数字控制器
一、数字控制器综述
数字控制器，电子控制器件的一类，计算机控制系统的核心部分，一般与系统中反馈部分的元件、设备相连，该系统中的其他部分可能是数字的也可能是模拟的。数字控制器通常是利用计算机软件编程，完成特定的控制算法。通常数字控制器应具备： A/D转换、D/A转换、一个完成输入信号到输出信号换算的程序。
1、常见类型
直接数字控制器
直接数字控制器，也称“DDC控制器”。通常DDC系统的组成通常包括中央控制设备(集中控制电脑、彩色监视器、键盘、打印机、不间断电源、通讯接口等)、现场DDC控制器、通讯网络、以及相应的传感器、执行器、调节阀等元器件。
直接式数字控制器是指完成被控设备特征参数与过程参数的测量，并达到控制目标的控制装置。直接式数字控制器也是计算机家族的重要成员。它的主要功能是：
1. 对第三层的数据采样设备进行周期性的数据采集；
2. 对采集的数据进行调整和处理（滤波、放大、转换）
3. 对现场采集的数据进行分析，确定现场设备的运行状态；
4. 对现场设备运行状态进行检查对比，并对异常状态进行报警处理；
5. 根据现场采集的数据执行预定的控制算法，从而获得控制数据；
6. 通过预定的控制程序完成各种控制功能，包括比例控制、比例加积分控制、比例加积分微分控制以及其他的控制功能；
7. 向第三层的数据控制和执行设备输出控制和执行命令；
8. 通过数据网关或网络控制器连接第一层的设备，与各上级管理计算机进行数据交换，同时发出请求和接收各种控制命令。
可编程控制器
可编程控制器简称PC，但沿用PLC的简称。其英文全称为：Programmable Controller，它经历了可编程矩阵控制器PMC、可编程顺序控制器PSC、可编程逻辑控制器PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）和可编程程序控制器PC几个不同时期。
1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
顺序控制器
根据生产工艺规定的时间顺序或逻辑关系编制程序，对生产过程各阶段依次进行控制的装置，简称顺控器。顺序控制器的控制方式有时序控制和条件控制两种。
控制方式
①时序控制
根据预先规定的时间序列进行控制，即动作的步骤只是时间的函数。
②条件控制
根据预先规定的逻辑关系进行控制。这种控制既可以按照预先确定的顺序逐步进行，即上一步动作完成后转入执行下一步；也可以按照几步动作的综合结果来决定下一阶段应执行的动作。
控制方式发展
最初，顺序控制的功能是用继电器控制系统来实现的。这种系统简单，操作方便，价格便宜；但设计麻烦，因触点多容易出现接触不良现象，可靠性差。被控制的生产工艺改变时，继电器的接线或继电器系统设计均需要改变，所以通用性、灵活性差。50年代出现具有一定通用性和灵活性的顺序控制器。
数字调节器
用数字技术和微电子技术实现闭环控制的调节器，又称数字调节仪表，是数字控制器的一种。它接受来自生产过程的测量信号，由内部的数字电路或微处理机作数字处理，按一定调节规律产生输出数字信号或模拟信号驱动执行器，完成对生产过程的闭环控制。
分类与功能
数字调节器分为数字式混合比率调节器、多回路调节器和单回路调节器三类。
①数字式混合比率调节器
它是控制组分混合比的仪表。它与流量计、执行器配套构成混合比率控制系统和混合-批量控制系统,用于液料混合配比和混合产品的批量发货系统。
②多回路调节器
用微处理机实现多回路调节功能的仪表。它可独立应用于单元性生产装置（如工业炉窑、精馏塔等）中，完成装置的全部或大部分控制作用。由于单元性装置的类型很多，多回路调节器的品种和类型也很繁杂。一台多回路调节器可控制 8～16个调节回路，有的还可完成简单的程序控制或批量控制。
③单回路调节器
用微处理机实现一个回路调节功能的仪表。它只有一个可送到执行器去完成闭环控制的输出。单回路调节器有两种主要用途：一是用于系统的重要回路，以提高系统的可靠性和安全性；一是取代模拟调节器，以减少盘装仪表的数量或提高原有回路的功能，如实现单回路的高级控制、顺序控制、批量控制。
2、设计方法
数字控制器的设计方法按其特点分为三大类：
1、模拟化设计方法
先设计校正传递函数D(s)，然后离散化变成计算计算法。
设计步骤：
一：设计假想的模拟控制器D(s);
根据给定的被控对象的特性及设计要求的性能指标，利用连续系统中的设计方法设计模拟控制器D(s)。
二：正确的选择采样周期T;
根据实际情况选择合理的采样周期。
三：将模拟控制器离散化为数字控制器D(z)；
根据选定的采样周期，利用合理的离散化方法如前向差分法、后向差分法、双线性变换法、零极点匹配法等将模拟控制器离散化为数字控制器。
四：仿真检验是否达到设计要求；
利用计算机仿真软件，对所设计的数字控制系统进行校验，若其闭环特性满足设计要求，则设计结束，进行下一个步骤；否则，修改控制器参数，直到满足要求为止。
五：数字控制器的计算机实现
将数字控制器变成易于计算机编程实现的差分方程形式并编写程序。
2、离散化设计方法
已知被控对象的传递函数或特性G(z)，根据所要求的性能指标与约束条件设计数字控制器D(z)。
设计步骤：
一：求系统广义脉冲传递函数G(z)，即对带有零阶保持器的被控对象传递函数进行Z变换。
G z=Z 1?e?sT
s
G s=1?Z?1Z[
1
s
G(s)]
二：根据对控制系统性能指标的要求和其他约束条件，构造系统的闭环脉冲传递函数?(z)。
三：利用G z与?(z)求出数字控制器D(z)。
四：利用计算机仿真软件，对所求的数字控制器D(z)进行校验。若达到要求，进行下一个步骤，否则再设计。
五：将数字控制器D(z)变成易于计算机编程的差分方程的形式并编写程序。
3、状态空间设计法（基于现代控制理论，能处理多输入—多输出系统）
利用现代控制理论，根据控制器的性能指标，设计数字控制器。
设计步骤：
一：通过与特征方程比较来直接计算增益。
二：通过状态方程的控制标准形实现极点配置。
三：通过阿克曼公式实现极点配置。
这种设计方法适合多输入—多输出系统，需要借助矩阵等数学工具，运算比较复杂，一般在MATLAB中完成相应的设计。
二、数字控制器的前世、今生与未来
1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一代可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。
在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作;另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的—离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。在多年的生产实践中，逐渐形成了PLC、DCS与IPC三足鼎立之势，还有其它的单回路智能式调节器等在市场上占一定的百分比。
在80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。由于PLC机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步，挤占了一部分DCS的市场(过程控制)并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于工业PC(IPC)的出现，特别是近年来现场总线技术的发展，IPC和FCS也挤占了一部分PLC市场，所以近年来PLC增长速度，总的说是渐缓。目前全世界有200多厂家生产300
