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计算机控制技术习题—广州工业大学

发布时间:2019-06-07 21:02 来源:未知 编辑:admin

  1.1什么是计算机控制系统?它由哪几个部分组成? 1.2 计算机控制系统的典型形式有哪些?各有什么优缺点? 1.3 实时、在线 工业控制机的哪几个部分组成?各部分的主要作用是什么?工业控制机的 特点有哪些? 1.5 什么是总线、内部总线 PC 总线和STD 总线各引线的排列和含义是怎样的? 1.7 RS-232C IEEE-488总线各引线的排列和含义是怎样的? 2.1 什么是接口、接口技术和过程通道? 2.2 采用74LS244 和74LS273 与PC 总线 路数字量(开 关量)输入接口和8 路数字量(开关量)输出接口,请画出接口电路原理图,并分 别编写数字输入和数字输出程序。 2.3 采用8 转换器ADC0809 通过 8255A 与PC 总线工业控制机接口,实 路模拟量采集。请画出接口原理图,并设计出8路模拟量的数据采集程序。 2.4 用12 转换器AD574 通过 8255A 与PC 总线工业控制机接口,实现 模拟量采集。请画出接口原理图,并设计出A/D 转换程序。 2.5 请分别画出一路有源I/V 变换电路和一路无源I/V 变换电路图,并分别说明 各元器件的作用? 2.6 什么是采样过程、量化、孔径时间? 2.7 采样保持器的作用是什么?是否所有的模拟器输入通道中都需要采样保持 器?为什么? 2.8 一个8 如果要求转换误差在A/D转换 器的转换精度 (0.4 内,求允许转换的正选波模拟信号的最大频率是多少?2.9 试用 8255A 、AD574、LF398、CD4051 PC总线工业控制机接口,设计出 路模拟量采集系统。请画出接口电路原理图,并编写相应的8路模拟量的数据 采集程序。 2.10 采用DAC0832 和PC 总线工业控制机接口,请画出接口电路原理图,并编写 转换程序。2.11 采用 DAC1210 和PC 总线工业控制机接口,请画出接口电路原理图,并编 转化程序。2.12 请分别画出 转化器的单极性和双极性电压输出电路,并分别推导出输出电压与输入数字量之间的关系式。 2.13 采用DAC 0832、运算放大器、CD4051 等元器件与PC 总线工业控制机接口, 设计 2.14什么是串模干扰和共模干扰?如何抑制? 2.15 MAX 1232 有哪些主要功能? 2.16 计算机控制系统中有哪几种地线?请画出回流法地线和一点接地示意图。 什么是数字程序控制?数字程序控制有哪几种方式?3.2 什么是逐点比较插补法?直线插补计算过程和圆弧插补计算过程各有哪几 个步骤? 3.3 试用汇编语言写下列各插补计算程序 第一象限里插补程序3.4 若加工第一象限OA ,起点 做出走步轨迹图,并标明进给方向和参数3.5 设加工第一象限逆弧 ,起点A(6.0),终点 B(0,6)。要求: (1)按逐点比较法插补进行列表计算 (2)作出走步轨迹图,并标明进行方向和步数 3.6 三相步进电机有哪几种工作方式?分别画出每种工作方式的各相通电顺序 和电压波形图。 3.7 采用 8255 步进电机的控制接口,要求:(1)画出接口电路原理图 (2)分别列出x 步进电机在三相单三拍、三相双三拍和三相六拍工作方式下的输出字表。 4.1 数字控制器的连续化设计步骤是什么? 4.2 某系统的连续控制器设计为 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 别给出三种方法对应的递推控制算法。4.3 什么是数字PID 位置型控制算法和增量型控制算法?试比较他们的优缺点。 