真题区 （2006） 1.简述计算机控制系统的典型形式 大致可以分为以下几种：1.操作指导控制系统；2.直接数字控制系统；3.监督控制系统；4. 分散型控制系统；5.现场总线控制系统。 2.简述计算机模拟量输入通道的结构 过程参数→变送器→I/V 变换→多路转换器→采样保持器→A/D 转换器→接口逻辑电路 →PC 总线。过程参数由传感元件和变送器测量，并转换为电流（或电压）形式后，再送至 多路开关；在危机的控制下，由多路开关将各个过程参数依次切换到后级，进行采样和 A/D 转换，实现过程参数的巡回检测。 3.写出 PID 位置式和 PID 增量式的算式，并分析他们的特点（异同 2、） 位置式 增量式 （1）位置式 PID 控制的输出与整个过去的状态有关，用到了误差的累加值；而增量式 PID 的输出只与当前拍和前两拍的误差有关，因此位置式 PID 控制的累积误差相对更大； （2）增量式 PID 控制输出的是控制量增量，并无积分作用，因此该方法适用于执行机 构带积分部件的对象，如步进电机等，而位置式 PID 适用于执行机构不带积分部件的对象， 如电液伺服阀。 （3）由于增量式 PID 输出的是控制量增量，如果计算机出现故障，误动作影响较小， 而执行机构本身有记忆功能，可仍保持原位，不会严重影响系统的工作，而位置式的输出直 接对应对象的输出，因此对系统影响较大。 4.简述最少拍无波纹设计的必要条件 答：无波纹系统要求系统的输出信号在采样点之间不出现波纹，必须满足： （1）对阶跃输入，当 t≥NT 时，有 y(t)=常数。 （2）对速度输入，当 t≥NT 时，有 y·(t)=常数 （3）对加速度输入，当 t≥NT 时，有 y··(t)=常数 被控对象必须包含足够的积分环节，以保证 u(t)为常数时，Gc(s)的稳态输出完全跟踪输 入且无纹波。 （2007）1.计算机控制系统的组成 答：工业控制机（硬件+软件）+生产过程（被控对象+测量变送+执行机构+电气开关）。 2.数字量输入通道组成以及数字量输出通道组成（4、） 答：数字输入通道主要由：输入缓冲器，输入调理电路，输入地址译码电路组成。 数字输出通道主要由：输出锁存器，输出驱动电路，输出口地址译码电路。 3.为什么要对数字 PID 进行改进以及改进的方法（2、） 如果单纯的用数字 PID 控制器去模仿模拟调节器，不会获得更好的效果，因此必须发 挥计算机运算速度快，逻辑判断功能强，编程灵活等优势，才能在控制性能上超过模拟调节 器。 改进方法：1.积分项的改进；2.微分项的改进；3.时间最优 PID 控制；4.带死区的 PID 控制算法。 4.数字控制器的离散化设计步骤 答：1.根据控制系统的性能指标要求和其他约束条件，确定所需的闭环脉冲传递函数Φ(z) 

2.根据 G(z)求取公式，求广义对象的脉冲传递函数 G(z) 3.根据 求取数字控制器的脉冲传递函数 D(z) 4.根据 D(z)求取控制算法的递推计算公式 5.数字控制器的连续化设计步骤 答：1.设计假想的连续控制器 D（s） 2.选择采样周期 T 3.将 D(s)离散为 D(s) 4.设计由计算机实现的控制算法 （2008） 1.计算机控制系统的分类（同 2006 年 1）？例举一个计算机控制系统。 答：水泥回转窑计算机控制系统，数控机床计算机控制系统 etc。 4.达林算法的设计步骤 答：1.根据系统的性能，确定闭环系统的参数 Tτ，给出振铃幅度 RA 的指标 2.由公式 若多解选较大的 T。 所确定的振铃幅度 RA 与采样周期 T 的关系，解出 T， 3.确定纯滞后时间τ与采样周期 T 之比（τ/T）的最大整数 N 4.求广义对象的脉冲传递函数 G(z)及闭环系统的脉冲函数Φ(z)。 5.求数字控制器的脉冲传递函数 D(z) （自己找的题目） 1. 线性定常系统的离散状态方程 （计控课本 141 页） 2.简述软件抗干扰的措施 答：数字滤波技术，开关量的软件抗干扰技术，指令冗余技术，软件陷阱技术。 3.控制器的分离性原理 把随机控制系统的控制器分解成状态估计和确定性反馈控制两部分，分别进行设计的一 种原理。应用这个原理时，先根据随机观测数据估计系统的状态，再把估计值看作为真实状 态，按照确定性系统设计最优控制规律。这是对随机最优控制系统设计技术的一种简化。这 样设计出来的系统常常不是真正最优的。只有对某些特定类型的系统，可按分离原理设计出 最优的随机控制策略。这类系统称为可分离系统。 

