硬件组成
(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。(2)输入输出接口：这是微机和被控对象之间进行信息交换的纽带。(3)通用外部设备：为了扩大主机的功能而设置的，用来显示打印存储传送数据。(4)检测元件与执行机构a.在微机控制系统中，为了收集和测量各种数据，采用了各种检测元件，其主要功能是将被检测参数的非电量转换成电量，b.执行机构：控制各参数的流入量5）操作台：人机对话的纽带，通过它人们可以向计算机输入程序，修改内存数据，显示被测参数及发出各种操作命令。
微型计算机控制系统的特点
a控制规律灵活多样，改动方便b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制c.能够实现数据统计和工况显示，控制效率高d.控制与管理一体化，进一步提高自动化程度。
微型计算机控制系统软件有什么作用？说出各部分软件的作用。
软件是指能够完成各种功能的计算机程序的总和。整个计算机系统的动作，都是在软件的指挥下协调进行的，因此说软件是微机系统的中枢神经。就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件。系统软件：它是由计算机设计者提供的专门用来使用和管理计算机的程序。对用户来说，系统软件只是作为开发应用软件的工具，是不需要自己设计的。应用软件:它是面向用户本身的程序，即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。
分布式控制系统dcs的特点？
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，人机界面友好，安装简单规范化调试方便，运行安全可靠等优点。
操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？
操作指导控制系统：在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，计算出各控制量应有的较合适或最优的数值，供操作员参考，这时计算机就起到了操作指导的作用。
直接数字控制系统(DDC系统)：(Direct Digital Control)系统就是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。DDC系统是闭环系统，是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。
计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisory Computer Control)系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。
第二版：(1)操作指导控制系统：原理：每隔一段时间计算机会进行一次采样，经A/D转换后，送入计算机加工处理，然后再进行报警、打印或显示，操作人员根据此结果进行设定值改变或必要操作。计算机的输出不直接作用于生产对象，属于开环控制结构。计算机根据数学模型、控制算法对检测到的生产过程参数进行处理，供操作员参考。
(2)直接数字控制系统(DDC系统)：是通过检测元件对一个或多个被控参数进行巡回检测，经输入通道送给微机，微机将检测结果与设定值进行比较，再进行控制运算，然后通过输出通道控制执行机构，使系统的被控参数达到预定的要求。
(3)计算机监督控制系统(SCC系统)：原理：由计算机按照过程数学模型计算出最佳给定值送给DDC计算机，最后由DDC计算机控制生产过程，从而使生产过程处于最优工作状态。SCC系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况，因为在DDC系统中计算机只是代替模拟调节器进行控制，系统不能运行在最佳状态，而SCC系统不仅可以进行给定值控制，并且还可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等。 SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。
说明嵌入式系统与一般微型计算机扩展系统的区别。
答：嵌入式计算机一般没有标准的硬件配置。嵌入式系统可采用多种类型的处理器和处理器结构。软硬件协同设计采用统一的工具描述，可合理划分系统软硬件，分配系统功能，在性能、成本、功耗等方面进行权衡折衷，获取更优化的设计。嵌入式系统多为低功耗系统。简单地说，就是嵌入式系统和微型计算机的扩展标准不大一样。
PLC控制系统有什么特点？