4.4 已知模拟调节器的传递函数为 试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算法,设采用周期 T=0.2 写出相应的汇编语言程序。4.5 什么叫积分饱和? 它是怎样引起的?如何消除? 4.6 采样周期的选择需要考虑哪些因素? 4.7 试叙述试凑法、扩充临界比例度法、扩充响应曲线法整定PID 参数的步骤。 4.8 数字控制器的离散化设计步骤是什么? 4.9 已知被控制对象的传递函数为 采样周期T=1s ,采用零阶保持器。要求: (1)针对单位速度输入信号设计最少拍无纹波系统的 D(z),并计算输出响应 (k),控制信号u(k)和误差 序列,画出他们对时间变化的波形。(2)针对单位阶跃输入信号设计最少怕有纹波系统D(z),并计算 e(k)序列,画出它们对时间变化的波形。4.10 对控对象的传递函数为 采样周期 T=1s, 采用零阶保持器,针对单位速度输入函数,按以下要求设计: (2)求出数字控制器输出序列 (k)的递推形式;(3)画出采样瞬间数字控制器的输出和系统的输入曲线 被控制对象的传递函数为 采样周期T=1s。要求: (1)采用施密斯预估控制,并按图4.21 所示的结构,求取控制器的输出μ (k)的递推形式。4.12 在图4.25 所示的计算机串级控制系统中,已知采样周期为T,具有 4.13 前馈控制完全补偿的条件是什么?前馈和反馈相结合有什么好处? 4.14 多变量控制系统解耦的条件是什么? 5.1 设一阶单输入单输出系统的状态方程为 采样周期为T,试设计最少拍无纹波控制器D(z). 5.2 被控对象的传递函数为 采样周期 T=0.1s ,采用零阶平衡器,按极点配置方法设计状态反馈控制规律 使闭环系统的极5.3 5.2中,进行全状态直接反馈,但只能侧到一个状态变量,现设计一 个状态观测器(预 5.4 什么是分离性原理?该原理有何指导意义? 6.1 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 6.2试述堆栈和队列的区别、线形表和链表的去表,如何实现链表的插入和删 6.3某热处理炉温度变化范围为 0~1350 ,经温度变送器变换为 1~5V 电压送 ADC0809,ADC0809 的输入温度为 0~5V。当 =KT时,ADC0809 的转换结果 为6AH,问此时的炉内的温度为多少度? 6.4 为使数字PID 控制器实现从手动到自动的无平衡无扰动切换,应采取哪些措 6.5某炉温度变化范围为 0~1500 ,要求分辨率为 转换器的字长应为多少 位?若不变,现在通过变送器零点迁移而将信号零点迁移到 600 ,此时系统对 炉温度的分辨率为多少? 6.6 某执行机构的输入变化范围为 4~20mA,灵敏度为 0.05mA,应选 转换器的字长为多少位? 6.7 编制一个能完成中位值滤波加上算术平均值滤波的子程序。设对变量采样测 个采样值平均,每个采样值为12 位二进 7.1异步传送和同步传送的信息格式试怎样的?面对字符和面向位的传送的信 息格式又是怎样的? 7.2 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。 7.3 简要说明RS-232C、RS-423A、RS-422A、RS-485 串行通讯接口标准的性能。 7.4 工业局部网络通常有哪四种拓扑结构?各有什么特点? 7.5 工业局部网络常有的传输访问控制方式有哪三种?各有什么优缺点 7.6 国际标准化组织(ISO)提出的开放系统互连参考模型即 OSI 模型是怎样 7.7IEEE 802 标准包括哪些主要内容? 7.8 位总线(Bitbus)通讯规程有几层结构?各层的主要内容是什么? 7.9 什么是现场总线?有哪几种典型的现场总线?他们的特点各是怎样的? 计算机控制系统概述1.上网查阅相关自动控制产品 基本输入输出接口技术1.