多品种PLC产品，主要应用在汽车(23%)、粮食加工(16.4%)、化学/制药(14.6%)、金属/矿山(11.5%)、纸浆/造纸(11.3%)等行业。
近年来有单机支持300回路和65000点I/O的大型系统对应中型PLC以上，均采用16位~32位CPU，微、小型PLC原采用8位CPU，现在根据通讯等方面要求，有的也改用16位~32位CPU。由于I/O
64点以下PLC销售额占整个PLC的47%，64点~256点的占31%，合计位整
个PLC销售额的78%，所以对微、小型PLC应多加研究。
PLC控制器本身的硬件采用积木式结构，各厂家产品结构大同小异。以日
本欧姆龙C200HE为例，为总线模板框式结构，基本框架(CPU母板)上装有CPU
模板，其它槽位装有I/O模板;如果I/O模板多时，可由CPU母板经I/O扩展电缆连接I/O扩展母板，在其上装I/O模板;另一种方法是配备远程I/O从站等。这些都说明了PLC厂家将硬件各部件均向用户开发，便于用户选用，配置成规模不等的PLC，而且这种硬件配置的开放性，为制造商、分销商(代理商)、系统集成商、最终用户带来很多方便，为营销供应链带来很大便利，这是一大成功经验。
PLC内的I/O模板，除一般的DI/DO、AD/DA模板外，还发展了一系列特殊功能的I/O模板，这为PLC用于各行各业打开了出路，如用于条形码识别的ASCII/BASIC模板，用于反馈控制的PID模板，用于运行控制、机械加工的高速计数模板、单轴位置控制模板、双轴位置控制模板、凸轮定位器模板、射频识别接口模板等，这在以后还会有很大发展。另外在输入、输出的相关元件、强干扰场合的输入、输出电隔离、地隔离等方面也会更加完善。
PLC中的CPU与存储器配合，完成控制功能。它与DCS系统处理温度、压力、流量等参数的系统不同，采用快速的巡回扫描周期，一般为0.1~0.2s，更
快的则选用50ms或更小的扫描周期。它是一个数字采样控制系统。
为了完成控制策略，为了替代继电器，使用户等完成类似继电器线路的控制系统梯形图，而编制了一套控制算法功能块(或子程序)，称为指令系统，固化在存贮器ROM中，用户在编制应用程序时可以调用。指令系统大致可以分为两类，即基本指令和扩展指令。细分一般PLC的指令系统有:基本指令、定时器/计数器指令、移位指令、传送指令、比较指令、转换指令、BCD运算指令、二进制运算指令、增量/减量指令、逻辑运算指令、特殊运算指令等，这些指令多是类似汇
编语言。另外PLC还提高了充足的计时器、计数器、内部继电器、寄存器及存贮区等内部资源，为编程带来极大方便。
由于各PLC厂家产品在指令系统上的差异及编程方法上用户要求不同，近年来IEC制订了基于Windows的编程语言标准IEC61131-3(1993年IEC颁布可编程序控制器的国际标准IEC1131)，它规定了指令表(IL)、梯形图(LD)、顺序功能图(SFC)、功能块图(FBD)、结构化文本(ST)五种编程语言。这包括了文本化编程(IL、ST)和图形编程(LD、FBD)两个方面，而SFC则在两类编程语言中均可使用。IEC技术委员会(TC65)进来开展了 IEC61499项目，将IEC61131-3进行了扩展，它是针对通过通信网络互联的模块化分布系统的体系结构的标准，将对
IEC61131-3有所改善。这是以数字技术为基础的可编程序逻辑控制装置在高层次上走向开放性的标准化文件，是PLC发展的一大趋势。
一个或若干PLC与PC机联出系统，PC机起到原编程器及人机界面操作站的作用，这20世纪90年代的新潮流，这样为系统集成带来了商机，同时编程软件和人机界面软件(监控软件或称组态软件)及软件接口(或称驱动软件)也得到了发展。
近年来，PLC厂家在原来CPU模板上提供物理层RS232/422/485接口的基础，逐渐增加了各种通讯接口，而且提供完整的通讯网络。由于近来数据通讯技术发展很快，用户对开放性要求很强烈，现场总线技术及以太网技术也同步发展，所以PLC构成的PCS系统比DCS的开放性所处的现状稍好一些。目前罗克韦尔AB公司已形成了多层结构体系，即Ether Net、Control Net、Device Net等现场总线(原DH+网也可兼容)。西门子公司在Prof-DP通讯网络及Prof-FMS网络以外，提出了S7 Routing网络，即Prof-DP和Industrial Internet两层结构。网络还在发展，我国应已积极的姿态投入其中。
2001年我国机械工业成为工业发展新亮点，总产值比上年增长17.15%，汽车产量为世界前10位，机床产量为世界第5位。机械工业利润增长33.35%，占整个工业新增利润六成多。出口同样出现可喜的增长。现在机械工业提出要实施网络化，对这一点，PLC从业人员应有清醒的认识，应对网络化的开放性、网络构成的性能/价格比和网络的可*性、安全性、先进性上特别下功夫。
网络向上连是互联网问题，向下连是现场总线问题，另外现有网络能否用以太网“e网到底”方式、网络采用客户器/服务器方式、浏览器/服务器方式、生产者/消费者方式、接口软件采用OPC方式等问题都有待进一步落实。PLC与智能MCC马达控制中心、与数控机床配套的NC/CNC数控设备，以及与其它运行控制系统、电控设备、变频器和软起动器等连成系统;PLC要与DCS分工合作，充当DCS的远程I/O站等;PLC要与IPC分工合作，除用IPC作人机界面外，作软件PLC的I/O部件也是可行的;此外还有PLC与紧急停车安全系统(ESD，Emergency Shut Down Systems)的关系、与立体仓库、机器人、CAD/CAM等等都要处理好关系。总之，PLC要兼容各种新技术，使PLC成为真正意义上的“电脑”。
PLC的应用领域是宽阔的，还有许多领域急待开拓，如用于海关过境车辆认证(深圳盐田)、自动售药(若干中药店)在我国已有实例。另外，在离散事件系统中，如公路网交通流(车辆计数、乘客计数及停留时间计量)、物流系统、柔行制造系统(敏捷制造系统)及一切非标准随服务系统中，均可以采用PLC，进而建模和采取对策并优化。PLC的前途一片美好，一切悲观的论点是站不住脚的。至于技术进步，PLC与其它技术融合以至消失，那还需要一定的时间。
参考文献：
【1】《计算机控制系统》张德江等编著机械工业出版社
【2】《计算机控制技术》张桂香等编著湖南大学出版社
【3】《线性控制系统工程》 Morris Driels 著金爱娟李小龙李航天译清华大学出版社
【4】陈嘉伟《PLC可编程序控制器的历史和展望》
