计算机控制技术试题

计算机控制综合练习题（附答案）

综合练习题

一、 填空题（20分）

1、计算机控制系统是由 和 两大部分组成。

2、计算机控制系统的典型形式有 、 、 、 和 五种。

3、开关量信号的特征是以二进制 和 出现，模拟量信号以 的方式出现。

4、我们常说A/D转换器的 是5微秒， 是3位半， 是1LSB， 是0-5V。

5、A/D转换器将模拟信号转化成数字结果的过程参为称为 ，若采样频率为模拟信号频率的1.8倍，则采样信号 复观该模拟信号。

6、D/A转换器的主要技术指标有 、 、 。

7、采用双绞线作信号引线是为了抑制 干扰，采用终端匹配是为了抑制 干扰。

8、计算机控制系统中的地线有 、 、 、 、 五种，通道馈线的接地技术有 、 。

9、常规的数控系统常常采用开环程序控制，这种控制的可靠性和精度由 和 来决定。

10、若一三相步进电机转子的齿数为6，则它的齿距角为度，若采用三拍方式，则它的步距角为 度。

11、在PID控制系统中，若想增加系统的稳定性，则应增大，若想消除系统静差，则应增大 ，若想加快系统的响应，则应增大 。

12、测量数据的预处理技术主要有、。

13、软件上消除周期性的干扰应当采用，消除高频及低频干扰应当采用。

二、 选择题，请将你认为正确的答案全部选择出来填入空中（20

分）

1、下列抗干扰措施中属于软件抗干扰技术的有（ ），属于硬件抗干扰技术的有（ ）。 采用双积分A/D转换器 采用中位值滤波 采用光耦滤波 采用LC滤波 采用限幅滤波 重复书写指令 串行通讯方式

2、有一A/D转换器的字长是8位，则它的分辨率为（ ），若一A/D转换器的分辨率为0.0000152，则它的字长应当为（ ）。

0.003921 0.004921 0.005921 14 15 16

3、量化误差的来源有（ ），数字控制器的给定值处理有（ ）。

SCC控制 偏差处理 上下限报警 舍入 截尾 D/A转换 变化率限制

4、 列计算过程属于直线插补的有（ ），属于圆弧插补的有（ ）。 偏差计算 终点判断 插补计算 绘直线

画圆弧 偏差判别 坐标进给 坐标计算

5、 下列各项中，属于工业控制机的支持软件的有（ ），属于应用软件的有（ ）。 流量控制程序 MS-DOS程序 C语言程序

网卡驱动程序 OFFICE程序 学生管理文档

三、 判断题（10分） （注：如果有错误，请改正！）

计算机控制技术试题

1、I/V转换是模拟量输入通道必须采用的环节。（ ）

2、采样奇数次，然后按大小排队，取中间的值为本次采样的有效值称为中位值滤波法。（ ）

3、按位传送数据的方法称为异步传送。（ ）

4、扰动频率越高，采样周期应该越短。（ ）

5、RS-232C是一种内部的串行总线。（ ）

四、 问答题（25分）

1、 采用74LS244和74LS273与PC总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）

输入接口和8路数字量（开关量）输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。（8分）

2、 异步传送和同步传送的信息格式是怎样的/面向字符和面向位的传送的信息格式

又是怎样的？（8分）

3、 说明数字PID控制器的采样周期的选择过程？（9分）

五、 计算及论述题，需写出解题过程（25分）

1、某炉温度变化范围为0~3000℃，要求分辨率为2℃，温度变送器的输出范围为0-5V。

若A/D转换器的输入范围也是0-5V，求A/D转换器的字长应为多少位？若A/D转换器的字长不变，现通过变送器零点迁移将信号零点迁移到800℃，此时系统对炉温变化的分辨率为多少？（13分）

