计算机控制系统第一章部分习题答案

第一章1.1 计算机控制系统是怎么样分类的？按功能和控制规律可各分几类？答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。

按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。

（2）直接数字控制（简记为DDC）。

（3）监督控制（简记为SCC）。

（4）分级控制。

（5）集散控制。

（6）计算机控制网络。

按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。

（2）比例积分微分控制（简称PID控制）。

（3）有限拍控制。

（4）复杂规律控制。

（5）智能控制。

1.2 计算机控制系统由哪些部分组成？并画出方框图。

答：计算机控制系统由控制对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。

方框图：P115 图1.21 输出反馈计算机控制系统1.9 简述采样定理及其含义。

答：采样定理：如果采样角频率=2/T大于2，即≥2，则采样的离散信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)。

式中是连续信号y(t)的频谱特性中的最高角频率。

含义：要使采样信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)，必须正确选择采样角频率，使≥1.10 多路巡回检测时，采样时间，采样周期T和通道数N之间的关系。

答：采样时间是足够短的时间，y(kT)y(kT+),0<<。

应满足 T≥N。

1.12 设有模拟信号(0～5)V和(2.5～5)V，分别用8位、10位和12位A/D转换器，试计算并列出各自的量化单位和量化误差。

答：量化单位q=,量化误差根据以上公式可求得(05)V：量化误差(2.5)V：量化误差1.14 试述数模转换器的作用？如何选择转换器的位数？答：数模转换器把数字量u(kT)转换成离散的模拟量(t)。

转换的精度取决模-数转换器的位数n，当位数足够多时，转换可以达到足够高的精度。

1.19 计算机控制系统有哪些主要的性能指标？如何衡量？答：计算机控制系统主要有动态指标，稳态指标和综合指标1.20 如何衡量系统的稳定性？答：用相角裕量和幅值裕量来衡量计算机控制系统的稳定程度。

第一章1、计算机控制系统是由哪几部分组成的？画出方框图并说明各部分的作用。

答:计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成；框图P3。

1）工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、DCS操作员站等方面。

2）PIO设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道，在两者之间起到纽带和桥梁的作用。

3）生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。

2、计算机控制系统中的实时性、在线方式与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？（1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。

（2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。

3.计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？（1）操作指导控制系统（OIS）优点：结构简单、控制灵活和安全。

缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。

（2）直接数字控制系统(DDC) （属于计算机闭环控制系统）优点：实时性好、可靠性高和适应性强。

（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最有工况。

（4）集散控制系统优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。

（5）现场总线控制系统优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。

（6）PLC+上位系统优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。

第二章1、什么是工业控制计算机？它们有哪些特点？答：工业控制计算机是将PC机的CPU高速处理性能和良好的开放式的总线结构体系引入到控制领域，是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。

《计算机控制系统》作业参考答案作业一第一章1.1什么是计算机控制系统？画出典型计算机控制系统的方框图。

答：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制. 控制系统中的计算机是由硬件和软件两部分组成的.硬件部分: 计算机控制系统的硬件主要是由主机、外部设备、过程输入输出设备组成; 软件部分: 软件是各种程序的统称，通常分为系统软件和应用软件。

图1.3-2 典型的数字控制系统1.2.计算机控制系统有哪几种典型的类型？各有什么特点。

答：计算机控制系统系统一般可分为四种类型：①数据处理、操作指导控制系统；计算机对被控对象不起直接控制作用,计算机对传感器产生的参数巡回检测、处理、分析、记录和越限报警，由此可以预报控制对象的运行趋势。

②直接数字控制系统；一台计算机可以代替多台模拟调节器的功能，除了能实现PID调节规律外, 还能实现多回路串级控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解藕控制，以及自适应、自学习,最优控制等复杂的控制。

③监督计算机控制系统；它是由两级计算机控制系统：第一级DDC计算机, 完成直接数字控制功能；第二级SCC计算机根据生产过程提供的数据和数学模型进行必要的运算，给DDC计算机提供最佳给定值和最优控制量等。

④分布式计算机控制系统。

以微处理机为核心的基本控制单元，经高速数据通道与上一级监督计算机和CRT操作站相连。

1.3.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么？计算机控制系统有哪些优点？答：计算机控制系统与连续控制系统主要区别：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用计算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制。