答：（1）可靠性高。由于PLC大都采用单片微型计算机，因而集成度高，再加上相应的保护电路及自诊断功能，因而提高了系统的可靠性。
（2）编程容易。PLC的编程多采用继电器控制梯形图及命令语句，其数量比微型机指令要少得多，除中、高档PLC外，一般的小型PLC只有16条左右。由于梯形图形象而简单，因而编程容易掌握、使用方便，甚至不需要计算机专门知识，就可进行编程。
（3）组合灵活。由于PLC采用积木式结构，用户只需要简单地组合，便可灵活地改变控制系统的功能和规模，因此，可适用于任何控制系统。
（4）输入/输出功能模块齐全。PLC的最大优点之一，是针对不同的现场信号，均有相应的模块可与工业现场的器件直接连接，并通过总线与CPU主板连接。
（5）安装方便。与计算机系统相比，PLC的安装既不需要专门的机房，也不需要严格的屏蔽。使用时只需把检测器件与执行机构和PLC的I/O接口端子连接无误，便可正常工作。
（6）运行速度快。由于PLC的控制是由程序控制执行的，因而不论其可靠性还是运行速度，都是继电器逻辑控制无法相比的。
微型计算机控制系统与模拟控制系统相比有什么特点？ 答：1)结构上。模拟和数字部件的混合系统。
2）含有模拟信号离散模拟、离散数字等多种信号。
3）需采用专门的理论来分析和设计。即模拟调节规律离散化设计法和直接设计法。 4）便于实现复杂的控制具有很大的灵活性和适应性。 5）可实现多回路分时控制。
6）控制的多功能性提高企业的自动化程度分级控制、集散控制、生产管理等。
什么是现场总线系统？它有什么特点？ 答：现场总线控制系统FCS 的核心是现场总线 现场总线控制系统
① 是一种数字通信协议，是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、全分散、双向传输、多分支结构的通信网络。
② 是控制技术、仪表工业技术和计算机网络技术三者的结合。
③ 具有现场通信网络、现场设备互连、互操作性、分散的功能模块、通信线供电、开放式互连网络等技术特点。
④ 保证控制系统可以适应目前工业界对数字通信和自动控制的需求，且使其与Internet网 互连构成不同层次的复杂网络成为可能。代表了工业控制体系结构发展的一种方向。
未来控制系统发展趋势是什么？ 答：1）大力推广应用成熟的先进技术 2）大力研究和发展智能控制系
3）嵌入式系统的应用将更加深入
为什么说嵌入式微控制器是智能化仪器和中、小型控制系统中应用最多的一种微型计算机？ 答:嵌入式微控制器又称单片机。
1)为适应不同的应用需求，一个系列的单片机具有多种衍生产品，每种衍生产品的处理器内核都是一样的，不同的是存储器和外设的配置及封装。
2)和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积小，功耗和成本低、可靠性高。 3)微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。
什么叫嵌入式系统？嵌入式系统与一般的工业控制系统有什么区别？
答：嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
什么是物联网？为什么说“物联网给微型计算机控制技术”带来新的、更大的应用空间？ 答：物联网=互联网+传感器
该系统通过射频自动识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统（GPS）、激光扫描器、环境传感器、图像感知器等信息设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。实际上它也是一种微型计算机控制系统，只不过更加庞大而已。
物联网终端由几部分组成？各部分的作用是什么？
物联网终端主要由外围接口模块、核心处理模块、网络通信模块及电源管理模块组成。
通过外围感知接口与传感设备连接，如RFID读卡器，红外感应器，环境传感器等，将这些传感设备的数据进行读取并通过中央处理模块处理后，按照网络协议，通过外部通讯接口，如：GPRS模块、以太网接口、WIFI等方式发送到以太网的指定中心处理平台。
FPGA是什么意思？它有什么特点？在微机控制系统和智能化仪器中有着怎样的影响？ 答：FPGA是指现场可编程门阵列 特点．FPGA的特点
（1）采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。 （2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。 （3）FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚。