采用自选的CPU 和8255 芯片设计一个打印机接口,并写出初始化和字符打印 程序。 2.从各种杂志和用户手册上查找10 种不同的IO 接口芯片,写出其主要特性 和接口要点。 3.准备准备接口试验的程序。 试验程序2.设有8 路1~10V 模拟量输入信号,要求每次从0 号通道开始,顺序将8 道输入的模拟量转换成数字量并存入RAM。A/D 结束后可以采用中断方式向 CPU 请求处理。 实现ADC0809 与单片机的接口。 编写实现以上数据采集功能的程序。 程序控制和数值控制1.试用微型计算机汇编语言,编写下列插补程序: 方向逐点比较法第一象限中的顺圆插补程序。2.画出步进电机速度控制(包括加速、匀速、减速)程序的流程图。 数字PID控制算法 1.什么叫模拟PID 调节器的数字实现?它对采样周期有什么要求?理由何在? 2.什么是位置式和增量式PID 数字控制算法?试比较它们的优缺点。 3.PID 调节器的参数 K,Ti,Td 对控制质量各有什么影响?结合第 题讨论改变采样周期T 时对控制质量的影响。 4.在模拟PID 控制的数字实现中,对采样周期的选择从理论上和算法的具体实 现上各应考虑哪些因素? ※

  1.什么叫做采样控制系统的直接数字设计?能否用直接设计方法得到相应于 PID 控制的低阶控制算法,使它在 时与参数为K,Ti,Td 的模拟PID 控制 器相当?这一算法中的参数应如何选取? 2.最少拍设计的要求是什么?在设计过程中怎样满足这些要求?它有什么局限 3.什么叫振铃现象?在使用达林算法时,振铃现象是由控制器中哪一部分引起的?为什么? ※

  填写内容 微型计算机控制系统设计1.设计一个以8086 或8096 为核心的微型计算机控制系统,要求: 32KRAM 和64KEPROM; 16 16个数字量I/O,要求驱动微型继电器; 具有键盘扫描和数码显示; RS232 通信接口; PID 控制算法,参数可调整。 分布式计算机控制系统1.分布式控制系统的特点是什么?与仪表控制系统相比较其优势在哪里? 2.先进控制算法在分布控制系统中的应用基础是什么? 3.基本控制器的组成是什么? 4.分布式控制系统的软件主要包含什么? ※

  第10 现场总线.比较ControlNet,FF,DeviceNet,ProfiBus 的不同应用场合。 2.比较 ControlNet,FF,DeviceNet,ProfiBus 的优缺点。 ※

  第11 计算机控制系统软件1.查资料软件设计方法 习题一 操作指导、DDC SCC系统工业原理如何?它们之间有何区别和联系? 分布式控制系统(DCS )的特点是什么? .什么是控制系统的数学模型?经典控制理论中常用的数学模型有哪些?计算机控制系统中的数学模型有哪几种? 采用的分析方法有哪些? 电路如题图2-1 所示,是电阻 的串联电路。当外加输入电压 ui 变化时,输出电压 uo 。用拉氏变换法求全响应。9.控制系统稳定的充分和必要条件是什么?劳斯判据判别系统稳定的充分和必 要条件是什么? 10.单位反馈系统的动态结构如题图2-2 所示。已知开环传递函数分别为 试用劳斯判据分别确定系统稳定时K1,K2,K3 的取值范围。 11.已知某控制系统的传递函数为 变换。12.求下列函数的初值和终值。 13.分别用部分分式展开法和留数法求下列函数的Z反变换。 14.已知某系统的差分方程为:x(n+2)-4x(n+1)+3x(n)=,初始条件为 x(n)=0,当n0;单位脉冲函数 变换求差分方程的解x(n)。15 16.什么是PID 控制?写出连续系统的 PID 控制表达式和离散系统的 PID 脉冲 传递函数表达式。 17.指出 PID 控制器中 KP、TI TD的作用,它们分别与哪些因素有关?它们 的取值对系统的调节品质有什么影响? 18.在数字PID 控制器中,比较位置型和增量型PID 的区别和优缺点。 