计算机自动控制技术.docx
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计算机自动控制技术
《计算机自动控制技术》复习题
一选择题
1下面关于微型计算机控制技术的叙述，正确的是（D）
A.微型计算机控制系统只能用于单片机系统
B.在任何控制系统中都可以运用微型计算机控制系统
C.微型计算机控制技术不能用于自动化仪表
D.微型计算机控制技术可用于计算机控制系统及自动化仪表
2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机给定值并提供给DDC计算机
C.当DDC计算机出项故障时，SCC计算机也无法工作
D.SCC计算机与控制无关
3关于现场总线控制系统，下面的说法中，不正确的是（C）
A省去了DDC中的控制站和现场仪表环节
B采用纯数字化信息传输
C只有同一家的FCS产品才能组成系统
DFCS强调“互联”和“互操作性”
4闭环控制系统是指（B）
A.系统中各生产环节首尾相连形成一个环
B.输出量经反馈环节回到输入端，对控制产生影响
C.系统的输出量供显示和打印
D.控制量只与控制算法和给定值相关
5下列缩写表示现场可编程逻辑阵列的是（D）
APLCB.PLDC.GALD.FPGA
6多路开关的作用是（A）
A.完成模拟量的切换B.完成数字量的切换
C.完成模拟量与数字量的切换D.完成模拟量或数字量的切换
7采样-保持电路的逻辑端接+5V，输入端从边至，输出端为（A）
A从边至B.从边至并维持不变
C.维持在D.快速升至并保持不变
8CD0541的INH端接地，C、B、A端依次接101B，（C）被选通
AIN/OUT至IN/OUT4共5个通道B.IN/OUT4通道
C.IN/OUT5通道D.没有通道
9CD4097的INH端接+5V，C，B，A端依次接111B，（D）被选通
AX组的IN/OUT7通道B.Y组的IN/OUT7通道
C.X组和Y组的IN/OUT7通道D.没有通道
10DAC0832的
端接-5V，
接运算放大器异名端，输入为1000000B，输出为（B）
A+5VB.+C.-5VD.
11在第18题的基础上，再接一级预算放大器构成双极性电压输出，输入C0H时，输出为（A）
B.+C.D.+
12采用ADC0809构成的模拟量输入通道，ADC0809在其中起到（D）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
13A/D转换器
分别接-5V和+5V，说明它（A）
A输入为双极性，范围是-5V～+5VB.输入为双极性，范围是-10V～+10V
D.输出为双极性，范围是-FFV～+FFVD.输入为单极性，范围是0～+5V
14关于ADC0809中的EOC信号的描述，不正确的说法是（C）
AEOC呈高电平，说明转换结束
BEOC呈高电平，可以向CPU申请中断
CEOC呈高电平，表明数据输出锁存器已被选通
DEOC呈低电平，处于转换过程中
15当D/A转换器的位数多于处理器的位数时，接口设计中不正确的是（D）
A数据分批传送B.需要两级数据缓存
C.输入的所有数字位必须同时进行转换D.数据按输入情况分批进行转换
16.完整键盘功能处理程序应包括（C）。
A．计算键值B.按键值转向相应功能程序
C.计算键值并转向相应功能程序D.判断是否有键被按下
17.键盘锁定技术可以通过（C）实现。
A.设置标志位B.控制键值锁存器的选通信号
和B都行C.定时读键值
18.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
19.采用共阴极LED多位数码管显示时，（A）
A.位选信号为低电平，段选信号为高电平
B.位选信号为高电平，段选信号为低电平
C.位选信号、段选信号都为高电平
D.位选信号、段选信号都为低电平
20.在LED多位数码管显示电路中，（B）
A.位选模型决定数码管显示的内容
B.段选模型决定数码管显示的内容
C.段选模型决定哪位数码管显示
D.不需要位选模型
21.当4位LED显示，用一片74LS377提供锁存，构成（A）。
A.动态显示，因为电路中只有一个锁存器
B.静态显示，因为电路中有锁存器