（4）FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。 （5）FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。 可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。
二章
设某12位A/D转换器的输入电压为0～+5V，求出当输入模拟量为下列值时输出的数字量： （1）1.25V；（2）2V；（3）2.5V；（4）3.75V；（5）4V；（6）5V。
量化单位：qVREF()VREF2n()5212
5212VinD数字量D2125.VinVinq
00B400H
D（1）
1.25q3.75q1024即0100000000D（4）
3072即110000000000BC00H
采样频率的高低对数字控制系统有什么影响？试举工业控制实例加以说明。
采样频率高低对数字控制系统有些影响，采样频率高，则对数据采集的准确性增加，但采样频率高，会过多的占用CPU的时间和内存资源，采样频率高，对采集的数据要进行实时分析和处理，CPU大部分时间用在数据采集分析处理上，影响了作其它事的时间。采样频率要低，就有可能漏掉该采集的数据没采到，数据实时分析就有可能不正确。
多路开关的特点。
（1）采用标准的双列直插式结构，尺寸小，便于安排； （2）直接与TTL（或CMOS）电平相兼容； （3）内部带有通道选择译码器，使用方便； （4）可采用正或负双极性输入；
（5）转换速度快，通常其导通或关断时间在1ms左右，有些产品已达到几十到几百纳秒（ns）；
A/D转换器转换原理有几种？它们各有什么特点和用途？
并联比较型：电路规模庞大，转换速度最快，用在超高速的A/D转换器中；主次渐进型：电路较小，速度不及并联比较型快，但较其他类型电路的转换速度快的多，用于集成A/D转换器中；双积分型：电路结构简单，性能稳定可靠，抗干扰能力强，转换速度很低，用在低速系统；V-F变换型：调频信号具有很强的抗干扰能力，低速，用于遥测、遥控系统中。
采样保持电路工作原理。
答：模拟开关AS闭合时，进入采样状态（跟踪），由于A1输出阻抗小，A1输出端快速给电容充电，输出跟随输入变化。模拟开关AS断开时，进入保持状态，由于A2输入阻抗大，输入电流几乎为0，保证输出端的电压值不变。
采样保持器有什么作用？试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响。
答：采样保持器的作用：A/D转换器完成一次A/D转换总需要一定的时间。在进行A/D转换时间内，希望输入信号不再变化，以免造成转换误差。这样，就需要在A/D转换器之前加入采样保持器。保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响。保持电容值小，则采样状态时充电时间常数小，即保持电容充电快，输出对输入信号的跟随特性好，但在保持状态时放电时间常数也小，即保持电容放电快，故保持性能差；反之，保持电容值大，保持性能好，但跟随特性差。
数据采样系统中，是不是所有的输入通道都需要加采样保持器？为什么？
答：不是，对于输入信号变化很慢，如温度信号；或者A/D转换时间较快，使得在A/D转换期间输入信号变化很小，在允许的A/D转换精度内，就不必再选用采样保持器。
为什么高于8位的D/A转换器与8位的微型计算机的接口必须采用双缓冲方式？这种双缓冲工作于DAC0832的双缓冲工作在接口上有什么不同？
原因：数据要分两次或三次输入，双缓冲结构避免了产生虚假的模拟量输出值。主要区别是 AD667 的第一级由3个4位寄存器组成。
试说明逐次逼近型A/D转换器转换原理。
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。逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置1，送入D/A转换器，经D/A转换后生成的模拟量送入比较器，称为 Vo，与送入比较器的待转换的模拟量Vi进行比较，若Vo 由于机械触点的弹性振动，按键在按下时不会马上稳定地接通而在弹起时也不能一下子完全地断开，因而在按键闭合和断开的瞬间均会出现一连串的抖动，这称为按键的抖动干扰。按键的抖动会造成按一次键产生的开关状态被CPU误读几次。为了使CPU能正确地读取按键状态，必须在按键闭合或断开时，消除产生的前沿或后沿抖动。 去抖动的方法有硬件方法和软件方法两种。硬件方法是设计一个滤波延时电路或单稳态电路等硬件电路来避开按键的抖动时间。软件方法是指编制一段时间大于100ms的延时程序，在第一次检测到有键按下时，执行这段延时子程序使键的前沿抖动消失后再检测该键状态，如果该键仍保持闭合状态电平，则确认为该键已稳定按下，否则无键按下，从而消除了抖动的影响。 