计算机过程控制系统一、 概念题（每小题 5 分，共 20 分）1、单位阶跃序列的z 变换：Y(z)= 1-z z2、最少拍系统：使系统的调节时间最短（使用最少几个采样周期就能完成过渡过程）的控制系统。

3、有限拍无纹波设计与有限拍有纹波设计唯一不同之处：有限拍无纹波要求G c （z ）的零点包含HG(z)的全部零点(有纹波：只要求包含HG(z)单位圆上/圆外零点)4、振铃现象：（虽然闭环系统输出较快地趋向于稳态值）数字调节器输出u(kT)以2T 为周期上下摆动。

二、计算题（每小题10 分，共30分）1. 1. 试求下列函数的z 变换:eatt f 5)(=2. 试求下列函数的z 反变换:(若用长除法,取前5项)F(z)=)5.0)(1(5.0--z z z1、 3．已知线性离散系统的状态方程:u(kT )0.81.2x(kT )6.017.02.1T )x(kT +⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=+ 判断其稳定性.由zI-F=(z-1.2)(z-0.6)-0.702.08.12=+-=z z得：Z=0.9+1.78 ∵|z|>1∴系统不稳定。

三、分析题。

（每小题 10分，共30分）…………………1、 如何采用扩充临界比例度法整定PID 参数？ 步骤：⑴ 选合适的采样周期，调节器只用比例K p⑵ K p 由小到大直到出现等幅振荡，记下临界振荡周期T s 和此时临界振荡增益K s ⑶ 选择控制度模拟仪表数字调节器（计算机）控制度][min ][min 022⎰⎰∞∞=dt e dt e控制度=1.05 两者相等控制度=2.0 数字调节器要差一些⑷ 按 “扩充临界比例度法PID 参数计算公式”(P165表5.2)，选择T, K p , T i , T d 。

⑸ 投运并微调一下。

2、 采样周期过大、过小分别有什么不利影响？采样周期过大：信号的保真性下降，系统稳定性会变糟，快速性也自然会变坏。

采样周期过小：调节过程非线性加大。

3、 积分分离PID 算法有何优点?如何实现?优点：既保持了积分作用，又减小了超调量。

利用一个系数K l 乘到积分项上： 偏差较小时：K=1有积分 偏差较大时：K=0无积分[])375()()()()()(0---++=∑=T kT e kT e K jT e K K kT e K kT u d kj i l p)385()(,0)(,10-⎪⎩⎪⎨⎧>≤=E kT e E kT e K l四、综合题（每小题 10分，共20分）用计算机过程控制系统设计一单闭环原料油加热炉出口温度控制系统，参考图4-1。

图4-1是用温度调节器实现的温度控制系统。

要求回答以下问题：1、画出计算机控制系统框图(包括采样保持)，简述系统工作原理。

2、简述：整定PID参数时，稳定裕量为什么不能过大过小？答：稳定裕量过大，系统响应会出现缓慢爬升并且有较大的稳态误差，从而影响系统快速性和准确性；稳定裕量过小，系统响应会出现较长时间、较剧烈的衰减振荡，这样不光超调量大而且回到稳态的时间变长，从而也会影响系统快速性和准确性。

《机电系统计算机控制》一、单项选择题1、计算机控制系统中研究线性系统的重要工具是：（）(A) 传递函数 (B) 脉冲传递函数 (C) 脉冲响应函数 (D) 微分方程2、已知()(1)/(1)()aT aTF z e z z z e--=---, a为常数，T为采样周期，求()f kT（）(A) 1akTe-+ (B) 1akTe-- (C) akTe- (D) 13、两个连续环节1()G s和2()G s串联，若两者中间有采样器则其开环脉冲传递函数为（）(A)12()()G z G z+ (B)12()G G z (C)12()()G z G z- (D)12()()G z G z4、求）（t)t(fδ=的Z变换zF（）为：（）(A) 1 (B) 0 (C)1z-1 (D) aT1z-e-5、由Z变换的滞后性质可以得到：（）(A) [()]()nZ f k n T Z F Z-= (B) [()]()Z f k n T nF Z-=(C) [()]()nZ f k n T Z F Z-+= (D) )(])([ZFZTnkfZ n-=-6、已知函数sFa（）＝s(s+a)，则sF（）对应的Z变换zF（）为：（）(A)aTz zz-1z-e-- (B)aT1zz-1z-e--(C)aTz1z-1z-e-- (D)aT11z-1z-e--7、51系列单片机串行通信的方式选择、接收和发送控制以及串行口的状态标志均可由专用寄存器_______控制和指示。

( )(A) PCON (B) SCON (C) TCON (D) TMOD8、与梯形图相对应的助记符是。

( )(A) LD (B) AND (C) LD NOT (D) OUT9、C200H的存储器中用于存放系统的管理和监控程序来完成协调控制的存储器是。

( )图4-1 原料油加热炉出口温度控制系统示意图(A) 用户程序存储器 (B) 系统程序存储器 (C) 数据存储器 (D) 静态存储器 10、C200H 对继电器区访问采用通道寻址方式，其中I/O 继电器区的通道范围是 。

