設計一個能即時響應并顯示0~4的鍵入與顯示操作界面。 （1） 畫出電路原理圖；（4分） （2） 寫出指令源程序。（4分） 2、 請用51單片機P1口作為并行數(shù)據(jù)輸入端，單片機內(nèi)其他資源任選，對數(shù)據(jù)采樣5次，編程實現(xiàn)平均值濾波功能。 （1） 畫出程序方框圖；（4分） （2） 寫出指令源程序。（4分） 3、 請用一片51單片機、五只按鈕、一片DAC0832芯片，設計一個能在仿真界面上用示波器顯示三角波的信號發(fā)生器。 （1） 畫出電路原理圖；（4分） （2） 寫出指令源程序。（4分）