2024年《計算機控制系統(tǒng)及組裝》基礎知識考試題庫與答案一、選擇題（一）單項選擇題1.計算機控制系統(tǒng)中，采樣周期T的選擇應（）。A.盡可能小B.盡可能大C.根據(jù)系統(tǒng)性能要求和被控對象特性綜合考慮D.與系統(tǒng)的開環(huán)增益有關答案：C解析：采樣周期T的選擇需要綜合考慮多方面因素。如果T過小，會增加系統(tǒng)的計算負擔和成本；如果T過大，會導致系統(tǒng)的控制性能下降。所以要根據(jù)系統(tǒng)性能要求和被控對象特性綜合考慮，故答案選C。2.在計算機控制系統(tǒng)中，零階保持器的作用是（）。A.將離散信號轉(zhuǎn)換為連續(xù)信號B.將連續(xù)信號轉(zhuǎn)換為離散信號C.對離散信號進行濾波D.對連續(xù)信號進行放大答案：A解析：零階保持器的功能是在兩個采樣時刻之間，將采樣值保持不變，從而把離散信號轉(zhuǎn)換為連續(xù)信號，所以答案是A。3.數(shù)字PID控制器中，積分項的作用是（）。A.消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差B.提高系統(tǒng)的響應速度C.改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性D.抑制系統(tǒng)的干擾答案：A解析：積分項的主要作用是對誤差進行積分，隨著時間的積累，能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，故答案為A。4.計算機控制系統(tǒng)中，A/D轉(zhuǎn)換器的作用是（）。A.將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號B.將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號C.對模擬信號進行放大D.對數(shù)字信號進行濾波答案：A解析：A/D轉(zhuǎn)換器即模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其作用是把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便計算機進行處理，答案選A。5.下列哪種控制算法適用于具有大純滯后的系統(tǒng)（）。A.常規(guī)PID控制B.大林算法C.最優(yōu)控制D.模糊控制答案：B解析：大林算法是專門為具有大純滯后的系統(tǒng)設計的控制算法，能夠有效地克服純滯后對系統(tǒng)性能的影響，所以答案是B。6.計算機控制系統(tǒng)的硬件組成不包括（）。A.計算機B.傳感器C.執(zhí)行機構(gòu)D.控制算法答案：D解析：控制算法屬于軟件范疇，而計算機、傳感器和執(zhí)行機構(gòu)是計算機控制系統(tǒng)硬件的重要組成部分，故答案選D。7.在計算機控制系統(tǒng)中，采樣定理的表達式為（）。A.ωs≥2ωmaxB.ωs≤2ωmaxC.ωs≥ωmaxD.ωs≤ωmax答案：A解析：采樣定理要求采樣角頻率ωs應大于等于兩倍的信號最高角頻率ωmax，這樣才能保證信號能夠無失真地恢復，所以答案是A。8.數(shù)字控制器的離散化方法中，雙線性變換法的優(yōu)點是（）。A.計算簡單B.能較好地保持原連續(xù)系統(tǒng)的頻率特性C.不會產(chǎn)生頻率混疊現(xiàn)象D.對采樣周期沒有要求答案：B解析：雙線性變換法的主要優(yōu)點是能較好地保持原連續(xù)系統(tǒng)的頻率特性，雖然計算相對復雜一些，但在頻率特性的保持上有優(yōu)勢，故答案選B。9.計算機控制系統(tǒng)中，狀態(tài)變量是指（）。A.系統(tǒng)的輸入變量B.系統(tǒng)的輸出變量C.能夠完全描述系統(tǒng)運動狀態(tài)的一組獨立變量D.系統(tǒng)的干擾變量答案：C解析：狀態(tài)變量是能夠完全描述系統(tǒng)運動狀態(tài)的一組獨立變量，通過狀態(tài)變量可以對系統(tǒng)的動態(tài)特性進行全面的分析和描述，所以答案是C。10.下列關于計算機控制系統(tǒng)的特點，錯誤的是（）。A.具有高度的靈活性和適應性B.控制精度高C.實時性差D.