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计算机控制系统习题集

一各章习题

1.1第1章绪论

1.计算机控制系统的硬件主要包括哪几个部分？

2.什么是过程控制通道，过程控制通道主要有哪几种？

3.根据计算机控制系统的发展历史和在实际应用中的状态，计算机控制系统可分为哪6类，各有何特点？

4.计算机控制系统从深度和广度两方面各有何发展趋势。

1.2第2章计算机控制系统中的检测设备和执行机构

1.什么叫传感器及变送器？

2.简述压力检测的主要方法和分类。

3.简述温度检测的主要方法和分类。

4.简述热电偶测温的原理。

2.物位仪表分为哪几类？

6.简述电容式差压变送器的工作原理。

7.简述常用执行机构和执行器的工作原理。

8.简述TT302温度变送器的结构和工作原理。

9.简述交流、直流伺服电机的工作原理。

10.简述步进电机的工作原理。

1.3第3章计算机总线技术

1.什么叫总线？

为什么要制定计算机总线标准？

2.计算机总线可以分为哪些类型？

3.评价总线的性能指标有哪些？

4.STD总线有哪些特点？

5.常用的PC总线有哪些？

各有什么特点？

6.简述PCI总线的性能特点。

7.简述IEEE-488总线的工作过程。

8.详述RS-232C、RS-485和RS-422总线的特点和性能。

9.RS-232C总线常用的有哪些信号？

如何通过该接口实现远程数据传送？

10.什么是平衡方式和不平衡传输方式？

试比较两种方式的性能。

11.USB数据传输方式有哪几种？

USB协议中是如何区分高速设备和低速设备的？

12.简述USB总线的枚举过程

1.4第4章过程通道与人机接口

1．什么是过程通道？

过程通道由哪几部分组成？

2．画出数字量输入输出通道的结构。

3．在数字量输入调理电路中，采用积分电容或RS触发器是如何消除按键抖动的？

4．数字量输出驱动电路有哪三种形式？

各有什么特点？

5．画出D/A转换器原理框图，并说明D/A转换的原理。

6．D/A转换器接口的隔离技术有哪两种？

并说明每种隔离技术的特点。

7．列出三种A/D转换器的实现方法，并加以说明。

8．A/D转换器的外围电路有哪些？

并说明每种电路的功能。

9．说明矩阵式键盘的工作原理。

1.5第5章数据处理与控制策略

1.数字控制器的连续化设计步骤是什么？

2.某系统的连续控制器为

，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）。

3.什么是数字滤波？

常用的数字滤波方法有哪些，分别适用于什么场合？

4.什么是数字控制，数控设备主要由哪几部分组成？

5.什么是插补、直线插补和二次曲线插补？

6.通用运动控制器从结构上主要分为哪三类？

7.已知模拟PID的算式为，试推导它的差分增量算式。

8.什么是实际微分，实际微分和理想微分相比有何优点？

9.下图为实际微分PID控制算法示意图，Gf（s）=1/（Tfs+1），采样周期为T，试推导实际微分控制算式。

10.什么叫积分分离，遇限切除积分的基本思想是什么？

11.PID参数Kc、Ti、Td对系统的动态特性和稳态特性有何影响，简述试凑法进行PID参数整定的步骤？

12.什么情况下可以考虑采用串级控制，串级控制在结构上有何特点？

13.简述串级控制系统在每个采样周期的计算步骤。

14.前馈控制的基本思想是什么，给出其完全补偿的条件。

15.已知一被控对象的干扰通道和控制通道的传递函数分别为

，

，采样周期选择为1s，试推导出完全补偿前馈控制器的控制算式。

16.什么是预测控制的三要素？

常见的预测控制的方案有哪些？

17.专家系统和传统计算机程序的主要区别在什么地方？

相对于人工智能系统而言，专家系统有何特点？

18.简述专家系统的建造步骤。

1.6第6章计算机控制中的网络与通信技术

1.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。

2.按照网络的交换方式，计算机网络可以分为哪几类？

并对每类加以说明。

