发布时间 : 星期二 文章分布式控制系统参考习题(12.12.21)更新完毕开始阅读995a1c9f3186bceb19e8bbec
分布式控制技术习题及答案
1. 写出典型计算机控制系统的结构与类型。
答：典型计算机控制系统的结构如下图，由工业控制计算机和生产过程连部分组成。
给定值r+-控制器D/A执行机构被控对象被控参数yA/D工业控制计算机变送单元测量单元生产过程
常见的计算机控制系统类型有：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、分布式控制系统、现场总线控制系统、综合自动化系统等。
2. 常用的MCU类型和特点。
答：常见的MCU类型有PLC、IPC、智能调节器、单片机、DSP、 ARM、FPGA等。 （1）可编程逻辑控制器（PC/PLC）
一种用于自动化实时控制的数位逻辑控制器，广泛应用于目前的工业控制领域。 （2）总线式工控机（IPC）
一种面向工业控制、采用标准总线技术和开放式体系结构的计算机。 （3）智能调节器
一种数字化的过程控制仪表，以微控制器或者单片微型计算机为核心，能完成1~4
个回路的直接数字控制任务。 （4）单片机
指将中央处理器、存储器、I/O接口和总线制作在一块芯片上的超大规模集成电路，
目前已应用于各种电子信息领域。 （5）DSP（数字信号处理器）
具有专门的硬件乘法器，是采用程序和数据分开的哈佛结构的微处理器。常用于
需要大量计算的图像处理、运动控制应用领域。 （6）ARM处理器
一种32位RISC架构，低功耗、高性价比的处理器，占据了高端微控制器市场的大
部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。
（7）FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列。
是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，用户可定制
和设计自己所需处理器的逻辑与接口。
3. 分布式控制系统三点一线和4C。
答：“一线”是指DCS 的骨架计算机网络，可以是单层或多级网络结构。 “三点”则是连接在网络上的三种不同类型的节点。这三种不同类型的节点是: 面向被控过程现场的现场I/O 控制站；面向操作人员的操作员站；面向DCS 监控管理人员的工程师
站。
DCS的设计思想：危险分散，控制功能分散，而操作和管理集中。 4C指的是Computer、Communication、Control、CRT。
4. 简述惠更斯电桥原理
答：如下图所示：
可得到：
R2Rx?R1R3U?Us 0?R1?Rx??R2?R3?
当Rx发生变化，使得 Rx?Rx0??RxR1U0R2RXR3Us
R2Rx0?R2?Rx?R1R3UU则有： 0?R1?Rx0??R2?R3???Rx?R2?R3?s?
由于在初始时可调整电桥平衡输出为0：且有 ?Rx?R1,R2,R3则出现线性关系：
R2?RxU?Us 0?R1?Rx0??R2?R3?
R2Rx0?R1R3
5. 画出理想运放组成的加法电路和积分电路。
答：在实际运用中经常将运放理想化，即运放的输入电阻很大，开环增益也很大，输出电阻很小，可以将之视为理想化的，这样就能得到：开环电压增益Aud=∞；输入阻抗ri=∞；输出阻抗ro=0；带宽fBW=∞；失调与漂移均为零等理想化参数。
输出电压UO与输入电压之间满足关系式：UO＝Aud（U+－U－）,由于Aud=∞， 而UO为有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，称为“虚短”。 由于ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，称为“虚断”。
利用上述的虚断、虚短方法分析，很容易得到如下关系：
UiU??O，其中R1RfR'?R1//Rf，作为匹配电阻。称之为反向比例电路，这是加减法电路的基础。如下图所
示，可得到：
RfRf?Rf?UO???Ui1?Ui2?Ui3?，且R'?R1//R2//R3//Rf，称之为反向加法电路。
R2R3?R1?
根据上述虚短虚断法则，则上图有如下的积分电路关系：
Uo??1t0Ui1t0dt??Uidt ??00CR1R1C
根据上述虚短虚断法则，则上图有如下的微分电路关系：
Ui??dUi1t0Uo dt?U??RCo1?0CR1dt6. 温度变送器输入量程是200-500℃，输出量程范围是4~20mA，模数转换精度
是12位，计算温度是350℃时模数转换的输出。
答：假设输出D和温度T之间是线性关系D?kT?b，k,b是常量。由
?0?200k?b得到k?13.65,b??2730，代入T?350得到D?2047?1 ?12?2?1?500k?b
7. 单工、半双工、全双工的原理（画图）
答：
单工——数据单向传输（例：无线电广播）。
半双工——数据可以双向交替传输，但不能在同一时刻双向传输（例：对讲机）。 全双工——数据可以双向同时传输（例：电话），需要具有两条物理上独立的传输线路；或 者需要具有一条物理线路上的两个信道，分别用于不同方向的信号传输。
单工方式：发送器接收器半双工方式：发送器/接收器不可同时发送器/接收器可同时全双工方式：发送器/接收器A站8. 多路复用技术的分类及其描述
答：
频分复用——整个传输频带被划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率通道进行 传输。频率通道之间留有防护频带以防相互干扰。
时分复用——把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个时隙，每路数据占用一 个时隙进行传输。
波分复用——整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进 行传输。
码分复用——每个用户把发送信号用接收方的地址码序列进行编码。不同用户发送的信 号在接收端被迭加，然后接收者用同样的地址码序列解码。由于地址码的 正交性，只有与自己地址码相关的信号才能被检出，由此恢复出原始数据。
发送器/接收器B站
9. OSI七层参考模型是什么？基于CAN总线的OBD系统网络结构是什么？