19.已知某连续系统控制器的传递函数为 。现欲用数字 PID 法实现,试分别写出位置型PID 和增量型 PID 算法的输出表达式。采样周期 T=0.2s。 20.在数字PID 控制算法中,PID 参数整定都有哪些方法? 1.什么是直接数字控制(DDC)系统? DDC 与传统的PID 控制相比较有何优点? 2.什么是最少拍无纹波随动系统?说明其误差传递函数与数字控制器脉冲传递 函数的关系。 3.某连续系统的控制器传递函数为 ,设采样周期T=0.2s。 (1)用差分反演法将连续系统控制器离散化,写出数字控制器的脉冲传递函数。 (2)在阶跃输入情况下,试比较原连续控制器和离散化后的数字控制器的输出 稳态值。 4.已知两个控制系统的被控对象的传递函数Gc(s)及其采样周期T 分别为 ,T=1s5.已知数字控制器D(z)分别为 根据数字控制器D(z)表达式的性质,分别选择直接程序设计法、串行程序设计 法和并行程序设计法三种设计方法实现 D(z),写出实现 D(z)的表达式,并画出 实现D(z)的原理框图。 1.什么是模糊逻辑、模糊推理和模糊矩阵? 2.模糊控制系统一般有几部分组成?模糊控制器主要由哪几部分组成? 3.简述模糊控制器设计的一般方法。 4.模糊控制系统与PID 控制系统及DDC 控制系统相比较有哪些优点? 5.简述模糊化接口、清晰化接口在模糊控制器中的作用。 6.设计一个液面自动模糊控制器,通过控制双向调节阀 A,使蓄水池的水位 稳定在点O附近。双向调节阀A 可以向蓄水池注水,也可以排水。 1、基于微处理器的单片微型计算机内部含有哪些功能部件?它和一般微型计算 机相比有什么特点? 2、MCS-51 系列单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件? 3、MCS-51 单片机设有四个8 位并行I/O 口,在使用时有哪些特点和分工?简述 各并行I/O 口的结构。 4、MCS-51 单片机的内部数据存储器可以分为几个不同的区域?各有什么特点? 5、画出8051 单片机外扩一片2764(8KB EPROM)和两片6264(8KB+8KB SRAM) 的硬件连接图。 6、简述51 系列单片机的寻址方式和每种寻址方式所涉及的寻址空间。 7、MCS-51 单片机的中断系统由哪些部分组成?MCS-51 单片机有哪几种中断源? 8、MCS-51 单片机中定时器/计数器的4 种计数工作方式各有什么特点? 9、简述PC 机和工控机的主要区别。 1、接口与总线、接口的数据传输方式有哪些?各有什么特点? 3、接口电路有哪些基本基本功能? 4、接口与总线、Centronics 和IEEE 1284 并行接口主要用于何种场合? 6、STD、PC/104 和Compact PCI 总线、异步传输和同步传输有何不同? 8、RS 232C、RS 449 和RS 485 各有什么特点? 9、20mA 电流环路串行接口有何特点? 10、I2C 总线和SPI 总线-wire 单总线、什么是现场总线?它有哪些技术特征? 1、过程通道主要解决什么问题?前向通道主要完成哪些功能? 2、传感器与变送器有何差异? 3、一般变送器输出怎样的标准信号? 4、什么是信号调理?前向通道中的信号调理包括哪些内容? 5、开关信号、脉冲信号和数字量信号各有什么特点? 6、阅读理解图 7-11 及相应的中断服务程序,指出 P1.0 P1.1起什么作用? 如不使用中断方式,而通过定时读取P1.2 和P1.3 状态来判断正转或反转,应如 何编写相应的程序? 7、对逐次逼近式ADC,为何其转换速度不会因串行输出而降低? 8、对传输距离较远、传输速度不是太高的场合,宜选用何种 ADC?对速度和精 度均有较要求的场合,宜选用何种ADC? 