自动化专业考研复试专业知识储备Word下载.docx
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6、同步通信和异步通信
串口通信可以分为同步通信和异步通信两类。
同步通信是按照软件识别同步字符来实现数据的发送和接收，异步通信是一种利用字符的再同步技术的通信方式。
同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。
这里的信息帧与异步通信中的字符帧不同，通常含有若干个数据字符。
同步通信的缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格的同步。
异步通信中，数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送。
字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接收。
发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。
接收端检测到传输线上发送过来的低电平逻辑"
0"
（即字符帧起始位）时，确定发送端已开始发送数据，每当接收端收到字符帧中的停止位时，就知道一帧字符已经发送完毕。
在异步通行中有两个比较重要的指标：
字符帧格式和波特率。
异步通信的优点是不需要传送同步脉冲，字符帧长度也不受到限制。
缺点是字符帧中因为包含了起始位和停止位，因此降低了有效数据的传输速率。
7、并行传输和串行传输
根据组成字符的各个二进制位是否同时传输，字符编码在信源/信宿之间的传输分为并行传输和串行传输两种方式。
1、并行传输：
字符编码的各位同时传输。
特点：
（1）传输速度快:
一位（比特）时间内可传输一个字符；
（2）通信成本高:
每位传输要求一个单独的信道支持；
因此如果一个字符包含8个二进制位，则并行传输要求8个独立的信道的支持；
（3）不支持长距离传输:
由于信道之间的电容感应，远距离传输时，可靠性较低。
2、串行传输：
将组成字符的各位串行地发往线路。
（1）传输速度较低，一次一位；
（2）通信成本也较低，只需一个信道。
（3）支持长距离传输，目前计算机网络中所用的传输方式均为串行传输。
方式：
串行传输有两种传输方式：
1、同步传输2、异步传输
8、什么是奇偶校验
奇偶校验是一种校验代码传输正确性的方法。
根据被传输的一组二进制代码的数位中“1”的个数是奇数或偶数来进行校验。
采用奇数的称为奇校验，反之，称为偶校验。
采用何种校验是事先规定好的。
通常专门设置一个奇偶校验位，用它使这组代码中“1”的个数为奇数或偶数。
若用奇校验，则当接收端收到这组代码时，校验“1”的个数是否为奇数，从而确定传输代码的正确性。
9、插座的地线有何作用？
是起保护作用的。
插座里的地线经专线通往大地，插头上较长的那只脚与用电器的金属外壳连接。
当用电器出现漏电故障时或用电器使用时使外壳带上正常的感应电时，这些电会通过地线被导入大地，以避免人员触电，起到保护人身安全的作用。
地线的对地电阻要求小于4欧姆，所以放在地上是起不到保护作用的。
埋入地下2米以上的钢筋可以作为地线使用。
10、电机调速有哪些方法？
直流电机的调速方案一般有下列3种方式:
1、改变电枢电压;
（最长用的一种方案）2、改变激磁绕组电压;
3、改变电枢回路电阻。
三相异步电动机的七种调速方式：
一、变极对数调速方法二、变频调速方法三、串级调速方法四、绕线式电动机转子串电阻调速方法五、定子调压调速方法六、电磁调速电动机调速方法七、液力耦合器调速方法
11、系统的稳定性
当系统受到有界的扰动作用时，系统的输出发生变化，偏离原来的平衡值，产生初始偏差。
若扰动消失后，经过足够长的时间，系统能从初始状态（扰动消失时的状态）恢复到原来的平衡状态，则系统就是稳定的。
反之，若随着时间的推移，系统不能回到原平衡状态或输出发散，则系统就是不稳定的。
12、动态性能和稳态误差该怎么综合调节？
可先通过超前校正环节调节动态性能，再通过滞后校正环节调节稳态误差。
13、数据传输
数据传输（datatransmission）就是依照适当的规程，经过一条或多条链路，在数据源和数据宿之间传送数据的过程。
也表示借助信道上的信号将数据从一处送往另一处的操作。
单工、半双工和全双工传输：
单工传输指数据只能按单一方向发送和接收；
半双工传输指数据可以在两个方向传输但不能同时进行，即交替收、发；
全双工传输指数据可以在两个方向同时传输，即同时收和发。
一般四线线路为全双工数据传输，二线线路可实现全双工数据传输。
异步传输和同步传输：
