计算机控制系统习题集
计算机控制技术习题—
计算机控制技术习题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、在线方式和离线方式的含义是什么？1.4 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、内部总线和外部总线？1.6 PC总线和STD 总线各引线的排列和含义是怎样的？1.7 RS-232C 和 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总线工业控制机接口，设计8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位 A/D 转换器 ADC0809 通过 8255A 与PC总线工业控制机接口，实现8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位 A/D 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位 A/D 转换器，孔径时间为100μs, 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 和PC总线工业控制机接口，设计出8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D/A转换程序。
计算机控制系统课后习题答案1
第一章课后参考答案1-1简述计算机控制系统的控制过程。
计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下三个步骤：1)实时数据采集：对被控量进行采样测量，形成反馈信号；2)实时控制计算：根据反馈信号和给定信号，按一定的控制规律，计算出控制量；3）实时控制输出，向执行机构发出控制信号，实现控制作用。
1-2什么是实时性？有哪些因素影响系统的实时性？硬件：1）控制器计算速度2）传感器采集速度3）执行器反应时间4）A/D、D/A转换速度软件：1）操作系统调度2）中断响应处理方式（包括定时器）3）延时函数的设置实时性：即信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内即时完成的，超出这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
1-3计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分作用是什么？计算机的硬件主要包括主机、输入输出通道和外部设备。
主机：主机是计算系统的核心，通过接口向系统的各个部分发出各种指令，对被控对象进行检测和控制。
输入输出通道：输入输出通道是计算机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成计算机可以接收的数字信号，过程输出通道把计算机输出的控制命令和数据，转化成可以对生产对象进行控制的的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
外部设备：外部设备是实现计算机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备（操作台）、输入输出设备（磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等）和外存贮器，其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容，还应有按键或开关，完成系统的启、停等功；操作台还要保证操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。
1-4计算机控制系统的软件由哪几部分组成？各部分作用是什么？计算机控制系统软件分为系统软件、应用软件及数据库。
系统软件是有计算机生产厂家提供的专门用来使用和管理计算机的程序。
对用户来说，系统软件只是用来开发应用软件的工具，不需要自己设计。
计算机控制系统
计算机控制系统复习题第一章一、下列知识点可出单选题或填空题1. 控制器将反馈信号与设定值进行比较并产生控制量。
2. 变送器将被控参量转换成电信号。
3. 模数转换器(A/D转换器)将模拟量转换成数字量。
4. 数模转换器(D/A转换器)将数字量转换成模拟量。
5. 测量检测器对被控对象的参数进行检测。
6. 自动控制系统通常由被控对象、检测传感装置、控制器组成。
7. 计算机控制系统的典型结构有：操作指导控制系统ODC直接数字控制系统DDC计算机监督控制系统SCC集散控制系统DCS现场总线控制系统FCS8. 计算机控制系统常用的时域指标有：延迟时间t d、上升时间t r、峰值时间t p、调节时间t s、超调量匚% ；_9. 计算机控制系统包括计算机和生产过程两大部分。
10. 计算机控制系统是指采用了数字控制器的自动控制系统。
二、下列知识点可出名词解释和简答题1. 实时数据采集：对被控参数按一定的采样时间间隔进行检测，并将结果输入计算机。
2. 实时计算：对采集到的被控参数进行处理后，按预先设计好的控制算法进行计算，决定当前的控制量。
3. 实时控制：根据实时计算得到的控制量，通过D/A转换器将控制信号作用于执行机构。