C.动态显示，因为不断改变显示内容
D.静态显示，因为CPU总是通过锁存器提供显示模型
22.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）。
23.当键盘与单片机间通过————INT0中断方式接口时，中断服务程序的入口地址是2040H，只有（C）才能正常工作。
A.把2040H存入0003HB.把2040H存入000BH
C.把AJMP2040H的机器码存入0003HD.把AJMP2040H的机器码存入000BH
显的关键技术是解决驱动问题，正确的做法是（D）。
A.采用固定的交流电压驱动B.采用直流电压驱动
C.采用交变电压驱动D.采用固定的交变电压驱动
的多极驱动方式中采用电压平均化法，其中关于偏压的说法正确的是（A）。
A.段与对应背极间电位差压B.段与对应背极间平均电压与门限电压之差
C.偏压为正，显示D.电压为正，消隐
26.无论动态显示还是静态显示都需要进行译码，即将（D）。
A.十进制数译成二进制数B.十进制数译成十六进制数
C.十进制数译成ASCII码D.十进制数译成7段显示码
27．在计算机交流电机控制系统中，需要解决的问题是（D）。
A.将交流变成直流后并放大B.将直流变成交流后并放大
C.设单向开关，是直流电通过并放大D.设双向开关，使交流电通过并放大
28.开关量控制系统中，常设有光电隔离器，下面描述错误的是（A）。
A.将被控系统与微型机控制系统间完全断开，以防CPU受到强电的冲击
B.将被控系统与微型机控制系统通过光电效应连成系统，实现控制
C.控制信号到位时被控电路接通，否则电路切断，起开关作用
D.耦合、隔离和开关
串行总线电气特性规定逻辑1的电平是（C）。
A.0.3
以下D.+3V以上
30.主计算机与通信处理机通过RS-232C电缆连接，两台设备的最大距离为（C）时，适合用近距离电缆连接。
A.5米B.10米
C.15米D.20米
31在工业过程控制系统中采用的数据常搀杂有干扰信号，（D）来提高信/噪比。
A.只能通过莫逆滤波电路B.只能通过数字滤波程序
C.可以通过数字滤波程序或模拟滤波电路D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路
32系统采用程序判断滤波，实验发现总有一些杂波残留，原因是（B）
A.取样次数太少B.ΔY取值太大
C.ΔY取值太小D.相邻两次采样值间的差小于ΔY
二简答题
1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?
答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.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？
答
（1）实时：
所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
（2）“在线”方式：
在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。
（3）“离线”方式：
若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3微型计算机控制系统的硬件是由哪几部分组成？
各部分的作用是什么？
答：
微型计算机控制系统硬件由主机CPU、接口电路、外部设备和检测与执行机构组成；各部分作用见教材。
4操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？
它们之间有何区别和联系？
答：
（1）操作指导控制系统：
在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。
计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作用。
（2）直接数字控制系统（DDC系统）：
DDC（DirectDigitalControl）系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。