第 五 章 5.34 在一个采用组相联映象方式的Cache 存储系统中，主存由B 0～B 7共8块组成，Cache 有2组，每组2块，每块大小为16B 。在一个程序执行过程中，访存的主存块地址流为：B 6，B 2，B 4，B 1，B 4，B 6，B 3，B 0，B 4，B 5，B 7，B 3。 (1)写出主存地址的格式，并标出各字段的长度。 (2)写出Cache 地址的格式，并标出各字段的长度。 (3)指出主存与Cache 之间各个块的映象关系。 (4)若Cache 的4个块号为C 0、C 1、C 2和C 3，列出程序执行过程中的Cache 块地址流。 (5)若采用FIFO 替换算法，计算Cache 的块命中率。 (6)若采用LRU 替换算法，计算Cache 的块命中率。 (7)若改为全相联映象方式，再做(5)和(6)。 (8)若在程序执行过程中，每从主存装入一块到Cache ，平均要对这个块访问16次，计算在这种情况下的Cache 命中率。 解：（1）（2）采用组相联映象时，主存和Cache 地址的格式分别为： 主存按Cache 的大小分区，现主存有8个块，Cache 有2×2=4个块，则主存分为8/4=2 个区，区号E 的长度为1位。又每区有2个组，则组号G 、g 的长度都为1位。而每组有2个块，则块号B 、b 的长度又都为1位。每块大小为16个存储字，故块内地址W 、w 的长度都为4位。 （3）根据组相联映象的规则，主存块0～7与Cache 块0～3之间的映象关系为：主存块0、1、4、5与Cache 块0、1之间全相联，主存块2、3、6、7与Cache 块2、3之间全相联。 （4）根据组相联映象的规则，该主存块地址流相应的一种Cache 块地址流如下表所示（组内替换算法为FIFO ）。 时间： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 主存块地址流： B 6 B 2 B 4 B 1 B 4 B 6 B 3 B 0 B 4 B 5 B 7 B 3 Cache 块地址流： C 2 C 3 C 0 C 1 C 0 C 2 C 2 C 0 C 0 C 0 C 3 C 2 （5）组内替换算法采用FIFO 时，Cache 块0～3的使用过程如下表所示。 时间： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 主存块地址流： B 6 B 2 B 4 B 1 B 4 B 6 B 3 B 0 B 4 B 5 B 7 B 3 Cache 块0 Cache 块1 Cache 块2 Cache 块3 命中 命中 命中 可见命中三次，Cache 块命中率为H i = 3/12 = 0.25。 （6）组内替换算法采用LRU 时，Cache 块0～3的使用过程如下表所示。
计算机控制系统作业-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
研究生课程考试成绩单（试卷封面）
任课教师签名： 日期： 注：1.以论文或大作业为考核方式的课程必须填此表，综合考试可不填。“简要评语” 栏缺填无效。 2.任课教师填写后与试卷一起送院系研究生秘书处。 3.学位课总评成绩以百分制计分。
题目1：设有计算机控制系统如图一所示，采样时间T=2s，要求采用w’变换方法设计数字调节器D(z)，使系统满足如下指标：相角裕量≥45o，静态速度误差系数K v≥3。 图一：计算机控制系统 解： (1).被控对象的脉冲传递函数 令K=1，利用典型环节对照表可以得 代入T=2s求得 直接利用MATLAB中的突斯汀变换指令： >>numz=[1.13530.5940]; >>denz=[1-1.13530.1353]; >>[nwdw]=d2cm(numz,denz,2,'tustin') 结果为： 将其变换到w’域上得 (2).在w’域中设计数字控制器D(w’) 首先进行系统开环放大系数设计。根据系统静态误差系数要求则有： 进行数字控制器D(w’)设计，取D(w’)=k=3，
此时w’平面的开环传递函数为 在w’域检查开环稳定裕度要求，利用MATLAB做出Bode图： >>nw=[-0.7152-1.56962.2848]; >>dw=[1.00000.76160]; >>figure(1);margin(nw,dw); grid 图(a) 从图(a)（图中相角实际为）中可得相位裕度。可见未校正的系统是不稳定的，为了使系统稳定并且满足相位裕量不低于45°条件，选用滞后校正装置，其传递函数为：。滞后校正转置的引进，将引起相位曲线发生变化，因此在给定的相位裕量上再加上5°到12°，以补偿引起的相位变化。因为与45°相位裕量相应的虚拟频率是0.42rad/s，为防止滞后网络的时间常数过大，可将虚拟转角频率选在0.05rad/s上，由于这一虚拟转角频率离0.42rad/s很近，所以滞后网络引起的相位变化可能很大，因此在给定的相位裕量上增加12°，所以需要的相位裕量就变成了57°。由未校正系统传递函数可知，在附近的相角等于-123°（即相位裕量为57°），故选择新的虚拟增益交界频率。 由特性曲线可查的，所以由得：。 于是另一个虚拟转角频率。滞后校正装置的传递函数。 校正后的系统在w’平面的开环传递函数为：
软件体系结构课程大作业 1. 常规作业 Course Project: Tool Warehouse System 1.1 项目背景 FastRepair?是一家大型的跨国机械电子修理公司，建立于1980年。公司总部位于美国印第安纳州，印第安纳波利斯。目前公司总部有超过10000人的全职雇员。该公司拥有8家较小的子公司，位于整个美国境内，每个子公司的全职员工人数在3000到9000之间。 FastRepair 的业务主要涉及四个领域：大型建筑设备修理（Construction Device Repair）、汽车修理（Automobile Repair）、家电修理（Appliance Repair）和计算机修理（Computer Repair），相应的划分为四个大的部门（Department）。每个公司的员工（Employee）都根据自己的专业特长隶属于一个部门。然而，一些具有跨行业技能的高级员工（Specialist）独立于任何部门，他们平时会做一些与自己专业相关的工作，在遇到紧急情况或特殊项目时，需要立即被分配到这些项目上去。 公司的每一个员工都有两类工具（Tool），每类工具有50-100件左右。第一类工具放入员工工具箱中的一组常用廉价工具（Inexpensive Tool），另外一类是
一些贵重的工具（Expensive Tool ）。对于工具箱中的廉价工具，员工在领取时需要进行登记（Register ），自行保管，但在损坏时需要进行注销（Cancellation ）。而对于贵重工具（>200$的工具），必须通过工具仓库管理系统进行统一管理。在使用时需要办理租借（Lend ）手续。需要注意的是，对于一般员工，只能借与自己专长相关的工具（也就是本部门内的工具），而对于专家，则可以借所有类型的工具。 由于工具种类庞杂，数量巨大；某些工具重量也很大；且分布在不同的地理位置。FastRepair 决定开发一套工具仓库管理系统（Tool Warehouse System TWS ）。 TWS 主要分为两个部分，第一部分是员工与工具信息管理系统（Employ and Tool Management System ETMS ），详细记录工具的借、还与工具状态，公司内部员工可以通过本地企业局域网（Intranet ）查询自己工具的借还情况，并发出对贵重工具的请求。对于本地没有的特殊工具，员工可以使用ETMS 通过互联网（Internet ）在总公司或各个子公司的仓库中查找特定工具，并发出借用该工具的请求。 第二部分是一个仓库的实时管理系统（Warehouse Management System WMS ），位于总公司和每个子公司的工具仓库，在提取具体工具时，用户需要到具体的工具仓库进行工具的提取（也可以在工具仓库现场借工具），某个仓库的工具借用过程的示意图如下所示： 12. 验有效传送带 工具货柜 工具货柜工具货柜admin 抓将工具放置到传送带上 FastRepair 对WMS 的具体要求如下所示： 仓库的实时管理系统中存在多个工具抓取机器人，每个机器人都可从货柜上获取工具并将其放在工具传送带上，工具传送带装置根据重量传感器得知是否有工具在传送带上，并将工具传送到出口处。 用户在仓库的出口处向仓库管理员提交工具租借请求，由管理员将该请求输入仓库控制电脑，电脑将控制仓库中的机器人抓取相应的工具并将其放到工具传