与采用模拟调节器组成的控制系统相比较，计算机控制系统具有以下的优点：(1)控制规律灵活，可以在线修改。

(2)可以实现复杂的控制规律，提高系统的性能指标.(3)抗干扰能力强，稳定性好。

第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。

(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。

(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。

(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。

(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。

3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？由四部分组成。

图1.1微机控制系统组成框图(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。

主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。

(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。

过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。

过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。

过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。

计算机控制系统课后答案1. 概述计算机控制系统是指利用计算机进行控制的系统，它采用计算机硬件和软件的协同作用，对被控对象进行监测、测量、判断以及控制操作的任务。

本文将回答计算机控制系统课后习题，以帮助读者加深对该课程的理解。

2. 习题答案2.1 什么是计算机控制系统？计算机控制系统是指利用计算机硬件和软件的协同作用，对被控对象进行监测、测量、判断以及控制操作的系统。

其核心是计算机的控制程序，通过对输入信号的处理和对输出信号的控制，实现对被控对象的精准控制。

2.2 计算机控制系统的组成计算机控制系统主要由以下几个组成部分构成：•输入设备：用于采集被控对象的状态信息，将其转化为数字信号输入到计算机中。

•输出设备：将计算机产生的控制信号转化为可被被控对象接受的信号。

•中央处理单元（CPU）：负责执行控制程序，对输入信号进行处理和判断，并产生相应的控制信号。

•存储器：用于存储控制程序和控制数据。

•总线：用于传输控制信号和数据，连接CPU、存储器和输入输出设备。

2.3 计算机控制系统的特点•精确性：计算机控制系统能够对被控对象进行精确的控制，实时调整控制参数，确保控制过程的稳定性和准确性。

•灵活性：通过编写不同的控制程序，可以实现对不同对象的控制，具有很高的灵活性。

•可靠性：计算机控制系统具有自主诊断和故障处理能力，当出现故障时，能够自动检测、定位和修复错误，提高了系统的可靠性。

•扩展性：计算机控制系统可以根据需要增加或替换硬件设备，增加系统的功能和性能。

•可维护性：计算机控制系统通常使用模块化设计，方便对系统进行维护和升级。

2.4 计算机控制系统的应用领域计算机控制系统广泛应用于工业自动化领域，例如：•工业生产线控制：计算机控制系统可以对生产线上的各个环节进行监控和控制，提高生产效率和产品质量。

•交通信号控制：计算机控制系统可以对交通信号灯进行精确控制，实现交通流量的调度和优化。

•智能家居系统：计算机控制系统可以对家庭设备进行智能控制，实现远程操控和自动化管理。

计算机控制系统课后答案1. 介绍本文是针对计算机控制系统课后作业的答案汇总。

在课程中涉及到的问题和概念将会一一解答和说明，帮助读者更好地理解和掌握计算机控制系统。

2. 问题解答2.1 列举计算机控制系统的应用领域。

计算机控制系统广泛应用于以下领域：- 工业自动化控制：用于控制工业生产线上的各种设备和工艺过程。

- 交通运输系统：包括地铁、公交、航空、航天等领域的运输工具的控制。

- 农业自动化：应用于农业机械和设备的控制，提高农业生产效率。

- 医疗设备控制：用于医疗设备的自动控制和监测。

- 建筑智能化：用于建筑内部的照明、供暖、空调等控制系统。

- 安防、监控系统：包括视频监控、入侵报警等各种安全系统的控制。

2.2 计算机控制系统的组成结构是什么？计算机控制系统的基本组成结构包括： - 传感器：用于将被控制对象的状态转换为电信号，并输入到控制系统中。

- 执行器：根据控制系统的指令，执行相应的动作，控制被控制对象。

- 控制器：对传感器采集到的数据进行处理和分析，并产生相应的控制指令。

- 通信网络：用于传输控制指令和传感器数据的通信网络。

- 计算机：负责控制器的运行和算法的执行，对控制系统进行监控和管理。

2.3 什么是开环控制系统和闭环控制系统？它们的区别是什么？开环控制系统是指控制器只根据预先设置的控制指令，对被控制对象进行控制，而不对被控制对象的输出进行测量和反馈。

因此，开环控制系统的控制效果受到外界扰动和被控制对象本身性能变化的影响。

闭环控制系统是指控制器在对被控制对象进行控制的同时，通过测量被控制对象的输出信号，并与设定值进行比较，产生反馈信号进行控制调节。

闭环控制系统能够根据被控制对象实际输出的变化来调整控制指令，使控制效果更加稳定和准确。

区别： - 开环控制系统没有反馈环路，只根据预先设置的控制指令对被控制对象进行控制；闭环控制系统设有反馈环路，通过测量被控制对象的输出进行调节。

第一章1、计算机控制系统是由哪几部分组成的？画出方框图并说明各部分的作用。

答:计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成；框图P3。

1）工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、DCS操作员站等方面。

2）PIO设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道，在两者之间起到纽带和桥梁的作用。

3）生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。

2、计算机控制系统中的实时性、在线方式与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？（1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。

（2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。

3.计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？（1）操作指导控制系统（OIS）优点：结构简单、控制灵活和安全。

缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。

（2）直接数字控制系统(DDC) （属于计算机闭环控制系统）优点：实时性好、可靠性高和适应性强。

（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最有工况。

（4）集散控制系统优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。

（5）现场总线控制系统优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。

（6）PLC+上位系统优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。

附加：计算机控制系统的发展趋势是什么？大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。

为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。

计算机控制技术习题解答第一章什么是计算机控制系统计算机控制系统由哪几部分组成答：计算机控制系统就是利用计算机通常称为工业控制计算机,简称工业控制机来实现生产过程自动控制的系统;计算机控制系统的组成：计算机控制系统由计算机工业控制机和生产过程两大部分组成;、微型计算机控制系统的特点是什么微机控制系统与常规的自动控制系统相比,具有如下特点：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计算机控制系统结构有哪些分类指出这些分类的结构特点和主要应用场合;答：1操作指导控制系统优点：结构简单,控制灵活,安全;缺点：由人工操作,速度受到限制,不能控制多个对象;2直接数字控制系统DDS优点：实时性好,可靠性高,适应性强;3监督控制系统SCC优点：生产过程始终处于最优工况;4分散控制系统DCS优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调;5现场总线控制系统FCS优点：与DCS相比,降低了成本,提高了可靠性;国际标准统一后,可实现真正的开放式互联系统结构;.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：1实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测,并输入给计算机;2实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析,并按已定的控制规律,决定下一步的控制过程;3实时控制：根据决策,适时地对执行机构发出控制信号,完成控制任务;.实时、在线方式和离线方式的含义是什么答：所谓实时,是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成,亦即计算机对输入信息,以足够快的速度进行控制,超出了这个时间,就失去了控制的时机,控制也就失去了意义;在计算机控制系统中,生产过程和计算机直接连接,并受计算机控制的方式称为在线方式或联机方式；生产过程不和计算机相连,且不受计算机控制,而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式;操作指导、DDC和SCC系统的工作原理如何它们之间有何区别和联系1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;其原理框图如图所示;图操作指导控制系统原理框图2直接数字控制系统DDC系统：DDCDirect 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;其原理框图如图所示;图 DDC系统原理框图3计算机监督控制系统SCC系统：SCCSupervisory 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系统的原理框图如图所示;图 SCC系统原理框图SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展;1.7计算机控制系统的发展趋势是什么计算机控制将在以下方面得到发展：1推广应用成熟的先进技术,普及应用可编程序控制器PLC,广泛使用智能调节器,采用新型的DCS和FCS；2大力研究和发展智能控制系统;当前最流行的控制系统有：分级递阶智能控制系统,模糊控制系统,专家控制系统,学习控制系统,神经控制系统;1．以工业PC 为基础的低成本工业控制自动化将成为主流2．PLC在向微型化、网络化发展3．面向测控管一体化设计的DCS系统4．控制系统正在向现场总线FCS方向发展5．计算机控制软件正向先进控制方向发展第二章什么是过程通道过程通道有哪些分类过程通道是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;按信息传递的方向来分,过程通道可分为输入过程通道和输出过程通道；按所传递和交换的信息来分,过程通道又可分为数字量过程通道和模拟量过程通道;数字量过程通道由哪些部分组成各部分的作用是什么数字量过程通道包括数字量输入通道和数字量输出通道;数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路、并行接口电路和定时计数电路等组成;数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成;其中：输入调理电路将来自控制装置或生产过程的各种开关量,进行电平转换,将其通断状态转换成相应的高、低电平,同时还要考虑对信号进行滤波、保护、消除触点抖动,以及进行信号隔离等问题;简述两种硬件消抖电路的工作原理;采用积分电路的硬件消抖电路,首先利用积分电路将抖动的高频部分滤出,其次利用施密特触发器整形;采用RS触发器的硬件消抖电路,主要是利用RS触发器的保持功能实现消抖;简述光电耦合器的工作原理及在过程通道中的作用;光电耦合器由封装在一个管壳内的发光二极管和光敏三极管组成,如下图所示;输入电流流过二极管时使其发光,照射到光敏三极管上使其导通,完成信号的光电耦合传送,它在过程通道中实现了输入和输出在电气上的完全隔离;光电耦合器电路图模拟量输入通道由哪些部分组成各部分的作用是什么模拟量输入通道一般由I/V变换、多路转换器、采样保持器、A/D转换器、接口及控制逻辑电路组成;1I/V变换：提高了信号远距离传递过程中的抗干扰能力,减少了信号的衰减,为与标准化仪表和执行机构匹配提供了方便;2多路转换器：用来切换模拟电压信号的关键元件;3采样保持器：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;4A/D 转换器：模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量,能够完成这一任务的器件,称为之模/数转换器Analog/Digital Converter,简称A/D 转换器或ADC;对理想多路开关的要求是什么理想的多路开关其开路电阻为无穷大,其接通时的导通电阻为零;此外,还希望切换速度快、噪音小、寿命长、工作可靠;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;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;在数据采样系统中,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;A/D 