2015年黑龙江大学2012级电气计控复习题(6)

21. 计算机控制系统的发展趋势是什么？

大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。 a.普及应用可编程序控制器 b.采用集散控制系统 c.研究和发展智能控制系统

22. 计算机控制系统有哪几类？各有何特点？

答：（1）操作指导控制系统：其优点是控制过程简单，且安全可靠。适用于控制规律不是很清楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。其缺点是它是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。

（2）直接数字控制系统：设计灵活方便，经济可靠。能有效地实现较复杂的控制，如串级控制、自适应控制等。

（3）监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。其中SCC+模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。SCC+DDC的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活，但是其缺点是数学模型的建立比较困难。

（4）集散控制系统：又称分布式控制系统，具有通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率等优点。缺点是系统比较复杂。

（5）计算机集成制造系统：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。但是计算机集成制造系统所要解决的不仅是局部最优问题，而是一个工厂、一个企业乃至一个区域的总目标或总任务的全局多目标最优，即企业综合自动化问题。

（6）现场总线控制系统：成本低、可靠性高，而且在同一的国际标准下可以实现真正的开放式互联系统结构。

（7）嵌入式控制系统：嵌入式控制系统是面向特定应用而设计的、对功能、可靠性、成本、体积、功耗等进行严格要求的专用计算机控制系统，具有软件代码小，高度自动化，响应速度快等特点，制作成本高，但系统开发投入低，应用灵活。

23. 如果总线工作频率为8MHz，总线宽度为8位，则最大传输速率为？8MB/s

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24. 如果总线工作频率为33.3MHz，总线宽度为32位，则最大传输速率为？133MB/s 四、分析说明

1. 8路模拟开关CD4051的结构原理如图所示，试说明其工作原理。

答：CD4051由电平转换、译码驱动及开关电路三部分组成。当禁止端为“1”时，前后级通道断开，即S0~S7端与Sm端不可能接通；当为“0”时，则通道可以被接通，通过改变控制输入端C、B、A的数值，就可选通8个通道S0~S7中的一路。比如：当C、B、A=000时，通道S0选通；当C、B、A=001时，通道S通；……当C、B、A = 111时，通道S7选通。其真值表如表3-1所示。

2. 某硬件报警系统电路如图所示，分析其工作原理。

在图中，SL1和SL2分别为被测参数的上、下限报警结点；当被测参数处于正常范围时，P1.0和

P1.1均为高电平；当参数超过上限或低于下限时，其中的一个结点就会闭合，这样就会由高电平变为低电平，向CPU发出中断请求；CPU响应中断后，读入报警状态P1.0和P1.1，然后从P1.4和P1.5输出报警信号，完成越限报警。

3. 当采样通道多至16路时，可直接选用16路模拟开关的芯片，也可以将2个8路4051并 联起来，组成1个单端的16路开关，下图给出了两个CD4051扩展为1×16路模拟开关的电路，试说明其工作原理。

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答：数据总线D3~D0作为通道选择信号，?D3用来控制两个多路开关的禁止端。当D3=0时，选中上面的多路开关，此时当D2、D1、D0从000变为111，则依次选通S0~S7通道；当D3=1时，经反相器变成低电平，选中下面的多路开关，此时当D2、D1、D0从000变为111，则依次选通S8~S15通道。如此，组成一个16路的模拟开关。

4. 数字量输入通道中信号调理电路有何作用？常用的信号调理电路有哪些？

答：信号调理电路的作用：将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号。

常用的信号调理电路有：在小功率输入调理电路如采用RC滤波电路消除开关抖动的方法。采用RS触发器消除开关两次反跳的方法。大功率调理电路如高压与低压之间，用光电耦合器进行隔离。交流输入信号检测电路如电感、压敏电阻和光耦合器配合使用的电路。 5. 对于要求更高的计算机控制系统，可以采用不间断电源即UPS向系统供电，如图8-21所 示，试分析其工作原理。

不间断电源UPS供电系统

电网瞬间断电或电压突然下降等掉电事件会使计算机系统陷入混乱状态，是可能产生严重事故的恶性干扰。对于要求更高的计算机控制系统，可以采用不间断电源即UPS向系统供电，如图8-21所示。正常情况下由交流电网通过交流稳压器、切换开关、直流稳压器供电至计算机系统；同时交流电网也给电池组充电。所有的UPS设备都装有一个或一组电池和传感器，并且也包括交流稳压设备。如果交流供电中断，系统中的断电传感器检测到断电后就会将供电通路在极短的时间内（3ms）切换到电池组，从而保证流入计算机控制系统的电流不因停电而中断。这里，逆变器能把电池直流电压逆变到正常电压频率和幅度的交流电压，具有稳压和稳频的双重功能，提高了供电质量。

6. 在实际的控制系统中，往往为了避免测量值在极限值附近摆动造成频繁报警，可以在上、

下限附近设定一个回差带，如图所示，分析其工作原理。

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H是上限带，L是下限带。规定只有当被测量值越过A点时，才认为越过上限，测量值穿越H带区，下降到B点以下才认为是复限。同样道理，测量值在L带区内摆动均不做超越下限处理，只有它回到D点之上时，才作越下限后复位处理。这样就避免了频繁的报警和复限。具体上、下限带宽的选择应根据被测参数的具体情况来决定。 计算题

1、某计算机数据采集系统采集温度变化情况，温度测量范围是30 ~ 80℃，所得模拟信号为1~5V，采用铂热电阻测温，用8位A/D转换器转换为数字量，转换器输入0~5V时输出是 00H~FFH，在某一时刻计算机系统采样后的数字量为CDH，求此时的温度值是多少？（设仪表的量程是线性的，结果保留四位有效数字） 解：根据公式已知，A0 = 30℃, Am = 80℃， Nx = CDH = 205D，Nm= FFH = 255D?，

N?N0 Ax?(Am?A0)x?A0N?Nm0

在温度为30时，因检测电压为1V，相应地数字量为N0=（1/5）*255=51

Ax?(80?30)205?51?30?67.75℃255?512、某热处理炉温测量仪表量程为200?800?C，对应转换后数值量为：00-FFH，某时刻CPU采样并经数字滤波后的数字量为CDH，求此时的温度值。

解：根据（由）题意（或已知条件） ： A0=200oC;------------------------------------------------------1分 Am=800oC;-----------------------------------------------------1分 Nx=CDH=205D;-----------------------------------------------1分 N0=0-----------------------------------------------------------1分 Nm=FFH?255D;------------------ …… 此处隐藏：1880字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……