3.OSI模型分为哪七层？

并对每层的功能进行说明。

4.目前局部网络常用的介质访问控制方式有哪三种，并对每种的工作原理进行说明，并说明其特点及应用范围。

5.在局域网中常用的传输媒体有哪几种？

6.举出六种常用的网络设备。

7.常用的调制方法有哪三种？

并对每种进行说明。

8.写出异步通信的数据帧格式，并说明其工作原理。

9.写出同步通信的数据帧格式，并说明其工作原理。

10.常用的几种检验编码的方法有哪几种？

并加以说明。

11.纠错方式有哪三种？

并加以说明。

12.目前企业信息化网络可分为哪三个层次？

每个层都有什么功能？

1.7第7章计算机控制系统软件

1.衡量一个过程控制系统软件性能优劣的主要指标有哪些？

2.操作系统主要有哪些功能？

3.什么是数据结构，数据结构一般包括哪三方面的内容？

4.简述数据库体系结构的三级模式。

5.使用E-R模型设计数据库的包括哪些步骤？

6.计算机控制系统中操作监控层的有关监控软件的编制可采用哪两种方法，各有何优缺点？

1.8第8章典型计算机控制系统简介

1.什么叫工业控制个人计算机，它有何特点？

2.基于PC总线的板卡与工控机组成的计算机控制系统的组成和特点是什么？

3.什么叫数字调节器，它有何特点？

4.举例说明基于数字调节器的计算机控制系统的典型结构。

5.PLC的特点是什么？

6.PLC结构和工作原理是什么？

7.基于PLC计算机控制系统的设计原则和设计内容是什么？

8.什么叫嵌入式系统？

它的特点是什么？

9.嵌入式处理器可分为哪几类？

10.常用的嵌入式操作系统有哪些？

各有什么特点？

11.什么叫DCS?

它有何特点？

12.DCS按功能可分为哪几层？

13.DCS的发展趋势是什么？

14.什么叫FCS？

它有何特点？

15.目前常用的现场总线有哪些？

16.什么叫CIMS?

17.流程工业CIMS与离散工业CIMS有何区别？

18.CIMS的开发可分为哪几个阶段？

1.9第9章计算机控制系统中的抗干扰技术

1.简述干扰的主要来源及其传播途径。

2.简述干扰的分类。

3.试述干扰的作用方式有哪些？

各有什么特点？

并叙述如何识别或区分不同的干扰类型。

4.输入输出通道中经常会遇到什么干扰？

如何进行抑制？

5.简述电源抗干扰技术。

6.抑制尖峰干扰最常用的方法有哪些？

7.长线干扰有哪几种形式？

如何进行抑制？

8.过程计算机控制系统中一般分为几种地？

输入系统和主机如何接地？

9.简述有哪些软件抗干扰技术？

看门狗技术有什么作用，有哪些方法可以实现看门狗？

1.10第10章计算机控制系统的设计与实施

1.计算机控制系统的设计原则有哪些？

2.简述计算机控制系统的设计步骤；

3.计算机控制系统硬件总体方案设计主要包含哪几个方面的内容？

4.自行开发计算机控制软件时应按什么步骤，具体程序设计内容包含哪几个方面？

5.简述计算机控制系统调试和运行的过程；

6.简述如何设计一个性能优良的计算机系统。

二填空题练习

1、按是否有反馈信号，自动控制系统一般分为控制系统和控制系统。

2、闭环控制系统较开环控制系统增加了一个环节和一个来自被控参数的信号。

3、相对于传统控制系统，计算机控制系统是使用替代传统控制系统中的。

4、计算机控制系统的控制过程可简单归纳为、、三个过程。

5、典型的计算机控制系统的硬件主要包括：

、、、。

6、过程控制通道是计算机控制系统的重要组成部分，根据信号的方向和形式，过程控制通道可分为、、、四种类型。

7、根据根据系统的应用及结构特点，计算机控制系统可以分为六大类、、、、、。

8、在计算机控制系统分类中，OGC是指，DDC是指，SCC是指，DCS是指，FCS是指，CIMS是指。

9、MES是指，ERP是指。

10、是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，将工艺变量（如温度、压力、流量、液位等）和电气信号（如电流、电压、气压等）转换成系统统一的标准信号，接收来自调节器的控制信号，由执行机构将其转换成相应的角位移或直线位移，去操纵调节机构，改变控制量，使被控变量符合预期要求。