简洁版：为了使CPU对一次按键动作只确认一次，从而保证系统正常工作，所以必须防止抖动？硬件防抖有滤波防抖电路和双稳态防抖电路，还可以采用软件防抖法，即软件延迟。 编码键盘和非编码键盘有什么区别？在接口电路和软件设计的区别？ 答：编码键盘能自动识别按下的键并产生相应的代码，以并行或串行方式发送给CPU。它使用方便，接口简单，响应速度快，但需要专门的硬件电路。非编码键盘只简单的提供按键开关的行列矩阵，有关键的识别，键码的输入与确定，以及去抖动等功能均由软件完成。 什么叫重建？计算机如何处理重键？ 一次按键产生多次击键的效果，这叫做重键。为排除重键的影响，编制程序时，可以将键的释放作为按键的结束，等键释放电平后再转去执行相应的功能。 LED发光二极管组成的段数码管显示器，究其结构来讲有哪两种接法？不同接法对字符显示有什么影响？ 就其结构来讲有共阴极与共阳极两种接法。共阳极数码管的8个发光二极管的阳极二极管正端连接在一起。通常共阳极接高电平一般接电源其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平时则该端所连接的字段导通并点亮。反之对应的LED段码不亮。对于共阴极数码管则是高电平有效低电平无效。LED数码管显示器共阴极的接法是发光二极管的阴极接地当数码管的笔划发光二极管的阳极为高电平时该笔划被点亮。共阳极的接法是发光二极管的阳极接高电平当数码管的笔划发光二极管的阴极为低电平时该笔划被点亮。 简洁版：共阴极数码管将8个发光二极管阴极接在一起，接低电平。共阳极数码管将8个发光二极管阳极接在一起，接高电平；其他管脚接电路输出端，使不同段的二极管发光，即可构成不同的数字或字母。 多位LED显示器显示方法有几种？它们各有什么特点？ 答：常用的显示方法有两种：一种为动态显示，一种为静态显示。动态显示利用人的视觉暂留产生，优点是使用硬件少，因而价格低，线路简单。但占用的机时长。静态显示占用机时少，显示可靠，但是使用元件多，线路复杂。 硬件译码和软件译码各有何优缺点？ 薄膜式开关的优点？ 软件译码优点是电路简单，但显示速度有所下降。硬件译码既能节省计算机的时间，而且程序设计简单。 色彩亮丽赏心悦目；文字说明一目了然；形意图案更加使用方便；键体美观清秀；透明视窗画龙点睛。 四章 工业控制系统中常用的报警方式有几种？举例说明各自的应用场合？ 声音 如电铃、电笛发出，蜂鸣器，集成电子音乐芯片；光 发光二极管或闪烁的白炽灯等；语音报警，语音芯片；图形与声音混合报警，显示报警画面（如报警发生的顺序、报警发生的时间、报警回路编号、报警内容及次数等）。 说明硬件报警和软件报警的实现方法，并比较其优缺点？ 硬件报警：的实现方法叫做硬件申请软件处理报警，这种方法的思想是报警要求不通过程序比较得到，而是直接由传感器产生，并利用开关量信号，通过中断的方法开始现对参数或位置的监测。某些根据开关量 状态进行报警的系统，为了使系统简化，采用硬件申请中断的方法，直接将报警模型送到报警口中。这种报警方法的前提条件是被测参数与给定值的比较是在传感器中进行的。软件报警：实现方法成为全软件报警方式。这种方法的基本作法是把被测参数如温度、压力、流量、速度、成分等参数，经传感器，变送器、模／数转换器，送到微型机后，再与规定的上、下限值进行比较，根据比较的结果进行报警或处理，整个过程都由软件实现。这种报警程序又可分简单上、下限报警程序，以及上、下限报警处理程序。硬优：不需要对参数反复采样、比较，也无需专门确定报警模型，采用中断的工作方式，既节省了CPU计算的时间，又不失时机实现超限报警。缺：传感器需要进行数据比较。软优：无需硬件申请中断，操作简单。缺：占用CPU中断时间。 简洁版：硬件报警：报警要求不通过程序比较得到，直接由传感器产生。软件报警：将参数经传感器、变送器、模/数转换器送到计算机，再与规定的上下限比较，根据比较结果进行处理。实际上硬件报警是在软件报警基础上的简化，即将警报信号提前至传感器那一步骤，而不是需要送到计算机比较后才得出。 硬件译码和软件译码各有何优缺点？ Led数码管的显示器显示方法 软件译码优点是电路简单，但显示速度有所下降。硬件译码既能节省计算机的时间而且程序设计简单。 1，动态显示，微机定时的对显示器件扫描，优点使用硬件少，价格低，但是占用机时长。2，静态显示微型机一次输出显示后，就能显示该显示结果，直到下次送新的显示模型为止。占用机时少，显示可靠。但是使用元件多，线路较复杂，成本高。 光电隔离器有什么作用？ 将被控系统与微型计算机控制系统通过光电效应连成系统，实现控制；并且可以屏蔽电磁干扰等一些不利因素，提高控制精度。总之，有耦合、隔离和开关的作用。 固态继电器控制和继电器控制有什么区别？ 