①异步传输是字符同步传输的方式，又称起止式同步。
当发送一个字符代码时，字符前面要加一个“起”信号，长度为1个码元宽，极性为“0”，即空号极性；
而在发完一个字符后面加一个“止”信号，长度为1，1.5（国际2号代码时用）或2个码元宽，极性为“1”，即传号极性。
接收端通过检测起、止信号，即可区分出所传输的字符。
字符可以连续发送，也可单独发送，不发送字符时，连续发送止信号。
每一个字符起始时刻可以是任意的，一个字符内码元长度是相等的，接收端通过止信号到起信号的跳变（“1”“0”）来检测一个新字符的开始。
该方式简单，收、发双方时钟信号不需要精确同步。
缺点是增加起、止信号，效率低，使用于低速数据传输中。
②同步传输是位（码元）同步传输方式。
该方式必须在收、发双方建立精确的位定时信号，以便正确区分每位数据信号。
在传输中，数据要分成组（或称帧），一帧含多个字符代码或多个独立码元。
在发送数据前，在每帧开始必须加上规定的帧同步码元序列，接收端检测出该序列标志后，确定帧的开始，建立双方同步。
接收端DCE从接收序列中提取位定时信号，从而达到位（码元）同步。
同步传输不加起、止信号，传输效率高，使用于2400bit/s以上数据传输，但技术比较复杂。
14、什么是理想放大器？
实际运放的开环电压增益非常大，可以近似认为A=∞和e=0。
此时，有限增益运放模型可以进一步简化为理想运放模型，简称理想运放。
其特性为
（1）开环电压放大倍数Auo为无限大。
15、最小相位系统和非最小相位系统的定义及区别，在设计稳定性的时候有什么区别？
答:
如果控制系统开环传递函数的所有极点和零点均位于s左半平面上，则称该系统为最小相位系统。
否则，开环传递函数中至少有一个极点或零点的实部值为正值的一类系统称为非最小相位系统。
在具有相同幅频特性的系统中，最小相位系统的相角变化范围为最小。
最小相位系统的幅频特性和相频特性之间存在确定的对应关系。
两个特性中，只要一个被规定，另一个也就可唯一确定。
然而，对非最小相位系统，却不存在这种关系。
非最小相位系统的一类典型情况是包含非最小相位元件的系统或某些局部小回路为不稳定的系统；
另一类典型情况为时滞系统。
非最小相位系统的过大的相位滞后使得输出响应变得缓慢。
16、如何设计一个CPU和外部设备之间的传输通道，为什么？
CPU与外设之间数据传送都是通过内存实现的。
外围设备和内存之间的常用数据传送控制方式有四种
（1）程序直接控制方式：
就是由用户进程直接控制内存或CPU和外围设备之间的信息传送。
这种方式控制者都是用户进程。
（2）中断控制方式：
被用来控制外围设备和内存与CPU之间的数据传送。
这种方式要求CPU与设备（或控制器）之间有相应的中断请求线，而且在设备控制器的控制状态寄存器的相应的中断允许位。
（3）DMA方式：
又称直接存取方式。
其基本思想是在外围设备和内存之间开辟直接的数据交换通道。
（4）通道方式：
与DMA方式相类似，也是一种以内存为中心，实现设备和内存直接交换数据的控制方式。
与之不同的是，在DMA方式中数据传送方向、存放数据内存始址以及传送的数据块长度等都是由CPU控制，而在通道方式中这些都是由专管输入输出的硬件——通道来进行控制。
信息传输通道informationtransmittingchannel
在不改变信息内容的前提下,对信息的接收和传递。
信息传输与通道容量（即从刺激到反应可...传递的信息量可用下式表示：
Ht=Hi+Ho-Hio这里Ht是传递的信息量，Hi是输入信息量，Ho是输出信息量，Hio是丢失的信息和噪音。
17、简述微机里的指令流水线的概念。
流水线，亦称管线，是现代计算机处理器中必不可少的部分，是指将计算机指令处理过程拆分为多个步骤，并通过多个硬件处理单元并行执行来加快指令执行速度。
其具体执行过程类似工厂中的流水线，并因此得名。
如果作出类比，则计算机指令就是流水线传送带上的产品，各个硬件处理单元就是流水线旁的工人。
在使用流水线的处理器中一个指令不是在处理器的一个定时器讯号中完成的，而是被分到多个讯号中去完成，但是与此同时多个指令的分任务被同时处理。
由于这些分任务比整个指令要简单，因此可以通过使用流水线提高定时器频率。
计算机流水线（Pipeline）技术是广泛应用于微处理芯片（CPU）中的一项关键技术，计算机流水线技术指的是对CPU内部的各条指令的执行方式的一种形容，要了解它，就必须先了解指令及其执行过程。
流水线（pipeline）技术是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术。
流水线是Intel首次在486芯片中开始使用的。