便于實現(xiàn)復雜的控制算法答案：C解析：計算機控制系統(tǒng)具有實時性強的特點，能夠在規(guī)定的時間內(nèi)完成控制任務。同時它具有高度的靈活性和適應性、控制精度高以及便于實現(xiàn)復雜控制算法等優(yōu)點，所以答案選C。（二）多項選擇題1.計算機控制系統(tǒng)按控制規(guī)律可分為（）。A.程序控制B.PID控制C.最優(yōu)控制D.模糊控制答案：ABCD解析：計算機控制系統(tǒng)按控制規(guī)律可以分為程序控制、PID控制、最優(yōu)控制、模糊控制等多種類型。程序控制按照預先設定的程序進行控制；PID控制是一種經(jīng)典的控制算法；最優(yōu)控制是在一定的約束條件下使系統(tǒng)的性能指標達到最優(yōu)；模糊控制則是基于模糊數(shù)學理論的一種智能控制方法，所以答案是ABCD。2.數(shù)字PID控制器的參數(shù)整定方法有（）。A.試湊法B.臨界比例度法C.響應曲線法D.經(jīng)驗公式法答案：ABCD解析：數(shù)字PID控制器的參數(shù)整定方法有試湊法，通過不斷嘗試調(diào)整參數(shù)來達到較好的控制效果；臨界比例度法，根據(jù)系統(tǒng)臨界振蕩時的參數(shù)來整定；響應曲線法，利用系統(tǒng)的階躍響應曲線來確定參數(shù)；經(jīng)驗公式法，依據(jù)一些經(jīng)驗公式來計算參數(shù)，所以答案選ABCD。3.計算機控制系統(tǒng)的軟件包括（）。A.系統(tǒng)軟件B.應用軟件C.控制算法D.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)答案：ABC解析：計算機控制系統(tǒng)的軟件包括系統(tǒng)軟件，如操作系統(tǒng)等，為計算機的運行提供基本的支持；應用軟件，是針對具體控制任務開發(fā)的軟件；控制算法也是軟件的重要組成部分。而數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)雖然在一些復雜的計算機控制系統(tǒng)中可能會用到，但它不是計算機控制系統(tǒng)軟件的基本組成部分，所以答案是ABC。4.傳感器的性能指標包括（）。A.精度B.靈敏度C.線性度D.響應時間答案：ABCD解析：傳感器的性能指標包括精度，反映測量結(jié)果的準確程度；靈敏度，指傳感器對被測量變化的敏感程度；線性度，描述傳感器輸出與輸入之間的線性關系；響應時間，體現(xiàn)傳感器對被測量變化的響應速度，所以答案是ABCD。5.執(zhí)行機構(gòu)的作用是（）。A.接收計算機的控制信號B.將控制信號轉(zhuǎn)換為機械動作C.對被控對象進行控制D.檢測被控對象的狀態(tài)答案：ABC解析：執(zhí)行機構(gòu)的作用是接收計算機發(fā)出的控制信號，將其轉(zhuǎn)換為機械動作，從而對被控對象進行控制。而檢測被控對象的狀態(tài)是傳感器的功能，所以答案選ABC。二、填空題1.計算機控制系統(tǒng)中，信號的形式有模擬信號、離散模擬信號和______。答案：數(shù)字信號解析：在計算機控制系統(tǒng)中，模擬信號是連續(xù)變化的信號；離散模擬信號是經(jīng)過采樣后的信號；數(shù)字信號是經(jīng)過量化編碼后的信號，所以此處應填數(shù)字信號。2.數(shù)字PID控制器的基本形式有位置式PID和______。答案：增量式PID解析：數(shù)字PID控制器有位置式PID和增量式PID兩種基本形式。位置式PID輸出的是控制量的絕對位置；增量式PID輸出的是控制量的增量，所以答案是增量式PID。3.計算機控制系統(tǒng)的實時性是指系統(tǒng)能夠在______內(nèi)完成控制任務。答案：規(guī)定的時間解析：實時性要求系統(tǒng)在規(guī)定的時間內(nèi)對輸入信號進行處理并輸出控制信號，以保證系統(tǒng)的正常運行，所以此處填規(guī)定的時間。4.采樣保持器的作用是在采樣時刻______輸入信號的值，并在保持期間保持該值不變。答案：采集解析：采樣保持器在采樣時刻采集輸入信號的值，然后在保持期間將該值保持不變，以便后續(xù)的A/D轉(zhuǎn)換等處理，所以填采集。5.計算機控制系統(tǒng)的干擾主要有______干擾、空間干擾和供電系統(tǒng)干擾。答案：過程通道解析：計算機控制系統(tǒng)的干擾主要來自過程通道、空間和供電系統(tǒng)。