微型计算机控制技术大作业 设计题目：基于热敏电阻的数字温度计 院系：计算机科学与信息工程学院 学生姓名：丁宏盟 学号：201103010029 专业班级：计算机科学与技术(嵌入式方向)11-1 指导教师：赵凯 2014.06.07
目录 1、概述 (1) 2、设计要求 (1) 3、课程设计目的： (2) 4、性能指标： (2) 5、原理框图 (2) 6.1热敏电阻温度转换原理 (3) 6.2 热敏电阻仿真电路图： (4) 6.3 热敏电阻程序代码： (4) 7、实验总结及心得体会 (10) 6、参考文献 (11)
基于热敏电阻的数字温度计 1、概述 随着以知识经济为特征的信息化时代的到来人们对仪器仪表的认识更加深入，温度作为一个重要的物理量，是工业生产过程中最普遍，最重要的工艺参数之一。随着工业的不断发展，对温度的测量的要求也越来越高，而且测量的范围也越来越广，对温度的检测技术的要求也越来越高，因此，温度测量及其测量技术的研究也是一个很重要的课题。目前温度计按测使用的温度计种类繁多，应用范围也比较广泛，大致可以包括以下几种方法：1，利用物体热胀冷缩原理制成的温度计2，利用热电效应技术制成的温度检测元件3，利用热阻效应技术制成的温度计4，利用热辐射原理制成的高温计5，利用声学原理进行温度测量本系统的温度测量采用的就是热阻效应。温度测量模块主要为温度测量电桥，当温度发生变化时，电桥失去平衡，从而在电桥输出端有电压输出，但该电压很小。将输出的微弱电压信号通过OP07放大，将放大后的信号输入AD转换芯片，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。 2、设计要求 使用热敏电阻类的温度传感器件利用其感温效应，将随被测温度变化的电压或电流用单片机采集下来，将被测温度在显示器上显示出来： ●测量温度范围?50℃～110℃。 ●精度误差小于0.5℃。 ●LED数码直读显示。 本题目使用铂热电阻PT100，其阻值会随着温度的变化而改变。PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。厂家提供有PT100在各温度下电阻值值的分度表，在此可以近似取电阻变化率为 0.385Ω/℃。向PT100输入稳恒电流，再通过A/D转换后测PT100两端电压，即得到PT100的电阻值，进而算出当前的温度值。 采用2.55mA的电流源对PT100进行供电，然后用运算放大器LM324搭建的同相放大电路将其电压信号放大10倍后输入到AD0804中。利用电阻变化率0.385Ω/℃的特性，计算出当前温度值。
计算机系统维护协议 委托方（以下称甲方）： 业务负责人： 服务方（以下称乙方）： 业务负责人： 甲乙双方就甲方的计算机维修、维护及技术支持等相关事宜，协商一致，订立本合同。以下为各项条款。 第一条项目名称 计算机维护及计算机技术支持。 第二条甲方的义务 1．甲方应在本合同签订七日内为乙方提供下列资料： 本合同所涉及的全部设备软、硬件配置清单和所处位置清单。本清单将成为本合同附件之一部分。 甲方电脑机房负责人员的姓名和联系方式等背景资料。 在乙方人员提供现场服务时，应派员协助乙方工作。 2．提供正版系统软件和正版应用软件。 第三条乙方的主要义务 1．严格按照合同约定的上门服务方式进行服务，确保计算机正常运行。 2．在接到甲方关于要求改进或更换不符合相关合同约定的配件、技术资料及更改维修、维护方案的通知后 2 日内做出答复。 3．对甲方计算机机内数据承担保密义务。 4．依照甲方规定的技术指标完成服务工作。 第四条乙方的服务方式 1．根据甲方要求乙方对甲方的设备（见清单）维修、维护，更换配件等提供上门服务。 2．为第二条第二款甲方所列之联系人提供远程技术支持，时间为：- ：，除春节假期外，全年提供服务。 3．如遇甲方有重大活动、展会或紧急情况时，乙方可应甲方要求，及时安排工程师到达设备现场，协助工作，并提供技术支持、咨询维护等方面的服务。特殊展会局网组建服务费另计。 4．根据甲方要求，为甲方提出系统改进及软硬件的升级方案。 第五条乙方的服务内容 1．软件方面：对甲方现有软件进行维护，包括操作系统及应用程序的安装和调试。 2．硬件方面：对所有硬件部分定期检查和维护，对所有计算机进行常规检测以尽可能发现潜在故障并排除。 3．零部件的更换：免费提供更换服务。为使新增之硬件设备仍包含在本合同标
2014年上学期《计算机控制技术》复习大作业及参考答案========================================================== 一、选择题（共20题） 1.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（ A ）转换。 A．A/D转换器B．双向可控硅 C．D/A转换器D．光电隔离器 2.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（ D ）器件完成控制量的切换工作。 A．锁存器锁存B．多路开关 C．A/D转换器转换D．反多路开关 3.某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容CH应取值（ A ）。 A．比较小B．比较大C．取零值D．取负值 4. 在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（ B ）。 A．阳极B．阴极 C．阴极或阳极D．先送阴极再送阳极 5. 电机控制意味着对其转向和转速的控制，微型机控制系统的作法是通过（B ）实现的。 A．改变定子的通电方向和通电占空比 B．改变转子的通电方向和通电占空比 C．改变定子的通电电压幅值 D．改变转子的通电电压幅值 6.计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（B） A．接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D．SCC计算机与控制无关 7. 键盘锁定技术可以通过（C）实现。 A．设置标志位 B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都行 D．定时读键值 8. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C）。 A．0．3 伏以下B．0．7伏以上 C．-3伏以下D．+3伏以上 9. 在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（D）提高信/躁比。 A．只能通过模拟滤波电路 B.只能通过数字滤波程序 C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路 D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路 10．步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（B ）。 A．步进电机可以直接接受数字量 B．步进电机可以直接接受模拟量 C．步进电机可实现转角和直线定位 D．步进电机可实现顺时针、逆时针转动
