计算机控制系统三.doc

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1、计算机控制系统期末考试题１、什么是数字滤波技术？与传统的模拟滤波器相比他有什么优点？说明常用数字滤波器的工作原理及其适用的对象。（１５分）答：所谓数字滤波技术，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，实质上是一种程序滤波。与模拟滤波器相比，数字滤波器具有以下优点：1、数字滤波是用程序实现的不需要增加硬设备，所以可靠性高，稳定性好；2、数字滤波可以对频率很低的信号实现滤波，克服了模拟滤波器的缺陷；3、数字滤波器可以根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数，具有灵活、方便、功能强的特点。常用的数字滤波器的方法有：1、算术平均值法，按输入的N个采样为数据χi（I=

2、1-N），寻找这样一个y，使y与各采样值间的偏差的平方和为最小，算术平均值的算法如下：N1yxiNi1，平均值滤波法适用于周期性干扰2、中位值滤波法，其原理是对被测参数连续采样m次（m3）且是奇数，并按大小顺序排列，再取中间值作为本次采样的有效数据；中位值滤波法适用于偶然的脉冲干扰；3、限幅滤波法，由于大的随机干扰或采样器的不稳定，使得采样数据偏离实际值太远，为此采用上下限或限制变化率的方法去除干扰；限幅滤波法适用于偶然性的脉冲干扰；4、惯性滤波法，根据惯性滤波法的频率特性，若滤波系数α越大，则带宽越窄，滤波频率也越低；惯性滤波法适用于高频及低频的干扰信号。1、请说明过

3、程通道的概念，过程通道可能存在的干扰的种类及其抑制的方法。（１５分）答：过程通道是计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。包括模拟量输入通道（AI）、模拟量输出通道（AO）、数字量/开关量输入通道（DI）、数字量/开关量输出通道（DO）。过程通道上存在的干扰有：1、串模干扰－叠加被测量信号上的干扰信号，串模干扰的抑制方法有：根据干扰频率与被测采样频率的高低比较，对应采用高通、低通、带通滤波器；利用双积分式A/D转换器抑制尖峰干扰；利用前置放大提高信噪比、采取隔离和屏蔽抑制电磁感应；利用逻辑器件的特性抑制；采用双绞线作信号引线抑制。2、共模干扰－模/数转换器两个输入端

4、公有的干扰电压；共模干扰的抑制方法有：变压器隔离；光电隔离；浮地屏蔽；采用仪表放大器提高共模抑制比。3、信号在长线传输中可能出现的问题－传输通道长，易受外界干扰；传输过程有信号延时；可能会出现波反射现象；长线传输干扰的抑制方法有：采用终端阻抗匹配或始端阻抗匹配。3,工业控制机是计算机在工业过程控制中的应用，请问工业控制计算机由哪几部分组成？各部分的作用是什么？工业控制计算机由哪些特点？（１０分）3、答：工业控制计算机包括硬件和软件两部分，其中硬件包括：1、主机板－是工业控制机的核心；2、内部总线和外部总线，内部总线是工业控制机内部各组成部分进行信息传递的公共通道，外部总线是工业

5、控制机与其它计算机和智能设备进行信息传送的公共通道；3、人－机接口，由标准的PC键盘、显示器和打印机组成；4、系统支持功能－包括监控定时器、电源调电检测、保护重要数据的后备存储体、实时日历时钟、磁盘系统和通信接口；5、输入输出通道－是工业控制机和生产过程之间设置的信号传递和变换的连接通道。软件是工业控制机的程序系统，可分为系统软件、支持软件和应用软件三个部分。工业控制机总的特点是小型化、组合化、模块化、标准化。可靠性高和可维护性好；环境适应性强；具有控制的实时性；完善的输入/输出通道；软件向结构化与组态化发展；适当的计算精度和运算速度。8,什么是数字PID位置控制算法和增量型控

6、制算法？试比较它们的优缺点？答：数字PID位置型控制算法：kTe(k)e(k1)u(k)KPe(k)e(i)TDTIi0T，位置型控制算法提供执行机构的位置u(k)，比如阀门的开度，需要累计e(i)。数字PID增量型控制TTDqK(1)0PTTI2TDqK(1)1PTTDqKu(k)qe(k)qe(k1)qe(k2)2P算法：012，其中：T。增量型算法与位置型算法比较：（1）增量型算法不需做累加，计算误差后产生的计算精度问题，对控制量的计算影响较小。位置型算法用到过去的误差的累加，容易产生较大的累加误差。（2）增量型算法得出

7、的是控制的增量，误动作影响小，必要时通过逻辑判断限制或禁止本次输出，不会影响系统的工作。位置型算法的输出是控制量的全部输出，误动作影响大。