4.采样保持器的作用，并说明在说明情况下可以省略、 在数据采集系统中,采样/保持器主要起以下两种作用: (1)"稳定"快速变化的输入信号,以利于模/数转换器把模拟信号转换成数字信号,减小 采样误差.(2)用来储存模拟多路开关输出的模拟信号,这样可使模拟多路开关继续切换下一 个待转换的信号. 当被测信号变化缓慢时，若 A/D 转换器转换时间足够段，可以不加采样保持器。 5.矢量控制变频调速系统的模型和特点 矢量控制采用坐标变换的方法，分别控制励磁电流分量和转矩电流分量，具有和直流电 动机一样好的动态调速特性，由于这种方法采用了坐标变换，所以对控制器的运算速度、处 理能力等性能要求较高，随着 DSP 等控制芯片的出现，这种控制方法得到了广泛应用；并大 大改善了系统的静态和动态性能，具有结构简单、容易实现、控制精度高等特点，广泛应用 于永磁同步电机的矢量控制调速系统中。 计算机控制技术课后习题 1.3 实时、在线 离线方式的含义 答：所谓实时，是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算 机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的实际，控制也 就失去了意义。 在线：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 在线方式或者联机方式。 离线：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 作的方式称为离线方式或脱机方式。 1.4 工业控制机的组成， 答：工业控制机包括硬件和软件两个部分。硬件包括主机板，内部总线和外部总线，人 及接口，系统支持板，磁盘系统。通信接口、输入输出通道。软件包括：系统软件，支持软 件和应用软件。 1.5 总线 内部总线 外部总线 答：总线就是一组信号线的集合，它定义了各引线的信号、电气、机械特性，使计算机 内部各组成部分之间以及不同的计算机之间建立信号联系，进行信息传送和通信。 内部总线，就是计算机内部功能模板之间进行通信的总线。 外部总线，就是计算机与计算机之间或计算机与其他职能设备之间进行通信的练线。 2.1 什么是接口、接口技术、和过程通道 答：接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁，它包括输入接口和输出接口。 

接口技术是研究计算机与外部设备之间如何交换信息的技术。 过程通道时在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的链接通道。 2.14 什么是串模干扰和共模干扰？如何抑制 答：串模干扰是指叠加在北侧信号上的干扰噪声。串模干扰的抑制方法应从干扰信号的 特性和来源入手①如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤波器来抑制高频 率串模干扰，如果串模干扰频率比北侧信号频率低，则采用高通滤波器来抑制低频串模干扰； 如果串模干扰频率罗在被测信号频谱的两侧，则应用带通滤波器。②当尖峰型串模干扰称为 主要干扰源时，用双积分式 A/D 转换器可以削弱串模干扰的影响。③对于串模干扰的主要来 自电磁感应的情况下，对被测信号应尽可能的早的进行前置放大，从而达到提高回路中的信 号噪声比的目的。④从选择逻辑器件入手⑤采用双绞线作信号引线。 共模干扰是指模数转换器两个输入端上公有的干扰电压。①变压器隔离②光电隔离③浮 地屏蔽④采用仪表放大器提高共模抑制比。 2.15 MAX1232 的主要功能 答：电源监控，按钮复位输入，监控定时器。 3.1 什么是数字程序控制？数字程序控制有哪几种方式？ 答：所谓数字程序控制，就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械按照规定的 工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动的完成工作的自动控制。 数控系统按控制方式来分类，可以分为点位控制、直线切削控制和轮廓切削控制着三种 控制方式都是运动的轨迹控制。 3.6 三相步进电机有哪几种工作方式？ 答：单相三拍，双相三拍，三相六拍 4.5 什么叫积分饱和？它是怎样引起的，如何消除？ 答：如果执行机构已经到极限位置，仍然不能消除偏差时，由于积分作用，尽管计算 PID 差分方程式所得的运算结果继续增大或者减小，但是执行机构已经没有相应的动作，这 就称为积分饱和。作为防止积分饱和的办法之一，可以对计算出的控制量限幅，同时，把积 分作用切除掉。 4.6 采样周期的选择需要考虑哪些因素？ 答：采样周期的选择受多方面因素的影响,主要考虑的因素分析如下。 （1）香农（Shannon）采样定理 （Wmax--被采样信号的上限角频率） 给出了采样周期的上限。满足这一定理，采样信号方可恢复或近似地恢复为原模拟信号， 而不丢失主要信息。在这个限制范围内，采样周期越小，采样-数据控制系统的性能越接近 于连续-时间控制系统。 （2）闭环系统对给定信号的跟踪，要求采样周期要小。 （3）从抑制扰动的要求来说，采样周期应该选择得小些。 （4）从执行元件的要求来看，有时要求输入控制信号要保持一定的宽度。 （5）从计算机精度考虑，采样周期不宜过短。 （6）从系统成本上考虑，希望采样周期越长越好。 综合上述各因素，选择采样周期，应在满足控制系统的性能要求的条件下，尽可能地选 择低的采样速率。