转换器的结束信号有什么作用根据该信号在I/O 控制中的连接方式,A/D 转换有几种控制方式它们在接口电路和程序设计上有什么特点A/D 转换器的结束信号的作用是用以判断本次AD 转换是否完成;常见的A/D 转换有以下几种控制方式,各自特点如下延时等待法:EOC 可不和I/O 口连接,程序设计时,延时大于ADC 转换时间后,取数据;保持等待法:EOC 与READY 相连,EOC 无效时,自动插入等待状态;直至EOC 有效时,取数据;查询法: EOC 可以和任意I/O 口连接,程序设计时,反复判断EOC 是否有效,直至EOC 有效时,取数据; 中断响应法: EOC 与外部中断相连,AD 转换结束后,发中断申请,在中断服务程序中取数据;假设被测温度变化范围为0o C ～1200o C,如果要求误差不超过,应选用分辨率为多少位的A/D 转换器 选择依据：124.0120012log ≈⎪⎭⎫ ⎝⎛+≥n 设计8路模拟量采集系统;请画出接口电路原理图,并编写相应的8路模拟量数据采集程序; 本例给出用8031、DAC0809设计的数据采集系统实例;把采样转换所得的数字量按序存于片内RAM 的30H~37H 单元中;采样完一遍后停止采集;其数据采集的初始化程序和中断服务程序如下：初始化程序：MOV R0,30H ；设立数据存储区指针MOV R2,08H ；设置8路采样计数值SETB IT0 ；设置外部中断0为边沿触发方式SETB EA ；CPU 开放中断SETB EX0 ；允许外部中断0中断MOV DPTR,FEF8H ；送入口地址并指向IN0LOOP ： MOVX DPTR,A ；启动A/D 转换,A 的值无意义HERE ： SJMP HERE ；等待中断中断服务程序：MOVX A,DPTR ；读取转换后的数字量MOV R0,A ；存入片内RAM 单元INC DPTR ；指向下一模拟通道INC R0 ；指向下一个数据存储单元DJNZ R2,INT0 ；8路未转换完,则继续CLR EA；已转换完,则关中断 CLR EX0 ；禁止外部中断0中断RETI ；中断返回INT0： MOVX DPTR,A ；再次启动A/D 转换RETI；中断返回 模拟量输出通道由哪几部分组成各部分的作用是什么模拟量输出通道一般由接口电路、D/A 转换器、功率放大和V/I 变换等信号调理电路组成;1D/A 转换器：模拟量输出通道的核心是数/模转换器Digital/Analog Converter,简称D/A 转换器或DAC;它是指将数字量转换成模拟量的元件或装置;2V/I 变换：一般情况下,D/A 转换电路的输出是电压信号;在计算机控制系统中,当计算机远离现场,为了便于信号的远距离传输,减少由于传输带来的干扰和衰减,需要采用电流方式输出模拟信号;许多标准化的工业仪表或执行机构,一般是采用0～10mA 或4～20mA 的电流信号驱动的;因此,需要将模拟电压信号通过电压/电流V/I 变换技术,转化为电流信号;采用74LS138、DAC0832运算放大器和CD4051等设计D/A 转换接口电路,设定DAC0832的端口地址为200H,CD4051的端口地址为201H;要求：1画出D/A 转换接口电路；2编写D/A 转换程序;解 1 D/A 转换接口电路；地址线A9 A8……A1 A0=10……00时端口地址0200H,选通DAC0832地址线A9 A8……A1 A0=10……01时端口地址0201H 选通CD40512 编写D/A 转换程序;DOUT PROC NEARMOV DX,200HMOV CX,8MOV AH,0MOV BX,OFFSET BUFNEXT: MOV AL,BXOUT DX,ALINC DXMOV AL,AHOUT DX,ALCALL DELAYINC AHDEC DXINC BXLOOP NEXTRETDOUT ENDP 第三章试求下列函数的z 变换125()e t f t t -=解 223(1)[](1)T z z Z t z +=-由位移定理2(t)1e akT f -=- 解：)(1()(1)()aT aT z e F z z z e ---=-- 3()sin f t t t ω=由Z 变换的性质 421()(2)F s s =+ 解：222()()TT zTe F z z e --=- 5()()K F s s s a =+ 解 将FS 展开成部份分式将上式进行z 反变换并整理即得 61()(2)s F s s s +=+ 解： 111()[]22F s s s =++ 将上式进行Z 反变换得;、试求下列函数的z 反变换 1(z)0.1z F z =- 解：查表可得 ()(0.1)kT f kT = k=0,1,2,…. 2(1e )()(1)(e )T T z F z z z ---=-- 答：()1kT f kT e-=- k=0,1,2, (32)(2)()(1)z z F z z +=- 解：将Fz/z 展开为下列部份分式之和留数法123,1r r ==于是 23()(1)1z z F z z z =+-- z 反变换即得：()31f kT k =+ k=0,1,2,…. 4223()21z z F z z z -+=-+ 解： 用长除法可得用部分分式法 56()(1)(5)z F z z z =++ 解：Z 反变换得：求下列函数的终值;1220.792()(1)(0.4160.208)z F z z z z =--+ 解 1110.792()lim(1z )()lim110.4160.208z z z f F z z -→→∞=-==-+ 22()(0.1)(0.8)z F z z z =-- 答： 11()lim(1z )()0z f F z -→∞=-=. 用z 变换法求解下列差分方程其中()u kT 为单位阶跃序列,系统输出的初始条件为(0)1() 2.4y y T ==，;解：对系统的差分方程进行Z 变换,于是有由上式,系统的Z 域表示式为将()[1()]1z U z Z k z ==- 以及初始条件代入并进行部份分式展开得 对他们取Z 反变换则可求得：系统的零输入响应系统的零状态响应故在输入信号作用下,系统的时间响应为：. 已知线性离散系统的方框图如图所示,试求系统的闭环脉冲传递函数解于是 12110100.950()10.9050.905z z z G G z z z z z -⎛⎫=-= ⎪---⎝⎭ 由12120.950()0.9500.905()0.9501()0.9500.95010.905KKG G z K z z KG G z z KK z -Φ===+-++- 已知离散控制系统的结构如图所示,当求当T = 1 s 时,能使系统稳定的K 值的范围; 答： 通过Z 变换得开环传递函数因为T=1所以 222[(1)(12)]()4(1)(2)K e z e e G z z z e ---++-+=--- 由上式可得系统的闭环传递函数为闭环方程为22222()4[(1)4(1)][(13)4]D Z z K e e z K e e ----=+--++-+ 由系统稳定的条件1z <求解得K 的取值范围为设有单位反馈误差采样系统,连续部份传递函数为输入()1()r t t =,采样周期 1 s T =,试求1输出z 变换()Y z ；2采样瞬时的输出响应*()y t ；3输出响应的终值()y ∞;解1依题意得2*()0.1597()0.4585(2)0.842(3) 1.235(4)y t t T t T t T t T δδδδ=-+-+-+-+3判断系统稳定性3n = 奇数D1=>0, D-1=<0列朱列表 0262.497649.64b b =<= 不稳定闭环系统不稳定,求终值无意义;。

