江南大学现代远程教育2010年下半年第一阶段测试卷
考试科目:《控制工程基础》第1 章至第2 章（总分100分）时间：90分钟
______________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．简述题（50分）
1.按照功能，计算机控制系统可分成哪几类？各有什么特点？
答：按功能分类：操作指导控制系统（数据处理系统DPS）、直接数字控制系统（DDC）、计算机监督系统（SCC）和分布控制系统等四类。

它们的特点是：（1）操作指导控制系统（数据处理系统DPS）
所谓操作指导是指计算机的输出不直接用来控制生产对象，而只是对系统过程参数进行收集、加工处理，然后输出数据。

操作人员根据这些数据再进行必要的操作，从而计算机起到了一个操作指导的作用。

（2）直接数字控制系统（DDC）
所谓DDC（Direct Digital Control）控制就是用一台微型机对多个被控参数进行巡回检测，检测结果与设定值进行比较，再按直接数字控制方法或PID规律进行控制运算，然后输出到执行机构对生产过程进行控制，使被控参数稳定在给定值上。

这是计算机参与控制的最普遍的一种方式。

（3）计算机监督系统（SCC）
计算机监督系统（Supervisory Computer Control）简称SCC系统。

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，去送给模型调节器或者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。

（4）分布控制系统
1、可靠性高；
2、速度快；
3、系统模块化；
4、设计、开发、维护简便；
5、价格低
2.DDC系统主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
主要有输入部分、CPU部分、输出部分和被控对象等四个部分：
（1）输入部分：利用相应的传感器来检测被控对象的状态（包括信号滤波、统一信号电平和非线性补偿等），并把它转换成数字量，以便CPU处理。

（2）CPU部分：对得到的数字量进行必要的处理，并按预定的控制算法进行运算，再输出计算接果。

（3）输出部分：把CPU计算输出的结果转换成数字量，并输出到相应的执行机构，以控制对应的参数。

（4）被控对象：即为所需控制的生产对象。

3. 计算机控制系统和使用常规调节装置的自动控制系统有哪些相同点和不同点？
答：相同点是：都能根据设计的要求，自动完成既定的控制任务。

不相同点是：
（1）计算机控制系统可以完成复杂控制规律的控制，而常规调节装置的自动控制系统基本不可能。

（2）系统要改变控制规律，计算机控制系统只要改变程序即可，而常规调节装置的自动控制系统必需改变硬件线路。

（3）计算机控制系统有信息存储功能、联网功能和故障自诊断功能，而常规调节装置的自动控制系统则没有。

4. 说明手/自动无扰动切换的意义和途径。

答：手/自动无扰动切换是控制中一个重要的问题。

手动就是由人工进行调节，而自动是由计算机来控制，而如果在离给定值或平衡输出值较远的位置从手动转入自动，一般超调量σ比较大，振荡次数N也大，从而到稳态时间就长，而有些系统还不允许σ超过一定的量，这时就要做到手/自动转换无扰动，即控制对象所需控制的参数值基本不变。

手/自动无扰动切换的途径是尽量在被控参数离给定值或平衡输出值较近的位置从手动转入自动，
5. 输入通道中程控放大器的作用和实现方式是什么？
答：在实际的控制系统中，各输入信号的变化范围不一，而希望变换到统一的范围（如A/D转换范围），这就涉及不同放大倍数的放大器，这时，放大器可一路一个，但成本太高，如要共用一个放大器的话，就必需采用不同的放大倍数，这时其放大倍数要根据不同的信号，由程序来进行控制，这就称之为程控放大器。

这有两种方法来实现，一种直接采用可编程序放大器（PPT），其放大倍数由CPU送人的数据来决定；另外一种就是采用普通放大器，但其决定放大倍数的电阻由程序根据不同的信号，选择不同的阻值，从而达到放大倍数不同之目的。

二．名词解释（15分）
1.闭环系统
答：闭环控制系统，即整个控制回路上的工作都是由机器来完成的，而不需人的干预。

2.多路开关
答：多路开关又称多路转换器，其作用是将各被测模拟量按某种方式，如顺序切换方式或随机切换方式分时地输入到公共的放大器或A/D转换器上。

3.调节过程中的上升时间r t
答：该时间是指过渡过程曲线从零上升到第一次达到稳态值的时间。

对于无振荡的系统，则将过程过渡曲线由稳态值的10%上升到90%的时间称作上升时间。

三．判断题（对的作符号“O”，错的作符号“×”10分）与多选题（15分）(共25分)。

1. 监督控制系统可以实现最优控制。

（O）
2. 在输入通道采用多路开关的目的是为了节省器件（O）
3. 通常工业过程中的许多参数，如温度、压力和流量等都是数字量。

（×）
4. 输入输出信号采用电压传输有利于抗干扰。

（×）
5. 有舍有入整量化方法的最大量化误差为：
a. q
b. 3/4q
c. 1/2q
d. 1/4 q （c ）
6. 电子式多路开关的优点是
a. 断开阻抗高
b. 开关速度快
c. 体积小
d. 阻抗不受环境影响
e. 寿命长（b、c、e ）
7. 在数字量输入输出通道中采用光电隔离技术的目的是
a. 信号放大
b. 抗干扰
c. 把外部电平信号转换为数字量
d.把数字量转换为外部电平信号（b ）四．若某ADC的输入电压范围为max
U=－5V，n=12，试求其量
U=5V，min
化单位(10分)。

答：
)
(
44
.2
)1
12
2
/(
))
5
(
5(
)1
2
/(
)
(
min max
mV n
X
X
q
=
-
∧
-
-
=
-
∧
-
=
所以，它的量化单位为2.44mV。