4. 实时管理：根据采集到的被控参数和设备的状态，对系统的状态进行监督与管理。
5. 直接数字控制系统：计算机代替模拟控制器直接对被控对象进行控制。
6. 与连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？(1) 计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。
(2) 在计算机控制系统中，控制规律是由计算机通过程序实现的(数字控制器) ，修改一个控制规律，只需修改程序，因此具有很大的灵活性和适应性。
(3) 计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。
(4) 计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。
(5) 一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多个回路第二章一、下列知识点可出单选题或填空题1. 完成模拟量的采集并转换成数字量送人计算机的通道是模拟量输入通道。
计算机控制系统：计算机控制系统数学描述与性能分析习题与答案
一、多选题1、系统暂态主能指标包括（）A.调节时间B.上升时间C.阻尼比D.峰值时间正确答案：A、B、D2、减小或消除系统的稳态误差方法有（）A.采用串级控制抑制内回路扰动。
B.在系统的前向通道或主反馈通道设置串联积分环节。
C.增大系统开环增益或扰动作用点之前系统的前向通道增益。
D.采用反馈补偿法。
正确答案：A、B、C3、系统常规的性能指标有（）A.稳定性指标B.暂态指标C.系统的抗干扰指标D.稳态指标正确答案：A、B、C、D4、判断连续系统稳定的频率域方法有（）A.劳斯判据B.根轨迹方法C.奈奎斯特判据D.波特图法正确答案：C、D二、判断题1、稳态误差与系统的结构和参考输入无关。
（）正确答案：×2、一个系统稳定是指该系统在平衡状态下，受到外部扰动作用而偏离平衡状态，当扰动消失后，经过一段时间，系统不能够回到原来的平衡状态。
（）正确答案：×3、线性系统的稳定性是由系统本身固有的特性决定的，而与系统外部输入信号的有无和强弱有关。
（）正确答案：×三、填空题1、系统的类型的作用：系统的类型数将决定系统有无_______。
正确答案：稳态误差2、已知闭环系统的特征方程45z3−117z2+119z−39=0，该系统_______。
（不稳定/稳定）正确答案：不稳定3、_______指系统过渡过程结束到达稳态以后，系统参考输入与系统输出之间的偏差。
正确答案：稳态误差4、已知闭环系统的特征方程z3−1.001z2+0.3356z+0.00535=0，该系统_______。
（不稳定/稳定）正确答案：稳定。
《计算机控制技术》习题
南京工业大学继续教育学院《计算机控制技术》习题集2015学年度第一学期使用班级：HY电气升本141习题集1（绪论及第一章习题）一、填空题1．工业控制机包括（硬件）和（软件）两部分。
2．过程通道是计算机和生产过程之间信息传送和转换的连接通道，它包括（模拟量输入通道）和（模拟量输出通道）和（数字量输入通道）及（数字量输出通道）。
3．在A/D转换中，完成一次A/D转换的时间称为（孔径时间）。
4．在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的方式称为（在线）方式，又称（联机）方式。
5．计算机控制系统由（工业控制机）和（生产过程）两大部分组成。
6．接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁，包括（输入接口）和（输出接口）。
7．计算机控制系统中，生产过程不和计算机相连，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式称为（离线）方式，又称（脱机）方式。
8．ADC08909是一种（8）位逐次逼近式A/D转换器。
9.AD574A是一种（12）位逐次逼近式A/D转换器。
10.CD4051是单端的（8）通道开关。
二、判断题（判断下列各题，在题后的括号内，对的打“√”，错的打“×”。
）1．一个在线的系统一定是一个实时系统，一个实时控制系统一定是一个在线系统。
（×）2．直接数字控制系统属于计算机闭环控制系统。
（√）3．所有的模拟量通道都需要采样保持器。
（×）4．计算机控制系统中，操作指导系统属于开环控制结构。
（√）5.干扰可能来源于外部，也可能来源于外部。
（√）三、单项选择题（在下列每小题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其字母标号填入题干的括号内。
）1．香农定理指出，如果模拟信号频谱最高频率为f max．，只要按采样频率ｆ≥（C）采样，那采样信号y*（t）就能唯一的复观y（t）。
A．5f max B．3f max C．2f max D．10 f max2.1971年时计算机技术的（ C ）发展时期。
计算机控制系统：计算机控制系统概述习题与答案
1、智能仪表接入计算机有两种途径，一种是485串行方式，另一种是（）。