第一章计算机系统概论习题答案1、答：计算机系统由硬件和软件两大部分组成。

硬件即指计算机的实体部分，它由看得见摸的着的各种电子元器件，各类光电、机设备的实物组成，如主机、外设等。

软件时看不见摸不着的，由人们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成，用来充分发挥硬件功能，提高机器工作效率，便于人们使用机器，指挥整个计算机硬件系统工作的程序集合。

软件和硬件都很重要。

2、答：从计算机系统的层次结构来看，它通常可有五个以上的不同级组成，每一个上都能进行程序设计。

由下至上可排序为：第一级微程序机器级，微指令由硬件直接执行；第二级传统机器级，用微程序解释机器指令；第三级操作系统级，一般用机器语言程序解释作业控制语句；第四级汇编语言机器级，这一级由汇编程序支持和执行；第五级高级语言机器级，采用高级语言，由各种高级语言编译程序支持和执行，还可以有第六级应用语言机器级，采用各种面向问题的应用语言。

3、答：机器语言由0、1代码组成，是机器能识别的一种语言。

汇编语言是面向机器的语言，它由一些特殊的符号表示指令，高级语言是面向用户的语言，它是一种接近于数学的语言，直观，通用，与具体机器无关。

4、答：计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，它包含了许多对程序员来说是透明的硬件细节。

计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性，通常是指用机器语言编程的程序员所看到的传统机器的属性，包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O机理等等，大都属于抽象的属性。

5、答：特点是：(1) 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成(2) 指令和数据以同等的地位存放于存储器内，并可以按地址寻访(3) 指令和数据均可以用二进制代码表示(4) 指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数所在存储器中的位置(5) 指令在存储器内按顺序存放。

通常，指令是顺序执行的，在特定情况下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序(6) 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器的数据传送通过运算器。

第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。

(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。

!(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。

(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。

(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。

3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成各部分的作用是什么—由四部分组成。

图微机控制系统组成框图(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。

主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。

(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。

过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。

过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进行控制的信号。

过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。

第一章1、计算机控制系统是由哪几部分组成的？画出方框图并说明各部分的作用。

答:计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成；框图P3。

1）工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、DCS操作员站等方面。

2）PIO设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道，在两者之间起到纽带和桥梁的作用。

3）生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。

2、计算机控制系统中的实时性、在线方式与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？（1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。

（2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。

3.计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？（1）操作指导控制系统（OIS）优点：结构简单、控制灵活和安全。

缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。

（2）直接数字控制系统(DDC) （属于计算机闭环控制系统）优点：实时性好、可靠性高和适应性强。

（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最有工况。

（4）集散控制系统优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。

（5）现场总线控制系统优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。

（6）PLC+上位系统优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。

第二章1、什么是工业控制计算机？它们有哪些特点？答：工业控制计算机是将PC机的CPU高速处理性能和良好的开放式的总线结构体系引入到控制领域，是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。

1．比较数字计算机和模拟计算机的特点。

解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的；数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。

两者主要区别见P1 表1.1。

2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。

通用计算机又分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类。

分类依据：专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。

通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等因素。

3．数字计算机有那些主要应用？（略）4．冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？解：冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制。

存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中；程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。

主要组成部分有：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。

5．什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB、MB、GB来度量，存储容量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。

单元地址：单元地址简称地址，在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号，称为单元地址。

数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。

指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。

6．什么是指令？什么是程序？解：指令：计算机所执行的每一个基本的操作。

程序：解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序，简称程序。

7．指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？解：一般来讲，在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息；而在执行周期中从存储器中读出的信息即为数据信息。

