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1、一、 简答题1、 简述计算机控制系统与常规仪表控制系统的基本结构及主要异同点。答： 基本结构：1、计算机控制系统由控制计算机和生产过程两部分组合，包括微型计算机、A/D 转换接口、D/A 转换接口、执行器、被控对象及测量变送器。2、常规仪表控制系统一般分为闭环控制和开环控制，基本结构包括执行器、被控对象、测量变送器和反馈控制器（开环无此项） 。相同点：1、结构基本相同，功能相同。2、计算机控制系统是由常规仪表控制系统演变而来。不同点：1、前者一般均采用闭环控制，后者开闭环都有。2、前者的计算机采用的是数字信号传递，后者采用模拟信号传递。3、前者多由硬件和软件组成，后者只有硬件。2、D/A 转换
2、器的性能指标有哪些？ 答：1、分辨率：分辨率是指 D/A 转换器对输入单位数码变化的敏感程度。2、转换精度：转换精度是指转换后所得到的实际值与理论值的接近程度，它可以用绝对误差和相对误差来表示3、偏移量误差：偏移量误差是指输入数字量时，输出模拟量对零的偏移值。4、线性误差：线性误差是指 D/A 转换器偏离理想转换特性的最大偏差与满量程之间的百分比。5、稳定时间：稳定时间是描述 D/A 转换速度快慢的一个参数，指从输入数字量变化到输出模拟量达到终值误差 1/2LSB 时所需的时间。3、D/A 转换模板包括：D/A 转换芯片，接口，输出电路。D/A 转换模板的通用性包括：符合总线标准，接口地址可选
3、，输出方式可选。4、画图说明模拟量输入通道的功能、各组成部分及其作用。答：画图如下1、功能：模拟量输入通道的任务是把被控对象的过程参数如温度、压力、流量、液位、重量等模拟量信号转换成计算机可以接受的数字量信号。2、各组成部分及其作用：传感变送器：将现场物理量转变成电量信号调理：对可能引入的各种干扰采取相应的技术措施保证 A/D 转换的精度；过滤，放大；光电隔离多路模拟开关：多路选择，提高工作效率前置放大器：将模拟输入信号放大至 A/D 转换范围采样保持器：保证 A/D 转换精度A/D 转换器：将输入的模拟信号转换成数字信号接口逻辑电路：进行地址译码，产生片选信号和写信号5、简述逐位逼近式、双积
4、分式、电压/频率式的 A/D 转换原理。 （重点掌握双积分式）答：1逐位逼近式 A/D 转换原理:从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。2双积分式:将输入电压变换成与其平均值成正比的时间间隔，再把此时间间隔转换成数字量，属于间接转换。Vin 对电容 C 在规定的时间 T 内进行正向充电，在控制开关的作用下，将其切换到与 Vin 极性相反的基准电源上，C 放电，同时启动计数器。当比较器判定电容 C 放电完毕后停止计数，同时发出转换结束信号。3.电压/频率式:/F 转换电路把输入的模拟电压转换成与模拟电压成正比的脉冲信号。6、画图分析说明三极管型光电耦合隔离器的
5、工作原理。答：三极管型光耦器件的发光二极管和光敏三极管封装在一个管壳内，发光二极管为光耦隔离器的信号输入端，光敏三极管的集电极和发射极为光耦隔离器的输出端，它们之间的信号传递是靠发光二极管在信号电压的控制下发光，传送给光敏三极管来完成的。其输入、输出类似于普通三极管的输入、输出特性，即存在着截止区、饱和区与线性区三部分。7、 CSMA/CD 和令牌传送在原理和控制策略上有什么不同？答：CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection） ，即带有冲突检测的载体监听多重访问技术，是一种竞争方式，适用于总线型网络结构。CSM
