《计算机测试与控制》是北京航空航天大学开设的一门课程,其期末考试复习资料包含了计算机测试与控制领域的多项知识点,涵盖了计算机测控系统的硬件组成、信号处理、抗干扰技术、实时性要求、传感器技术、数字滤波设计、数字PID控制算法等方面的内容。
一、填空题部分涉及的知识点包括:
1. MCS-51单片机是8位微控制器,中央处理器为8位。除处理器外,单片机还集成了ROM、RAM、I/O端口等基本功能部件。
2. 常见的模拟量输入调理包括信号的滤波、放大、线性化、隔离等。
3. 电流传感器与电压传感器相比,通常具有更好的抗干扰能力和更高的测量精度。4~20mA电流传感器相比0~20mA电流传感器具有更远的传输距离和更好的抗干扰性能。
4. 当输入模拟信号的频率变化率低时,A/D前可以不加采样保持器。
5. 测量数据处理的非线性校正方法中,插值法和拟合法的主要区别在于插值法是在已知的数据点之间进行估计,而拟合法是通过一个数学模型来逼近整个数据集。
6. 计算机测控系统中,对于重要参数都设置紧急状态报警是为了避免参数越限造成系统故障。在极限值附近设置一个回差带是为了避免因为测量误差导致的频繁报警。
7. 形成干扰必须具备的三要素为干扰源、传播路径和敏感设备。
8. 测控系统接地原则通常根据信号频率来确定接地方式。信号频率低于1MHz时,一般采用单点接地;频率高于10MHz时,采用多点接地;频率在1~10MHz之间时,则需要根据信号特点来决定接地方式。
9. 测控系统正常上电启动被称为冷启动,在工作过程中因故障复位被称为热启动。区分冷启动和热启动可采用某个标志位作为上电标志。软件控制程序直接跳转到初始入口重新运行称为软件复位。软件和硬件复位可选择某个标志位作为区分标志。
10. 采用软件抗干扰技术时,当系统受到干扰程序出现运行异常,可以采用软件冗余技术解决。当异常程序进入非法区域时采用软件陷阱技术。看门狗技术主要解决程序因干扰而死锁的问题。
二、选择题部分的知识点包括:
1. 开关量输出驱动大电流感性负载时,可能引起感性负载两端出现反向高压、电弧放电。
2. “虚拟仪器”概念正确的是软件实现仪器界面和重要的仪器功能。
3. 集成电路印制板上去耦电容的作用和位置,正确的是滤波作用、输入信号与地之间。
4. 经调理后的开关量信号输入测控计算机数据总线通常需要经过锁存器。
5. 抗干扰技术中无法抑制系统的差模干扰的是隔离变压器。
6. 固态继电器与有触动机械继电器相比,具有开关速度快、抗干扰能力强、负载能力强等优点。
7. D/A输出采用两级缓存寄存器的目的是提高输出响应时间。
8. 单元电路级联设计中,要求信号源馈送给负载的电流最大时,相连的两部分电路之间电阻匹配系数ag应为1。
9. LED数码管动态显示的提法中错误的是为了防止“拖尾”现象,在转换显示位时应先关闭显示,转换完成后再打开显示。
10. 前置放大器在模拟量输入调理电路中的位置是小信号传感器之后,滤波器前。
三、简答题部分的知识点包括:
1. 计算机测控系统里所谓“实时”是指在规定的时间间隔内完成数据采集、处理和控制输出。全数字仿真不一定能实现满足实时性要求的系统。
2. 模拟量输入出现混叠(折叠)失真的原因是采样频率低于输入信号频率的两倍。采用抗混叠滤波器可以消除混叠失真,但抗混叠滤波器不适用于数字滤波算法实现,因为数字滤波需要一定的时间来计算。
3. 形成“接地环路”的情况通常出现在将多个设备或系统通过地线连接时,由于地电位不同导致电流流经地线形成环路。接地环路会引起测量误差和噪声干扰。
4. 设计数字滤波器时,可以采用FIR或IIR滤波器结构,需要设计合适的滤波器系数以滤除随机脉冲干扰和周期性高频干扰,同时保证滤波器在每次采样时均有输出。
6. 数字PID增量型控制算法公式涉及比例、积分、微分三个部分,并对标准PID的微分项进行改进,以防止微分项过大引起的系统振荡。积分饱和是指积分项累积到一定程度,导致控制动作超出允许范围,通常通过限幅积分项或者引入积分分离方法来避免积分饱和。通过改进微分或积分项,可以优化控制性能,使系统更快速、准确地达到稳定状态。
7. 对于4X4行列式矩阵键盘,程序设计需要通过逐行扫描和列检测来确定是否有键按下,以及具体是哪个或哪几个键被按下。程序需要处理的逻辑是,当检测到某列有输出时,对应行的输入端口读取值将为低电平,从而确定具体的键位置。
以上知识点涵盖了《计算机测试与控制》课程的核心内容,对于理解计算机测控系统的组成原理、工作过程以及常见的问题解决方法非常关键。通过掌握这些知识点,学生能够在期末考试中对相关问题给出准确的回答。