西南大学春1084《计算机控制技术》辅导资料答案.docx
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西南大学春1084《计算机控制技术》辅导资料答案
西南大学网络与继续教育学院
课程名称：
《计算机控制技术》课程代码：
1084学年学季：
20201
主观题
1、串级控制系统通常适用于下列几种情况：
用于抑制系统的主要干扰、用于克服对象的纯滞后、。
参考答案：
用于减少对象的非线性影响
2、通用运动控制器从结构上主要分为如下三大类：
基于计算机标准总线的运动控制器、Soft型开放式运动控制器、。
参考答案：
嵌入式结构的运动控制器
3、中值滤波，就是对某一参数连续采样n次（一般取n为奇数），然后把n次的采样值从小到大或从大到小排队，再取作为本次采样值。
参考答案：
中间值
4、常用的插值公式有、拉格朗日插值公式、线性插值公式等。
参考答案：
多项式插值公式
5、不同的阀芯形状，具有不同的理想流量特性：
直线流量特性、等百分比流量特性、抛物线流量特性以及。
参考答案：
快开流量特性
6、构成局域网的网络拓扑结构主要有星形结构、、环形结构和混合结构。
参考答案：
总线结构
7、对数字控制器的设计一般有连续化设计和两类。
参考答案：
离散化设计
8、D/A转换器的主要性能指标包括：
分辨率、转换时间和。
参考答案：
绝对误差
9、数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、等组成。
参考答案：
输出口地址译码电路
10、对于存在共模干扰的场合，不能采用单端输人方式，应采用方式，原因是其抗共模干扰能力强。
参考答案：
双端输入
11、产生差模干扰的因素主要有分布电容的静电祸合、长线传输互感、工频干扰，以及信号回路中元件的参数变化等。
参考答案：
50Hz
12、执行器按动作极性分类，可分为和反作用执行器。
参考答案：
正作用执行器
13、集散控制系统（DistriButedControlSystem,DCS）又称为分散控制系统，一般分为四级，即过程控制级、控制管理级、和经营管理级。
参考答案：
生产管理级
14、A/D转换器的主要性能指标包括：
分辨率、转换时间、量程、。
参考答案：
精度
15、模拟量输出通道一般由接口电路、、数/模转换器和电压/电流（v/I）变换器构成。
参考答案：
控制电路
16、在USB1.1版本中定义了两种速率的传输工作模式—低速模式和模式。
参考答案：
全速
17、RS-485是一种多发送器的电路标准，它是RS-422A性能的扩展，是真正意义上的总线标准。
它允许在两根导线（总线）上挂接台RS-485负载设备。
参考答案：
32
18、RS232C的电气连接方式的主要特点是：
非平衡的连接方式、采用点对点通信和。
参考答案：
公用地线
19、典型的计算机控制系统的硬件主要包括计算机主机、、操作控制台和常用的外部设备。
参考答案：
过程控制通道
20、按照通信线路上信息传送的方向，可分成三种传送方式：
全双工通信方式、半双工通信方式和。
参考答案：
单工通信方式
21、构成局域网的网络拓扑结构主要有星形结构、、环形结构和混合结构。
参考答案：
总线结构
22、预测控制算法的种类虽然多，但都具有相同的三个要素：
预测模型、和反馈校正。
参考答案：
滚动优化
23、通用运动控制器从结构上主要分为如下三大类：
基于计算机标准总线的运动控制器、Soft型开放式运动控制器、。
参考答案：
嵌入式结构的运动控制器
24、按功能分，液压阀可分为：
压力控制阀、方向控制阀和。
参考答案：
流量控制阀
25、计算机控制系统按照采用的控制方案的不同，可以分为程序和顺序控制、、高级控制、智能控制。
参考答案：
常规控制
26、一个典型的运动控制系统主要由运动部件、、执行机构、驱动器和运动控制器构成。
参考答案：
传动机构
27、在USB1.1版本中定义了两种速率的传输工作模式—低速模式和模式。
参考答案：
全速
28、按液压系统的压力分，所使用的液压阀可分为低压阀、、高压阀等。
参考答案：
中压阀
29、物位仪表按工作原理可分以下几种：
直读式物位测量仪表、浮力式物位测量仪表、静压式物位测量仪表、电磁式物位测量仪表、核辐射式物位仪表、声波式物位测量仪表以及
参考答案：
光学式物位测量仪表
30、过程控制通道可分为以下四种：
模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、。