6、A/CD 采取的控制策略是：竞争发送、广播式传输、载体监听、冲突检测、冲突后退、再试发送。当工作站有数据需要发送时，首先监听线路是否空闲，若空闲，则该站就可发送数据。载体监听技术虽然能够减少线路冲突，但还不能完全避免冲突。如两个工作站同时监听到线路空闲时，会同时发送数据，造成数据作废。解决的办法是在发送数据的同时，发送站还进行冲突检测，当检测到冲突发生时，工作站将等待一段随机时间再次发送。令牌传送这种方式中，有一个称为令牌(Token Passing)的信息段在网络中各节点间依次传递。令牌有空、忙两种状态，开始时为空。节点只有得到空令牌时才具有信息发送权，同时将令牌置为忙。令牌绕节点一周且信息
7、被目标节点取走后，令牌被重新置为空。令牌传送既适合于环型网(称为令牌环 TOKEN RING)，又适合于总线型网(称为令牌总线 TOKENBUS)。总线型网情况下，各站被赋予一逻辑位置，所有站型成一个逻辑环。令牌环遵守 IEEE802.5 标准，令牌总线遵守 IEEE802.4 标准。 令牌传送效率高、信息吞吐量大，实时性好。 8、9、简述计算机控制系统的设计原则答：1、满足工艺要求：在设计计算机控制系统时，首先应满足生产过程所提出的各种要求及性能指标2、可靠性要高：对工业控制的计算机系统最基本的要求是可靠性高。3、操作性能要好：包括方便使用和维护容易。4、实时性要强：计算机控制系统的实时性，
8、表现在对内部和外部事件能及时的响应，并作出相应的处理，不丢失信息，不延误操作。5、通用性要好：工业控制对象千差万别，而计算机控制的研发又需要有一定的投资和周期，因此通用性好的系统一般稍作想更改和扩充就可适应了。6、经济效益要高：计算机控制应该带来高的经济效益，要有市场竞争意识。10、二、计算题1、课本 14 页的图 2-2 以 4 位 D/A 转换器为例说明其工作原理假设 D3、D2、D1、D0 全为 1，则 BS3、BS2、BS1、BS0 全部与“1”端相连。根据电流定律，有：由于开关 BS3 BS0 的状态是受要转换的二进制数 D3、 D2、D1、D0 控制的，并不一定全是“1” 。因此，
9、可以得到通式：+A-数 字 量 输 入 TUOV基 准电 压 关开 换切位 RR222FEV bfR1SB3SB01D- 图 3D/A-23D0运 算 放 大 器II10IOUT结论：可见，输出电压除了与输入的二进制数有关，还与运算放大器的反馈电阻 Rfb 以及基准电压 VREF 有关。双极性输出方式：如何得出公式 2-3。 （课本第 21 页）A1 和 A2 为运算放大器，A 点为虚地，故可得：解上述方程可得双极性输出表达式： 图中运放 A2 的作用是将运放 A1 的单向输出变为双向输出。当输入数字量小于 80 H 即128 时，输出模拟电压为负；当输入数字量大于 80 H 即 128 时，
10、输出模拟电压为正。其它n 位 D/A 转换器的输出电路与 DAC0832 相同，计算表达式中只要把 28-1 改为 2n-1 即可。2、三道例题考其中一道，例 9-3 没有弄出来，在课本 152-155 页例 9.1 求解步骤：1. 求等效脉冲传递函数 2. 设计误差传递函数 3. 计算求取最少拍控制器 4. 输出和误差的验证 例 9.1 解 从图中可以看出，系统经过了两个采样周期以后，输出完全跟踪了输入，稳态误差为零。 r(t)504321y(k)3T 5T 7Tt504321e(k)T 3T 5T 7Tt T图：单位速度输入下输出和误差变化波形例 9.2 3、设要发送的基本信息位为 11010111，附加 16 位 CRC 校验信息位，生成多项式为 G(x)=x16+x15+x2+1，求发送代码多项式 T(x)。解：三、综合题