A.FDDI网B.互联网InternetC.ATM网D.以太网Ethernet正确答案：D2、以太网络最典型的应用形式为顶层采用Ethernet，网络层和传输层一般采用国际标准（）协议。
A. NetBEUIB.TCP/IPC.IPX/SPXD.RS-232-C正确答案：B3、D/A转换器误差的主要来源是（）和保持器（采样点之间插值）的形式以及规定的时间间隔T来决定。
A.信号种类B.转换器种类C.信号大小D.转换器字长正确答案：D1、计算机控制系统的性能指标主要有（）。
A.稳定性B.综合指标等C.稳态指标D.动态指标正确答案：A、B、C、D2、计算机控制系统的主要特点是（）。
A.结构混合B.结构唯一C.信号混合D.信号唯一正确答案：A、C3、计算机控制系统的基本类型有（）。
A.计算机监督控制系统B.总线控制系统C.集散控制系统D.集中式计算机控制系统正确答案：A、B、C、D三、判断题1、计算机控制系统主要从信号变换、对象建模与性能分析、控制算法设计、控制系统仿真、控制系统实现等5个方面系统讲述计算机控制系统分析和设计的基本理论和方法。
（）正确答案：√2、计算机控制实验的基本要求是对课本中所涉及的计算机控制系统的相关理论进行仿真和控制实验研究，包括基础型实验，扩展型实验和研究型实验。
（）正确答案：√3、分级控制系统由现场总线控制、计算机监督控制、直接数字控制三级组成。
（）正确答案：×4、实验平台的“场所便利化”是指被控对象和控制系统小型化，安全性高、成本低，便于使用者携带和使用，在家中和宿舍等场所即可完成各种实验。
（）正确答案：√5、实验平台的“场所便利化”是指被控对象和控制系统小型化，安全性高、成本低，便于使用者携带和使用，在家中和宿舍等场所即可完成各种实验。
（）正确答案：√6、计算机控制系统就是由模拟器件参与并作为核心环节的自动控制系统，即应用模拟器件参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。
微型计算机控制系统习题1
=
U ( z) D( z) = = D ( s ) s = 2 z −1 E ( z) T z +1
⇒ D (z) =
1 + T1s 1 + T2s
s =
2 z −1 T z +1
U (z) (T + 2 T1 ) z + T − 2 T1 = E ( z ) (T + 2 T 2 ) z + T − 2 T 2
1 (1 − z −1 ) = 1 = E ( z ) = R ( z )Φ e ( z ) 1 − z − 1
z −1 Y ( z ) = R( z )Φ( z ) = 1 − z −1
= z −1 + z −2 + z −3 + ...
9 z −1 (1 + 0.111z −1 ) G( z ) = (1 − z −1 )(1 − 0.0000454 z −1 )
U ( s ) 1 + 0.17 s = 2、已知模拟调节器的传递函数为 D( s ) = 、 E ( s ) 1 + 0.085s
试写出相应数字控制器的位置型和增量型的控制算式，设采 试写出相应数字控制器的位置型和增量型的控制算式， 样周期T＝ 样周期 ＝0.2s。 。 解：双线性变换公式为： s = 双线性变换公式为：
y2 ( t )
其中 a0 , a1 , a2 , b0 , b1 是使 D1 ( z ) 和 算机串级控制算法。 算机串级控制算法。
r1 ( k )
+
e1 ( k )
D1 ( z )
−
(完整版)《计算机控制系统》课后题答案-刘建昌等科学出版社
第一章计算机控制系统概述习题与思考题1.1什么是计算机控制系统?计算机控制系统较模拟系统有何优点？举例说明。
解答：由计算机参与并作为核心环节的自动控制系统，被称为计算机控制系统.与模拟系统相比，计算机控制系统具有设计和控制灵活，能实现集中监视和操作,能实现综合控制，可靠性高，抗干扰能力强等优点。
例如，典型的电阻炉炉温计算机控制系统，如下图所示：炉温计算机控制系统工作过程如下：电阻炉温度这一物理量经过热电偶检测后，变成电信号（毫伏级），再经变送器变成标准信号（1—5V或4—20mA）从现场进入控制室;经A/D转换器采样后变成数字信号进入计算机，与计算机内部的温度给定比较，得到偏差信号，该信号经过计算机内部的应用软件，即控制算法运算后得到一个控制信号的数字量,再经由D/A转换器将该数字量控制信号转换成模拟量；控制信号模拟量作用于执行机构触发器，进而控制双向晶闸管对交流电压（220V）进行PWM调制，达到控制加热电阻两端电压的目的;电阻两端电压的高低决定了电阻加热能力的大小,从而调节炉温变化，最终达到计算机内部的给定温度。
由于计算机控制系统中，数字控制器的控制算法是通过编程的方法来实现的，所以很容易实现多种控制算法，修改控制算法的参数也比较方便。
还可以通过软件的标准化和模块化，这些控制软件可以反复、多次调用。
又由于计算机具有分时操作功能，可以监视几个或成十上百个的控制量，把生产过程的各个被控对象都管理起来,组成一个统一的控制系统，便于集中监视、集中操作管理。
计算机控制不仅能实现常规的控制规律，而且由于计算机的记忆、逻辑功能和判断功能，可以综合生产的各方面情况，在环境与参数变化时,能及时进行判断、选择最合适的方案进行控制，必要时可以通过人机对话等方式进行人工干预,这些都是传统模拟控制无法胜任的。
在计算机控制系统中，可以利用程序实现故障的自诊断、自修复功能，使计算机控制系统具有很强的可维护性。