9、对孔径时间 ta/d=10μ 位ADC芯片,为保证其量化精度,在没有采用保 持器时,允许输入信号的最大频率为多少?如采用了保持器,其保持器在10μ 采样时间内的电压下降率为1mV/秒,则允许输入信号的最大频率为多少?10、阅读理解图 7-39 及采用1F+1B 数据结构的采样程序,试编写2F+2B 数据结 构的采样程序。 设计一个采用PWM技术控制直流伺服电机转速的电路。 用行扫描法识别闭合键的工作原理是什么?简述线反转法搜索键的基本工作原理。 画出利用89C52单片机的P0 口外扩一片74LS273,再利用P1 口,实现8 LED数码块动态扫描显示的电路图。 液晶显示器有什么特点?它与LED显示器的区别是什么? 打印机并行接口信号有哪些?其中哪些是必须使用的信号?哪些是可以选用的信号? 具有停电保护功能的数据存储器有哪些?各有什么特点?10. 查阅有关X5045 资料,结合图 10-42 编写出有关使用Watchdog 功能的程序 结构。 11. 用于抗干扰的数字滤波方法有哪两两类?各有什么特点? 12. 参照10.3.2 中一阶RC 低通滤波器算法(filter_20),编写出返回值为长整 型(long)数据类型的滤波算法,并指出能正常处理的数据范围。 13. 查阅有关 74HC595 74HC165芯片的资料,编写出图 10 42 所示串行输入 输出接口电路的开机自检程序和输入输出程序。 1.计算机控制系统是由哪几部分组成的?各部分的作用是什么?2.操作指导、DDC 及SCC 控制系统工作原理如何?它们之间有何区别和联系? 3.计算机控制系统与模拟调节系统相比有什么特点? 4.为适应控制现场的工作环境,对工作控制机有何要求? 5.PC 总线工业控制机与普通个人计算机相比,有何不同? 6.试述计算机控制系统的发展方向和主要研究课题。 1.何谓I/O接口?在计算机控制系统中为什么要有I/O 接口电路? 2.一个微处理机(CPU)采用程序控制查询方式时,管理 50 个键盘显示中断, 要求将各终端打入的任一字符在显示器上立即显示出来。已知CPU 查询每个终端 并完成每一字符的接收和处理时间需200μ s,若程序员以每秒打10 个字符的速 度同时连续打入字符,问CPU 是否能按要求,可靠的管理全部50 个终端?又问 CPU 最多能管理多少个这种终端? 3.某微机实时控制系统有1 三个外围设备。由一个CPU进行管理,已知 各外围设备的最短响应时间和服务时间分别是: C1=5ms S1=300μ C2=8msS2=1.3ms C3=1ms S3=400μ 问若采用查询方式是否能可靠管理这三个外围设备?为什么?若不行的线.计算机与外围设备交换信息有哪几种控制方式?它们各有什么优缺点》 5.某8086 最大模式系统中,需扩展8255A、8253 和DAC0832 芯片各一片。采用 74LS138 作译码器,若已指定分配给各芯片的地址范围是: 8255A FFE0H、FFE2H、FFE4H、FFE6H 8253 FFE1H、FFE3H、FFE5H、FFE7H DAC0832 FFF0H 试设计接口扩展的地址译码电路(除74LS138 外,可增加必要的其他逻辑电路芯 6.某8088最大模式系统中,需扩展8255A 四片,指定各芯片的地址范围分别是 90~93H、94~97H、98~9BH、9C~9FH,采用74LS138 作译码器,试设计接口地 址译码电路。 7.何谓I/O 通道?模拟量输入通道由哪几部分组成? 8.模拟输入通道中为什么要加采样保持器?采样保持器的组成及要求是什么? 9.模拟输出通道中为什么要加输出保持器?试分析输出保持器与输入采样保持 器在作用上、电路上的异同。 10.有一个四位满量程5V 的逐次逼近型A/D 转换器,设输入模拟量电压4.15V, 试用列表和图示的方法表示其逐次逼近的转换过程。 11.