《计算机控制技术》2009级期末考查大作业 系别：电子电气工程系 班级：09级电气（2）班 姓名： 学号： 指导教师：梁绒香
目录 一、PID算法的设计及分析 (2) 1.1 PID控制算法简介 (2) 1.2基于MATLAB仿真被控对象 (3) 二、大林算法 (5) 2.1大林算法简介 (5) 2.2确定期望闭环传递函数 (6) 2.3 基于MATLAB仿真被控对象 (7) 3.1 Smith算法简介 (9) 3.2 数字Smith预估控制系统 (10) 3.3采用Matlab系统仿真 (11) 四、PID算法、大林算法、数字Smith预估控制算法三种算法比较 (12) 五、参考文献 (14)
基于MATLAB 的电炉温度控制算法比较及仿真研究 一、PID 算法的设计及分析 1.1 PID 控制算法简介 PID 调节是连续系统中技术最成熟的、应用最广泛的一种控制算方法。它结构灵活，不仅可以用常规的PID 调节，而且可以根据系统的要求，采用各种PID 的变型，如PI 、PD 控制及改进的PID 控制等。它具有许多特点，如不需要求出数学模型、控制效果好等，特别是在微机控制系统中，对于时间常数比较大的被控制对象来说，数字PID 完全可以代替模拟PID 调节器，应用更加灵活，使用性更强。所以该系统采用PID 控制算法。系统的结构框图如图1-1所示： 图1-1 系统结构框图 具有一阶惯性纯滞后特性的电阻炉系统，其数学模型可表示为： 1()1s Ke G s T s τ-= + （1-1） 在PID 调节中，比例控制能迅速反应误差，从而减小误差，但比例控制不能消除稳态误差，p K 的加大，会引起系统的不稳定；积分
一、每天关机前要做的清洗: 双击“我的电脑”— —右键点C盘——点“属性”——点“磁盘清理”——点“确定”——再点“是”——再点“确定”。清理过程中，您可看得到未经您许可（您可点“查看文件”看，就知道了）进来的“临时文件”被清除了，盘的空间多了。对D，E，F盘也要用这法进行。 二、随时要进行的清理 : 打开网页——点最上面一排里的“工具”——点“Internet选项”——再点中间的“Internet临时文件”中的“删除文件”——再在“删除所有脱机内容”前的方框里打上勾——再点“确定”——清完后又点“确定”。这样，可为打开网和空间提高速度。 三、一星期进行的盘的垃圾清理 : 点“开始”——用鼠标指着“所有程序”，再指着“附件”，再指着“系统工具”，再点“磁盘粹片整理程序”——点C盘，再点“碎片整理”（这需要很长时间，最好在您去吃饭和没用电脑时进行。清理中您可看到您的盘里的状况，可将清理前后对比一下）——在跳出“清理完成”后点“关闭”。按上述，对D，E，F盘分别进行清理。 电脑系统越来越慢，怎么删除临时文件啊 1.关闭"休眠" 方法:打开[控制面板]→[电源选项]→[休眠],把"启用休眠"前面的勾去掉 说明:休眠是系统长时间一种待机状态,使您在长时间离开电脑时保存操作状态,如果您不是经常开着电脑到别处去的话,那就把它关了吧! ☆立即节省:256M 2.关闭"系统还原" 方法:打开[控制面板]→[系统]→[系统还原],把"在所有驱动器上关闭系统还原'勾上 说明:系统还原是便于用户误操作或产生软件问题时的一种挽救手段,可以回复到误操作以前的状态.不建议初级用户使用.当然,它采用的是跟踪手段,需要记录大量信息,所消耗的资源也要很大的. ☆立即节省:数百M (根据还原点的多少而不同) 您也可以在不关闭系统还原的前提下,相应的减少系统还原所占的磁盘空间,这只会减少可用还原点的数目,一般还原点有一两个就够了吧. 方法:...[系统还原]-选择一个"可用驱动器"-[设置]-调整"要使用的磁盘空间"
第五章练习 1、描述计算机系统流水线的性能指标有哪些？其定义和定量表达式是什么？ 指标主要有吞吐率、加速比、效率。 (1)吞吐率：在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出的结果数量。 基本公式：TP=n/Tk，其中，n是任务数，Tk是处理完成n个任务所用的时间。 各个功能段执行时间均相等,输入连续n个任务的一条k段线性流水线的实际吞吐率为：TP=n/[(k+n-1) ?t] (2)加速比：完成一批任务，不使用流水线所用的时间与使用流水线所用的时间之比。 基本公式：S=T0/Tk，其中，T0为不使用流水线所用的时间，Tk为使用流水 线的执行时间。 各个功能段执行时间均相等的一条K段流水线完成n个连续任务时的实际加速比为：s=k*n*?t/[(k+n-1) ?t]=k*n/( k+n-1). (3)效率：指流水线的设备利用率。 在时空图上，流水线的效率定义为n个任务占用的时空区与k个功能段总的时空区之比。即：E=T0/(k*Tk) 各个功能段执行时间均相等,输入连续n个任务的一条k段线性流水线的效率为：E=n/(k+n-1) 2、假设某个流水线由4个功能部件组成，每个功能部件的执行时间都为?t。当 连续输入10个数据后，停顿5?t，又连续输入10个数据，如此重复。 画出时空图，计算流水线的实际吞吐率，加速比和效率。 总时间：Tk=[（4+10-1）+2] *?t*n =15n*?t 实际吞吐率:TP=N/Tk=10n/(15n*?t)=2/(3?t) 不使用流水线所用的时间为T0=4*N*?t =40n*?t 加速比：S=T0/Tk=2.67 效率：E=T0/(k*Tk)=0.67
《计算机控制系统》第二次作业答案 你的得分： 完成日期：2018年09月10日01点51分 说明：每道小题选项旁的标识是标准答案。 一、单项选择题。本大题共16个小题，每小题分，共分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.（）是将生产过程工艺参数转换为电参数的装置。 A.传感器 B.A/D转换器 C.D/A转换器 D.互感器 2.在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道是（）。 A.接口 B.过程通道 C.模拟量输入通道 D.开关量输入通道 3.所谓量化，就是采用一组数码来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换为（）。 A.模拟信号 B.数字信号 C.程序代码 D.量化代码 4.数控系统一般由输入装置、输出装置、控制器和插补器等四大部分组成，这些功能 都由（）来完成。 A.人 B.生产过程 C.计算机 D.实时计算 5.外界干扰的扰动频率越低，进行信号采集的采样周期应该越（）。 A.长 B.短 C.简单 D.复杂 6.数字PID控制器是控制系统中应用最为广泛的一种控制规律，其中能迅速反应误差， 从而减小误差，但不能消除稳态误差的是（）。 A.微分控制 B.积分控制 C.比例控制 D.差分控制 7.在计算机控制系统中，PID控制规律的实现必须采用数值逼近的方法。当采样周期 短时，用求和代替积分、用后向差分代替微分，使模拟PID离散化变为（）。 A.微分方程 B.差分方程 C.积分方程
