计算机控制系统 复习题答案

1.画出典型计算机控制系统的基本框图。

2.微型计算机控制系统的特点是什么？

微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点：

a.控制规律灵活多样，改动方便

b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制

c. 能够实现数据统计和工况显示，控制效率高

d. 控制与管理一体化，进一步提高自动化程度

3.计算机控制系统的常用接地方法是什么？

（1）一点接地和多点接地

（2）模拟地和数字地的连接

（3）主机外壳接地

（4）多机系统的接地

4.给出常规的直接设计法或离散化设计法的具体设计步骤。

答：直接设计法或称离散化设计法的具体设计步骤如下：

(1)根据已知的被控对象，针对控制系统的性能指标要求及其它约束条件，确

定理想的闭环脉冲传递函数?(z)；

(2)确定数字控制器的脉冲传递函数D(z)，根据D(z)编制控制算法程序

5.说出实施信号隔离的主要方法

信号隔离方法主要有变压器隔离和光电隔离，变压器隔离适用于模拟信号隔离，光电隔离则特别适合数字信号的隔离。

6.简述两种硬件消抖电路的工作原理

(1).采用积分电路的硬件消抖电路，首先利用积分电路将抖动的高频部分滤出，

其次利用施密特触发器整形。

(2).采用RS触发器的硬件消抖电路，主要是利用RS触发器的保持功能实现

消抖。

7.什么是干扰，干扰来源，抗干扰措施

答：就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。外部干扰和内部干扰。硬件措施，软件措施，软硬结合的措施。

8.某加热炉温度变化范围为0～1600℃，经温度变送器和调理电路输出电压为

1～5V，再经ADC0809 转换（ADC0809 的输入范围1～5V），使计算当采样数值为9BH 时，所对应的加热炉温度是多少？

9.简述光电耦合器的工作原理及在过程通道中的作用

光电耦合器由封装在一个管壳内的发光二极管和光敏三极管组成，如图所示。输入电流流过二极管时使其发光，照射到光敏三极管上使其导通，完成信号的光电耦合传送，它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离。

10.线性离散控制系统稳定的充要条件是什么？

线性离散控制系统稳定的充要条件是：闭环系统特征方程的所有根的模|z i|<1，即闭环脉冲传递函数的极点均位于z平面的单位圆内。

11.阶跃响应不变法的基本思想是什么？

阶跃响应不变法的基本思想是：离散近似后的数字控制器的阶跃响应序列与模拟控制器的阶跃响应的采样值一致。

12.简要说明多路开关的主要特点

答：半导体多路开关的特点是：（答5条即可）

（1）采用标准的双列直插式结构，尺寸小，便于安排；

（2）直接与TT电平相兼容；

（3）内部带有通道选择译码器，使用方便；

（4）可采用正或负双极性输入；

（5）转换速度快，通常其通或关断时间1ms左右,有些产品已达到几十到几百纳秒（ns）；、

13.什么是采样或采样过程？

答：采样或采样过程，就是抽取连续信号在离散时间瞬时值的序列过程，有时也称为离散化过程。

14.PID 调节系统中，微分调节起何作用？为什麽在有些系统中采用不完全微

分算式，它与常规算式有哪些区别？

答：微分的作用是加快调整速度。由于微分只存在于瞬间，因而有时会使系统产生震荡，而使调节品质下降。为了避免震荡，在一些系统中采用不完全微分算法，它的基本思想是使微分作用漫漫减弱，以避免由于微分突然下降到0而产生震荡。

15.PWM 控制意味着什么？它有什么作用？微型机控制系统中是怎样实现的？答：PWM是脉冲宽度调速系统，它用来控制马达的转速和方向。其方法是通过改变对电机的通电时间达到调整电机转速的目的。具体作法是，首先根据电机转速的要求，确定占空比，即通电时间与通电周期之比，再按照通、断电时间送出控制模型，使电机按要求的转速运转。方向是通过改变4个开关的通电状态来实现的。

16.抖动、重键都是键盘设计中经常遇到的问题，用什麽方法可以解决

答：抖动是键盘工作中的常见现象，它将影响计算机对按键的查询工作的准确性。

常采用的防抖措施有：①软件延时程序（一般为10--20毫秒）。②硬件防抖电路：双稳态电路及滤波电路。

17.与PID 控制和直接数字控制相比，模糊控制具有哪些优点？

与PID控制和直接数字控制相比，模糊控制的优点：

（1）模糊控制可以应用于具有非线性动力学特征的复杂系统。

（2）模糊控制不用建立对象精确的数学模型。

（3）模糊控制系统的鲁棒性好。

（4）模糊控制是以人的控制经验作为控制的知识模型，以模糊集合、模糊语言变量以及模糊逻辑推理作为控制算法。

18.说明小功率直流电机双向控制原理，并说明如何实现正、反控制。小功率

直流电机双向控制原理图，如下所示：

向控制原理图，如下所示：

图中，当SW1和SW4闭合时，马达正转；

当SW2和SW3闭合时，马达反转；

当SW1和SW3或SW2和SW4闭合时，马达刹车；

当SW1、SW3、SW2和SW4都断开时，马达滑行。

19.简述数字滤波技术，其算法有哪些?

所谓数字滤波，就是通过一定的计算或判断程序减少干扰在有用信号中的比重。故实质上它是一种程序滤波。算术平均值法、中位值滤波法、限幅滤波法、惯性滤波法。

20.数字控制器的连续化设计步骤？

设计假想的连续控制器、选择采样周期T、将DS离散化为Dz、设计由计算机实现的控制算法、校验五个步骤。

21.连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？

(1).答：与连续控制系统相比，计算机控制系统具有以下特点：

(2).计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。

(3).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。

(4).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。