在继电器控制中，采用电磁吸合的方式，是有触点的，会有火花或电弧产生，由电磁铁驱动，电流控制范围小，动作时间有延迟。而固态继电器是带光电隔离的无触点开关，动作快，无火花或电弧，控制电流范围大，几十到上百安培，但存在压降会发热，电流越大越严重，安装要加散热板。 说明PWM调速系统的工作原理？怎样实现？ 通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值（即占空比）来控制电机速度。这种方法成为PWM。在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加；电机断电时，速度降低。只要按一定规律改变通断电时间，电机转速即可得到控制。具体作法是，首先根据电机转速的要求，确定占空比，即通电时间与通电周期之比，再按照通、断电时间送出控制模型，使电机按要求的转速运转。方向是通过改变4个开关的通电状态来实现的。 七章 数字滤波与模拟滤波相比有什么优点？ 数字滤波是用程序实现的，不需要增加任何硬设备，系统可靠性高；可以多个通道共用，可以降低成本，还可以提高可靠性和稳定性；可以对频率很低的信号实现滤波，而模拟滤波器由于受电容容量的影响，频率不能太低；灵活性好，方便。可以用不同的滤波程序实现不同的滤波方法。 常用的数字滤波方法，优点，缺点？ 程序判断滤波、算术平均值滤波、加权平均值滤波、滑动平均值滤波、RC低通数字滤波、复合数字滤波。 常用滤波方法 1、程序判断滤波法 方法： 根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A） 每次检测到新值时判断： 如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效 如果本次值与上次值之差>A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值。优点： 能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰；缺点：无法抑制那种周期性的干扰 平滑度差 2、中值滤波法 方法： 连续采样N次（N取奇数） 把N次采样值按大小排列 取中间值为本次有效值；优点： 能有效克服因偶然因素引起的波动干扰 对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果；缺点： 对流量、速度等快速变化的参数不宜 3、算术平均滤波法 方法： 连续取N个采样值进行算术平均运算 N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低，N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高。N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4 B、优点： 适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波 这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动；缺点： 对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用 比较浪费RAM 4、滑动平均滤波法 方法： 把连续取N个采样值看成一个队列 队列的长度固定为N 每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则) 把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果 N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4；优点： 对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高 适用于高频振荡的系统；缺点： 灵敏度低 对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差 不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差 不适用于脉冲干扰比较严重的场合 比较浪费RAM 5、加权平均值滤波法 方法： 相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法” 连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值 然后计算N-2个数据的算术平均值 