DDC系统是闭环系统，是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。
（3）计算机监督控制系统（SCC系统）：
SCC（SupervisoryComputerControl）系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。
SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。
5说明嵌入式系统与一般微型计算机扩展系统的区别。
答：
（1）存储容量小。
不具备如硬盘那样大容量的存储介质，而使用EPROM|、EEPROM或闪存作为存储介质；
（2）软硬件一体。
嵌入式系统的应用软件与硬件于一体，类似于PC机中的BLOS的工作方式，具有软件代码少，、高度自动化和响应速度快等特点，特别适合要求实时和多任务的系统；（3）它是可独立工作的“器件”。
6采样周期越小越好吗？
为什么？
答：
不是，采样周期过短,则两次实测值的变化量太小，而且，频繁的采样必然会占用较多的计算工作时间，同时也会增加CPU的计算负担，对一些变化缓慢的受控对象，无须很高的采样频率即可满意地进行跟踪，过多的采样反而没有多少实际意义。
7简述多路开关的工作原理
答：
多路开关主要用于把多个模拟量参数分时地接通，常用于多路参数共用一台A/D转换器的系统中，完成多对一的转换。
8采样-保持器有什么作用？
试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响。
答：
采样保持器的作用：
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。
保持电容的影响：
保持电容值小，则采样状态时充电时间常数小，即保持电容充电快，输出对输入信号的跟随特性好，但在保持状态时放电时间常数也小，即保持电容放电快，故保持性能差；反之，保持电容值大，保持性能好，但跟随特性差。
9在数据采集系统中，是不是所有数据输入系统都需要采样-保持器，为什么？
答：
为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可以采用带有保持器电路的采样器。
所以，对于输入信号变化很慢，如温度信号；或者A/D转换时间较快，A/D转换器时间足够短，使得在A/D转换期间输入信号变化很小，在允许的A/D转换精度内，就不必再选用采样保持器。
10A/D和D/A转换器在微型计算机控制系统中有什么用途？
答：
在工业生产过程中，一方面，被测参数都是连续变化的模拟量。
而微型计算机处理的数据只能是数字量，所以数据在进入微型计算机之前，必须把模拟量转换成数字量，这就要用到A/D转换器；另一方面，由于大多数执行机构都只能接受模拟量，为了控制执行机构，经微型计算机处理后的数据还必须再转换成模拟量，这就需要D/A转换器。
可见，A/D和D/A转换是微型计算机接收、处理、控制模拟量参数过程中不可缺少的环节。
11说明逐次逼近型A/D转换器的转换原理。
答：
逐次逼近转换过程和用天平称物重非常相似。
天平称重物过程是，从最重的砝码开始试放，与被称物体行进比较，若物体重于砝码，则该砝码保留，否则移去。
再加上第二个次重砝码，由物体的重量是否大于砝码的重量决定第二个砝码是留下还是移去。
照此一直加到最小一个砝码为止。
将所有留下的砝码重量相加，就得此物体的重量。
仿照这一思路，逐次比较型A/D转换器，就是将输入模拟信号与不同的参考电压作多次比较，使转换所得的数字量在数值上逐次逼近输入模拟量对应值。
12为什么高于8位的D/A转换器与8为的微型计算机的接口必须采用双缓冲结构？
这种双缓冲工作于DAC0832的双缓冲工作在接口上有什么不同？
答：
在进行数一模转换中,只有保持转换器数据输入端的数字电平,才能得到固定的模拟输出电平。
故D/A转换器数据输入端与CPU数据总线相连时,中间必须加入数据缓冲寄存器。
为简化转换器与的接口电路,使转换器的数据输入端直接挂在数据总线上,并使逻辑控制线减到最少,集成D/A芯片大多都在片内设置了双缓冲寄存器。
这种结构根据各种CPU接口电路的需要,可以设计成多种不同的电路形式,增大使用的灵活性。