8．什么是内存？什么是外存？什么是CPU？什么是适配器？简述其功能。

第一章作业课本(p.12)题2．计算机控制系统由哪几部分组成？请画出计算机控制系统的组成框图。

答：计算机控制系统由计算机主机系统、模拟量输入输出接口、数字量输入输出接口、键盘显示接口、打印接口和通信接口等部分组成。

课本(p.12)题4. 实时、在线方式和离线方式的含义是什么？在计算机控制系统中，生产过程和计算机直接连接，并受计算机控制的`方式称为在线方式或联机方式；生产过程不和计算机直接连接，且不受计算机控制，而是靠人进行联系并做相应操作的方式称为离线方式或脱机方式。

所谓实时，是指信号的输入、计算和输出都要在一定的时间范围内完成，亦即计算机对输入信息，以足够快的速度进行控制，超出了这个时间，就失去了控制的时机，控制也就失去了意义。

实时地概念不能脱离具体的过程，一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时控制系统必定是在线系统。

补充题1. 两种USB口的特点及区别？通用指标，传输模式，USB器件，硬件接口。

答：两种USB的特点：(1)USB接口支持设备的热插拔功能,采用菊花式的连接.(2)USB有2电源线（5V）,2数据线,采用差分信号传输,可为连接在其上的设备提供5V电压/100mA电流的供电,最大可提供500mA的电流.(3)一个USB控制器可以连接多达127个外设,而两个外设间的距离（线缆长度）可达5米.两种USB的区别:协议不同,USB1.1传输速率是12Mbps,USB2.0传输速率是480Mbps.补充题2. 光驱、硬盘、软驱的总线形式。

答：(1)光驱:IDE，ATA/ATAPI，SCSI，USB，内部并行总线.(2)硬盘:IDE，SATA，SCSI，内部并行总线.(3)软驱:软驱分内置和外置两种,内置软驱使用专用的FDD接口,而外置软驱一般用于笔记本电脑,使用USB接口.补充题3. I²C、SPI、SCI总线的特点？答：(1)I²C总线由数据线SDA与时钟线SCL两条线构成通信线路，既可以发送数据也可以接收数据，在CUP与被控IC之间，IC与IC之间都可以进行双向传送，最高传输速度为400Kbps.(2)SPI是一个环形总线结构,是一种标准的四线同步双向串行总线,在SCK的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换,可以同时发出和接收串行数据.(3)SCI是一种通用异步通信接口UART. SCI模块采用标准非归零（NRZ）数据格式,能够实现多CPU之间或同其他具有兼容数据格式SCI端口的外设进行数据通信.第二章作业PC总线PC总线共有62条信号线，用双列插槽连接，分A面（元件面）和B面。