N值的选取：3~14 优点： 融合了两种滤波法的优点 对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差 缺点： 测量速度较慢，和算术平均滤波法一样 比较浪费RAM 简洁版：1、程序判断滤波:主要用于变化比较缓慢的参数温度、物位等；2、中值滤波:中值滤波可以解决随机的脉冲干扰(电网的波动变送器的临时故障等)；3、算术平均值滤波:算术平均滤波主要用于对周期脉动的采样值进行平滑加工，如压力、流量等；4、加权平均值滤波:加权平均值滤波适合于有脉动式干扰的场合；5、滑动平均值滤波:采用滑动平均值滤波法，可加快平均滤波的速度；6、RC低通数字滤波:变化比较慢的参数，如温度；7、复合数字滤波:周期性的脉动采样值进行平滑加工，可以解决随机的脉冲干扰(电网的波动变送器的临时故障等)。 Y如何确定，其值越大越好吗？ 标度转换在工程上有什么意义？ 为什么要标度变换？在什么情况下使用标度变换程序？ 可根据经验获得，必要时由实验得出。 太大，会使系统误差增大；太小，使计算机采样效率降低。 标度变换将数字量变成人们熟悉的十进制工程量，便于操作人员对生产过程进行监视和管理。 在微机控制系统中，生产中的不同量纲的各种参数要经过变送器转换成ad转换器所能接受的的0-5v的电压信号，又转化为8为二进制数字量，为进一步显示记录打印报警等，必须将这些数字量转化为不同的单位，以便操作人员对生产过程进行监事和管理。工程量的实际值还需要经过一次变换，为了实现上述变换，可把它设计成专门的工作程序，把各个不同的参数所对应的数字量放在存储器中，然后当某一参数进行标度变换时，只要调用标度变换子程序即可。 为什么采用量程自动转换技术？ 传感器提供的信号范围很宽，为了保证送到计算机的信号一致，同时为了减少硬件设备，使用了可编程增益放大器，通用性很强，方法倍数可以通过程序控制，使A/D转换器满量程信号达到均一化，因而大大提高测量精度。 算术平均滤波、加权平均滤波和滑动平均滤波之间的区别以及各自的用途。 算术滤波实际上是求取采样值的平均值；加权滤波则是在加权的基础上求取平均值；滑动滤波则是每采一个新数据，计算一个新的平均值。算术平均滤波每一次采样值所占的比例均相等；可用于任何场合，如压力、流量等。加权平均滤波则每次采样值所占的比例不等，可以突出某些部分，使其所占的比例增大，但各次采样的系数总和为∑Ci=1；这种滤波主要用于那些想突出采样的某些部分的场合。而滑动平均滤波则 是每次只更新一个采样值，因而采样速度快。此滤波主要用于实时性要求比较快的场合。 线性插值法有什么优缺点？使用中是否分段越多越好？ 它是代数插值法中最简单的形式将非线性参量变为线性参量，使计算方便，在误差范围内符合工程要求，缺点是精度低。不是，分段多了，计算量比较大而且占用内存多。 分段插值法的原理是什么？ 分段插值法的基本思想是将被逼近的函数（或测量结果）根据其变化情况分成几段，为了提高精度及缩短运算时间，各段可根据精度要求采用不同的逼近公式。最常用的是线性插值和抛物线插值。在这种情况下，分段插值的分段点的选取可按实际曲线的情况灵活决定。 八章 位置型pid增量型pid比较。 1）位置式PID控制的输出与整个过去的状态有关，用到了误差的累加值；而增量式PID的输出只与当前拍和前两拍的误差有关，因此位置式PID控制的累积误差相对更大；（2）增量式PID控制输出的是控制量增量，并无积分作用，因此该方法适用于执行机构带积分部件的对象，如步进电机等，而位置式PID适用于执行机构不带积分部件的对象，如电液伺服阀。（3）由于增量式PID输出的是控制量增量，如果计算机出现故障，误动作影响较小，而执行机构本身有记忆功能，可仍保持原位，不会严重影响系统的工作，而位置式的输出直接对应对象的输出，因此对系统影响较大。 简洁版：位置型需要历次的偏差信号，而增量型只需一个增量信号即可。位置型计算繁琐，保存E占用很多内存，控制不方便。增量型误动作小，易于实现手动/自动的无扰动切换，不产生积分失控。但是缺点在于积分截断效应大溢出影响大。 位置式PID和增量式PID适用对象. 答：若执行结构不带积分部件，其位置和计算机输出的数字量一一对应时，则要采用位置式PID控制算法；若执行结构带积分部件，则可选用增量式PID控制算法. PID调节系统中，微分调节起何作用？为什麽在有些系统中采用不完全微分算式，它与常规算式有哪些区别？ 微分的作用是加快调整速度。由于微分只存在于瞬间，因而有时会使系统产生震荡，而使调节品质下降。为了避免震荡，在一些系统中采用不完全微分算法，它的基本思想是使微分作用漫漫减弱，以避免由于微分突然下降到0而产生震荡。 在PID调节中，系数K,……等各有什么作用？他们对调节品质有什么影响？ 