该双缓冲结构与DAC0832的双缓冲的不同在于其第一级由3个4位寄存器组成。
13串行A/D转换器有什么特点？
答：
适应对数据采样频率要求不是特别高的应用场合，使用方便；外部接口电路（如MAXl224/MAXl225系列）简单，其串行接口也易于与单片机连接，而且占用单片机口线少，所以设计和调试都非常容易；
综合以上两点可以看出，串行A/D转换器性能优良、功耗低、精度高、可靠性好、接口简便，实用价值高
14键盘为什么要防止抖动？
在计算机控制系统中如何实现防抖？
答：
多数键盘的按键均采用机械弹性开关。
一个电信号通过机械触点的断开、闭合的过程，完成高低电平的切换。
由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合及断开的瞬间必然伴随有一连串的抖动。
为了使CPU对一次按键动作确认一次，必须消除抖动的影响。
防抖的措施：
硬件防抖技术：
滤波防抖电路、双稳态防抖电路
软件防抖技术：
软件延时
15.在工业过程控制中，键盘有几种？
它们各有什么特点和用途？
答：
从功能上分：
数字键和功能键（数字键用于数字的输入；功能键用于功能转换）
从结构上分：
非编码键盘通过软件识别按键；编码键盘通过硬件识别按键
16.试说明非编码键盘扫描原理及键值计算方法。
答：
扫描原理：
通常采用软件的方法，逐行逐列检查键盘状态，当发现有键按下时，用计算或查表的方式得到该键的键值。
扫描方法又分为程控扫描法、中断扫描法和定时扫描法。
键值计算方法：
判断有无键按下，去除键抖动，判断是哪一个键按下，以求出闭合键的键值，确定键值
17.编码键盘和非编码键盘有什么区别？
在接口电路与软件设计上有什么区别？
答：
非编码键盘通常采用软件的方法，逐行逐列检查键盘状态，当发现有键按下时，用计算或查表的方式得到该键的键值。
编码键盘内部设有键盘编码器，被按下的键号由编码器直接给出，同时具有防抖和解决重键等功能。
非编码键盘接口电路复杂而编码键盘接口电路简单。
18什么叫重建？
计算机如何处理重键？
答：
重键是指一次按键产生多次击键的效果，编程时，将键的释放作为按键的结束。
19.LED发光二极组成的段数码管显示器，就其结构来讲有哪两种接法？
不同接法对字符显示有什么影响？
答：
共阴极：
共阴极LED数码管的发光二极管的阴极共地，当某个发光二极管的阳极电压为高电平时，二极管发光。
共阳极：
共阳极LED数码管是发光二极管的阳极共接，当某个发光二极管的阴极电压为低电平时，二极管发光。
20多位LED显示器显示方法有几种？
它们各有什么特点？
答：
LED静态显示方式
静态显示方式的特点：
（1）每块显示器件都处于选通状态
（2）只要控制显示位的段选码，就可显示出相应的字符
（3）每一位都可独立显示，在同一时刻每一位显示的字符可以不同
静态显示方式的缺点：
（1）需要N×8根I/O口线，占用的I/O资源较多
（2）显示位比较多时，硬件线路比较复杂，成本增加
LED动态显示方式
LED动态显示就是将所有显示位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制，而位选线则由其他的I/O口控制，实现各位的分时选通。
8位动态LED显示电路只需要两个8位的I/O口
一个控制位选码→I/O
（1）
一个控制段选码→I/O
（2）
由于所有位的段选码由一个I/O口控制，因此要使每位显示不同的字符，必须采用扫描显示方式，即每一时刻选通一个显示位。
同时段选控制I/O口输出要显示字符对应的段选码，使该位显示相应的字符。
显示一段时间后，再选通下一显示位。
如此循环下去。
每一时刻只能选择一位。
21.无论动态显示还是静态显示，都有硬件译码和软件译码之分，这两种译码方法其段、位译码方法各有什么优缺点？
答：
软件译码：
BCD码到7段显示码的转换是利用软件查表法来实现的。
硬件译码：
就是用硬件译码器代替软件求得显示代码
22数字滤波与模拟滤波相比有什么优点？
答：
（1）无须增加任何硬件设备，只要在程序进入数据处理和控制算法之前，附加一段数据
滤波程序即可。
（2）由于数字滤波不需要增加硬件设备，所以系统可靠性高，不存在阻抗匹配问题。