流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。
在CPU中由5—6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线，然后将一条X86指令分成5—6步后再由这些电路单元分别执行，这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令，因此提高CPU的运算速度。
18、n维向量组成的线性子空间和其最大线性无关组的关系。
将列向量构成的向量组矩阵化为行阶梯形（只用行初等变换），那么每行第一个非零元素所在的列对应的那几个向量就是这个向量组的一个最大线性无关组。
简称最大无关组。
19、倒立摆系统是线性系统还是非线性系统，如何将其线性化？
倒立摆控制系统是一个复杂的、不稳定的、非线性系统，是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。
倒立摆系统的输入为小车的位移（即位置）和摆杆的倾斜角度期望值，计算机在每一个采样周期中采集来自传感器的小车与摆杆的实际位置信号，与期望值进行比较后，通过控制算法得到控制量，再经数模转换驱动直流电机实现倒立摆的实时控制。
直流电机通过皮带带动小车在固定的轨道上运动，摆杆的一端安装在小车上，能以此点为轴心使摆杆能在垂直的平面上自由地摆动。
作用力u平行于铁轨的方向作用于小车，使杆绕小车上的轴在竖直平面内旋转，小车沿着水平铁轨运动。
当没有作用力时，摆杆处于垂直的稳定的平衡位置（竖直向下）。
为了使杆子摆动或者达到竖直向上的稳定，需要给小车一个控制力，使其在轨道上被往前或朝后拉动。
对单级倒立摆系统进行线性化建模，在初始摆角为5°
的条件下采用了LQR和PD两种控制算法进行了稳定控制，都取得了良好的控制效果。
在初始摆角从0°
到-20°
变化时，以步长为-4°
进行了递推运算，分别得到了两组仿真曲线图，实验证明，两种控制算法的可线性化建模条件为｜θ（0）｜≤8°
否则系统将呈现明显的非线性特性，线性化模型将很不准确，最后从实现稳定控制和可线性化建模条件两方面出发得出，PD控制优于LQR控制。
20、IP地址和物理地址的作用、联系与区别。
所谓IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配的一个32bit地址。
简单地说就是你在整个互联网上的ID。
MAC（MediaAccessControl，介质访问控制）地址（物理地址）是识别LAN（局域网）节点的标识。
网卡的物理地址通常是由网卡生产厂家烧入网卡的EPROM（一种闪存芯片，通常可以通过程序擦写），它存储的是传输数据时真正赖以标识发出数据的电脑和接收数据的主机的地址。
就是你的电脑的身份证啦~这个地址是由网卡决定的，但是可以在注册表里面改动系统读取的网卡物理地址。
联系是你唯一的物理地址（你的网卡序号）--被交换机记录，并且交换机通过这个MAC来标识你，来跟同一交换机内的网络联系（局域网内），要想出这个交换机跟其他网络联系，需要在路由器那注册一个IP地址，通过路由器就能跟其他IP地址联系了
21、洛比达法则使用的条件
分式满足0/0或∞/∞型未定式，分子分母必须都是0比0或者无穷大比无穷大是具体的数值就不行了。
22、导数的意义
导数的几何意义是，导数在几何上表现为切线的斜率。
对于一元函数，某一点的导数就是平面图形上某一点的切线斜率；
对于二元函数而言，某一点的导数就是空间图形上某一点的切线斜率。
函数在点处的导数的物理意义：
指函数在处对自变量x的变化率。
函数的二阶导数指对自变量x的变化率。
在物理量中最常用的瞬时加速度
23、运算放大器放大的方式
运放如图有两个输入端a（反相输入端），b（同相输入端）和一个输出端o。
也分别被称为倒向输入端非倒向输入端和输出端。
当电压U-加在a端和公共端（公共端是电压为零的点，它相当于电路中的参考结点。
）之间，且其实际方向从a端高于公共端时，输出电压U实际方向则自公共端指向o端，即两者的方向正好相反。
当输入电压U+加在b端和公共端之间，U与U+两者的实际方向相对公共端恰好相同。
为了区别起见，a端和b端分别用"
-"
和"
+"
号标出，但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性。
电压的正负极性应另外标出或用箭头表示。
运算放大器的输出信号与两个输入端的信号电压差成正比。
一般可将运放简单地视为：
具有一个信号输出端口（Out）和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。
运放的供电方式分双电源供电与单电源供电两种。