第一章计算机基础知识习题及答案1计算机知识习题1.第二代计算机使用的电子元件是( )A)电子管 B)晶体管 C)集成电路 D)超大规模集成电路2.目前制造计算机所用的电子元件是( )A)电子管 B)晶体管 C)集成电路 D)超大规模集成电路4.计算机病毒是指( )A)带细菌的磁盘B)已损坏的磁盘C)具有破坏性的特制程序D)被破坏的程序5.二进制数10100001010111B的十六进制数表示是( )A)A124H B)2857H C)2412EH D)2576H5.将十进制数26转换成二进制数是(_)A)01011B B)11010B C)11100B D)10011B6.在微型计算机中,应用最普遍的字符编码是(_)A)BCD码B)ASCⅡ码 C)原码 D)补码7.在7位ASCⅡ码中,除了表示数字、英文大小写字母外,还有(_)个字符和信号.A)63 B)66 C)80 D)328.一个计算机指令是用来(_)A)规定计算机完成一个完整的任务B)规定计算机执行一个基本操作C)对数据进行运算 D)对计算机进行控制9.用高级语言编写的程序,称为(_)A)汇编语言 B)源程序 C)目标程序 D)连接程序10.高级语言写的程序必须将它转换为(_)程序,计算机才能执行.A)汇编语言 B)机器语言 C)中级语言 D)算法语言11.BASIC语言是一种简单易学、适用于初学者的程序设计语言,以前几乎所有的计算机上都配备它,它属于一种(_)A)低级语言 B)机器语言 C)汇编语言 D)高级语言12.计算机病毒可以使整个计算机瘫痪,危害极大.计算机病毒是(_)A)一条命令 B)一种特殊的程序 C)一种生物病毒 D)一种芯片13.为了防止已存信息的软盘被病毒感染,应采取的措施是(_)A)不要把它与有病毒的软盘放在一起B)写保护后再放入计算机内使用C)保护它的清洁 D)定期对它做格式化的处理14.与十六进制AFH等值的十进制数是(_)A)175 B)176 C)177 D)18815.如果设汉字点阵为16*16,100个汉字的字型信息所占用的字节数是(_)A)3200 B)25 600 C)16*1600 D)16*1616.目前使用的杀毒软件,能够(_)A)检查计算机是否感染了某些病毒,如有感染,可以清除其中一些病毒B)检查计算机是否感染了任何病毒,如有感染,可以清除其中一些病毒C)检查计算机是否感染了病毒,如有感染,可以清除所有的病毒D)防止任何病毒再对计算机进行侵害17.下列哪一项描述不属于计算机的主要特点(_)A)通用性强B)具有自动控制能力C)晶体管D)不具有逻辑判断能力18.微型计算机中使用的关系数据库,就应用领域而言是属于(_)A)科学计算 B)实时控制 C)信息处理 D)计算机辅助设计19.办公自动化(OA)是计算机的一项应用,按计算机应用的分类,属于(_)A)科学计算 B)信息处理 C)实时控制 D)辅助设计20.计算机的主要特点是具有运算速度快、精度高和(_)A)存储记忆 B)自动编辑 C)无须记忆 D)按位串行执行21.计算机中常用的术语CAI是指(_)A)计算机辅助设计 B)计算机辅助制造C)计算机辅助教学 D)计算机辅助执行22.目前各部门广泛使用的人事档案管理、财务管理等软件，按计算机应用分类，应属于（_）A)实时控制 B)科学计算 C)计算机辅助工程 D)信息处理23. 巨型机指的是 (_)A)体积大 B)重量大 C)功能强 D)耗电量大24.486微型计算机的字长是(_)A)8位 B)16位 C)32位 D)64位25. “32位微型计算机”中的32指的是 (_)A)微型机号 B)机器字长 C)内存容量 D)存储单位26.下列诸因素中,对微型计算机工作影响最小的是(_)A)尘土 B)噪声 C)温度 D)湿度27.计算机中采用二进制,是因为(_)A)可降低硬件成本 B)稳定C)二进制的运算法则简单 D)上述3个原因28.十进制数511的二进制数表示(_)A)111011101B B)111111111B C)100000000B D)100000011B29. 与二进制数01011011B对应的十进制数是(_)A)91 B)87 C)107 D)12330.十进制数CDH转换为十进制数是(_)A)204 B)205 C)206 D)20331.十进制数291转换为十六进制数是(_)A)123H B)213H C)231H D)132H32.下列一组数据中最大的数是(_)A)227Q B)1FFH C)1010001B D)78933.下列4种不同数制的数中,数值最小的是(_)A)八进制数247Q B)十进制数169C)十六进制数A6H C)二进制数10101000B34.下列字符中,ASCII码值最小的是(_)A)A B)a C)Z D)x35.下列字符中,ASCII码值最大的是(_)A)9 B)D C)M D)y36.对应ASCII码表的值,下列叙述中,正确的一条是(_)A)“9”<“#”<“a” B）“a”<“A”<“#”C）“#”<“A”<“a” D）“a”<“9”<”#”37.ASCII码表中的字符“A”的值为41H，它所对应的十进制数值是（_）A)61 B)65 C)66 D)10038.数字字符3的ASCII码为十进制数51,数字字符9的ASCII码的十进制数值是(_)A)55 B)56 C)57 D)5839.ASCII码表中的字符“a”为十进制数51，数字字符9的ASCII 码的十进制数值是（_）A)45 B)65 C)102 D)10040.下列叙述中，正确的一条是（）B R进制数相邻两位数相差R倍C所以十进制小数能准确地转换为有限的二进制小数E存储器中存储的信息即使断点也不会丢失F汉字的机内码就是汉字的输人码41.在计算机内部，无论是数据还是指令均以二进制数的形式存储，人们在表示存储地址时采用（）进制数表示。

第一章1. 什么是计算机控制系统? 它的工作原理是怎样的？2. 计算机控制系统由哪几部分组成? 请画出计算机控制系统的组成框图。

3. 计算机控制系统的典型型式有哪些?各有什么优缺点?4. 实时、在线方式和离线方式的含义是什么?5. 简述计算机控制系统的发展概况。

6. 讨论计算机控制系统的发展趋势。

第二章1. 什么是接口、接口技术和过程通道?2. 采用74LS244和74LS273与PC/ISA总线工业控制机接口，设计8路数字量(开关量)输入接口和8路数字量(开关量)输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。

3. 用8位A/D转换器ADC0809与PC/ISA总线工业控制机接口，实现8路模拟量采集。

请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。

4. 用12位A/D转换器AD574与PC/ISA总线工业控制机接口，实现模拟量采集。

请画出接口电路原理图，并设计出A/D转换程序。

5. 请分别画出一路有源I/V变换电路和一路无源I/V变换电路图，并分别说明各元器件的作用?6. 什么是采样过程、量化、孔径时间?7. 采样保持器的作用是什么?是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器?为什么?8. 一个8位A/D转换器，孔径时间为100μS，如果要求转换误差在A/D转换器的转换精度(0.4%)内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少?9. 试AD574、LF398、CD4051和PC/ISA总线工业控制机接口，设计出8路模拟量采集系统，请画出接口电路原理图，并编写相应的8路模拟量数据采集程序。

10. 采用DAC0832和PC/ISA总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A 转换程序。

11. 采用DAC1210和PC/ISA总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A 转换程序。

12. 请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推导出输出电压与输入数字量之间的关系式。

3-12、已知模拟调节器的传递函数为()s.s .s D 08501701+= 试写出相应数字控制器的位置型PID 算法和增量型PID 控制算式，设采样周期T=0.2s 。