另一方面，计算机控制系统的控制算法是通过软件的方式来实现的，程序代码存储于计算机中，一般情况下不会因外部干扰而改变，因此计算机控制系统的抗干扰能力较强。
《计算机控制系统》复习题
《计算机控制系统》复习题一、简答题1. 画出典型计算机控制系统的基本框图。
2. 根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？3. 简述比例调节作用。
4、简述积分调节的作用5、简述微分调节的作用6. 采样保持器LF398工作原理图如下图，试分析其工作原理。
7. 线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？8. 为什么会出现比例和微分饱和现象？9. 什么是振铃现象？如何消除振铃现象？10. 什么是嵌入式系统？11. 简述网络控制系统的特点。
12. 简述故障诊断技术所包含的内容。
13. 连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？14. 简述计算机控制系统的一般控制过程。
15. 简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。
16. 线性定常离散系统的稳态误差是否只与系统本身的结构和参数有关？17. 增量型PID控制算式具有哪些优点？18. 如何利用试凑法调整PID算法的参数？19. 与应用了传统的通用计算机的数字产品相比，嵌入式系统有哪些特点？20. 尖峰干扰是一种频繁出现的叠加于电网正弦波上的高能随机脉冲，如何防治尖峰脉冲干扰？21. 什么是硬件故障冗余系统？22. 简述开关量光电耦合输入电路中，光电耦合器的作用。
23. 回答下述电路中克服共模干扰的工作原理。
24. 什么是采样或采样过程？25. 线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么？26. 何为积分饱和现象？27. 等效离散化设计方法存在哪些缺陷？28. 何为最少拍设计？29. 嵌入式处理器可分为哪几种类型？30. 针对实际系统可能发生的故障，通常从哪几个方面对故障进行分类？31. 使用光电隔离器件时，如何做到器件两侧的电气被彻底隔离？32. 给出多通道复用一个D/A转换器的原理示意图。
33. 什么是信号重构？34. 写出零阶保持器的传递函数，引入零阶保持器对系统开环传递函数的极点有何影响？35. 阶跃响应不变法的基本思想是什么？36. 如何消除积分饱和现象？37. 给出常规的直接设计法或离散化设计法的具体设计步骤。
计算机控制系统清华大学出版社何克忠李伟习题参考答案
第一章1.1 计算机控制系统是怎么样分类的？按功能和控制规律可各分几类？答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。
按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。
（2）直接数字控制（简记为DDC）。
（3）监督控制（简记为SCC）。
（4）分级控制。
（5）集散控制。
（6）计算机控制网络。
按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。
（2）比例积分微分控制（简称PID控制）。
（3）有限拍控制。
（4）复杂规律控制。
（5）智能控制。
1.2 计算机控制系统由哪些部分组成？并画出方框图。
答：计算机控制系统由控制对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。
方框图：P115 图1.21 输出反馈计算机控制系统1.9 简述采样定理及其含义。
答：采样定理：如果采样角频率ωω=2π/T大于2ωmax，即ωω≥2ωmax，则采样的离散信号ω∗(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)。
式中ωmax是连续信号y(t)的频谱特性中的最高角频率。
含义：要使采样信号ω∗(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)，必须正确选择采样角频率，使ωω≥2ωmax1.10 多路巡回检测时，采样时间τ，采样周期T和通道数N之间的关系。
答：采样时间是足够短的时间，y(kT)≈y(kT+?t),0<?t<ωω。
应满足 T≥Nωω。
1.12 设有模拟信号(0～5)V 和(2.5～5)V ，分别用8位、10位和12位A/D 转换器，试计算并列出各自的量化单位和量化误差。
答：量化单位q=ωωωω∗−ωωωω∗2ω−1≈ωωωω∗−ωωωω∗2ω,量化误差ε=q /2根据以上公式可求得(0~5)V ：(2.5~5)V ：1.14 试述数模转换器的作用？如何选择转换器的位数？答：数模转换器把数字量u(kT)转换成离散的模拟量ω∗(t)。
转换的精度取决模-数转换器的位数n ，当位数足够多时，转换可以达到足够高的精度。
计算机控制系统_清华大学_何克忠_李伟_习题参考答案
第一章1.1 计算机控制系统是怎么样分类的？按功能和控制规律可各分几类？答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。