系数Kp为比例系数，提高系数Kp可以减小偏差，但永远不会使偏差减小到零，而且无止境的提高系数Kp最终将导致系统不稳定。比例调节可以保证系统的快速性。系数Ki为积分常数，Ki越大积分作用越弱，积分调节器的突出优点是，只要被调量存在误差，其输出的调节作用便随时间不断加强，直到偏差为零。积分调节可以消除静差，提高控制精度。系数Kd为微分常数，kd越大，微分作用越强。微分调节主要用来加快系统的响应速度，减小超调，克服震荡，消除系统惯性的影响。 在PID调节其中，积分项有什么作用？常规PID，积分分离与变速积分3中算法有什么区别和联系？ 积分项用于消除静差。 在常规PID调节中，由于系统的执行机构线性范围受到限制，当偏差较大时，会产生很大的超调量，使系统不停的震荡。为消除这一现象，积分分离法在控制量开始跟踪时，取消积分作用，直到被跳量接近给定值时，才产生积分作用。而变速积分则是改变积分项的累加速度，使其与偏差大小相对应，偏差大时，积分作用弱，偏差小时，积分作用增强。变速积分和积分分离的控制方法很类似，但调节方式不同。积分分离对积分项采取“开关”控制，而变速积分则是线性控制。 在数字PID中，采样周期是如何确定的？它与哪些因素有关？对调节品质有何影响？ 一种是计算法，一种是经验法。因素：扰动频率的高低；对象的动态特性；执行机构的类型；控制回路数；控制质量。 T太小，偏差信号也过小，计算机会失去调节作用；T过大，会引起误差。 在自动调节系统中，正、反作用如何判定？在计算机中如何实现？ 输出量与被测量变化一致则为正，否之为反。计算机中两种方法：一是改变偏差的公式实现，二是在PID运算之后，先将结果求补，再送到D/A转换器中转换，进而输出。 积分饱和现象是如何产生的？如何消除？ 是由于积分项不断累加引起的。消除方法有遇限削积分法，有效偏差法,积分分离法等。 产生： 1、当偏差产生跃变时，位置型PID算式的输出将急剧增大或减小，有可能超过执行机构的上（下）限，而此时执行机构只能工作在上限。2、系统输出需要很长时间才达到给定值，在这段时间内算式的积分项将产生一个很大的积累值。3、当系统输出超过给定值后，偏差反向，但由于大的积分积累值，控制量需要相当一段时间脱离饱和区。因此引起系统产生大幅度超调，系统不稳定。 消除： 遇限削弱积分法：在计算P(k)时，根据上一时刻的控制量P(k-1)是否超过限制范围，若超出则根据偏差决定是否累计积分项（若未进入超调区域则不累计积分项，否则开始累计积分项），否则累计积分项。 有效偏差法：当位置型PID算式的控制输出超过限制范围时，控制量只能取边界值。有效偏差法的实质是将相当于边界控制量的偏差值作为有效偏差值进行积分。 积分分离法：即在系统误差较大时，取消积分作用，在误差减小到一定值后，再加上积分作用。这样就可以即减小了超调量，改善动态特性，又保持了积分作用。 简洁版：系统输出M(k)虽然不断上升，但由于控制量受到限制其增加速度减慢偏差E(k)将比正常情况下持续更长的时间保持在正值而使积分项有较大的积累值。当输出超过给定值r(t)后开始出现负偏差但由于积分项累计值很大还要经过相当一段时间之后，控制量P(t)才能脱离饱和区，这样就使系统的输出出现明显的超调。 是否需要添加手动后援，为什么？ 手动后援是控制系统中的一个环节，在系统运行时它有何作用？在手动与自动之间进行切换时要求什麽？ 手动后援是控制系统中的一个环节，对于连续工作的系统，当自动调节出现问题时，可暂时用手动的办法维持工作，待问题解决后，再恢复自动控制，保证工作的连续性。在手动与自动之间进行切换时要求尽量平稳，最好是无扰动切换。 需要。因为这是系统安全可靠运行的重要保障。 十章 在微型计算机控制系统设计时，如何选择硬件和软件？ 硬件和软件设计相互联系，相互影响，硬件和软件有一定的互换性。用硬件完成的功能，速度比较快，节省CPU的时间，但系统硬件比较复杂，价格比较贵，用软件实现的功能，则比较经济，但要占用CPU时间，软件比较复杂，因此在具体设计时硬件、软件要同时进行并要反复权衡。 在设计微型机控制系统总体方案时，主要考虑哪些问题？ 一、控制系统总方案的确定 （1）选择检测元件 （2）执行机构 （3）输入/输出通道及外围设备 （4）画出系统原理图 二、微型计算机及接口的选择 （1）成品微型机系统 （2）工业控制机 （3）单片机系统 三、控制算法的选择 （1）直接数字控制算法 （2）数字PID算法 四、控制系统硬件的设计 （1）存储器扩展 （2）模拟量输入通道的扩展 （3）模拟量输出通道的扩展 （4）开关I/O接口设计 （5）操作面板 （6）系统速度匹配 五、控制系统的软件设计 （1）软件，硬件的折衷问题 （2）系统资源 （3）软件开发过程 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容