D.离散方程 8.香农采样定理给出了采样周期的上限，采样周期的下限为计算机执行控制程序和（） 所耗费的时间，系统的采样周期只能在Tmin和Tmax之间选择。 A.输入输出 B.A/D采样时间 C.D/A转换时间 D.计算时间 9.在有交互作用的多参数控制系统中，振铃现象有可能影响到系统的（）。 A.可靠性 B.稳定性 C.经济性 D.通用性 10.在实际生产过程中，因为前馈控制是一个（），因此，很少只采用前馈控制的方案， 常常采用前馈－反馈控制相结合的方案。 A.开环系统 B.闭环系统 C.稳定系统 D.不稳定系统 11.软件是工业控制机的程序系统；其中面向控制系统本身的程序，并根据系统的具体 要求，由用户自己设计的软件称作（）。 A.系统软件 B.应用软件 C.支持软件 D.控制软件 12.在程序设计的过程中，程序设计人员选取一种适当地高级（或汇编）语言，书写程 序的步骤叫做（）。 A.编译 B.程序设计 C.调试 D.编码 13.一个12位的A/D转换器，其量化精度约为%，若其孔径时间为10微妙，如果要求 转换误差在转换精度内，则允许转换的正旋波模拟信号的最大频率为（）。 A.2HZ B.3HZ C.4HZ 14.14位A/D转换的分辨率为（）。 A. B. C. D. 15.如果设计加工第一象限的直线OA，起点为O（0，0）终点坐标为A（11，7），则 进行插补运算的结果是，在＋x方向走的步数应当是（）。 A.11 B.12
计算机工程学院 《大型软件系统构造》大作业 设计名称：科技信息发布系统 姓名： 专业班级： 系（院）：计算机工程学院 设计时间： 设计地点：
一、需求分析 1、愿景与范围文档 （1）业务需求 A项目背景 科学技术是第一生产力，创新是民族进步的灵魂。当今社会科技发展日新月异，大学生作为祖国的栋梁、未来的花朵，要对科学技术有着较高的认识和敏感度，一则为了丰富自己的知识面，拓展自己的视野，提升自我素养，不与社会前沿脱节，二则能够速度有效把握当前科技潮流，结合自身实际，运用科技丰富自身能力，突破自我开创未来，用知识武装自己，用科技推动社会进步。随着时间推移，淮海工学院在不断发展着，师生人数也逐渐扩大，纸质文章的已不能满足广大师生对科学技术的渴求，而网络中众多纷杂的科技报道也不为师生提供一个良好的学习平台。为了更好地推广科技力量，为广大师生提供一个全新的高效权威准确的科技知识及交流平台，因此我校迫切需要一款适用于淮海工学院全校师生的科技信息发布系统软件。 B业务机遇 对外，通过科技信息发布系统，贴合师生实际需要，严格筛选各类信息，把世界各地的高校、高新科研所、各大公司的最新科研成果以最快的速度、最为权威的论述发表公开发表，以及各项科研的政策规定，这也是接受全校师生监督的平台，方便广大师生学习了解当前科研动态和各项政策法规，还可利用所学为社会服务（如参加科技公益活动或科技小发明等等），创造浓郁的学习氛围，大力宣传科研精神，发扬敢为人先、敢于吃苦、创新创造的科学品质。 C业务目标 全校师生可以通过淮海工学院科研处的网页浏览当前的政策法规（包括科
技计划与项目管理、国家重点实验室及工程中心、其他专项计划管理、科学技术评价、科技成果转化、基金及经费管理、知识产权管理）、科技动态、科研成果（包括通知及简讯、科研新闻、资料下载、基础研究论坛）和社会服务点的内容。管理员则可进行相应的后台管理。 D客户或市场需求 目前学校师生的获得科技信息的途径有三种，一是去图书馆借阅，二是于网络搜索相应信息，三是自己花钱购买对应的书籍期刊。图书馆的纸质书籍因为出版货运等原因具有滞后性，而网络上的信息良莠不齐，不能作为一个很好的信息来源，作为连云港地区首屈一指的高校，淮工应当创建一个更为合理更为便捷的学习交流平台。科技信息发布系统可以通过各种途径收集切实可靠的科研信息，实现快捷高效的信息发布浏览，并提供交流区供师生各抒己见相互学习。亦可为图书馆提供一个很好的数据参考，为师生提供真正所需的各类书籍，有效指导师生日后深入学习和了解。为学校创造一个融洽的学习氛围，该系统具有很好的使用价值和使用效应。 E提供给客户的价值 科研信息发布系统减轻了师生在收集科技信息时的苦恼，为广大师生提供更多更新更加真实权威的信息来源，从而提高学习效率，进一步推进科技发展；开放式的信息模式给其他高校一个极大地视觉冲击，有利于淮海工学院声望的提高。 F业务风险 科研信息发布系统知识针对淮海工学院全校师生设计开发，并没有涉及到极为困难的技术应用，完全可以在规定的时间之内完成这个系统，并且达到用户的所有要求。所以，不存在任何业务风险。
宁波大学答题纸 （20 12 —20 13 学年第 1 学期） 课号： 103Z01A07 课程名称：计算机控制技术改卷教师： 学号：姓名：得分： 大作业（二） 下图为氧化炉对象，工艺要求氧化炉内的反应温度恒定，一般通过氧化炉的氨气和氧气比恒定来实现，但氨管压力波动会影响氨气流量变化，空气含氧量会随环境发生变化。被控量为氧化炉温度，调节量为氨气管道阀门。 绪论 在硝酸铵生产过程中，氨氧化炉是关键设备。其工艺流程：氨气和空气混合气体进入氧化炉，在铂金触煤的作用下进行氧化反应，生成所需要的一氧化氮，这是一个多种参数相互制约的复杂过程，工艺控制指标的好坏关系到生产能否稳定运行，生产效益以及设备安全问题。 氨氧化法制硝酸是硝酸生产中比较普遍的方法，氨气和空气混合气体经静化后，进入氧化炉，在铂金网的作用下，在绝压0．45 MPa，温度850℃的条件下，将氨氧化成一氧化氮气体，影响氧化反应过程的因素有氨的体积分数，压力，氧化率，反应温度，混合气流量，铂网活性等，氧化率是氧化反应的指标，但目前没有有效的检测手段。在一定条件下，氧化率正比于反应温度，而氨气是氧化反应的主要成分，反应的温度取决于气体中氨的体积分数，而氨的体积分数又无法测量，只有氧化炉温度能间接反应出氧化率。为了获得更高的氧化率，氧化炉温度与氨的体积分数均控制在极值，而炉温超到1100℃会烧毁价值昂贵的铂金网，氨的体积分数超过14％会引起恶性爆炸事故毁坏生产设备，必需加设联锁保护系统，氧化炉温度及氨空比是最关键的控制参数，对仪表精度要求极高。因此氨氧化反应对氧化炉内的氨空流量比和炉温的要求非常严格，所以，氨空比与炉温的实时检测与稳定控制是氧化炉控制的关键。
《计算机维护与服务规范》 实训报告册 专业: 班级: 学号: 姓名: 实训学时: 实训成绩:
目录 实训一计算机硬件的认识 (1) 实训二硬件的组装 (3) 实训三BIOS设置 (6) 实训四DOS命令 (8) 实训五硬盘的分区与格式化 (10) 实训六操作系统安装 (11) 实训七数据备份 (13) 实训八计算机维修方法 (15) 实训九计算机维护服务规范 (17)
实训一计算机硬件的认识 一、实训目的 认识计算机的各组件及其外部设备。 二、实训内容 1.认识主板及主板上的主要组成部分。 2.认识显示卡、声卡、网卡等板卡。 3.认识软驱、硬盘、光驱等存储设备。 4.认识计算机其他部件及外部设备。 5.完成实训报告,整理好工作台。 三、实训条件 1.一张工作台。 2.计算机的主要部件。 3.计算机的常用外部存储器。 4．计算机的其它部件。 四、实训过程记录 1.先讲理论知识，让我们认识计算机的主要部件，并初步认识这些部件。 2.进一步了解这些部件的个个功能。 3.拿出实物认识部件。 4.详细讲解各个部件参数及性能。 5.让我们自己动手操作，体验实际操作。