( )(A) 000～029 (B) 030～250 (C) 251～255 (D) TR00~TR07 11、C200H 将用户数据区分成 类 ( )(A) 8 (B)9 (C)10 (D) 1112、51系列单片机串行通信的工作方式中，波特率固定为/12osc f 的是________。

( )(A)工作方式0 (B) 工作方式1 (C) 工作方式2 (D) 工作方式313、51系列单片机定时器的启停、标志定时器的溢出和中断情况均可由专用寄存器______控制和指示。

( )(A) PCON (B) SCON (C) TCON (D) TMOD14、与梯形图相对应的助记符是 。

( )(A) (B) (C) (D)15、51系列单片机可提供两个中断优先级实现________中断嵌套。

( ) (A) 一级 (B) 二级 (C) 三级 (D) 四级二、判断题1、通过增大A/D 转换器的位数可以消除量化误差。

( )2、量化误差的大小与A/D 转换器的位数有关。

( )3、完成一次A/D 转换所需要的时间，称为孔径时间。

( )4、在PID 控制中，增大比例系数p k 将加快系统的响应速度，有利于减小静差。

( )5、离散控制系统的稳态误差仅与输入信号有关。

( )6、计算机控制系统通常即是一个采样离散控制系统。

( )7、51系列单片机具有三个中断优先级，可实现三级中断嵌套。

( )8、串联环节之间有无保持器，其脉冲传递函数不同。

( )9、Mov A , #3AH ；这种寻址方式是直接寻址。

( )10、目前应用的PLC 大多采用双处理器，一个用来进行字和字节的处理，另一个用来进行位处理。

三、简答题1、 机电一体化的概念？2、 机械系统？3、 传感器的概念？4、 运算单元常用的有几种？5、 常用的控制微机有几种，各自的特点是什么？6、 过程通道的概念？7、 单片机的概念？8、 51单片机的基本组成由哪几部分？9、 51单片机的三总线结构包括那些？功能如何？ 10、51单片机的中断源有几个？分别是什么？11、什么指令？其组成如何？各自的功能如何？ 12、波特率如何定义？其单位是什么？ 13、PLC 的基本组成有哪些，分别是什么？ 14、PLC 的工作过程？ 15、PLC 的工作原理？二、 简述题1、 机械系统的控制结构有哪些，功能如何？2、 模拟输入通道的组成及其各部分的作用？3、 汇编语言中，什么叫做寻址方式，寻址方式有那几种，各是什么？4、 中断的定义是什么？51单片机的中断系统的组成是什么？5、 51单片机的串行通讯工作方式1是如何工作的？6、 51单片机的定时/计数器工作方式有几种，功能如何？7、 串行通讯和并行通讯有何优缺点及其应用的场所？8、 中断服务程序与子程序的区别？9、 程序存储器与数据存储器的区别？10、执行机构的作用是什么？种类有哪几种？举例说明？ 11、C200H PLC 的I/O 继电器区的地址分配及其功能如何？ 12、PLC 的基本指令包括那些？写出梯形图和对应的助记符？三、解答题1、求 22()(2)/(347)Y z z z z z =+--的Z 反变换。

2、如图所示求系统的闭环脉冲传递函数。

三、 分析题1、51单片机的中断源有几个，其中断入口地址为何？其默认优先级如何定义？2、单片机采用6MHz 的晶振，设计一个延时10ms 的程序。

3、将下述C200H 助记符用梯形图表达出来。

LD 00001 AND NOT 00002 LD NOT 00003 AND 00004 OR LD AND 00005 AND NOT 00006OUT 00500 LD 00007 OR 00008 AND 00009 OUT 005014、试将下面C200H 梯形图化简并转换成助记符。

5、 假设51单片机使用12MHz 的晶振，控制指示灯的启停，程序启动时，指示灯亮10ms 后熄灭，熄灭10ms 后灯再亮，循环运行。

根据图写好程序；6、 设51单片机使用12MHz 的晶振，要求使用单片机控制两个指示灯的交替亮灭，当第一指示灯亮时，间隔时间为10ms ，第二指示灯灭；同样第二指示灯亮时，间隔时间为10ms ，第一指示灯灭，根据图写出相应的程序。

7、 用定时器T0定时，在P1.0端输出一方波，方波的周期为20ms ，设晶体振荡器为12mHz 。

8、51单片机使用12MHz 的晶振，利用T0门控位检测INT0引脚上出现的正脉冲宽度，将所测得数据高位存入71H 中，低位存入70H 中，根据图写出相应的程序。

9、 单片机采用6MHz 的晶振，设计一个延时10ms 的程序。

10、将梯形图写成助记符。

11、将下述助记符转换成梯形图。

LD 00001 AND NOT 00002 LD NOT 00003 AND 00004 OR LDAND 00005 AND NOT 00006 OUT 005001#LD 00007LD 00008AND LDAND 00009OUT 00501计算机控制系统试卷一答案一、简答题（每小题5分，共50分）1、画出典型计算机控制系统的基本框图。

答：典型计算机控制系统的基本框图如下：2、根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？答：根据采样过程的特点，可以将采样分为以下几种类型。

(1) 周期采样指相邻两次采样的时间间隔相等，也称为普通采样。

(2) 同步采样如果一个系统中有多个采样开关，它们的采样周期相同且同时进行采样，则称为同步采样。