参考答案：
数字量输出通道
31、根据工程统计，对计算机控制系统的干扰大部分是由产生的。
参考答案：
电源涡合
32、OSI七层网络结构，包括：
物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层与。
参考答案：
应用层
33、D/A转换器的主要性能指标包括：
分辨率、转换时间和。
参考答案：
绝对误差
34、IEEE488总线的数据传输速率≤MBit/s。
参考答案：
10
35、总线在完成一次传输周期时，可分为以下四个阶段：
申请分配阶段、寻址阶段、数据传输阶段和。
参考答案：
结束阶段
36、执行器按动作行程分类，可分为角行程执行器和。
参考答案：
直行程执行器
37、流量检测计，按测量的单位分，有和体积流量计。
参考答案：
质量流量计
38、热电阻引线对测量结果有较大的影响，现在常用的引线方式有、三线制和四线制三种。
参考答案：
两线制
39、计算机控制系统硬件技术的研究包括：
可编程控制器、可编程序调节器、单片微型电脑、、新型微型控制单元。
参考答案：
总线式工控机
40、对于存在共模干扰的场合，不能采用单端输人方式，应采用方式，原因是其抗共模干扰能力强。
参考答案：
双端输入
41、串级控制系统通常适用于下列几种情况：
用于抑制系统的主要干扰、用于克服对象的纯滞后、。
参考答案：
用于减少对象的非线性影响
42、在计算机数据处理系统中，常用的补偿方法有计算法、、折线法。
参考答案：
插值法
43、DAC1210是位数模转换器。
参考答案：
12
44、模拟量输出通道一般由接口电路、、数/模转换器和电压/电流（v/I）变换器构成。
参考答案：
控制电路
45、常见的总线集中控制方式主要有链式查询方式、和独立请求总线控制方式。
参考答案：
计数器定时查询方式
46、电动执行器主要由伺服放大器和执行机构组成，中间可以串接。
参考答案：
操作器
47、执行器按动作极性分类，可分为和反作用执行器。
参考答案：
正作用执行器
48、产生差模干扰的因素主要有分布电容的静电祸合、长线传输互感、工频干扰，以及信号回路中元件的参数变化等。
参考答案：
50Hz
49、互联设备是实现网络互联的基础，按连接网络的不同，网络互联设备分为中继器、、网桥、交换机、路由器和网关等。
参考答案：
集线器
50、计算机网络按交换方式划分，包括：
电路交换网、报文交换网和。
参考答案：
分组交换网
51、数控系统按结构分，包括：
开环数控系统、全闭环数控系统和。
参考答案：
半闭环数控系统
52、中值滤波，就是对某一参数连续采样n次（一般取n为奇数），然后把n次的采样值从小到大或从大到小排队，再取作为本次采样值。
参考答案：
中间值
53、实现A/D转换的方法很多，常用的有逐次逼近法、及电压频率转换法等。
参考答案：
双积分法
54、总线标准主要包括以下几方面的特性：
机械特性、电气特性、、时间特性。
参考答案：
功能特性
55、压力检测的方法很多，按敏感元件和转换原理的特性不同，一般分为以下几类：
液柱式压力检测、弹性式压力检测、、电气式压力检测。
参考答案：
负荷式压力检测
56、四线制指仪表的信号传输与供电用四根导线，其中两根作为电源线，另两根作为线。
参考答案：
信号
57、集散控制系统（DistriButedControlSystem,DCS）又称为分散控制系统，一般分为四级，即过程控制级、控制管理级、和经营管理级。
参考答案：
生产管理级
58、计算机控制系统的软件分为和应用软件两大部分。
参考答案：
系统软件
59、计算机控制系统的设计一般分为四个阶段：
确定任务阶段、、离线仿真和调试阶段以及在线调试和投运阶段。
参考答案：
工程设计阶段
60、按干扰作用方式的不同，干扰可分为差模干扰、和长线传输干扰。
参考答案：
共模干扰
61、计算机网络按网络拓扑划分，包括：
星形网、环形网、总线型网和。
参考答案：
网状网
62、算术平均值滤波就是对某一被测参数连续采样多次，计算其作为该点采样结果。
参考答案：
算术平均值
63、将连续系统离散化的方法有很多，如、后向差分法、前向差分法、冲击响应不变法、零极点匹配法、零阶保持法等。
参考答案：
双线性变换法
64、根据总线的传输方向，总线可以分为和双向总线。
参考答案：
单向总线
65、模拟式温度变送器主要由测量部分和组成。
参考答案：
放大部分
66、操作控制台一般应完成以下功能：
信息的显示、信息的记录、、信息输入。
参考答案：