对于双电源供电运放，其输出可在零电压两侧变化，在差动输入电压为零时输出也可置零。
采用单电源供电的运放，输出在电源与地之间的某一范围变化。
运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值，而低于正电源某一数值。
经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化，甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。
这种运放称为轨到轨（rail-to-rail）输入运算放大器。
24、为什么堆栈容量有时需要大一些？
在计算机领域，堆栈是一个不容忽视的概念，但是很多人甚至是计算机专业的人也没有明确堆栈其实是两种数据结构。
堆栈都是一种数据项按序排列的数据结构，只能在一端（称为栈顶（top））对数据项进行插入和删除。
要点：
堆：
顺序随意栈：
后进先出（Last-In/First-Out）编辑本段堆和栈的区别一、预备知识—程序的内存分配一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分1、栈区（stack）—由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等。
其操作方式类似于数据结构中的栈。
2、堆区（heap）—一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。
注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表。
3、全局区（静态区）（static）—，全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。
-程序结束后由系统释放。
4、文字常量区—常量字符串就是放在这里的。
程序结束后由系统释放。
5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。
栈：
在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。
这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在WINDOWS下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。
因此，能从栈获得的空间较小。
堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。
这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。
堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。
由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。
25、正弦振荡发生器的组成
信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。
按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。
信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
正弦信号发生器：
正弦信号主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等。
按频率覆盖范围分为低频信号发生器、高频信号发生器和微波信号发生器；
按输出电平可调节范围和稳定度分为简易信号发生器（即信号源）、标准信号发生器（输出功率能准确地衰减到-100分贝毫瓦以下）和功率信号发生器（输出功率达数十毫瓦以上）；
按频率改变的方式分为调谐式信号发生器、扫频式信号发生器、程控式信号发生器和频率合成式信号发生器等。
正弦波振荡器的一般组成：
1、放大电路2、正反馈网络3、选频网络——只对一个频率满足振荡条件，从而获得单一频率的正弦波输出。
常用的选频网络有RC选频和LC选频。
4、稳幅环节——使电路易于起振又能稳定振荡，波形失真小。
26、中断方式
为了减少程序直接控制方式中CPU等待时间以及提高系统的并行工作程度，用来控制外围设备和内存与CPU之间的数据传送称为中断方式。
1.定义：
CPU暂时中止现行程序的执行,转去执行为某个随机事态服务的中断处理程序.处理完毕后自动恢复原程序的执行.