2、已知模拟调节器的传递函数为D(s) = U(s)/E(s) = (1 + 0.21s)/(1 + 0.105s)，

试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算式，设采样周期T = 0.1s。（12分）

综合练习题答案

一、 填空题（每空0.5分）

1、 工业控制机、生产过程；

2、 操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、分散型控制系统、现场

总线控制系统；

3、 1、0、连续变化量；

4、 转换时间，分辨率、线性误差、量程；

5、 量化过程， 不能（不可以）；

6、 分辨率、建立时间、线性误差；

7、 串模，长线传输；

8、 模拟地、数字地、安全地、系统地、交流地，电路一点地基准、电缆屏蔽层的接

地；

9、 步进电机，传动装置；

10、 60，20；

11、 微分时间常数，积分时间常数，比例系数；

12、 系统误差的自动校准，线性化处理，标度变换；

13、 平均值滤波法，惯性滤波法。

计算机控制技术试题

二、 选择题（每题2分）

1、（采用中位值滤波、采用限幅滤波、重复书写指令），（采用双积分A/D转换器、采用光耦滤波、采用LC滤波）。

2、（0.003921）,(16)。

3、（舍入、截尾、D/A转换），（SCC控制、变化率限制）。

4、（偏差计算、终点判断、偏差判别、坐标进给），（偏差计算、终点判断、偏差判别、坐标进给、坐标计算）。

5、（C语言程序、OFFICE程序），（流量控制程序、网卡驱动程序、学生管理文档）。

三、 判断题（每题2分）

1、（X）改为：I/V转换是模拟量输入通道采用的环节。

2、（对）。

3、（错）改为：异步传送是面向字符的。

4、（对）。

5、（错）改为：RS-232C是一种外部的串行总线。

四、 问答题

1、 答：利用74LS245作为开关量的输入，一端接外部开关量信号输入，一端接到PC的8位数据线，利用74LS273作为开关量的输出，一端接到PC的8位数据线，一端接开关量信号输出。程序略。

2、 答：异步通信的通信格式为发送的每一个数据字符均带有起始位、停止位和可选择的奇偶位，数据之间没有特殊关系，也没有发送或接收时钟，电平由高到低的起始位通知接收器接收信息，并在所期望的数据间隔期间启动时钟提供锁存脉冲。停止位表示该字符传送结束并返回到标志状态，每个字符的位数可视使用的要求而改变；同步通信需要与数据一起传送时钟信息，数据流中每一个连续不断的数据位均要由一个基本数据时钟控制，并定时在某个特定的时间间隔商；面向字符的传送在空闲或等待状态为高电平，每个字符以一个0位开始，即起始位，随后是8个数据位，随后是1，1个半或2个停止位；面向位的传输协议是使用位置上的定位控制字符，而不是组合编码。

3、 答：对于数字PID控制器的周期选择，首先应当清楚被控对象的有效频率的大小，然后根据香农定理确定采样信号的上限角频率（或最低采样频率），需考虑恢复原信号的要求，以及保障一定精度的要求；然后考虑给定值的要求，若给定值的变化频率越高，则应当将采样频率提高；若被控对象变化缓慢，则采样的频率应当降低；若执行机构动作惯性大，相应的采样的频率也应当降低；若系统同时控制的回路数教多，则应当根据回路的多少相应的倍增采样频率；另外还应当考虑控制算法的类型。

五、 计算及论述题，需写出解题过程

1、 解：Xmax = 3000, Xmin = 0, λ = 2, 由于A/D转换器的输入电压范围与温度变

送器的输出电压范围都为0-5V，所以A/D转换器的字长应为：

n = log2 (1 + (Xmax - Xmin)/ λ) = log22901 ≈ 12

若A/D转换器字长不变，改变零点偏移，此时Xmax = 3000, Xmin = 800,n = 12，系统对炉温的分辨率为：

计算机控制技术试题

λ = （3000 – 800）/（2 – 1）≈ 0.537℃

2、解：D(s) = (1 + 0.21s)/(1 + 0.105s) = 1/(1 + 0.105s) * (1 + 0.21s)

此模拟调节器为一不完全微分的PID控制，其中Df(s) = 1/(1 + 0.105s) 因此其PID调节器的位置型算式为：

u(k) = au(k-1) + (1-a)u’(k), u’(k) = Kp[e(k) + TD(e(k) - e(k-1))/T] a = Tf/(Tf + T) = 0.105/(0.105 + 0.1) = 0.5123

u(k) = 0.5123 u(k-1) + (1-0.5123)(e(k) + 0.21(e(k)-e(k-1))/0.1) = 0.5123 u(k-1) + 0.4877(3.1 e(k) - 2.1 e(k-1))

因此其PID调节器的增量型算式为：

Δu(k) = aΔu(k-1) + (1-a) Δu’(k)

Δu’(k) = Kp[e(k)-e(k-1)] + KD(e(k) - 2e(k-1) + e(k-2))

= e(k) – e(k-1) + 0.21/0.1 * (e(k) - 2e(k-1) + e(k-2)) = 3.1e(k) – 5.2e(k-1) + 2.1e(k-2)

Δu(k) = 0.5123Δu(k-1) + 0.4877 * (3.1e(k) – 5.2e(k-1) + 2.1e(k-2))

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