工作方式状态的选择
67、信号在长线中传输会遇到三个问题:
一是高速变化的信号在长线中传输时出现的波反射现象，二是具有，三是长线传输会受到外界干扰。
参考答案：
信号延时
68、局域网中，利用传输媒体传输信号的技术可分为基带传输和两种。
参考答案：
宽带传输
69、相对于一般人工智能系统而言，专家系统具有以下特点：
启发性、透明性、。
参考答案：
活性
70、数字控制器的连续化设计步骤包括：
设计假想的连续控制器、选择采样周期T、、设计由计算机实现的控制算法、校验。
参考答案：
将D（s）离散化为D（z）
71、按照总线的数据传输方式，总线可以分为串行总线和。
参考答案：
并行总线
72、按液压系统的压力分，所使用的液压阀可分为低压阀、、高压阀等。
参考答案：
中压阀
73、根据测量方法，可将温度测量划分为和非接触式测温两大类。
参考答案：
接触式测温
74、根据计算机控制系统的发展历史和在实际应用中的状态计算机控制系统一般分为操作指导控制系统、直接数字控制系统、
大类。
参考答案：
计算机监督控制系统
75、计算机控制系统的控制过程可简单地归纳为三个过程：
信息的获取，信息的处理与。
参考答案：
信息的输出
76、干扰源、传播途径及构成了干扰系统的三个要素。
参考答案：
干扰对象
77、企业信息化网络可分为三个层次，从下到上依次为现场设备层、和信息管理层。
参考答案：
过程监控层
78、计算机网络按照网域的跨度分为：
局域网、区域网、。
参考答案：
广域网
79、对数字控制器的设计一般有连续化设计和两类。
参考答案：
离散化设计
80、DAC0832是位数模转换器。
参考答案：
8
81、按照总线内部信息传输的性质，总线可以分为数据总线、、控制总线和电源总线。
参考答案：
地址总线
82、不同的阀芯形状，具有不同的理想流量特性：
直线流量特性、等百分比流量特性、抛物线流量特性以及。
参考答案：
快开流量特性
83、HART通信协议是依照国际标准化组织（ISO）的开放式系统互连（OSI）参考模型，简化并引用其中三层（物理层、、应用层）而制定的。
参考答案：
数据链路层
84、自动控制系统一般可以分为开环控制系统和两大类。
参考答案：
闭环控制系统
85、什么是预测控制的三要素?
常见的预测控制的方案有哪些?
参考答案：
预测控制属于一种基于模型的多变量控制算法，也称之为模型预测控制。
预测控制算法的种类虽然多，但都具有相同的三个要素
化和反馈校正。
常见的预测控制方案有：
模型算法控制MAC，广义预测控制。
86、什么叫积分分离?
遇限切除积分的基本思想是什么?
参考答案：
积分分离PID算法的基本思想是:
在偏差e（k）较大时，暂时取消积分作用;当偏差e（k）小于某一设定值A时，才将积分作用投人，即
当大于A时，用P或PD控制;
当小等于A时，用PI或PID控制。
遇限切除积分的PID算法是抑制积分饱和的方法之一。
其基本思想是:
一旦计算出的控制量u（k）进入饱和区，一方面对控制量输出值限幅，令
值;另一方面增加判别程序，在PID算法中只执行消弱积分饱和项的积分运算，而停止进行增大积分饱和项的运算。
87、抑制尖峰干扰最常用的方法有哪些?
参考答案：
抑制尖峰干扰最常用的方法有三种:
在交流电源的输人端并联压敏电阻;采用铁磁共振原理（如采用超级隔离变压器
干扰抑制器。
另外，使系统远离干扰源，对大功率用电设备采取专门措施抑制尖峰干扰的产生等都是较为可行的方法。
88、按照网络的拓扑结构，计算机网络可以分为哪几类?
并对每类加以说明。
参考答案：
在计算机通信网络中，网络的拓扑（Topology）结构是指网络中的各台计算机、设备之间相互连接的方式。
常用的网络拓扑结构有以下几种。
①星形网。
以一台中心处理机为主而构成的网络，其他人网的计算机仅与该中心处理机
之间有直接的物理链路，中心处理机采用分时的方法为入网机器服务。
②环形网。
人网机器通过中继器接人网络，每个中继器仅与两个相邻的中继器有直接的
物理线路，所有的中继器及其物理线路构成了一个环状的网络系统，环形网也是局域网的一种主要形式。
<\
③总线型网。
所有人网机器共用一条传输线路，机器通过专用的分接头接人线路。
由于
线路对信号的衰减作用，总线型网仅用于有限的区域，常用于组建局域网。
④网状网络。
利用专门负责数据通信和传输的节点机构成的网络，人网机器直接接入节
点机进行通信，网状网络主要用于地理范围大、人网机器多的环境，例如构造广域网。
89、数字控制器的连续化设计步骤是什么?