五、实训小结 计算机已经成为我们生活、工作、学习中必不可少的工具。通过几个课时的学习，我了解计算机的基本发展史，使我更加钦佩促进计算机发展的各个研究者。让我对计算机从笼统的认识上升到了初步的了解，了解了各个部件的作用。从而对我的专业有了一定的帮助。对电脑的了解，在现实生活中可以帮助我们省掉些麻烦。有利于我们计算机的选购。
实训二硬件的组装 一、实训目的 进一步认识计算机的各组件，并能独立完成一台多媒体计算机的组 装，掌握计算机的组装技术及方法。 二、实训内容 1.掌握计算机的组装方法。 2.能识别计算机的面板连线及标记，正确连接面板连线。 3.能正确连接计算机各组件，完成一台计算机的安装。 4.通电测试，检查计算机的性能及识别CPU、内存、硬盘等主要参数。 三、实训条件 1.计算机硬件组装工具。 2.多媒体计算机的所有部件。 四、实训过程记录 1.维护工具介绍 1)防静电工具：防静电手套（用途：减少静电电荷产生、积累）、 防静电手环（用途：人体静电释放工具，与防静电电线连接，构成” 静电释放”通路）、防静电便携垫（用途：搭建防静电环境）、鬃毛刷（用途：清洁主板，清洁插槽内的灰尘，可以防止静电产生）。 2)拆装工具：螺丝盒、小十字（尽量用大一号的螺丝刀）、大十 字、一字螺丝刀、套筒、内六角螺丝刀、加消磁器（工具使用完毕需消磁再放入工具包）、尖嘴钳、起拔器、截断钳、捆扎线、镊子、挑针。 3)维护工具：硅脂（注意：不要涂抹过多，以防污染环境）、各 种回路环、万用表、地线检测仪、主板故障诊断测试卡。 4)清洁工具：吹气囊、小刷子、清洁剂、清洁小毛巾、橡皮擦。 2.拆装技术规范
.计算机控制系统是由哪级部分组成的各部分作用硬件组成：微控制器或微处理器、ROM、RAM、外部设备、网络通信接口、实时时钟、电源。软件组成：系统软件和应用软件。作用：硬件中有A/D 称为模拟数字转换器，它包括采样保持和量化，其输出为数字形式，何时采样由计算机控制。 D/A称为数字模拟转换器，它是将数字信号转换成模拟信号形成控制量。应用软件根据要解决的问题而编写的各种程序，系统软件包括 操作系统，开发系统。 .为适应控制现场的工作环境，对工业控制机有何要求 （1）适应性（2）可靠性（3）实时性（4）扩展性 结构：（1）基于通用计算机的结构（2）基于嵌入式系统的结构 . PCI总线，CPCI总线，PC/104总线以及RS232,RS422,RS485有何特点，电平特性，适用场合 .何谓IO接口在计算机控制系统中为什么要有IO接口 （1）解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题 （2）解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题 （3）解决CPU的负载能力和外围设备端口的选择问题 .计算机与外围设备交互信息有哪几种控制方式各有何优缺点 （1）并行通信。优点：传送速度快、信息率高。缺点：传输线多，成本高（2）串行通信。全双工方式RS-422 ,RS-232。半双工方式RS-485 （3）同步通信。要求收发双方具有同频同相的同步时钟信号，每帧信息开始加特定的同步字符，不允许有间隙
（4）异步通信。开始位，停止位，发送的字符间允许有间隙 .模拟输入通道中为何要加采样保持器，采样保持器的组成及要求是什么（1）用采样保持电路使得在A/D转换期间保持输入模拟信号不变 （2）孔径时间：AD转换器完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。 孔径误差：在孔径时间ta/d内，由于输入信号x(t)的变化所引起的误差称为孔径误差δ。 以ta/d＝10μs的10位ADC芯片为例： 为保证不低于%的转换精度 的主要性能指标有哪些10V8位的ADC转换精度如何计算 (1). 接口特性(2). 量程(3). 分辨率(4). 误差和精度(5). 转换速率(6). A/D转换的方法 一个8位A/D转换器，孔径时间为100。如果要求转换误差在A/D转换精度（%）内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少 f=(2*pi*100*10^(-6)*100)= 请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推出输出电压与输入数字量之间的关系式。 微机p328 什么是数字PID位置控制算法和增量型控制算法试比较它们的优缺点。 已知模拟调节器的传递函数为： ，试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算法，设采样周期T=
《计算机系统结构》大作业 介绍并行算法与并行程序设计 及它们的不足及发展趋势 专业计算机科学与技术（软件工程方向） 指导教师蔡启先 班级 学号 姓名 日期 2013年6月 广西科技大学计算机学院
介绍并行算法与并行程序设计 及它们的不足及发展趋势 摘要：并行算法是并行计算中非常重要的问题。这篇报告首先简要介绍并行计算，然后主要讨论并行算法研究中的问题和今后的方向，最后阐述并行计算研究中存在的问题以及今后面临的挑战。并行算法研究应该确立一个“理论－设计－实现－应用”的系统方法，形成一个完善的“架构—算法—编程”方法论，这样才能保证并行算法不断发展并变得更加实用。再结合例子进而介绍并行算法的基本原理，给并行算法下一个基本的定义，对并行算法进行了相关的介绍；接着根据目前并行算法的应用，提出了在计算机系统结构中以并行算法为基础的一些并行程序设计的应用，比较了目前流行的并行程序设计的方法，并通过比较指出它的不足以及并行程序设计在未来的发展趋势和前景。 关键词：计算机系统结构并行算法并行程序设计 引言 并行计算机从70年代的开始，到80年代蓬勃发展和百家争鸣，再到90年代体系结构框架趋于统一，近年来其快速发展，并行机技术日趋成熟。首先是市场的需求，一直是推动并行计算机发展的主要动力，大量实际应用部门，如天气预报、核武器、石油勘探、地震数据处理、飞行器数值模拟以及其他大型事务处理等，都需要每秒执行数十万亿次乃至数百万亿此浮点运算的计算机，基于这些应用问题本
身的限制，并行计算是满足它们的唯一可行途径。使用多计算机进行并行程序设计，它们之间的通信是通过发送消息来完成的，所以消息传递需要并行程序设计。并行程序设计使用多计算机或多个内部处理器的计算机来求解问题，它比使用单台计算机的计算速度要快得多。并行程序设计也为求解更大规模的问题提供了机会，前面所述问题需要更多的计算步或更大存储容量需求，并行程序设计以并行算法为核心，能满足这要求，因为多计算机和多处理机系统通常比单计算机有更大的总存储容量。 并行算法是一门还没有发展成熟的学科，虽然人们已经总结出了相当多的经验，但是远远不及串行算法那样丰富。并行算法设计中最常用的的方法是PCAM方法，即划分，通信，组合，映射。首先划分，就是将一个问题平均划分成若干份，并让各个处理器去同时执行；通信阶段，就是要分析执行过程中所要交换的数据和任务的协调情况，而组合则是要求将较小的问题组合到一起以提高性能和减少任务开销，映射则是要将任务分配到每一个处理器上。总之，并行算法还需要相当多完善的地方。并行算法与串行算法最大的不同之处在于，并行算法不仅要考虑问题本身，而且还要考虑所使用的并行模型，网络连接等等。 并行算法是并行计算中非常重要的问题。并法研究应该确立一个“理论－设计－实现－应用”的系统方法，形成一个完善的“架构—算法—编程”方法论，这样才能保证并行算法不断发展并变得更加实用。简单的说，算法就是求解问题的方法和步骤。并行算法，就是在