按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。
（2）直接数字控制（简记为DDC）。
（3）监督控制（简记为SCC）。
（4）分级控制。
（5）集散控制。
（6）计算机控制网络。
按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。
（2）比例积分微分控制（简称PID控制）。
（3）有限拍控制。
（4）复杂规律控制。
（5）智能控制。
1.2 计算机控制系统由哪些部分组成？并画出方框图。
答：计算机控制系统由控制对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。
方框图：P115 图1.21 输出反馈计算机控制系统1.9 简述采样定理及其含义。
答：采样定理：如果采样角频率=2/T大于2，即≥2，则采样的离散信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)。
式中是连续信号y(t)的频谱特性中的最高角频率。
含义：要使采样信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)，必须正确选择采样角频率，使≥1.10 多路巡回检测时，采样时间，采样周期T和通道数N之间的关系。
答：采样时间是足够短的时间，y(kT)y(kT+),0<<。
应满足 T≥N。
1.12 设有模拟信号(0～5)V和(2.5～5)V，分别用8位、10位和12位A/D转换器，试计算并列出各自的量化单位和量化误差。
答：量化单位q=,量化误差量化误差(2.5)V量化误差1.14 试述数模转换器的作用？如何选择转换器的位数？答：数模转换器把数字量u(kT)转换成离散的模拟量(t)。
转换的精度取决模-数转换器的位数n，当位数足够多时，转换可以达到足够高的精度。
1.19 计算机控制系统有哪些主要的性能指标？如何衡量？答：计算机控制系统主要有动态指标，稳态指标和综合指标1.20 如何衡量系统的稳定性？答：用相角裕量和幅值裕量来衡量计算机控制系统的稳定程度。
计算机控制系统总习题(及答案)
u(k )T 2T2 T 2T2 u(k 1)
e(k )(T 2T1 ) (T 2T1 )e(k 1)
T 2T2 T 2T1 T 2T1 u (k ) u(k 1) e(k ) e(k 1) T 2T2 T 2T2 T 2T2
2 1
2
1
1
z 3z Y ( z) 1 3z Y ( z) 2 2 z 2 3z z z 3z 2 Y ( z) A B z z 1 z 2 z z Y ( z ) 2 5 z 1 z2
2
z k 因为 Z [ ]a za
E( z) R( z)e ( z)
1 (1 z 1 ) 1 1 z 1
z 1 Y ( z ) R( z )( z ) 1 z 1
z 1 z 2 z 3 ...
9 z 1 (1 0.111z 1 ) G( z ) (1 z 1 )(1 0.0000454 1 ) z
( z ) z 1 1 ( z ) D( z ) G ( z ) 1 ( z )
(1 z 1 )(1 0.0000454 1 ) z z 1 . 1 1 9 z (1 0.111z ) (1 z 1 ) 0.1111 0.0000454 1 ) ( z (1 0.111z 1 )
v j i 1
1 ( z ) z d [ (1 bi z 1 )]F2 ( z ) f 21 z
u
i 1
根据上两式，有
e ( z) 1 ( z)
1 f 21 z 1 (1 z 1 )
根据多项式相等，其系数相等的的性质，有
计算机控制系统课后习题答案
1-1 什么是计算机控制系统？画出一个实际计算机控制系统原理结构图，并说明一个计算机控制系统由哪些部分组成及各部分的作用。
利用计算机参与控制的系统称为计算机控制系统。
1-2 简述计算机控制系统的控制过程。
实时数据采样实时计算控制量实时控制实时管理1-3 实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间围完成的，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：生产过程和计算机系统直接连接，并接受计算机直接控制的方式称为在线或联机方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制的方式叫做“脱机”方式或“离线”方式。
1-4 计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
(3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。
(4)生产过程装置a.测量变送单元：为了测量各种参数而采用的相应检测元件及变送器。
b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构。
1.5 计算机控制系统的软件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。
系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。