（3）对于模拟滤波器，通常是个通道专用的，而对于数字滤波器来说，则可多通道共享，
从而降低成本。
（4）可以对频率很低的信号进行滤波，而模拟滤波器由于受电容容量的限制，频率不可能太低。
（5）使用灵活、方便，可根据不同的滤波方法或改变滤波器的参数。
23常用的数字滤波方法有几种？
它们各自有什么优缺点？
答：
6种
程序判断滤波：
当采样信号由于随机干扰，如大功率用电设备的启动或停止，造成电流的尖峰干扰或错误检测，以及变送器不稳定而引起的严重失真等现象时，可采用程序判断法进行滤波。
算术平均值滤波：
主要用于对压力、流量等周期脉动参数的采样值进行平滑加工，但对脉冲性干扰的平滑作用尚不理想。
因而它不适用于脉冲性干扰比较严重的场合。
滑动平均值滤波：
适用于有脉动式干扰的场合。
RC低通数字滤波：
常用于慢速随机变量滤波。
复合数字滤波：
把两种或者两种以上有不同滤波功能的数字滤波器组合起来，组成滤波器适用于两种及其以上的滤波，可以消除干扰
24在程序滤波判断滤波方法中，ΔY如何确定？
其值越大越好吗？
答：
通常根据经验数据获得，必要时，也可由实验得出。
不是，其值太大，各种干扰信号将“乘虚而入”，使系统误差增大。
25算术平均滤波、加权平均滤波及滑动滤波三者的区别是什么？
答：
算数滤波对于N次以内所有的采样值来说，所占比列是相同的；但加权平均滤波中，个采样值取不同的比列；滑动滤波不需要采样N次，时间短，检测速度快。
26在PID调节器中，系数Kp、Ki、Kd各有什么作用？
他们对调节品质有什么影响？
答：
pid调节即为比例，积分，微分调节。
Kp为比例参数，主要是用于快速调节误差；Ki为积分参数，主要是用于调节稳态时间；Kd为微分参数，主要是用于预测误差趋势，提前修正误差。
PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
27在PID调节器中，积分项有什么作用？
常规PID、积分分离与变速积分3种算法有什么区别和联系？
答：
积分，反应系统的累计偏差，使系统消除稳态误差，提高无差度，因为有误差，积分调节就进行，直至无误差；
积分分离与变速积分算法是常规PID算法的改进型，积分分离算法的数字PID积分的取舍由一个极限值确定，属于开关控制，而变速积分则是线性控制。
28在数字PID中，采样周期是如何确定的？
它与哪些因素有关？
采样周期的大小对调节品质有何影响？
答：
从理论上将，采样周期越小，失真越小。
但从控制器本身而言，大都依靠偏差信号E（k）进行调节计算。
采样周期为T,则1/T>=2*BB为信号带宽
当采样周期T太小时，偏差信号E（k）也会过小，此时计算机将会失去调节作用，而采样周期T过长又会引起误差，因此采样周期T必须综合考虑。
29.说明固态继电器、大功率场效应管开关及控制开关有什么区别？
它们分别用在什么场合?
答：
场效应管是利用改变电场来控制固体材料导电能力的有源器件。
可适用于各种场合
固态继电器是一种带光电隔离器的无触点开关，用晶体管或可控硅代替常规继电器的触点开关。
适用于安静的场合
可控硅简称SCR，也称晶闸管，是一种大功率电器元件，在交直流电机调速系统、调功系统以及随动系统中得到广泛应用。
30.说明PWM调速系统的工作原理。
答：
PWM调速：
采用脉冲信号作为电机的控制信号，通过改变脉冲信号的占空比实现对电机速度的控制。
总线在实际应用中有几种接线方式？
它们都应用在哪些场合？
答：
三种接线方法。
理论接法（七线制）：
支持Modem，使用握手信号控制数据传送
简易接法（七线制）：
支持Modem，使用一些握手信号控制数据传送
简易接法（三线制）：
不使用握手信号控制数据传输
总线最重要的接线有哪些？
其功能是什么？
最重要的接线有TxD,RxD,GND。
TxD:
发送数据线；RxD：
接收数据线;
GND：
信号地线。
33RS-422和RS-485总线为什么比RS-232-C总线传送距离长？
答：
两者的协议不一样，RS485用的是差分方式传送，A线和B线之间是差分信号，查分的好处就是抗干扰能力比较强，所以传得更远，RS232是全双工，RS485是半双工！
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