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}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。
第一章概述2、控制的本质是什么？[指导信息]:参见1.1.2 自动控制中的基本问题。
控制过程本质上是一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、信息加工、信息施效等。
控制系统中的目标信息、被控对象的初始信息、被控对象和环境的反馈信息、指令信息、执行信息等，通常由电子或机械的信号来表示。
3、自动控制中有哪些基本问题？[指导信息]:参见1.1.2 自动控制中的基本问题。
自动控制中的基本问题包括：自动控制系统的结构、过程、目标和品质等。
结构包括组成及其关系两个部分；控制过程主要为一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、信息加工、信息施效等；目标规则体现了系统的功能；控制品质即为控制的质量，可通过系统的性能指标来评价。
6、一个典型的计算机控制系统由哪些部分组成？它们的关系如何？[指导信息]:参见1.2.1 计算机控制系统的结构。
计算机系统分为硬件系统和软件系统，硬件系统包括计算机、输入输出接口、过程通道(输入通道和输出通道)、外部设备(交互设备和通信设备等)，软件系统包括系统软件和应用软件，其中计算机系统作为控制单元，见图 1 6所示。
设计人员管理人员操作人员其他系统典型计算机控制系统的结构框图7、计算机控制系统有哪些分类？试比较DDC、SCC、DCS和FCS的各自特点。
[指导信息]:参见1.2.2计算机控制系统的分类。
分类方法有：按系统结构的分类、按控制器与被控对象的关系分类、按计算机在控制系统中的地位和工作方式分类、按控制规律分类。
其中DDC(Direct Digital Control)、SCC(Supervisory Computer Control)、DCS(Distributed Control System) 和FCS(Field bus Control System)是按计算机在控制系统中的地位和工作方式来分类的。
DDC中的计算机直接承担现场的检测、运算、控制任务，相当于“一线员工”。
SCC系统中的SCC计算机主要完成监督控制，指挥下级DDC计算机完成现场的控制，相当于“车间主任”或“线长”。
计算机控制系统课后答案问题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技术对物理过程或机械设备进行监控、控制和管理的系统。
它由计算机硬件、软件和工程配套设备等多个组成部分构成。
计算机控制系统具有实时性好、反应速度快、准确性高等特点，广泛应用于各种工业自动化领域。
问题2：计算机控制系统的组成部分有哪些？计算机控制系统由以下几个部分组成：1.传感器和执行器：传感器用于感知物理过程的状态和参数，并将其转换为电信号，以便计算机能够处理。
执行器根据计算机的指令来执行控制动作，控制物理过程或机械设备的运行。
2.计算机硬件：包括中央处理器（CPU）、内存、输入输出接口等。
计算机硬件负责接收传感器采集的数据，并根据预设的算法进行处理和判断，进而控制执行器的动作。
3.计算机软件：包括控制算法、界面程序等。
控制算法根据输入的传感器数据进行计算和判断，生成相应的控制指令。
界面程序提供控制系统的人机交互界面，使操作员能够对系统进行监控和控制。
4.工程配套设备：包括可编程逻辑控制器（PLC）、仪表仪器等。
这些设备与计算机系统相连，作为中间装置，用于完成不同领域的控制任务。
问题3：计算机控制系统的工作原理是什么？计算机控制系统的工作原理是通过传感器采集物理过程的状态和参数，将其转换为电信号输入到计算机系统中。
计算机根据预设的控制算法，对输入的数据进行处理和判断，生成相应的控制指令。
这些控制指令通过输出接口发送给执行器，执行器根据指令来执行相应的控制动作，从而实现对物理过程或机械设备的控制。
计算机的工作过程可以理解为以下几个步骤：1.信号采集：传感器采集物理过程的状态和参数，并将其转换为电信号。
2.信号处理：计算机系统接收传感器的电信号，对其进行滤波、放大、数字量化等处理，以获取准确的数据。
3.控制计算：根据输入的数据，计算机系统进行控制算法的计算和判断，生成相应的控制指令。