系统软件包括：a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等；b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序；c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装配程序和编辑程序)、模拟主系统(系统模拟、仿真、移植软件)、数据管理系统等；d.信息处理：指文字翻译、企业管理等。
计算机控制系统习题及部分解答
g0=(1/T)*5*abs(1/(10+(GW+ws)*i)); G11=[g0];
g0=(1/T)*5*abs(1/(10+(GW-ws)*i)); G12=[g0];
g0=(1/T)*5*abs(1/(10+(GW+2*ws)*i)); G21=[g0];
g0=(1/T)*5*abs(1/(10+(GW-2*ws)*i)); G22=[g0];
题图 1-6 飞机连续模拟式姿态角控制系统结构示意图
第2章 习 题
2-1 下述信号被理想采样开关采样，采样周期为 T，试写出采样信号的表达式。
(1) f (t) = 1(t)
(2) f (t) = te−at
(3) f (t) = e−at sin(ωt)
解：
∞
∑ (1) f *(t) = 1(kT )δ (t − kT ) ； k =0 ∞
结果表明，不满足采样定理，高频信号将变为低频信号。
2-8
试证明
ZOH
传递函数
Gh
(s)
=
1
−
e− s
sT
中的 s＝0 不是 Gh
(s)的极点，而
Y
(
s
)
=
1
− e− s2
sT
中，只有一个单极点 s＝0。
证明：
Gh
(s)
=
1
−
e s
−
sT
≈ 1− (1− sT
+ (−sT )2 / 2 + ⋅ ⋅⋅ = T − T 2s + ⋅⋅ ⋅⋅
计算。采样幅频曲线可以用如下 MATLAB 程序绘图：
T=0.1;
计算机控制系统习题及答案
1.采样频率越高，采样数据描绘的曲线实际曲线。
为了提高控制精度，应尽可能。
2.在三相步进电机系统中，为了提高控制力矩，常常采用方法来实现。
3.在PID调节器中，比例系数KP的确定比微分和积分系数更重要，因为它关系到______。
4.采样/保持器有两种工作方式。
在采样方式中，采样-保持器的输出__________在保持状态时，采样-保持器的输出______。
5.在PID控制系统中，I的作用主要是______，它一般不单独使用的原因是__ _。
6.线性插值法最根本的问题是____________________。
7.CD4051是________路________向多路开关，当其INH端接_____伏时，芯片被选通。
8.在计算机控制系统中，采样周期T的确定很重要，因为它关系到_______,T太大_______。
9.步进电机的步距角指________,齿距角指______，拍是指________。
10.3相（A、B、C）步进电机有3种通电方式，是，和。
二、判断题（正确，在括号内划∨，错误，在括号内划╳，并改正（只对错误部分进行改正即可）（本题共5 小题，共10分）1. 在显示系统中，若为动态显示，需将待显示数变成显示码才能输出到显示器进行显示。
若在显示电路中增加一级锁存器，则可直接将待显示数输出到显示器进行显示。
（）2. DAC0832是常用的8位D/A转换器，内部设有两级缓冲器，目的是使转换数椐得到充分缓冲，确保转换精度。
（）3. 由于各种传感器提供的电压信号范围很宽，需要通过可编程增益放大器，对信号进行调整，使A/D转换器满量程信号达到均一化。
（）4. 某系统采用程序判断滤波方式进行数据处理，发现总有一些杂波无法滤掉，原因是采样时间间隔太大（）。
5. 在工业过程控制系统中，由于被控对象所处环境复杂，常使采样值偏离实际值。
所以一般要加入滤波环节，且常常将模拟滤波和数字滤波同时使用。
（）三、简答题（本题共6 小题，共35 分）1.（本题6 分）简要说明多路开关的主要特点。
《计算机控制技术》习题
第三、四、六、七章复习题一、选择题1.欲使具有最高频率为ωmax的连续信号经采样后仍能恢复出原信号，必须使采样频率ωs满足（）A. ωs＜2ωmaxB.ωs≥2ωmaxC.ωs任意D. ωs＝ωmax2.零阶保持器的传递函数为（）A. H(s)= 1Tses-B. H(s)= se Ts--1C. H(s)= se Ts---1 D.H(s)= s e Ts--13.计算机控制系统消除积分不灵敏区的措施是（）A. 减小计算机字长的限制B. 降低运算精度C. 增加AD转换位数D. 丢弃偏差过小的值4.稳定的连续系统采用一阶前向差分方法离散化，所得D(z) 的稳定性与采样周期T 的关系（）A．有关 B.不定 C.无关 D.视周期大小5.当采样周期T过大时，计算机控制系统的稳定性通常将要（）A.变差B.变好C.不定D.不变6.在计算机控制系统里，通常当采样周期T减少时，由于字长有限所引起的量化误差将（）A．增大 B．减小 C．不变 D.无法确定7.对于大的随机干扰或采样器不稳定引起的干扰信号，常常采用（）抗干扰。
A. 加权平均值滤波B. 平均值滤波C.中值滤波和程序判断滤D.限幅滤波8.题4图所示有源RC网络是一种（）题4图A．积分环节 B．微分环节 C．惯性环节 D．比例环节9.在确定A/D变换器精度时，通常要求它的精度应（）传感器的精度。
