计算机控制技术复习题

第1章 绪论

1.计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：

(1)实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入

(2)实时决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按预定的控制规律，决定将

要采取的控制策略。

(3)实时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

2 . 计算机控制系统是由哪几部分组成？画出方块图并说明各部分的作用。

答：（1）计算机控制系统是由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部组成。

（2）方块图如下图1.1所示：

工业计算机 PIO 设备 生产过程

图1.1 计算机控制系统的组成框图 作用：①工业控制机软件由系统软件、支持软件和应用软件组成。其中系统软件

包括操作系统、引导程序、调度执行程序，它是支持软件及各种应用软件的最基

础的运行平台；支持软件用于开发应用软件；应用软件是控制和管理程序；

②过程输入输出设备是计算机与生产过程之间信息传递的纽带和桥梁。

③生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。

3. 计算机控制系统的实时性、在线方式、与离线方式的含义是什么？为什么在计

算机控制系统中要考虑实时性？

（1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件

做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方

式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联

系并作相应操作的方式。

（2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并

行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查

扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。

CPU/MEM 人-机接口 内部总线 系统支持版 磁盘适合

器

数字量输出（DO ）通道 数字量输入（DI ）通道

模拟量输出（AO ）通道

模拟量输入（AI ）通道 电气开关 电气开关 执行机构 测量变送 被控对象

4. 计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？

（1）操作指导系统（OIS ）

优点：结构简单、控制灵活和安全。

缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。

（2）直接数字控制系统(DDC)

优点：实时性好、可靠性高和适应性强。

（3）监督控制系统（SCC ）

优点：生产过程始终处于最有工况。

（4）集散控制系统 优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。

（5）现场总线控制系统

优点：与DOS 相比降低了成本，提高了可靠性。

（6）PLC+上位系统

优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC 代替电器逻辑，提高了控制是现

代灵活性、功能及可靠性。

第2章

1.什么是工业控制计算机？它们有哪些特点？

工业控制计算机是“应用在国民经济发展和国防建设的各个领域，具有恶劣 环境

适应能力，能长期稳定稳定工作的加固型计算机”.

其特点是：①可靠性高 ②实时性好 ③环境适应性强 ④模块化设计，完善的I ∕O 通道 ⑤系统扩充性好 ⑥系统开放性好 ⑦控制软件包功能强。

2. 总线（BUS ）：是功能部件之间实现互连的一组公共信号线，用作相互间信息交换的公

共信道。

总线分为内部总线和外部总线。

外部总线：串行总线 、 并行总线

内部总线:1.数据总线 2.地址总线 3.控制总线 4.电源线与地线

3. 工业控制机分类

1.PC 总线工控机

2.STD 总线工控机

3.VME 总线工控机

4.多总线工控机

4. 总线标准

1.STD 总线

2.ISA 总线

3.PCI 总线

4.PC/104总线

第3章

1. A/D 转换的主要性能指标:：转换时间、分辨率、线性误差、量程、对基准电源的要求等。

2. 模拟量输入通道一般由I/V 变换、多路转换器、采样保持器、A/D 转换器、接口及控制逻辑电路组成。

3. 一个10位A/D 转换器（量化精度0.1%），孔径时间为10us ，如果要求转换误差在

转换器的转换精度内，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为

Hz s f 1610101021.026≈⨯⨯⨯=-π

一个8位A/D 转换器，孔径时间为100us ，如果要求转换误差在A/D 转换器的

转换精度（0.4%）内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少？

Hz s f 6101010024.026≈⨯⨯⨯=

-π

4. 隔离方式：变压器隔离、继电器隔离和光电隔离。

常用的隔离放大器：1.①变压器耦合隔离放大器②光耦合隔离放大器

2.数字量光耦合隔离放大器

5. 模拟量输入通道的隔离主要有 模拟隔离 和 数字隔离

6. D ／A 性能的主要参数：1.分辨率 2.转换时间 3.精度 4.线性度

7. 模拟量输出通道由接口电路、D/A 转换、U/I 变换等组成。

8. 开关量:按类型分有电平式和触点式两种.

按电源分有有源和无源两种.

9. 无论是A/D 转换还D/A 转换其分辨率可表示为 D=1/（2n －1）

若所要求的分辨率为D, 则字长 )11(log 2D n +

≥ Eg : 某温度控制系统的温度范围为0~600℃，要求分辨率为0.5℃， 求出 A/D 转换器 字长：23.10)5

.06001(log )11(log 22≈+=+≥D n 因此，取A/D 转换器字长为12bit 。

第4章

1. 数字滤波

②中位值滤波法

中位值滤波就是对某一被测参数连续采样n 次(一般n 取奇数)，然后把n 次采样

值按大小排队，取中间值为本次采样值。假如，采样值是：y1、y2、y3，且有y1

≤y2≤y3，则y2作为本次采样的有效信号。

中位值滤波能有效地克服脉冲干扰,对缓慢变化的过程有良好的效果。

1.程序判断法(限幅滤波) (4—1) 其中，y n-1和y n 第n, 第n-1次采样值经滤波后的输出, y n 和y n-1是比较相邻(n 和n-1时刻)的两个采样值， α表示相邻两个采样值之差的最大可能变化范围。 α值的选择:按参数最大变化速度v max 及采样周期T 决定α值。

对随机干扰，十分有效。 {n n n n n n y y y y y y =≤=>-=∆--αα11n ||y 3.算术平均滤波法 ∑==N 1i i n y N 1y (4—2) 适用于对具有随机干扰的信号进行滤波。 当N 较大时，平滑度高，但灵敏度低；当N 较小时，平滑度低，但灵敏度高。