11、两线制变送器指仪表的传输与共用两根导线。

12、目前智能变送器传输中采用一种过渡方式，即一条通信电缆中同时传输4-20mA电流信号和数字信号，这种方式称为协议通信方式。

13、根据测量方法，可将温度测量划分为式测温和式测温两大类。

14、根据测量方法，可将温度测量划分为接触式测温和非接触式测温两大类，前者是基于物体的原理设计而成的，后者是基于物体的特性与温度之间的对应关系设计而成的。

15、热电偶温度计利用不同导体或半导体的效应来测温的，热电阻温度计是利用导体或半导体的值随温度变化的性质来测量温度的。

16、是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机装置或其他二次仪表，常用的引线方式有二线制、三线制和四线制三种，其中线制精度最高。

17、按照总线内部信息传输性质，总线可分为、、、。

依据总线在系统结构中的层次位置，一般把总线分为、、。

按照总线的数据传输方式，总线又可以分为、。

根据总线的传输方向又可以分为、。

18、过程控制通道是计算机控制系统的重要组成部分，根据信号的方向和形式，过程控制通道又可分为、、、四种类型。

19、用来描述D/A转换器的主要性能参数有：

、、。

20、CPU读取AD转换器数据的方法有三种：

、、。

21、某热处理炉温度测量仪表的量程为200～1000

，在某一时刻计算机采样（8位）并经数字滤波后的数字量为（CD）H，设仪表量程为线性的，则此时的温度值为。

22、某流测量仪表的量程为10～100m3/min，在某一时刻计算机采样（8位）并经数字滤波后的数字量为（A9）H，设仪表量程为线性的，则此时的流量值为m3/min

23、根据IEEE802标准，LAN协议参照了OSI模型的层和层，并没有涉及到第三层至第七层。

24、目前一般采用网和总线相结合来构成一个企业的信息化网络。

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、层和层。

25、干扰传播途径主要有：

、、，在CPU抗干扰技术中，若程序跑飞到非程序区，一般采用、技术解决问题。

三简答题练习

1、简述计算机控制系统的控制过程。

2、简述计算机控制系统的组成。

3、根据系统的应用及结构特点，计算机控制系统可以分为哪6类？

请任选2类，画出其结构图。

4、什么是DCS和FCS，FCS相对于DCS有哪些改进？

5、什么叫DDC，有何特点？

6、什么叫SCC，有何特点？

7、什么叫DCS，有何特点?

8、什么叫FCS，有何特点?

9、什么叫CIMS?