A.高于B.小于C.等于D.不等于10.对于控制精度要求不太高，不希望控XXX用频繁动作而控制过程要求平稳的场合。
常采用（）PID控制算法。
A.不完全微分B.积分分离C.带有死区的D. 微分先行11.若计算机控制系统中执行机构动作惯性增大，则采样周期（）A.应增大B.应减小C.可以不变D.可增大也可减小12.为了减少有限字长产生的量化误差，采样周期（）A.应增大B.应减小C.可以不变D.可增大也可减小13.在计算机控制系统里，当采样周期T增大时，系统的稳态精度（）A.变好B.变坏C.不受影响D. 无法确定14.对于偶然出现的脉冲干扰，常采用（）A. 加权平均值滤波B. 平均值滤波C. 中值滤波和程序判断滤D. 惯性滤波适用于纯滞后较大的过程15.从相频特性上来看，零阶保持器是一个（）环节。
计算机控制系统_清华大学出版社_何克忠_李伟_习题参考答案
第一章1.1 计算机控制系统是怎么样分类的？按功能和控制规律可各分几类？答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。
按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。
（2）直接数字控制（简记为DDC）。
（3）监督控制（简记为SCC）。
（4）分级控制。
（5）集散控制。
（ 6）计算机控制网络。
按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。
（2）比例积分微分控制（简称PID 控制）。
（3）有限拍控制。
（4）复杂规律控制。
（5）智能控制。
1.2计算机控制系统由哪些部分组成？并画出方框图。
答：计算机控制系统由控制对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。
方框图： P115 图 1.21输出反馈计算机控制系统1.9简述采样定理及其含义。
答：采样定理：如果采样角频率=2 /T 大于2，即≥ 2，则采样的离散信号(t) 能够不失真地恢复原来的连续信号y(t) 。
式中y(t) 的频谱特性中的最高角频率。
含义：要使采样信号(t) 能够不失真地恢复原来的连续信号是连续信号y(t) ，必须正确选择采样角频率，使≥1.10多路巡回检测时，采样时间，采样周期T和通道数N之间的关系。
答：采样时间是足够短的时间，y(kT) y(kT+ ),0< <。
应满足T≥N。
1.12设有模拟信号(0～5)V和(2.5～5)V，分别用8位、10位和12位A/D转换器，试计算并列出各自的量化单位和量化误差。
答：量化单位 q=, 量化误差根据以上公式可求得 (05)V：转换位数81012量化单位 q/mV19.53 4.88 1.229.76 2.440.61量化误差(2.5)V：转换位数81012量化单位 q/mV9.76 2.440.614.88 1.220.30量化误差1.14试述数模转换器的作用？如何选择转换器的位数？答：数模转换器把数字量u(kT) 转换成离散的模拟量(t) 。
转换的精度取决模 - 数转换器的位数n，当位数足够多时，转换可以达到足够高的精度。
计算机控制系统习题参考答案
1
计算机控制系统习题参考答案
2) 直接数字控制系统：可完全取代模拟调节器，实现多回路的 PID 控制，而且只要改变 程序就可实现复杂的控制规律。
3) 监督控制系统：可考虑许多常规调节器不能考虑的因素，如环境温度和湿度对生产过 程的影响，可以进行在线过程操作的在线优化；可以实现先进复杂的控制规律，可靠性 好。
第二章 线性离散系统的数学描述和分析方法 P42
2-1 简述离散控制系统中信号变换的原理。 先经过采样过程，即采样开关按一定的周期进行闭合采样，使原来在时间上连续的 信号 f(t) 变成时间上离散、幅值上连续的离散模拟信号 f * (t) 。再经过量化过程，采用一组 数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换成数字信号。 2-2 已知函数 f(t) ，求取 Z 变换 F(z) 。
10 ，采样周期 T=1s，采用零阶保持器，单位负反馈系 s(0.1s+1)
7
计算机控制系统习题参考答案
G(z)=Z[
1-e-Ts 10 10 9z -1 (1+0.11z -1 ) ]=(1-z −1 )Z[ 2 ]= ⋅ s s(0.1s+1) s (0.1s+1) (1-z -1 )(1-e-10 z -1 )
1)
f(t)=a mt
* -k mT -1 2mT -2 Z [ f(t) ] =Z f (t) = ∑ f(kT)z =1+a z +a z +... k=0 ∞
①ห้องสมุดไป่ตู้
①-① ⋅a mT ⋅ z -1 得：
Z[f(t)]=
1 1-a z
mT -1
2)
f(t)=1-e-at
1 1 (1-e-aT )z -1 F(z)=Z[1-e ]= -1 - -aT -1 = 1-z 1-e z (1-z -1 )(1-e-aT z -1 )
计算机控制系统：综合习题.doc
综合习题・2 计算机伺服控制系统设计（见纸质版作业）:1.已知：被控对象为一个带有均质圆盘负载的直流力矩电机，其伺服系统方框图如下其屮，电机传递函数为角速率3 / Au和转角e/Au；模拟控制器由KG1,KG2,KG3组成, 数字控制器由采样、CPU （控制律）和D/A组成。