解：因为())11(17011208501701s T sT K s .s .s .s D d i p ++=+=+=）（ 所以07.102===d i p T T K ，，故位置型PID 控制器∑∑∑===+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--++=ki k i Dk i I P i e k e i e k e T k e k e T i e T T k e K k u 000)(7.102)(2)(7.101)(2)1()()()()( 故增量型PID 控制器[][][])1(2)(76.13)(7.102)1()(2)2()1(2)()()1()()(--≈+--+=-+--++--=∆k e k e k e k e k e k e k e k e K k e K k e k e K k u D I P3-11解：因为())11(1501130501501s T sT K s .s .s .s D d i p ++=+=+=）（ 所以05.103===d i p T T K ，，故位置型PID 控制器∑∑∑===+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--++=ki k i Dk i I P i e k e i e k e T k e k e T i e T T k e K k u 000)(5.102)(2)(5.101)(2)1()()()()( 故增量型PID 控制器[][][])1(2)(33.15)(5.102)1()(2)2()1(2)()()1()()(--≈+--+=-+--++--=∆k e k e k e k e k e k e k e k e K k e K k e k e K k u D I P4-3、.单位反馈系统的连续对象传递函数为10()(1)G s s s =+，设采样周期1T s =，试确定它对单位阶跃输入的最小拍控制器()D z ，并计算出系统的输出量序列()y k 及控制量序列()u k解: （1）广义对象脉冲传函(z)G--1-1-1-11-10 3.679z (1+0.718z )(z)=Z[]=(1)(1-z )(1-0.369z )Ts e G s s s + （2）单位阶跃信号-11(z)=1-z R -1(z)=z Φ，-1(z)=1-(z)=1-z e ΦΦ（3）-1-11(z)0.2717(1-0.3679z )(z)==(z)1-(z)1+0.718D G zΦΦ -1-1-2-3-1z (z)=(z)R(z)==+++.......1-zY z z z Φ -1-1-1-2-3-4-5(z)=D(z)E(z)0.2717(1-0.3679z )=1+0.718z =0.2718-0.2951+0.2119z -0.15z +0.109z -0.07847z +....U z 4-9设被控对象的传递函数为32()41s G s e s -=+，期望的闭环系统时间常数4.5T s τ=，采样周期1T s =，试用达林算法设计数字控制器。

第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。

(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。

(3)实时控制：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定的时间内作出反应并进行控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。

(2)“在线”方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机的控制，就叫做“联机”方式或“在线”方式。

(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接，其工作不直接受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进行联系并作相应操作的方式，则叫做“脱机”方式或“离线”方式。

3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？由四部分组成。

图微机控制系统组成框图(1)主机：(2)输入输出通道(3)外部设备(4)检测与执行机构4.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、应用软件及数据库。

(1)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。

系统软件包括：a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等；b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序；c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装配程序和编辑程序)、模拟主系统(系统模拟、仿真、移植软件)、数据管理系统等；d.信息处理：指文字翻译、企业管理等。

第一章计算机控制系统概述习题与思考题1.1什么是计算机控制系统？计算机控制系统较模拟系统有何优点？举例说明。

解答：由计算机参与并作为核心环节的自动控制系统，被称为计算机控制系统。

与模拟系统相比，计算机控制系统具有设计和控制灵活，能实现集中监视和操作，能实现综合控制，可靠性高，抗干扰能力强等优点。

例如，典型的电阻炉炉温计算机控制系统，如下图所示：炉温计算机控制系统工作过程如下：电阻炉温度这一物理量经过热电偶检测后，变成电信号（毫伏级），再经变送器变成标准信号（1-5V 或4-20mA）从现场进入控制室；经A/D转换器采样后变成数字信号进入计算机，与计算机内部的温度给定比较，得到偏差信号，该信号经过计算机内部的应用软件，即控制算法运算后得到一个控制信号的数字量，再经由D/A 转换器将该数字量控制信号转换成模拟量；控制信号模拟量作用于执行机构触发器，进而控制双向晶闸管对交流电压（220V）进行PWM 调制，达到控制加热电阻两端电压的目的；电阻两端电压的高低决定了电阻加热能力的大小，从而调节炉温变化，最终达到计算机内部的给定温度。

由于计算机控制系统中，数字控制器的控制算法是通过编程的方法来实现的，所以很容易实现多种控制算法，修改控制算法的参数也比较方便。

还可以通过软件的标准化和模块化，这些控制软件可以反复、多次调用。

又由于计算机具有分时操作功能，可以监视几个或成十上百个的控制量，把生产过程的各个被控对象都管理起来，组成一个统一的控制系统，便于集中监视、集中操作管理。

计算机控制不仅能实现常规的控制规律，而且由于计算机的记忆、逻辑功能和判断功能，可以综合生产的各方面情况，在环境与参数变化时，能及时进行判断、选择最合适的方案进行控制，必要时可以通过人机对话等方式进行人工干预，这些都是传统模拟控制无法胜任的。

在计算机控制系统中，可以利用程序实现故障的自诊断、自修复功能，使计算机控制系统具有很强的可维护性。

另一方面，计算机控制系统的控制算法是通过软件的方式来实现的，程序代码存储于计算机中，一般情况下不会因外部干扰而改变，因此计算机控制系统的抗干扰能力较强。