参考答案：
数字控制器的连续化设计步骤。
1.设计假想的连续控制器
采用连续系统的设计方法（如频率特性法、根轨迹法等）设计出假想的连续控制器D（s）,
2.选择采样周期T
根据采样定理，采样周期。
由于被控对象的物理过程及参数的变化比较复杂，
致使模拟信号的最高角频率。
很难确定。
采样定理仅从理论上给出了采样周期的上限，实际采样周期的选择要受到多方面因素的制约。
3.将D（s）离散化为D（z）
将连续系统离散化的方法有很多，如双线性变换法、后向差分法、前向差分法、冲击响应不变法、零极点匹配法、零阶保持法等。
在这里，主要介
绍常用的双线性变换法、后向差分法和前向差分法。
90、简述干扰的主要来源及其传播途径。
参考答案：
计算机控制系统中干扰的来源是多方面的，有时甚至错综复杂。
总体上，按照来源，干扰可分为外部干扰和内部干扰。
外部干扰与系统所在环境和使
用条件有关，与系统内部结构无关。
内部干扰则由系统结构布局、制造工艺等引人。
干扰传播途径主要有电场祸合、磁场藕合、公共阻抗祸合。
91、什么是插补、直线插补和二次曲线插补?
参考答案：
当给定离散各点坐标x和y值之后，需要确定各坐标值之间的中间值，我们把求得这些中间值的数值计算方法称为插值或插补。
所谓直线插补是指在给定的两个基点之间用条近似直线来逼近，也就是由此定出中间点连接起来的折线近似于一条直线，而并不是真正的直线。
所谓二次曲线插补是指在给定的两个基点之间用一条近似曲线来逼近，也就是实际的中间点连线是一条近似于曲线的折线弧。
92、采用逐点比较法插补直线OP，起点坐标O（0，0），终点坐标P（5，-4），要求以表格形式给出插补计算过程，并画出插补运动轨迹。
参考答案：
93、
某系统的连续控制器设计为：
D（S）=U（S）/E（S）=（1+T1S）/（1+T2S），试用双线性变换法、前向差分法、后向差分法分别求取数字控制器
并分别给出三种方法对应的递推控制算法
参考答案：
解：
双线性变换法的数字控制器为：
D（Z）=（1+2/Tx（Z-1）/（Z+1）xT1）/（1+2/Tx（Z-1）/（Z+1）xT2）
=（T-2T1+（T+2T1）xZ）/（T-2T2+（T+2T2）xZ）
对应的递推控制算法为：
u（k）=-（T-2T2）/（T+2T2）xu（k-1）+（T+2T1）/（T+2T2）xe（k）+（T-2T1）/（T+2T2）xe（k
前向差分法的数字控制器为：
D（Z）=（1+T1x（Z-1）/T）/（1+T2x（Z-1）/xT）
=（T-T1+T1xZ）/（T-T2+T2xZ）
对应的递推控制算法为：
u（k）=-（T-T2）/T2xu（k-1）+（T+T1）/T2xe（k）+（T-T1）/T2xe（k-1）
后向差分法的数字控制器为：
D（Z）=（1+T1/Zx（Z-1）/T）/（1+T2/Zx（Z-1）/xT）
=（TxZ-T1+T1xZ）/（TxZ-T2+T2xZ）
对应的递推控制算法为：
u（k）=T2/（T+T2）xu（k-1）+（T+T1）/（T+T2）xe（k）-T1/（T+T2）xe（k-1）
94、输人/输出通道中经常会遇到什么干扰?
如何进行抑制?