给定参数如下：K m = 2rad / s, T m = 0. Is •电机启动电压4 u A=\.JV•测速机传递系数K（t） = W / （rad / s）•电位计最大转角为345°,输出±5U•功放K A=2=KG3•采样周期7 = 0.01052.设计要求：1）D/A 输出120mV,电机启动4U A=1.1V2）D/A输出5V,电机转速w =26rad/s3）设计状态反馈增益，使系统闭环极点§ $0.9, sn $ 20 rad/s4）设B可测，设计降维观测器，观测器哀减速率是系统闭环哀减速率的4倍5）求离散控制律D（z）6）将D⑵进行实现，配置适当的比例因子7）编制程序框图，给出控制律的差分方程解：由1）得，0.12© Kq =1.7,又Kq=2,则KG, = 7.083KqXKqXK”,解得：K r =0.157设计状态反馈增益K由3),可令= 0.9,(o n = 20rad/s则时域上系统的根％2 =-18±8.7178iZ 域上系统的根％ =0.8321±0.0727i令西=0兀2=6 可得被控对彖状态方程: ■ □ ■0 1 ■ X 】0 = + □ _0 -54.48 ■ T _283.32_ X 。
由mat lab 求得离散状态方程矩阵F 和G (采样周期T 二0. 01s) a=[0 1;0 -54. 48];b=[0;283. 32];[F, G]=c2d(a, b, 0.01)「1 0.0077_「0.0119F = ,G = 0 0.5800 2」844由mat lab 中的Ackermann 公式求得状态反馈增益K a=[0 l;0 -54. 48]; b 二[0;283. 32];[F, G]=c2d(a, b, 0.01)P=[0. 8321+0. 0727i, 0. 8321-0. 0727i];K=acker (F, G, P)^ = [1.5325 -0.0469]由此，状态反馈控制律为况伙)=—1.5325 X|+0.0469X2设计降维状态观测器及控制律D ⑵由4)可得，期望极点为s 二-18*4二-72,映射到z 域上z=0.4868F 22 =0.58 ,件=0.0077, T = 0.01, P = 0.4868由ma 11 ab 中的Ackermann 公式求得观测器增益T 二 0.01;所以G|($) = ~ 5 + 54.48283.32F22二0. 58;F12=0. 0077;P=0. 4868;L=acker(F22',F12',P)'得到I =12. 1039由题，&可观测，依照降维状态观测器计算公式得X］伙 +1) = X| 伙)一26.4279况伙)+12.1039F 伙 + 1)-7.0126Y(k)对U(k) = -1.5325X］ + 0.0469X2A；伙 +1) = X［伙)一26.4279况伙)+12.1039Y(k + 1)-7.0126F 伙)在变换得W(Z)=-1.5325X1(Z)+0.0469X2(Z)zX| (z) = X, (z) - 26.427%(z) +12.1039z Y(z) — 7.0126K(z)整理得y(z) _ z-41,5008Z^)~-18.5023z +10.6999%)=竺=z - 41.5008 = _o.°54Z-41.5008t/(z) — 18.5023Z + 10.6999 z-0.5783。
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计算机控制系统习题集计算机控制系统课程课题组编青岛科技大学信息科学技术学院2008.10目录一各章习题 (1)二填空题练习 (6)三简答题练习 (8)四综合题练习 (11)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D(s) 四匚卫,试用双线性变换法、前向差分法、E (s) 1 T2s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u(t)Kc[e(t)丄'e(t)dt Td^de①「试推导它的差分c T i 0d dt2 / 1715.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G D (S ) 1 50s 1G (s)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，G f (s)=1/ (T f s+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亠，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30s 1 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。
E(s)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。
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、M ES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。