2.实质：
程序切换方法:
，保存断点,保护现场，恢复现场,返回断点.。
时间：
一条指令结束时切换.，保证程序的完整性.。
27、定积分与不定积分的区别
不定积分计算的是原函数（得出的结果是一个式子）定积分计算的是具体的数值（得出的借给是一个具体的数字）不定积分是微分的逆运算而定积分是建立在不定积分的基础上把值代进去相减。
在微积分中积分是微分的逆运算，即知道了函数的导函数，反求原函数。
在应用上，积分作用不仅如此，它被大量应用于求和，通俗的说是求曲边三角形的面积，这巧妙的求解方法是积分特殊的性质决定的。
一个函数的不定积分（亦称原函数）指另一族函数，这一族函数的导函数恰为前一函数。
28、校正的类型和各自特点
按校正装置在控制系统中的连接方式，校正方式可分为串联校正、反馈校正和前馈校正。
（1）如果校正装置和系统前向通道部分按串联方式相连接，即称为串联校正。
常用的串联校正装置有超前校正、滞后校正、滞后-超前校正三种类型。
在许多情况下,它们都是由电阻、电容按不同方式连接成的一些四端网络。
1、简单，常用。
2、对参数变化敏感。
（2）如果校正装置连接在系统的一个反馈回路内,则称为并联校正或反馈校正。
反馈校正主要用于机械量的控制系统，如位置控制系统、速度控制系统等。
最常用的反馈校正是速度反馈校正。
它的作用是产生与输出变量的导数成正比的校正信号，以改善系统的过渡过程性能，如减小超调量、缩短过渡过程时间、提高快速性等，同时使校正后的系统保持原有稳态精度。
用来作为速度反馈校正装置的部件主要有测速发电机、速度陀螺等。
1.可以抑制参数波动和非线性因素对系统的影响。
2.设计复杂。
（3）前馈校正的特点：
1.取自闭环外，不影响特征方程。
2.提高系统的精度，不单独使用。
与其他方法构成复合控制。
29、数字滤波的算法
数字滤波（digitalfiltering）：
用数字设备，通过一定的算法，对信号进行处理，将某个频段的信号进行滤除，得到新的信号的这一过程叫做数字滤波。
数字滤波器滤波器可以分为两大部分：
即经典滤波器和现代滤波器。
经典滤波器就是假定输入信号x（n）中的有用成分和希望滤除成分分别位于不同的频带，因而我们通过一个线性系统就可以对噪声进行滤除，如果噪声和信号的频谱相互混叠，则经典滤波器得不到滤波的要求。
通常有高通滤波器，低通滤波器，带通滤波器，带阻滤波器。
现代滤波器是从含有噪声的信号估计出有用的信号和噪声信号。
这种方法是把信号和噪声本身都视为随机信号，利用其统计特征，如自相关函数，互相关函数，自功率谱，互功率谱等引导出信号的估计算法，然后利用数字设备实现。
目前主要有维纳滤波，卡尔曼滤波，自适应滤波等数字滤波器。
算法：
1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法）A、方法：
根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A）每次检测到新值时判断：
如果本次值与上次值之差<
=A,则本次值有效如果本次值与上次值之差>
A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值
B、优点：
能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰
C、缺点无法抑制那种周期性的干扰平滑度差
2、中位值滤波法
A、方法：
连续采样N次（N取奇数）把N次采样值按大小排列取中间值为本次有效值
能有效克服因偶然因素引起的波动干扰对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果
C、缺点：
对流量、速度等快速变化的参数不宜
3、算术平均滤波法
连续取N个采样值进行算术平均运算，N值较大时：
信号平滑度较高，但灵敏度较低，N值较小时：
信号平滑度较低，但灵敏度较高，N值的选取：
一般流量，N=12；
压力：
N=4
适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动
对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用比较浪费RAM
4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）
把连续取N个采样值看成一个队列队列的长度固定为N每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据.（先进先出原则）把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果N值的选取：
流量，N=12；
N=4；
液面，N=4~12；
温度，N=1~4
对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高适用于高频振荡的系统
灵敏度低对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差不易消除由于脉冲干扰所引起
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