過程通道干擾是指信號在傳輸過程中受到的干擾；空間干擾主要是由電磁波等引起的；供電系統(tǒng)干擾則是由于電源的不穩(wěn)定等因素造成的，所以此處填過程通道。三、判斷題1.計算機控制系統(tǒng)中，采樣周期T越大，系統(tǒng)的控制性能越好。（）答案：錯誤解析：采樣周期T過大，會導致系統(tǒng)的控制性能下降，因為會丟失很多有用的信息，不能及時反映被控對象的變化，所以該說法錯誤。2.數(shù)字PID控制器中，微分作用可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。（）答案：錯誤解析：數(shù)字PID控制器中，積分作用可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，而微分作用主要是改善系統(tǒng)的動態(tài)響應，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以該說法錯誤。3.A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，轉(zhuǎn)換精度越高。（）答案：正確解析：A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，其能夠表示的量化等級就越多，對模擬信號的量化誤差就越小，轉(zhuǎn)換精度也就越高，所以該說法正確。4.計算機控制系統(tǒng)的硬件和軟件是相互獨立的，互不影響。（）答案：錯誤解析：計算機控制系統(tǒng)的硬件和軟件是相互關聯(lián)、相互影響的。硬件是軟件運行的基礎，軟件則是硬件功能的擴展和實現(xiàn)，二者缺一不可，所以該說法錯誤。5.模糊控制不需要建立精確的數(shù)學模型。（）答案：正確解析：模糊控制是基于模糊集合理論和模糊推理方法的一種控制方式，它不需要建立被控對象精確的數(shù)學模型，而是依靠專家經(jīng)驗和知識來設計控制規(guī)則，所以該說法正確。四、簡答題1.簡述計算機控制系統(tǒng)的組成及各部分的作用。答：計算機控制系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分組成。-硬件組成及作用：-計算機：是系統(tǒng)的核心，負責對采集到的數(shù)據(jù)進行處理、分析，并根據(jù)控制算法計算出控制量。它具有強大的計算和邏輯判斷能力，能夠?qū)崿F(xiàn)復雜的控制任務。-傳感器：用于檢測被控對象的各種物理量，如溫度、壓力、流量等，并將其轉(zhuǎn)換為電信號。傳感器是系統(tǒng)獲取信息的重要部件，其性能直接影響到系統(tǒng)的控制精度。-A/D轉(zhuǎn)換器：將傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便計算機能夠進行處理。-D/A轉(zhuǎn)換器：把計算機輸出的數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，為執(zhí)行機構(gòu)提供合適的控制信號。-執(zhí)行機構(gòu)：接收D/A轉(zhuǎn)換器輸出的控制信號，并將其轉(zhuǎn)換為機械動作，對被控對象進行控制，如電動機、調(diào)節(jié)閥等。-軟件組成及作用：-系統(tǒng)軟件：為計算機的運行提供基本的支持，如操作系統(tǒng)、編程語言等，負責管理計算機的硬件資源和軟件資源，確保計算機系統(tǒng)的正常運行。-應用軟件：針對具體的控制任務開發(fā)的軟件，包括控制算法、監(jiān)控程序等，實現(xiàn)對被控對象的控制和管理。2.簡述數(shù)字PID控制器的原理及參數(shù)整定的意義。答：-原理：數(shù)字PID控制器是一種基于比例（P）、積分（I）、微分（D）控制規(guī)律的控制器。其基本公式為：\[u(k)=K_pe(k)+K_i\sum_{i=0}^{k}e(i)+K_d[e(k)-e(k-1)]\]其中，\(u(k)\)是第\(k\)時刻的控制量，\(e(k)\)是第\(k\)時刻的誤差，\(K_p\)是比例系數(shù)，\(K_i\)是積分系數(shù)，\(K_d\)是微分系數(shù)。