智能循迹小车——微型计算机控制技术考查作业 自动化与电气工程学院
随着现代化的不断发展，自动化越来越普及，对传感器的应用越来越多，要求精度越来越搞高，本设计面向机械自动化发展，采用了AT89S52单片机作为控制核心，利用红外对管传感器检测黑线达到循迹目的，以及自动停车，自动寻迹，整体系统的电路结构简单，可靠性能高。 采用技术主要有： （1）AT89S52单片机应用； （2）L298电机驱动及PWN电机调速； （3）传感器的有效应用； （4）程序算法的应用。 1、系统方案的选择 1.1 智能循迹小车的主控芯片的选择 方案一：采用Atmel公司的AT89S52单片机作为智能小车的主控芯片，AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，工作电压为5V，32个I/O 口，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。该芯片价格便宜，应用广泛，操作简单，硬件与软件设计相对简单。大学生广泛用于单片机学习与创作。资源足够用于智能小车的设计。因此，本设计选择了此芯片。 方案二：采用德州仪器公司生产的F系列单片机MSP430F1611作为智能小车的主控芯片，MSP430F1611是一款超低功耗单片机，工作电压范围为1.8V-3.6V,48 位I/O 口线，16-Bit RISC架构，但相应硬件复杂，软件编写相对难度大，而且价格昂贵，用于智能小车资源过剩，造成浪费。经过讨论，我们放弃了此方案。 1.2智能循迹小车电源模块的选择 方案一：直接用直流电源供电。采用LM7812和LM7805稳压后产生12V和5V的直流电压，供给系统各个模块用。虽然直接用直流电源供电，功率大，但由于有电源供电线的限制，这样就会对小车的行动造成诸多不便，为了能使小车能够简便地行驶，只能放弃这一方案。
第一章计算机系统结构的基本概念 历年真题精选 1. 下列对系统程序员不透明的是（）。 A. 乘法器 B. 先行进位链 C. 指令缓冲器 D. 条件码寄存器2．“从中间开始”设计的“中间”目前多数是在（ D ）。 A. 微程序机器级与汇编语言机器级之间 B. 操作系统机器级与汇编语言机器级之间 C. 传统机器语言机器级与微程序机器级之间 D. 传统机器语言机器级与操作系统机器级之间 3. 开发计算机系统结构并行性的主要技术途径有时间重叠、（资源重复）和（资源 共享）。 4. 计算机系统弗林分类法，把计算机系统分成单指令流单数据流（SISD）、单指令流多数 据流（SIMD）、（多指令流单数据流（MISD））和（多指令流多数据流（MIMD））四大类。 5. 设计指令系统时，以乘法运算为例，简述系统结构设计、计算机组成设计、计算机实现 各应考虑的问题。（P4） 6. 实现软件移植的途径有哪些？各受什么限制？（P14） 同步强化练习 一．单项选择题。 1. 实现汇编语言源程序变换成机器语言目标程序是由（ C ）。 A. 编译程序翻译 B. 编译程序解释 C. 汇编程序翻译 D. 汇编程序解释
2. 系列机软件应做到（ B ） A. 向前兼容，并向下兼容 B. 向后兼容，力争向上兼容 C. 向前兼容，并向上兼容 D. 向后兼容，力争向下兼容 3. 在计算机系统多级层次结构中，机器级由低到高，相对顺序正确的应当是（ B ）。 A. 传统机器语言、汇编语言、操作系统 B. 微程序、传统机器语言、高级语言 C. 高级语言、汇编语言、传统机器语言 D. 传统机器语言、应用语言、高级语言 4. 可以直接执行微指令的是（ C ）。 A. 编译程序 B. 微程序 C. 硬件 D. 汇编程序 5. 计算机系统结构不包括（ A ）。 A. 主存速度 B. 数据表示 C. 机器工作状态 D. 信息保护 6. 对计算机系统结构透明的是（）。 A. 是否使用通道型I/0处理机 B. 虚拟存储器 C. 字符行运算指令 D. VLSI技术 7. 在主存设计上，属计算机系统结构考虑的应是（ C ）。 A. 频宽的确定 B. 多体交叉还是单体 C. 容量和编址单位 D. 用MOS还是TTL 8. 计算机组成设计不考虑（ B ）。 A. 缓冲技术 B. 功能部件的集成度 C. 专用部件设置 D. 控制机构的组成 9. 下列说法中不正确的是（ D ） A. 硬件的生产费用比软件的生产费用高 B.软件设计费用比软件重复生产费用高 C. 硬件功能只需实现一次而软件功能可能要多次重复实现 D. 硬件实际费用比软件设计费用低
《计算机控制系统》第一次作业答案 你的得分：100.0 完成日期：2018年09月10日01点40分 说明：每道小题选项旁的标识是标准答案。 一、单项选择题。本大题共20个小题，每小题2.0 分，共40.0分。在每小题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的。 1.计算机与计算机或智能设备之间进行通信地的连线，称为（） A.内部总线 B.外部总线 C.PCI总线 D.ISA总线 2.分散型控制系统综合的四C技术其中有（）。 A.分散控制 B.集中控制 C.控制技术 D.信息处理 3.通过一个信息帧传送的信息字段，是通讯中的实质性内容，也就是（）。 A.应用层 B.消息层 C.物理层 D.链路层 4.Bitbus的电气接口采用的是平衡传送的（）标准。 A.RS-232 B.RS-485 C.RS-422 D.IEE-488 5.按字符传送数据的方法称为（）。 A.同步传送 B.异步传送 C.网络传送 D.远传 6.外界干扰的扰动频率越低，进行信号采集的采样周期应该越（）。 A.长 B.短 C.简单 D.复杂 7.所谓实时，是指信号的输入、计算和输出都要在（）的时间范围内完成。 A.微秒级 B.纳秒级 C.毫秒级 D.一定 8.数字量输入通道主要由（）、输入调理电路、输入地址译码等组成。
A.输入缓冲器 B.输入锁存器 C.输出缓冲器 D.输出锁存器 9.A/D转换器的主要技术指标中，（）是指完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。 A.分辨率 B.线性误差 C.量程 D.转换时间 10.将采样信号转换成数字信号的过程称为量化过程，执行量化动作的装置是（）。 A.D/A转换器 B.A/D转换器 C.计算机 D.单片机 11.在通信线路上传输信息时，用于提高传输质量的方法中，改善信道的电性能，使误码 率降低的方法称为（）。 A.差错控制技术 B.检验错误 C.纠正错误 D.自动纠错 12.数据传输通常用的方式中，用单线传输信号，以地线作为信号的回路，接收器是用单 线输入信号的方式称作（）。 A.串行传输方式 B.不平衡方式 C.并行传输方式 D.平衡传输方式 13.在数字滤波技术当中，应视具体情况选择不同的数字滤波方法，其中（）适用于偶然 性的脉冲干扰。 A.平均值滤波 B.中位值滤波 C.惯性滤波法 D.加权平均值滤波法 14.多变量控制系统解耦的条件是系统的闭环函数矩阵Φ(s)为（）。 A.解耦矩阵 B.对称矩阵 C.对角线矩阵 D.补偿矩阵 15.一个10位的A/D转换器，其量化精度约为（），若其孔径时间为10微妙， 如果要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正旋波模拟信号的最大频率为 16HZ 。 A.1% B.0.5% C.0.2% D.0.1%