参考答案：
过程通道是计算机控制系统的现场数据采集输人和输出通道，它包括了现场信号源、信号线、转换设备、I/O
涉及内容多，分布广，受干扰的可能性大，其抗干扰问题非常重要。
过程通道干扰的来源是多方面的，主要有共模干扰、差模干扰和长线传输干扰。
1.共模干扰的抑制
共模干扰产生的原因主要是不同的地之间存在共模电压，以及模拟信号系统对地的漏阻
抗。
共模干扰的抑制措施主要有三种:
变压器隔离、光电隔离、浮地屏蔽。
2.差模干扰的抑制
差模干扰信号和有效信号相串联，叠加在一起作为输入信号，因此，对差模干扰的抑制较为困难。
对差模干扰应根据干扰信号的特性和来源，分别
采用不同的措施来抑制。
①对于来自空间电磁藕合所产生的差模干扰，可采用双绞线作为信号线，目的是减少电磁感应，并使各个小环路的感应电势相互反向抵消。
也可
用金属屏蔽线或屏蔽双绞线。
②根据差模干扰频率与被测信号频率的分布特性，采用相应的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
滤波器是一个选频电路，其功
能是让指定频段的信号通过，将其余频段的信号衰减或滤除。
在工业控制中，差模信号往往比被测仪器变化快。
故在
如选用无源RC滤波电路，或采用有源低通滤波器，都可以较好地对其滤除。
③当对称性交变的差模干扰电压或尖峰型差模干扰成为主要干扰时，选用积分式或双积分式A/D转换器可以消弱差模干扰的影响。
因为这种转换器
是对输人信号的平均值而不是瞬时值进行转换，所以，对于尖峰型差模干扰具有抑制作用;对称性交变的差模干扰，可在积分过程中相互抵消。
④被测信号与干扰信号的频谱相互交错时，通常的滤波电路很难将其分开，可采用调制解调器技术。
选用远离干扰频谱的某一特定频率对信号进行
调制，然后再进行传输，传输途中混入的各种干扰很容易被滤波环节滤除，被调制的被测信号经硬件解调后，可恢复原来的有用信号频谱。
长线传输干扰的抑制
长线传输干扰主要是空间电磁祸合十扰和传输线上的波反射干扰。
（1）采用同轴电缆或双绞线作为传输线
同轴电缆对于电场干扰有较强的抑制作用，工作频率较高。
双绞线对于磁场干扰有较好的抑制作用，绞距越短，效果越好。
双绞线间的分布电容较大，
对于电场干扰几乎没有抑制能力，而且当绞距小于5~时，对于磁场干扰抑制的改善效果不显著。
因此，在电场干扰较强时须采用屏蔽双绞线。
在使用双绞线时，尽可能采用平衡式传输线路。
所谓平衡式传输线路，是指双绞线的两根线不接地传输信号。
因为这种传输方式具有较好的抗差模干
扰能力，外部干扰在双绞线中的两条线中产生对称的感应电动势，相互抵消。
同时，对于来自地线的干扰信号也受到抑制。
非平衡式传输线路是将双绞线其中一根导线接地的传输方式。
这种情况下，双绞线间电压的一半为同相序分量，另一半为反相序分量。
非平衡式传输
线路对反相序分量具有较好的抑制作用，但对同相序分量则没有抑制作用，因此对于干扰信号的抑制能力较平衡式传输要差，但较单根线传输要强。
（2）终端阻抗匹配
为了消除长线的反射现象，可采用终端或始端阻抗匹配的方法。
同轴电缆的波阻抗一般为50~100Ω，双绞线的波阻抗为100~200Ω。
进行阻抗匹配，首先需要通过测试或由已知的技术数据掌握传输线的波阻抗
大小。
95、OSI模型分为哪七层?
并对每层的功能进行说明。
说明其特点及应用范围。
参考答案：
OSI模型描述了两台计算机间的通信应该如何发生。
现在越来越多的销售商转向OSI，而使这个标准成为一个实用的标准。
每一层次都由一个定义得很好的界面接口与其他层次分隔开来。
以下是对七个层次的具体描述。
（1）物理层（PhysicalLayer）
OSI模型的这个部分提供了建立网络的物理及电气连接特性，如双绞线电缆、光缆、同轴电缆、连接器等等。
可以认为这一层是一个硬件层，通常做
成芯片、印制电路板（网络适配器）和电缆等。
（2）数据链路层（DataLinkLayer）
在信息传输的这个过程中，电脉冲信号进人或离开网络电缆。
代表数据信息的网络电信号（位模式、编码方法和令牌
这一层能够发现并通过要求重新传送损坏的信息包纠正错误。
正是因为数据链路层如此复杂，一般将其划分为一个介质存取控制
路控制（LLC）层。
MAC子层负责网络访问（无论是令牌传递还是带冲突的逻辑链路控制检测）和网络控制。
LLC子层工作于
接收用户的数据信息。
这一层的大部分或全部内容由网络适配器上的芯片实现，而再往上的各层则是由软件
（3）网络层（NetworkLayer）
这一层切换路由信息包，使之到达它们的目的地。
网络层负责寻址及
升级会员 