控制工程基础第1阶段练习题

清华大学本科生考试试题专用纸

江南大学现代远程教育 第一阶段练习题

考试科目:《控制工程基础》第1 章至第2 章（总分100分）

______________学习中心（教学点） 批次： 层次：

专业： 计算机 学号： 身份证号： 姓名： 得分：

一、名词解释（15分）

1. 开环控制系统 2. 非线性补偿 3. 重构

二、判断题（10分，对的作符号“”，错的作符号“×”）

1. 控制系统是由控制部分和执行机构两部分组成。（ ）

2. 操作指导控制系统可以实现最优控制。（ ）

3. 统一信号电平的目的是可以充分利用A/D的转换精度。（ ） 4. 计算机可以直接处理数字信号。（ ）

5. 输入输出信号采用电流传输有利于抗干扰。（ ）

三、多选题（15分）

1. 控制系统中的系统软件包括（ ） 2. 分布式控制系统的结构有（ ）

a. 分散控制 b. 网状结构 c. 环型结构 d. 左右结构 e. 递阶结构 3. 采样周期的选择方法一般有（ ）

a. 根据香浓定理 b.根据D/A的转换速度 c. 根据计算速度 d.根据经验参数

a. 操作系统 b. 信息处理 c. 事故处理算法 d. 诊断系统

四、计算题 (10分)

最大超调量（简称超调量）σ是控制系统的一个重要指标。现设某系统过渡过程曲线第一次达到的最大输出值为54；过渡过程曲线的稳态值是50，系统允许的最大超调量是10%，请判断在此状态下，该系统能否正常运行？

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五、简述题（50分）

1. 信号滤波的意义和途经是什么？ 2. 监督系统（SCC）的特点和优点是什么？ 3. 计算机控制系统的组成。

4. 按照控制规律分类，计算机控制系统可分成哪几类？各有什么特点？ 5. 干扰的来源及抗干扰的主要方法是什么？

答案：

一、名词解释（15分）

1. 答：开环控制系统：系统必须通过人工的干预才能达到控制的目的，就称之为开环系统。

2. 答：许多传感器的输出信号与被测参数之间呈非线性，为此，需要进行非线性补偿。非线性补偿可用硬件实现, 也可以用软件来实现。

3. 答：重构也就是将数字量变换为模拟量，一般先用D/A将数字量变为离散的模拟量，再 经保持器将其变成模拟信号，以便与现场的模拟设备相匹配。

二、判断题（10分，对的作符号“

1. × 2. × 3.

”，错的作符号“×”）

4. 5.

三、多选题（15分）

1. a,b,d 2. a,b,c,e 3. a, c, d

四、计算题（10分）

答：最大超调量

σ=

C(tp)?C(?)C(?)×100%=54?50×100%=8%

50 由于8%小于系统允许的最大超调量是10%，，所以该系统能够正常运行

五、简述题（50分）

1. 由于工业现场干扰因素多，因此来自工业现场的模拟信号中，常混杂有各种干扰信号，这些干扰信号如不去掉，将会对系统产生各种不利的影响，为此应该通过滤波，把这样的干扰滤除掉。滤波方法有硬件法和软件法之分。硬件方法常用RC滤波器和有源滤波器来滤除高于有

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用信号频率的那部分干扰，也有称之为模拟预滤波；用软件方法可以滤除与有用信号频率重合的那部分干扰，它有多种方法，如程序判断滤波、中值滤波、算术平均滤波、复合滤波和加权平均滤波等。

2.答：在计算机监督控制系统中，由计算机按照描述生产过程的数学模型，计算出最佳给定值后，通过输出通道，去送给模拟调节器或者DDC计算机，最后由模拟调节系统或DDC计算机控制生产过程，从而使生产过程处于最优工作情况。

3.答：计算机控制系统主要由硬件和软件二大部分组成。

其中硬件包括：1.主机，2.接口与输入输出通道，3.通用外部设备，4.检测元件及仪表（变送器、执行机构），5.操作台（控制台、控制柜）等；

软件是指能完成各种功能的计算机程序的总和，主要由系统软件和应用软件组成，而系统软件又包含操作系统、语言加工程序和服务性程序及开发系统等。

4.答：按照控制规律，计算机控制系统可分成程序控制和顺序控制、PID控制、最少拍控制、复杂控制规律和智能控制等5类起主要特点是：

1.程序控制和顺序控制：按实现设定的顺序或节拍来进行控制；

2. PID控制：这是一种最经典也是使用最多的一种控制规律，按照比例、积分和微分的规律进行控制；

3.最少拍控制：这是一种设计成使系统能在最少采样节拍里完成调节过程的控制，故常称为最短时间控制或时间最优控制。多用于数字随动系统设计中；

4.复杂控制规律：包含串级、前馈、纯滞后补偿控制、解耦控制、最优控制、自适应控制、自学习控制等；

5.智能控制：这是一种高级而复杂的控制。它要模拟人的听觉、视觉、感觉、思维推理等过程。如智能机器人控制。

5. 答：干扰产生于干扰源，它有的来自外部，有的来自系统本身。

内部干扰主要有：交流声，不同信号的感应，多点接地造成的电位差引起的干扰，寄生振荡引起的干扰以及热噪声干扰等等。按干扰作用方式的不同，它可分为常态干扰和共态干扰两种。所谓常态干扰就是迭加在被测信号上的干扰。而共态干扰即共模干扰，它是指模数（A/D）转换器的两个输入端上共有的干扰电压。

外部干扰有各种电磁波、温度、湿度、雷电等。 抗干扰的基本原则与方法主要有：

1. 消除干扰源； 2. 远离干扰源， 3. 防止干扰窜入。 4. 电源系统的抗干扰措施

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5. 输入、输出信号传送线路的抗干扰措施

① 尽量采用电流传输（如0～10m， 4～20mA） ② 尽量采用双绞屏蔽线 ③ 不要与动力线平行接近布线

6. I/O接口部分的抗干扰措施

① 采用差动式运算放大器 ② 数字量采用光电隔离技术

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