计算机控制系统模拟系统二

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1、计算机控制系统模拟系统二计算机控制系统模拟系统二一填空题填空题（20 分）1、实现直线插补和二次曲线插补的方法很多，常见的有： 、 、 和 。2、长线传输干扰的抑制方法有 和 。3、计算机控制系统的 CPU 抗干扰技术措施常常采用 、 、 和 等方法，另外经常采用的软件抗干扰技术有 1、 、2、 、3、 4、 等。4、数字量输入通道一般由 、 、 等组成，而数字量输出通道一般主要由 、 、 等组成。5、D/A 转换器是指将数字量转换成模拟量的元件或装置，它的主要技术指标有 、 、 等。6、工业控制机包括硬件和软件两部分，其中硬件包括 1、 、2、 、3、 ，4、 ，5、 ，6、 ，7、 。7、

2、在数字控制器中的偏差处理部分可分为 、 、 、和 等四部分。8、直线插补计算时，每走一步，都要进行的 4 个步骤为 、 、 、 。9、产生量化误差的原因主要有： 、 、 、 4 个方面。二、概念解释概念解释: （10 分）分）请解释以下几个概念：无平衡无扰动切换、数字滤波、指令冗余、差错控制技术、分散控制系统三、判断题（判断题（10 分）分）（注：如果有错误，请改正！）（注：如果有错误，请改正！）1、数控系统一般由输入装置、输出装置、控制器和插补器等四大部分组成，这些功能都由计算机来完成。 （ ）2、多变量控制系统解耦的条件是系统的闭环传递函数矩阵为对称矩阵。 （ ）3、16 位 A/D 转换

3、的分辨率为 0.0000152。 （ ）4、接口是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。 （ ）5、传感器是将生产过程工艺参数转换为电参数的装置。 （ ）四、选择题，请将你认为正确的答案全部选择出来填入空中选择题，请将你认为正确的答案全部选择出来填入空中（10分）1下列的抗干扰方法中，属于硬件滤波的有（ ） ，属于软件滤波的有（ ） 。平均值滤波、 中值滤波、 RC 滤波、 光电隔离滤波惯性滤波、 LC 滤波、 始端屏蔽2下述选项中，属于系统软件的有（ ） ，属于应用软件的有（ ） 。汇编语言、 发电机故障分析软件、 Windows98 软件、 DOS 软件变电站综自软件、 惠

4、普打印机驱动软件3. 下列的抗干扰方法中， （ ）可以抑制串模干扰， （ ）可以抑制共模干扰。带通滤波、 浮地屏蔽、 光电隔离、 采用双绞线作信号线高通滤波、 终端屏蔽 4 下述选项中，属于内部总线的有（ ） ，属于外部总线的有（ ） 。PC 总线、 数据总线、 PCI 总线、 ISA 总线RS-488 串行总线、 控制总线、 USB 总线5一个 10 位的 A/D 转换器，其量化精度约为（ ） ，若其孔径时间为 5 微妙，如果要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率约为（ ） 。1%、 0.4%、 0.5%、 0.2%、 0.1%、 16 HZ、 32HZ、 64HZ

5、、128HZ五、问问答题答题（10 分）1什么是模块化程序设计和结构化程序设计？程序设计通常分为哪 5 个步骤？（5 分）2采样周期的选择需要考虑哪些因素？（5 分）五、计算题，要求写出解题过程（计算题，要求写出解题过程（40 分）分）1、若加工第一象限直线 OA，起点 O（0，0） ，终点 A（10，6） 。要求： 按逐点比较法插补进行列表计算。 （12 分） 2、某炉温度变化范围为 02000，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

6、迁移到 400，此时系统对炉温变化的分辨率为多少？（13 分） 3、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 D（Z） ，并分别给出三种方法对应的递推控制算法（15 分）答案 一、一、填空题（每空填空题（每空 0.5 分）分） 1、逐点比较法、数字积分法、数字脉冲乘法器； 2、终端匹配、始端匹配； 3、WATCHDOG（看门狗） 、电源监控（掉电检测及保护） 、复位，数字滤 波技术、开关量抗干扰技术、指令冗余技术、软件陷阱技术； 4、输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路，输出锁

7、存器、输出驱 动电路、输出口地址译码电路； 5、建立时间、分辨率、线性误差； 6、主机板、内部总线和外部总线、人-机接口、系统支持板、磁盘系统、通 讯接口、输入输出通道； 7、计算偏差、偏差报警、输入补偿、非线性特性； 8、偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判断； 9、A/D 转换的量化效应、控制规律计算中的量化效应、控制参数的量化效 应、D/A 转换的量化效应；二、二、概念解释：概念解释： 无平衡无扰动切换是指在进行手动到自动或自动到手动的切换之前，无须由 人工进行手动输出控制信号与自动输出控制信号之间的对位平衡操作，就可 以保证切换时不会对执行机构的现有位置产生扰动。数字滤波就是通过一定的