比例作用是根據(jù)當前誤差的大小成比例地輸出控制量，能夠快速響應誤差的變化；積分作用是對誤差進行積分，消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差；微分作用是根據(jù)誤差的變化率來輸出控制量，改善系統(tǒng)的動態(tài)響應，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。-參數(shù)整定的意義：PID控制器的參數(shù)\(K_p\)、\(K_i\)、\(K_d\)對系統(tǒng)的性能有很大的影響。合適的參數(shù)能夠使系統(tǒng)具有良好的控制性能，如快速的響應速度、較小的超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差等。如果參數(shù)整定不當，系統(tǒng)可能會出現(xiàn)響應緩慢、超調(diào)過大甚至不穩(wěn)定等問題。因此，通過合理的參數(shù)整定，可以使系統(tǒng)達到最佳的控制效果，滿足實際應用的要求。3.簡述采樣定理的內(nèi)容及作用。答：-內(nèi)容：采樣定理指出，為了能夠從采樣信號中無失真地恢復出原連續(xù)信號，采樣角頻率\(\omega_s\)必須大于等于兩倍的信號最高角頻率\(\omega_{max}\)，即\(\omega_s\geq2\omega_{max}\)?；蛘哒f，采樣周期\(T\)必須滿足\(T\leq\frac{1}{2f_{max}}\)，其中\(zhòng)(f_{max}\)是信號的最高頻率。-作用：采樣定理是計算機控制系統(tǒng)中采樣過程的重要理論基礎。它為采樣周期的選擇提供了依據(jù)，確保在采樣過程中不會丟失原信號的重要信息，從而能夠通過合適的方法（如零階保持器）從采樣信號中恢復出原連續(xù)信號。如果不滿足采樣定理，會出現(xiàn)頻率混疊現(xiàn)象，導致無法準確恢復原信號，進而影響系統(tǒng)的控制性能。4.簡述計算機控制系統(tǒng)中抗干擾的措施。答：計算機控制系統(tǒng)中抗干擾的措施主要包括以下幾個方面：-硬件抗干擾措施：-屏蔽：采用金屬屏蔽罩將電子設備或信號線屏蔽起來，防止外界電磁波的干擾。例如，傳感器的信號線可以采用屏蔽線，減少空間干擾。-接地：良好的接地是抗干擾的重要措施。將系統(tǒng)的各個部分可靠接地，能夠消除靜電干擾和抑制共模干擾。例如，計算機系統(tǒng)的機箱、電源的地線等都要正確接地。-濾波：在電路中使用濾波器，如低通濾波器、高通濾波器等，去除信號中的干擾成分。例如，在電源電路中使用濾波電容，減少電源中的高頻干擾。-隔離：采用隔離技術(shù)，如光電隔離、變壓器隔離等，將不同的電路部分隔離開來，防止干擾信號的傳遞。例如，在數(shù)字量輸入輸出電路中使用光電隔離器，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。-軟件抗干擾措施：-數(shù)字濾波：采用軟件算法對采集到的信號進行濾波處理，如算術(shù)平均值濾波、中值濾波等，去除信號中的隨機干擾。-指令冗余：在程序中適當插入一些空操作指令或重復執(zhí)行重要的指令，防止程序跑飛。-軟件陷阱：當程序跑飛到非程序區(qū)時，通過軟件陷阱將程序引導到出錯處理程序，使系統(tǒng)恢復正常運行。五、計算題1.已知連續(xù)時間系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為\(G(s)=\frac{1}{s+1}\)，采用雙線性變換法將其離散化，設采樣周期\(T=1s\)。解：雙線性變換公式為\(s=\frac{2}{T}\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}\)，已知\(T=1s\)，則\(s=2\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}\)。將\(s=2\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}\)代入\(G(s)=\frac{1}{s+1}\)中，可得：\[\begin{align}G(z)&=\frac{1}{2\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}+1}\\&=\frac{1+