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一、 简答题
1、 简述计算机控制系统与常规仪表控制系统的基本结构及主要异同点。
答： 基本结构：1、计算机控制系统由控制计算机和生产过程两部分组合，包括微型计算机、
A/D转换接口、D/A转换接口、执行器、被控对象及测量变送器。
2、常规仪表控制系统一般分为闭环控制和开环控制，基本结构包括执行器、被控对象、测量变送器和反馈控制器（开环无此项）。
相同点：1、结构基本相同，功能相同。
2、计算机控制系统是由常规仪表控制系统演变而来。
不同点：1、前者一般均采用闭环控制，后者开闭环都有。
2、前者的计算机采用的是数字信号传递，后者采用模拟信号传递。
3、前者多由硬件和软件组成，后者只有硬件。

2、D/A转换器的性能指标有哪些？
答：1、分辨率：分辨率是指D/A转换器对输入单位数码变化的敏感程度。
2、转换精度：转换精度是指转换后所得到的实际值与理论值的接近程度，它可以用绝对误差和相对误差来表示
3、偏移量误差：偏移量误差是指输入数字量时，输出模拟量对零的偏移值。
4、线性误差：线性误差是指D/A转换器偏离理想转换特性的最大偏差与满量程之间的百分比。
5、稳定时间：稳定时间是描述D/A转换速度快慢的一个参数，指从输入数字量变化到输出模拟量达到终值误差1/2LSB时所需的时间。

3、D/A转换模板包括：D/A转换芯片，接口，输出电路。
D/A转换模板的通用性包括：符合总线标准，接口地址可选，输出方式可选。

4、画图说明模拟量输入通道的功能、各组成部分及其作用。
答：画图如下

1、功能：模拟量输入通道的任务是把被控对象的过程参数如温度、压力、流量、液位、重量等模拟量信号转换成计算机可以接受的数字量信号。
2、各组成部分及其作用：
传感变送器：将现场物理量转变成电量
信号调理：对可能引入的各种干扰采取相应的技术措施保证A/D转换的精度；过滤，放大；光电隔离
多路模拟开关：多路选择，提高工作效率
前置放大器：将模拟输入信号放大至A/D转换范围
采样保持器：保证A/D转换精度
A/D转换器：将输入的模拟信号转换成数字信号
接口逻辑电路：进行地址译码，产生片选信号和写信号

5、简述逐位逼近式、双积分式、电压/频率式的A/D转换原理。（重点掌握双积分式）
答：1．逐位逼近式A/D转换原理:从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。
2．双积分式:将输入电压变换成与其平均值成正比的时间间隔，再把此时间间隔转换成数字量，属于间接转换。
①Vin对电容C在规定的时间T内进行正向充电，
②在控制开关的作用下，将其切换到与Vin极性相反的基准电源上，C放电，同时启动计数器。
③当比较器判定电容C放电完毕后停止计数，同时发出转换结束信号。
3.电压/频率式:Ｖ/F转换电路把输入的模拟电压转换成与模拟电压成正比的脉冲信号。

6、画图分析说明三极管型光电耦合隔离器的工作原理。
答：三极管型光耦器件的发光二极管和光敏三极管封装在一个管壳内，发光二极管为光耦隔离器的信号输入端，光敏三极管的集电极和发射极为光耦隔离器的输出端，它们之间的信号传递是靠发光二极管在信号电压的控制下发光，传送给光敏三极管来完成的。其输入、输出类似于普通三极管的输入、输出特性，即存在着截止区、饱和区与线性区三部分。

7、CSMA/CD和令牌传送在原理和控制策略上有什么不同？
答：CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection），即带有冲突检测的载体监听多重访问技术，是一种竞争方式，适用于总线型网络结构。
CSMA/CD采取的控制策略是：竞争发送、广播式传输、载体监听、冲突检测、冲突后退、再试发送。
当工作站有数据需要发送时，首先监听线路是否空闲，若空闲，则该站就可发送数据。载体监听技术虽然能够减少线路冲突，但还不能完全避免冲突。如两个工作站同时监听到线路空闲时，会同时发送数据，造成数据作废。解决的办法是在发送数据的同时，发送站还进行冲突检测，当检测到冲突发生时，工作站将等待一段随机时间再次发送。
令牌传送
这种方式中，有一个称为令牌(Token Passing)的信息段在网络中各节点间依次传递。令牌有空、忙两种状态，开始时为空。节点只有得到空令牌时才具有信息发送权，同时将令牌置为忙。令牌绕节点一周且信息被目标节点取走后，令牌被重新置为空。
令牌传送既适合于环型网(称为令牌环——TOKEN RING)，又适合于总线型网(称为令牌总线——TOKENBUS)。总线型网情况下，各站被赋予一逻辑位置，所有站型成一个逻辑环。令牌环遵守IEEE802.5标准，令牌总线遵守IEEE802.4标准。 令牌传送效率高、信息吞吐量大实时性好。

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9、简述计算机控制系统的设计原则
答：1、满足工艺要求：在设计计算机控制系统时，首先应满足生产过程所提出的各种要求及性能指标
2、可靠性要高：对工业控制的计算机系统最基本的要求是可靠性高。
3、操作性能要好：包括方便使用和维护容易。
4、实时性要强：计算机控制系统的实时性，表现在对内部和外部事件能及时的响应，并作出相应的处理，不丢失信息，不延误操作。
5、通用性要好：工业控制对象千差万别，而计算机控制的研发又需要有一定的投资和周期，因此通用性好的系统一般稍作想更改和扩充就可适应了。
6、经济效益要高：计算机控制应该带来高的经济效益，要有市场竞争意识。

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二、计算题
1、课本14页的图2-2 以4 位 D/A 转换器为例说明其工作原理

假设D3、D2、D1、D0全为1，则BS3、BS2、BS1、BS0全部与“1”端相连。根据电流定律，有：

由于开关 BS3 ~ BS0 的状态是受要转换的二进制数 D3、D2、D1、D0 控制的，并不一定全是“1”。因此，可以得到通式：

结论：可见，输出电压除了与输入的二进制数有关，还与运算放大器的反馈电阻Rfb以及基准电压VREF有关。
双极性输出方式：如何得出公式2-3。（课本第21页）

A1 和 A2 为运算放大器，A点为虚地，故可得：

解上述方程可得双极性输出表达式：

图中运放 A2 的作用是将运放 A1 的单向输出变为双向输出。当输入数字量小于 80 H即128时，输出模拟电压为负；当输入数字量大于 80 H即128时，输出模拟电压为正。其它n位D/A转换器的输出电路与DAC0832 相同，计算表达式中只要把 28-1改为2n-1即可。

2、三道例题考其中一道，例9-3没有弄出来，在课本152-155页
例9.1

求解步骤：1. 求等效脉冲传递函数 2. 设计误差传递函数 3. 计算求取最少拍控制器 4. 输出和误差的验证
例9.1解

从图中可以看出，系统经过了两个采样周期以后，输出完全跟踪了输入，稳态误差为零。

图：单位速度输入下输出和误差变化波形

例9.2

3、设要发送的基本信息位为11010111，附加16位CRC校验信息位，生成多项式为G(x)=x16+x15+x2+1，求发送代码多项式T(x)。
解：

三、综合题