用 ADC0808 测量某罐温度,其温度波动范围 30~50,线V,试求测量该温度的分辨率和精度。 12.进入I/O 通道的干扰按其对电路的作用形式通常分哪两种?试述对每种干扰 应采取的主要抑制措施。 13.什么是接口、接口技术和过程通道? 14. 采用74LS244 和74LS273 与PC 总线 路数字量(开 关量)输入接口和8 路数字量(开关量)输出接口,请画出接口电路原理图,并分 别编写数字输入和数字输出程序。 1.数字控制器与模拟调节器相比较有什么优点?2.离散化方法中零阶保持器法的计算公式是 的物理意义。3.按一定性能指标要求对某控制系统综合校正后求得其应加的串联-校正装置为 (1)试按模拟调节规律离散化的方法实现此调节规律的数字控制器算式;(2)画出该数字控制器的程序框图。 4.某连续控制系统的校正装置的传递函数为 试用二阶工程设计法设计数字控制器,并求出PID 数字控制器的控制算式(知 现用数字PID算法来实现它,试分别写出其相应的位置型和增量型PID 算法输出 表达式。设采样周期 8.试述采样周期T的选择原则。 9.什么是数字PID 位置型控制算法和增量型控制算法?试比较他们的优缺点。 10.数字控制器的离散化设计步骤是什么? 11.试叙述试凑法、扩充临界比例度法、扩充响应曲线法整定PID 参数的步骤。 0.2s。试针对单位速度输入函数设计快速有波纹系统的 ,计算采样瞬间数字控制器和系统的输出响应并绘制图形。 3.设被控对象的传递函数为 采用零阶保持器,采样周期T=1s,输入单位速度函数,试按最少拍无波纹要求 设计 ,并检验一下所设计的系统是否满足快速无波纹的要求。4.某电阻炉,其传递函数可近似为带纯滞后的一阶惯性环节 ,若采用零阶保持器,取采样周期 ,用大林算法求取对电阻炉实现温度控制的数字控制器的算式。 5.已知控制系统的被控对象的传递函数为 ,问是否会出现振铃现象?试用大林算法设计数字控制器 ,采用零阶保持器,试用W变换设计法设计相位校正器的传递函 ,使该系统的相位裕度为50。7.对控对象的传递函数为 采样周期T=1s, 采用零阶保持器,针对单位速度输入函数,按以下要求设计: (1)求出数字控制器输出序列 (k)的递推形式;(2)画出采样瞬间数字控制器的输出和系统的输入曲线.简述微型计算机控制系统设计的一般步骤。2.简要说明微型计算机控制系统总体设计的主要内容及要求。 3.用机器语言、汇编语言、高级语言编制控制程序各有什么优缺点?如何根据 控制系统选择编程语言? 4.采用 语言调用8086 汇编语言的混合编程方法,按 PID 数字控制器位置式 言传送一个连续采样次数N,汇编语言程序完成N次采样取中值作为当次计算的 反馈值 相减,给C语言返回偏差值 为已知。5.试画出由8086 构成的三环全数字式直流PWM 伺服系统控制电路的电气原理图 (包括 8086 EPROM、RAM 最小系统)。用模块化设计方法设计系统的控制程序, 画出各程序模块的流程图,确定系统分时控制的时序。 6.某炉温度变化范围为 0~1500 ,要求分辨率为3 ,温度变送器输出范围为0~ 转换器的字长应为多少位? 若不变,现在通过变送器零点迁移而将信号零点迁移到 600 ,此时系统对炉温 度的分辨率为多少? 7.采用 8255 步进电机的控制接口,要求:(1)画出接口电路原理图 (2)分别列出x 步进电机在三相单三拍、三相双三拍和三相六拍工作方式下的输出字表。 1.什么是系统的?可靠性提高计算机控制系统的可靠性有哪些主要途径?2.评价系统可靠性的主要指标有哪些? 3.引起控制系统故障的主要原因有哪些? 4.制造计算机控制系统时,为什么要先进行元件老化处理? 5.设某一种元件,其失效率 ,给定工作时间t为10000h,求其他 各项可靠性指标的数值。

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