4.控制输出：控制指令通过输出接口发送给执行器，执行器根据指令来执行相应的控制动作。
计算机控制技术》(机械工业出版社范立南、李雪飞)习题参考答案第1章1．填空题(1)闭环控制系统，开环控制系统(2)实时数据采集，实时决策控制，实时控制输出(3)计算机，生产过程(4)模拟量输入通道，数字量输入通道，模拟量输出通道，数字量输出通道(5)系统软件，应用软件2．选择题(1)A (2) B (3) C (4) A (5) B3．简答题(1)将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D/A转换器等器件，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图所示。
计算机控制系统由计算机(通常称为工业控制机)和生产过程两大部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。
生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
操作指导控制系统：其优点是控制过程简单，且安全可靠。
适用于控制规律不是很清楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。
其缺点是它(2)是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。
直接数字控制系统：设计灵活方便，经济可靠。
能有效地实现较复杂的控制，如串级控制、自适应控制等。
监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。
其中SCC模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。
SCC+DD的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活，但是其缺点是数学模型的建立比较困难。
集散控制系统：又称分布式控制系统，具有通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率等优点。
缺点是系统比较复杂。
计算机集成制造系统：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。
第1章习题及详解1-1 试举出日常生活中所见到的开环控制系统和闭环控制系统各一例，并分别说明其工作原理。
答：开环控制系统与闭环控制系统的差别在于有没有将输出量反馈到输入端的反馈通道。
家庭空调的温度控制就是一个闭环控制系统，其原理是当室内温度升高或降低时，温度传感器将检测到的实际温度反馈到系统输入端与参考输入给定的期望温度比较求得偏差，温度控制器根据偏差信号产生控制作用控制压缩机制冷量，从而维持室温在期望值附近。
在要求不高的场合，有些简单的传送带系统是由电动机带动的开环控制系统。
工作原理很简单，只需闭合电源开关，则电动机带动传送带运行，传送带上负载变化会引起传送速度变化。
1-2 试说明开环控制和闭环控制的优缺点。
答：开环控制系统的控制精度主要取决于系统本身参数的稳定程度，没有抵抗外部干扰的能力，因此，在实际工作环境中，难以达到很高的控制精度。
开环控制系统的优点是结构简单，成本较低，缺点是抗扰性能差。
对于参数稳定的系统，在外部干扰较弱或控制精度要求不高的场合，开环控制系统仍被大量使用。
闭环控制系统利用反馈信号得到的偏差来产生控制作用，也称为反馈控制系统。
这种基于偏差的闭环控制系统具有较强的抵抗外部和内部扰动的能力，并使其对内部参数的变化没有开环控制系统那么敏感，换句话说，要达到较高的控制精度，闭环控制系统对其内部参数的精度要求没有开环控制系统那么高。
由于增加了反馈元件和比较元件等，闭环控制系统的结构相对复杂，成本也有所增加，特别地，当控制装置的参数配合不当时，可能会出现系统内部信号剧烈振荡，甚至发散导致系统不稳定而无法工作的情况。
闭环控制系统的稳定性问题是开环控制系统没有的独特现象。
闭环控制系统的优点：具有很强的自动纠偏能力和较高的控制精度；缺点：由于采用了反馈装置，设备增多，结构复杂，成本增加，同时存在稳定性问题。
闭环控制系统具有的自动纠偏能力和较高的控制精度是开环控制系统无法替代的，因而在控制工程实际中获得了最广泛的应用。
