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《计算机控制技术》试题集.doc
一
一、填空题（每空 2 分，共 20 分）
1．闭环负反馈控制的基本特征是
2．闭环控制系统里，不同输出与输入之间的传递函数分母
3．惯性环节的主要特点是，当其输入量发生突然变化时，其输出量不能突
。
。
变，而是按
变化。
4．静态误差系数是系统在典型外作用下精度的指标，静态误差系数越大，
精度
。
5．系统的相稳定裕度M，定义为开环频率特性在截止频率c 处
。
6．离散系统稳定性与连续系统不同，它不仅与系统结构和参数有关，还与
系统的
有关。
7．零阶保持器是一个相位滞后环节，它的相频特性φ()=
8．若已知闭环系统自然频率为n，经验上，采样频率s 应取
9．通常把叠加在被测信号上的干扰信号称为
。
10．为使传感器特性与 A/D 变换器特性相匹配，通常应在传感器与 A/D 之
。
。
间加入
。
二、选择题(每题 2 分，共 10 分)
1．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。
2．控制算法直接编排实现与串联编排实现相比，有限字长所引起的量化误
差
。
3．某系统的 Z 传递函数为 G(z) = 0.5(z+0.5) / (z+1.2)(z-0.5) ，可知该系统
A 较大；B 较小；C 相当。
是
。
4．若以电机轴的转角为输入量，电机轴的转速为输出量，则它的传递函数
A 稳定的；B 不稳定的；C 临界稳定的。
为
环节 。
A 积分；B 微分；C 惯性。
5．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 大于；B 小于；C 等于。
三、简答题（每小题 5 分，共 20 分）
1．图 1 为水箱水位自动控制系统，试说明基本工作原理。
iQ
H
iQ
图 1
2．已知单位负反馈闭环控制系统的单位阶跃响应的稳态误差为 0.1，试问该
系统为几型系统，系统的开环放大系数为多少?
3．试简单说明系统稳定性与稳态误差相互矛盾的关系。
4．试表述采样定理，并说明若一高频信号采样时不满足采样定理，采样后
将会变成何种信号。
四、（10 分）已知单位负反馈系统开环传递函数为
G(s)=n2/s(s+2n)
实测求得单位阶跃响应的%=4.3%，ts=2.5 秒，试写出闭环传递函数并求n，
为多少。
五、（10 分）现已知某炉温变化范围为 0~1000℃，测试时，采用 9 位的 A/D 变
换器(带符号位)，试问此时系统对炉温变化的分辩率为多少。若测试时，通过变
送器将测试起点迁移到 500℃，保持同样的系统对炉温变化的分辩率，试问此时
可采用几位的 A/D 变换器就可以了。
六、（10 分）已知系统方块图如图 2 所示
)(z
T
R(s)
R(z)
T
-
T
K
e Ts1
U(z)
s
E(z)
T
C(z)
0.5/S
)(tc
Gc(s)
Gh(s)
G0(s)
1）试写出系统闭环传递函数
图 2
)z(C)z(
)z(R
?
2）若 K=2,试求使系统稳定的 T 取值范围。
（已知 Z[1/s2]=Tz/(z-1)2）
七、（20 分）已知调节器传递函数为
)(
sU
)(
sE
)1
s
)2.0
)(
sGc
(
s
(
， T=0.5 秒
1）试用一阶向后差分变换法，将其离散，求 Gc(z)=？
2）将 Gc(z)用第二种直接程序法编排实现，试求 u (k)表达式，并画出结构图；
3）将该算法分成算法 I 与算法 II，并画出编程的流程图。
计算机控制技术试题(3)
评分标准（参考）
一、填空题（每空 2 分，共 20 分）
1．测量偏差、纠正偏差；2．相同； 3．按指数规律变化；4．越高；5．相角与
180 度之差；6．采样周期；7．-T/2； 8．10n；9．串模干扰；10．调理
电路。
二、选择题(每空 2 分，共 10 分）
1．A；2．A；3．B；4．B；5 B。
三、简答题（每小题 5 分，共 20 分）
1．由于出水干扰 QO 使水位下降时，浮子下降，进水口打开，水位逐渐增高，浮
子逐渐上浮，当达到给定高度时，浮子将进水口堵死，从而保持设定高度。
2．1) 零型系统；2) 0.1=1/(1+K) K=9
3．通常，在系统正向通道加入积分环节或增大开环放大系数，将会减少稳态误
差，但将会降低系统的稳定程度。
4．若连续信号所含频率分量的最高频率为 max ，为使其采样信号不失真，采样
频率
2 s
四、（10 分）
max
；若不满足采样定理，一个高频信号将会变成低频信号。
1）
)(
s
2）
e
%
2
s
2
n
2
2
n
s
n
（3 分）
2
1/
.0
043
，
.0
707
（4 分）
st
5.3
n
5.2
，
82.1
n
rad
/
s
（3 分）
评分：由于计算有误，使n 计算有误，可给 1 分。
五、（10 分）
o
o
o
28
(
1000
o ， 故Δ=3.9°；（5 分）
/)
1）
2）
评分：于Δ计算有误导致第 2 问有误，但计算方法正确，可给 3 分。
（5 分）
， 故
72lg/2.