（5分）

10、什么叫总线，采用总线的目的是什么？

列举至少三种常用的总线。

11、总线按其在系统机构中的层次位置可分为哪几类？

12、什么叫内部总线？

根据功能不同，可分为哪几组？

13、常用的PC总线有哪些？

14、简述RS232电气特性的主要特点；

15、简述RS485电气特性的主要特点。

16、RS485通信接口与RS232通信接口的区别

17、试从硬件线路和通信方式两方面比较RS-485和RS-422的区别；

18、什么是过程通道，主要包括那几个通道？

19、在DI中，经常采用积分电路或RS触发器消除触点的抖动（图4.2），试说明工作原理。

20、什么叫DI，它的作用是什么？

21、什么叫DO，它的作用是什么？

22、什么叫AI，它的作用是什么？

23、什么叫AO，它的作用是什么？

24、简述D/A转换器的工作原理；

25、简述D/A转换器的主要性能指标？

26、常见的A/D转换方法有哪几种？

27、简述A/D转换器的主要性能指标？

28、简述CPU读取AD转换器数据的三种方法；

29、CPU读取AD转换器数据有哪几种方法，简述其中一种方法的过程；

30、D/A转换器接口的隔离方法有哪两种？

各有何特点？

31、模拟信号隔离方法和数字信号隔离方法各有何优缺点？

32、从工作原理来分，触摸屏可分为哪五类？

33、什么是插补，常用插补算法有哪些？

34、什么是CNC？

35、什么叫软件滤波？

与硬件滤波相比有何特点？

36、常用的数字滤波方法有哪几种，比较它们适用的场合；

37、什么是数字滤波，常用的数字滤波方法有哪几种？

38、什么叫中值滤波？

有何特点？

39、列出常见的至少四种数字PID改进算法；

40、什么叫积分分离？

41、什么叫微分先行？

42、实际微分和理想微分相比有何优点？

43、下图为实际微分PID控制算法示意图，Gf（s）=1/（Tfs+1），采样周期为T，试推导实际微分控制算式。

44、什么叫串级控制？

45、已知Gd（s）=1/（50s+1）,G（s）=2/（30s+1）,采样周期为1s,试推导前馈控制器算式。

46、计算机网络的OSI模型可分为那几层；

47、常见的计算机局域网拓扑结构有哪几种，画出结构图。

48、简述在总线型局域网中常采用的CSMA/CD工作方式的信息发送过程。

49、写出至少三种网络互联设备，并说明其工作在OSI模型的哪一层；

50、什么是同步通讯和异步通讯？

51、什么是基带传输和宽带传输？

52、简述差错检测原理并列举三种常见的检验编码方法；

53、在软件功能上，计算机控制软件主要包括哪些功能（列举至少5个）

54、衡量一个过程控制系统软件性能优劣的主要指标

55、数据库系统的体系结构的三个层次是什么？

56、什么是实时数据库，其本质特征是什么？

57、干扰三要素是什么，干扰传播途径有哪三种，干扰按作用方式可分哪几类？

58、什么是串模干扰，它是如何产生的，如果对它进行抑制？

59、什么是共模干扰，共模干扰主要有哪些抑制措施？

60、接地的目有那两个，过程计算机控制系统一般有哪几种地？

61、列举几种常见的CPU抗干扰措施

62、简述计算机控制系统的设计原则。

63、简述计算机控制系统的设计步骤。

三综合题练习

1、图1为前馈-反馈计算机控制系统框图，若扰动d可测，干扰通道传递函数Gd（s）=2/（10s+1），控制对象传递函数G（s）=1/（20s+1），则

（1）为消除干扰量d（s）对系统的影响，试导出前馈控制器传递函数Gf（s）；

（2）为方便计算机使用，设采样周期为2秒，试推出前馈控制器离散化算式。

2、图2为DAC0832的结构框图，图3为DAC0832的接口电路图

（1）依据图2简述DAC0832的工作过程；

（2）DAC0832有3种工作方式：

双缓冲、单缓冲、直通，图3中DAC0832为哪种方式？

（3）分析图3所示接口电路的工作原理；

（4）若VREF=VR=10V，试求输出Vo的输出范围，若数字量输入D0~D7为128（10进制），则此时Vout和Vo分别为多少？

图2DAC0832的结构框图

图3DAC0832接口电路

3、图4为4

4矩阵连接式键盘原理图，试说明该键盘的工作过程。

图44

4矩阵连接式键盘原理图

4、图5为PC总线的数字量输入输出模板原理图，试从地址译码和输入和输出接口两部分说明该电路的工作原理。

图5为PC总线的数字量输入输出模板原理图

5、如图6为STD总线与存储器连接示意图，简述其原理；

图7防触点抖动积分电路

6、根据图7说明采用积分电路如何实现触点按键防抖动。

7、图8为D/A转换器的原理框图，试分析其工作原理：

8、图9是D/A转换器的输出电路，已知数字量为85（十进制数），并假设电路中所使用的两只光电耦合器的电流传输比相同，试求出RL上的电流IL。

图9D/A转换器的输出电路

9、图10为12位A/D转换器AD574的RS-232接口原理图：

（1）若接口类型为中断法，简述该接口的工作原理。

（2）图中U3的作用是什么？

图1012位A/D转换器AD574的RS-232接口原理图

10、图11为氧化炉对象，工艺要求氧化炉内的反应温度恒定，一般通过氧化炉的氨气和氧气比恒定来实现，但氨管压力波动会影响氨气流量变化，空气含氧量会随环境发生变化。

被控量为氧化炉温度，调节量为氨气管道阀门，试设计控制方案并画出采用计算机控制的结构示意图。

图11氧化炉控制对象