8、计算或判断程序减少干扰在有用信号中的比重，与 模拟滤波相比有以下优点：不须增加硬设备，可靠性高，稳定性好；可对频 率很低的信号实现滤波；根据信号的不同，可采用不同的滤波方法或滤波参 数，具有灵活、方便、功能强的特点；在程序的编写过程中，我们多采用单字节指令，并在关键的地方人为的插入 一些单字节指令或将有效单字节指令重复书写，这就是指令冗余；为了提高通讯传输质量，人们采用的改善信道的电性能，使误码率降低，就 是差错控制技术，他包括检验错误和纠正错误；分散控制系统又名分布式计算机控制系统，它综合了计算机技术、控制技术、 通讯技术和 CRT 技术，集中了连续控制、批量控制、逻辑顺序控制、数据 采集等

9、功能。三、三、判断题判断题 1、正确； 2、错，多变量控制系统解耦的条件是系统的闭环传递函数矩阵为对角线矩 阵。 3、正确； 4、错，过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接 通道； 5、正确； 四、四、选择题（每题选择题（每题 2 分）分） 1、 （RC 滤波、光电隔离滤波、LC 滤波） ， （平均值滤波、中值滤波、惯性滤 波） ； 2、 （Windows98 软件、DOS 软件） ， （发电机故障分析软件、变电站综自软 件、惠普打印机驱动软件） ； 3、 （带通滤波、采用双绞线作信号线、高通滤波） ， （浮地屏蔽、光电隔离） ；4、 （PC 总线、PCI 总线、ISA 总

10、线） ， （RS-488 串行总线、USB 总线） ； 5、 （0.1%） ， （32HZ） 。五、五、问答题（问答题（10 分）分） 1、模块化程序设计的出发点是把一个复杂的系统软件，分解成为若干个功 能模块，每个模块执行单一的功能，并且具有单入口单出口结构；机构 化程序设计是采用自顶向下逐步求精的设计方法和单入口单出口的控制 结构的一种程序设计技术；程序设计通常分为问题定义、程序设计、编 码、调试、改进和再设计五个步骤。(加入一定的解释) 2、采样周期的选择首先要考虑的因素是要满足香农采样定理，还应考虑给 定值的变化频率、被控对象的特性、执行机构的类型、控制算法的类型、 控制的回路数等因素

11、。(加入一定的解释)六、六、计算题（计算题（10 分）分） 1、解：坐标进给的总步数 Nxy = 10 + 6 = 16, Xe = 10, Ye = 6, 插补计 算过程如表所示：步数偏差判别坐标进给偏差计算终点判断起点F0 = 0Nxy = 161F0 = 0+XF1= F0-Ye = -6Nxy = 152F1 0+XF3= F2-Ye = -2Nxy = 134F3 0+XF5= F4-Ye = 2Nxy = 116F5 0+XF6= F5-Ye = -4Nxy = 107F6 0+XF8= F7-Ye = 0Nxy = 89F8 = 0+XF9= F8-Ye = -6Nxy = 71

12、0F9 0+XF11= F10-Ye = -2Nxy = 512F11 0+XF13= F12-Ye = 2Nxy = 314F13 0+XF14= F13-Ye = -4Nxy = 215F14 0+XF16= F15-Ye = 0Nxy = 02、解：Xmax = 2000, Xmin = 0, = 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)/ ) = log21001 10 若 A/D 转换器字长不变，改变零点偏移，此时 Xmax = 2000, Xmin

13、= 400,n = 10，系统对炉温的分辨率为： = （2000 400）/（210 1） 1.564 3、解：双线性变换法的数字控制器为： D（Z）=（1 + 2/T x (Z-1)/(Z+1)x T1）/（1 + 2/T x (Z-1)/(Z+1) x T2）= (T - 2T1 +(T + 2T1) x Z)/ (T - 2T2 + (T + 2T2) x Z) 对应的递推控制算法为： u(k) = -(T - 2T2)/(T + 2T2) x u(k-1)+ (T + 2T1)/(T + 2T2) x e(k) + (T - 2T1)/(T + 2T2) x e(k-1) 前向差分法的

14、数字控制器为： D（Z）=（1 + T1 x (Z-1)/ T）/（1 + T2 x (Z-1)/ x T）=（T - T1 + T1 x Z）/ (T - T2 + T2 x Z) 对应的递推控制算法为： u(k) = -(T - T2)/ T2 x u(k-1) + (T + T1)/ T2 x e(k) + (T - T1)/ T2 x e(k-1) 后向差分法的数字控制器为： D（Z）=（1 + T1 / Z x (Z-1)/ T）/（1 + T2 / Z x (Z-1)/ x T）=（T x Z - T1 + T1 x Z）/ (T x Z - T2 + T2 x Z) 对应的递推控制算法为： u(k) = T2 / (T + T2) x u(k-1) + (T + T1)/ (T + T2) x e(k) - T1 / (T + T2) x e(k-1)