(
1000
9.3/)
128
500
n
lg
n
2
六、（10 分）
1）
)(
zG
ZK
sT
1
e
s
5.0
s
1(5.0
K
z
1
)
Tz
)1
2
(
z
5.0
KT
)1
(
z
)(
z
)(
zG
)(
zG
1
5.0
KT
5.01
(
z
KT
)
2）
)(
z
5.01
z
KT
0
，
2K
，
)(
z
要求
|
z
|
|
T
1|1
，
1(1
T
1)
T ， T<2
1
)
1(
1
z
T
0
T ， T>0
1)
1(
评分：1）每小问各为 5 分
2) 若因 )(z 有错，导致 T 有错，但求 T 方法正确，可得 3 分；
3) 求 )(z 方法正确，但计算有误，可得 3 分。
七、（20 分）
1）S=(1-z-1)/T
67.01(36.1
z
1
9.01(
z
GC(z)=(1.5-z-1)/(1.1-z-1)
)
)
)(
zU
)(
zE
1
)(ke
)(km
1.36
)(ku
-1z
( km
)1
0.9
-0.91
2）
)(
ku
(9.0
ku
)([36.1)1
ke
(67.0
ke
)1
；
3） I：
)(36.1)(
ku
ke
u
1
II： u1=0.9u(k)-0.91e(k)
评分：1）第 1 小题 10 分，其余两小题各 5 分；
2）由于第 1 小题计算有误，使第 2、3 小题
有误，但方法正确，可给 5 分；
采样 )(ke
计算 I
D/A输出
算法 II
返回
3）在第 2 小题中，若采用减小延迟方法绘结构图时亦算正确。
二
第一章
1.典型的工业生产过程分为哪几种？
答:典型的工业过程分为 3 种:连续过程,离散过程和批量过
程.
2.计算机控制系统的工作步骤分为哪几步？
答:计算机的工作步骤分为 3 步:实时数据采集,实时数据决
策和实时数据处理.
3.计算机控制技术的工作方式有哪几种？
答:计算机控制技术的工作方式有2 种,即在线方式和离线方
式.
4.为什么要强调计算机控制中的实时性？
答:所谓实时性,就是指信号的输入,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,就失去了控制的时机,控制也就失
去的意义.所以要强调计算机控制中的实时性.
5.常用的计算机控制系统主机有哪几种？
答:常用的计算机控制系统主机有可编程控制器,工控机,单
片机,DSP 和智能调节器.
6.计算机控制系统中集散控制系统的体系结构分为哪几部
分？
答:计算机控制系统中集散控制系统(DCS)的体系结构分为
分散过程控制级,集中操作监控级,综合信息管理级三部分.
7.现场总线控制系统的结构模式分为哪几部分？
答:现场总线控制系统(FCS)的结构模式为操作站---现场总
线智能仪表 两层结构.(DCS 为操作站-控制站-现场仪表 三层
结构模式)
第二章
1.什么是计算机的总线？
答:所谓总线,就是计算机各模块之间互联和传送信息(指令,
地址和数据)的一组信号线.分为内部总线和外部总线.
2.计算机的外部总线有哪几种？
答:计算机的外部总线有 RS-232C,RS-485,IEEE-488,USB 等
等.
3.RS-232C 串行通信总线采用什么传输方式？为什么 RS-232C
的传输距离不远？
答:RS-232C 串行通信总线采用的是不平衡传输方式.由于发
送器和接收器之间有公共的信号地线,共模信号不可避免地要
进入信号传送系统中.当传输距离过远时,发送器与接收器各
自会形成不同的对地电位.
4.RS-485 串行通信总线采用什么传输方式？它与 RS-422A 串
行通信总线的区别是什么？
答:RS-485 串行通信总线采用的是不平衡传输方式.
区别在于 RS-485 为半双工工作方式,而 RS-422A 为全双工工
作方式.且 RS-422A 适用于两点之间进行高速,远距离通信,而
RS-485 适用于多点之间进行高速,远距离通信.
5.数字量 I/O 的接口芯片有什么作用？有哪些典型芯片？
P30
6.积分电路对数字量信号的调理过程。
P31 为了清除由于接点的机械抖动而产生的振荡信号,一般都
就应加入有较长时间常数的积分电路来消除这种振荡.
7.采用光电耦合器的大功率输入调理电路的工作过程。
P32
8.什么是香农采样定理？
香农采样定理:如果模拟信号(包括噪声干扰在内)频谱的最高
频率为 fmax,只要按照采样频率 f>=2fmax 进行采样,那么采样信
号就能惟一地复观.
9.什么是量化误差？
量化过程实际上是一个用 q 去度量采样值幅值高低的小数归
整过程,由于量化过程是一个小数归整过程,因而存在量化误差,
量化误差为(+_1/2)q.
10.什么是孔径时间和孔径误差？
完成一次 A/D 转换所需的时间称为孔径时间.
孔径时间决定了每一个采样时刻的最大转换误差,即为孔径误
差.
11.采样保持器的工作原理？P41
1A
INV
S
HC
INV
＋
2A－
OUTV
OUTV
t
t
路电理原)a(
采样 保持
性波作工)b(
12.结合具体电路，分析以 AD574A 为核心的 A/D 过程通道的
图 2-8 采样保持器
工作过程。
P45
13.什么是串模干扰，抑制的方法有哪些？
串模干扰是指叠加在被测信号上的干扰信号.
高通,低通,带通滤波器.
尖峰型串模干扰民为主要干扰源时,用双积分 A/D 转换器.
采用双绞线作信号引线(减少电磁感应)
14.什么是共模干扰，抑制的方法有哪些？
所谓共模干扰,是指A/D 转换器两个输入端公有的干扰电压.
抑制方法:变压器隔离 光电隔离 浮地屏蔽
15.什么是长线传输干扰，抑制的方法有哪些？
长线传输干扰是指:长线传输受到外界干扰,具有信号延时,
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