计算机控制试卷_2010最新

根据给定的文件信息，以下是对相关知识点的详细解析： ### 1. 在控制领域中，OGC、DCS、DDC、SCC、FCS分别代表什么？ - **OGC** (Open Group Control): 这个术语并不常见于标准的控制领域中，可能是指一种特定的开放式控制系统或者组织机构制定的某种控制标准。 - **DCS** (Distributed Control System): 分布式控制系统是一种广泛应用于工业过程控制领域的系统。它通过分布在网络上的多个控制器来管理和控制生产过程中的各种设备，以提高系统的可靠性和灵活性。 - **DDC** (Direct Digital Control): 直接数字控制系统是一种利用微处理器进行精确控制的技术。通常用于楼宇自动化系统中，例如温度、湿度等环境参数的控制。 - **SCC** (Supervisory Control and Data Acquisition): 监督控制与数据采集系统是一种集成的控制系统，用于远程监控和管理工业设备及设施，例如电力、水处理等领域。 - **FCS** (Fieldbus Control System): 现场总线控制系统是一种基于现场总线技术的控制系统，它可以实现设备之间的直接通信，减少了布线成本，提高了系统的灵活性和可靠性。 ### 2. 模拟量输入输出通道的任务是什么？ 模拟量输入输出通道的主要任务是将物理世界中的连续信号转换为计算机可以处理的数字信号（模拟量输入），或将计算机产生的数字信号转换为物理世界可以使用的连续信号（模拟量输出）。这些通道包括： - **模拟量输入**: 采集来自传感器的连续信号，并将其转换为数字信号供计算机处理。 - **模拟量输出**: 将计算机生成的数字信号转换为连续信号，用于驱动执行器或其他外部设备。 ### 3. DAC0832的两级寄存器各自的控制信号是由哪些管脚信号组合而成的？两级寄存器可构成几种工作方式？在本实验中，DAC0832的两级寄存器是什么工作方式？ - **控制信号**: DAC0832有两个寄存器：数据寄存器和DAC寄存器。它们的控制信号主要包括： - WR1: 数据寄存器写入信号。 - WR2: DAC寄存器写入信号。 - XFER: 数据传输信号。 - **工作方式**: DAC0832可以构成三种工作方式： - 单缓冲方式: 只有WR1有效，XFER无效。 - 直通方式: WR1无效，WR2和XFER都有效。 - 双缓冲方式: WR1、WR2和XFER都有效。 - **本实验的工作方式**: 本实验中，DAC0832的两级寄存器采用的是双缓冲方式。 ### 4. 对于ADC0809，当输入模拟量为0～5V时，精度是多少？.当输入电压是0.5V、1.5V、2.5V、3.5V、4.5V时，采样值分别是多少（用十六进制表示）？ - **精度**: ADC0809是一种8位的模拟/数字转换器，其分辨率是8位，因此在0～5V范围内，其最小分辨率为5V / 256 ≈ 0.01953V。 - **采样值**: 当输入电压分别为0.5V、1.5V、2.5V、3.5V、4.5V时，对应的采样值（十进制）为25.6、76.8、128、179.2、228.8。转换为十六进制表示分别为19H、4CH、80H、B3H、E4H。 ### 5. 计算机控制系统的CPU抗干扰措施有哪些？ 计算机控制系统中的CPU抗干扰措施主要包括： - **电源隔离**: 使用隔离变压器或电源滤波器减少电源噪声的影响。 - **电磁屏蔽**: 通过金属外壳或其他材料对外部电磁干扰进行屏蔽。 - **接地技术**: 合理设计接地系统，减少地线回路引起的干扰。 - **软件滤波**: 通过软件算法去除异常数据，提高数据的准确性。 - **硬件保护**: 如使用看门狗定时器防止程序跑飞等。 ### 6. 在连续控制系统中，常用的控制规律是什么？在此控制系统中，若想增加系统的稳定性、消除系统静差或加快系统的响应，应如何实现？ - **常用的控制规律**: PID控制是最常见的连续控制系统中的控制规律。PID控制器由比例（P）、积分（I）、微分（D）三部分组成。 - **改善系统性能**: - **增加稳定性**: 可以适当增加控制器的比例系数Kp，但要注意避免过调。 - **消除静差**: 增加积分作用Ki可以有效减小稳态误差，但要注意避免积分饱和问题。 - **加快响应**: 适当增加微分系数Kd可以帮助加快系统的响应速度，但要避免引入高频噪声。 ### 7. 采样周期T的选择原则是什么？ 采样周期T的选择非常重要，基本原则包括： - **奈奎斯特采样定理**: 采样频率至少应该是被采样信号最高频率的两倍。 - **动态特性**: 需要考虑被控对象的动态特性和系统响应时间的要求。 - **计算能力**: 过短的采样周期会增加计算负担，而过长的采样周期可能导致控制效果不佳。 - **系统稳定性**: 选择适当的采样周期有助于保证系统的稳定性。 ### 8. 什么是积分分离法，采用该方法有何好处？ - **积分分离法**: 是一种改进的PID控制策略，在系统偏差较大时暂时关闭积分作用，仅使用比例和微分作用控制，以避免积分饱和现象。 - **好处**: 有效地解决了积分饱和问题，提高了控制系统的响应速度和稳定性。 ### 9. 计算机控制中的控制器的设计的两大类基本处理方法（思路）是怎样的？其代表性的基本控制方法请各举一例，除此之外，本课还讨论了实际中常用到的一些计算机控制方法，请举例说明。 - **基本处理方法**: - **基于模型的方法**: 如PID控制、状态反馈控制等。 - **智能控制方法**: 如模糊控制、神经网络控制等。 - **代表性的基本控制方法**: - **基于模型的方法**: PID控制器。 - **智能控制方法**: 模糊逻辑控制器。 - **其他常用方法**: - **自适应控制**: 根据系统的实时状态调整控制器参数。 - **预测控制**: 利用模型预测未来状态，以优化当前控制决策。 - **滑模控制**: 通过非线性控制策略使系统状态沿着预设的滑动面变化。 ### 10. 步进电机的运行速度和运行方向是怎样进行控制的？ - **运行速度控制**: 通过改变脉冲信号的频率来控制步进电机的速度。频率越高，步进电机转速越快。 - **运行方向控制**: 通过改变脉冲信号的相序来控制步进电机的转向。不同的相序会导致步进电机按照相反的方向旋转。 ### 应用题解析 #### 1. 已知模入信号的最高频率为50Hz，如用一转换时间TA/D=40μs的10位A/D转换器对其进行A/D转换，请说明是否需加采样保持器。 - **分析**: 根据奈奎斯特采样定理，采样频率至少应该是信号最高频率的两倍。因此，对于最高频率为50Hz的信号，采样频率应该至少为100Hz。如果A/D转换时间为40μs，则每秒最多能完成25000次转换，远远高于所需采样频率。 - **结论**: 在这种情况下，不需要使用采样保持器，因为A/D转换器的速度足以满足采样要求。 #### 2. 若加工第三象限直线oM，起点（0，0），终点（－6，－5），试按逐点比较法进行插补计算并作出走步轨迹图。 - **逐点比较法**: - **初始化**: 设置初始坐标(0, 0)，误差寄存器E=0。 - **判断方向**: 因为直线位于第三象限，所以步进方向应为左下。 - **计算误差**: 每次移动后，根据直线方程y=-5/6x计算误差E。 - **更新坐标**: 根据误差大小决定下一步移动方向。 - **重复步骤**直到到达终点。 #### 3. 已知模拟调节器的传递函数为[pic]，试用一阶向后差分法离散化，求D(z) ，并给出位置式控制算式。（[pic]）。 - **一阶向后差分法**: - **传递函数离散化**: 使用一阶向后差分法离散化得到D(z)。 - **控制算式**: 根据离散化后的传递函数得到位置式控制算式。 #### 4. 谈谈学习本课的心得体会。这门课对你的学习和研究有何帮助？ - **心得体会**: 学习计算机控制技术不仅可以深入了解现代控制理论和技术，还能掌握实际工程中的控制系统设计方法。通过对不同类型的控制器的学习和实践，能够更好地理解控制系统的原理和应用，为将来从事相关领域的工作打下坚实的基础。 - **帮助**: - **理论基础**: 提供了坚实的理论支持。 - **实践技能**: 通过实验和项目增强了实践操作能力。 - **创新思维**: 鼓励学生运用所学知识解决实际问题，培养创新意识。