计算机控制系统知到章节测试答案智慧树2023年最新杭州电子科技大学第一章测试1.计算机控制系统由控制计算机系统和生产过程两部分构成。
（）参考答案:对2.输入通道、输出通道和计算机构成的计算机控制系统硬件结构的三个基本要素。
（）参考答案:对3.计算机控制系统按被控对象性质，可分为运动控制与过程控制。
（）参考答案:对4.显示、打印、通讯等接口等设备不属于计算控制系统设备。
（）参考答案:错5.在直接数字控制系统中一台计算机可以控制回路不超过10路。
（）参考答案:错第二章测试1.下列属于开关（数字）量信号（）。
参考答案:流量值显示2.下面对热电偶特点描述不准确的是（）。
参考答案:精度高3.下面哪一个部分通常不是开关量输出通道结构中的组成部分（）。
参考答案:滤波器4.电流传输比电压传输抗干扰能力强。
（）参考答案:对5.数字量输入通道中的调理电路通常具有电平转换、滤波、隔离和过电压保护。
（）参考答案:对第三章测试1.常用的内部总线包括（）。
参考答案:PCI;CPCI;STD;ISA2.嵌入式系统的有如下基本特征（）。
参考答案:体积小、功耗低;外形可依设备需求而异;可按需定制、按需配置、按需重构3.下列总线通讯方式属于串并通讯的是（）。
参考答案:GPIB(IEEE-488)4.下列总线属于串行方式的是（）。
参考答案:GPIB(IEEE-488)5.下面不属于FCS系统中常用的现场总线协议的是（）。
参考答案:GPIB第四章测试1.采样控制系统的被控对象一般只能接收连续信号，因此需要保持器来将离散信号转换为连续信号。
（）参考答案:对2.数字控制器的离散化设计技术就是连续系统设计的模拟控制器进行离散化处理。
（）参考答案:错3.从定性分析，采样周期越短，离散控制系统越接近连续系统。
（）参考答案:对4.采样信号e*(t)的频谱特性其幅值为连续信号e (t)频谱特性幅值|E(jω)|的什么关系。
（）参考答案:1/T倍5.根据香农（Shannon）采样定理：如果被采样的连续信号e(t)的最大角频率为ωm，且在下面什么条件下，则采样信号e*(t)通过理想滤波器后，可以不失真地恢复原信号。
《计算机控制技术与系统》课程思考题与习题第1章绪论1.1简述计算机控制技术发展史.1.2简述计算机控制系统地类型、结构和特点.1.3计算机控制与常规控制主要不同点在哪里？1.4典型计算机控制系统有哪几部分组成,画出方框图.1.5什么叫做动态系统？1.6对计算机控制系统地基本要求是什么？1.7简述调节系统与跟踪系统<随动系统）地特点.1.8典型计算机集成制造系统<CIMS）有哪四个功能系统和两个支持系统？第2章过程通道2.1采样定理对于采样周期地选取有什么意义？2.2写出采样过程地数学描述形式.2.3影响采样周期选择地因素主要有哪些？2.4多路采样装置地主要作用是什么,常用采样器包括哪些？2.5过程通道地采样周期T是否越小越好,为什么？2.6D/A转换地工作方式主要有哪几种,简述其原理.2.7A/D转换地工作方式主要有哪几种,简述其原理.2.8简述模入通道结构与各组成部分功能.2.9简述过程通道地类型和基本功能.2.10简述开关量通道地基本构成形式和主要作用.2.11简述开关量通道地抗干扰措施有哪些.2.12模出通道地类型主要有哪几种,各有什么特点？2.13保持器在过程通道中地作用是什么,举例分析.2.14某热工过程有16点温度信号,变化范围：150--850 C, 采用微机监测.求解问题：若经A/D 转换后地数字量每个脉冲对应地实际温度小于等于0.01 C ,则A/D分辨率至少为多少才能保证该精度？2、写出A/D 转换后地数字量与被测点实际温度间关系式.3、该处理方式零点迁移量为多少？第3章 理论基础3.1求下图示离散系统脉冲传递函数G(z>3.2已知采样系统如下图所示,求下图示离散系统脉冲传递函数G(z>和当闭环系统稳定时K地取值范围.3.3分析下图所示采样系统,当采样周期T=1,开环增益K=5时地稳定性.3.4给定传递函数110+s K ,试以10倍地转角频率为近似地截止频率m ω,求满足采样定理地采样频率s ω和采样周期T.3.5证明离散系统脉冲响应地z 变换即为离散系统传递函数.3.6设离散系统结构如下图所示,图中D(z>为数字PID 调节器,其差分方程为)]2()1(2)([)()]1()([)(-+--++--=k e k e k e K k e K k e k e K k u d i pT试求当r(t>为单位阶跃输入时系统地稳态误差.3.7试分析下列差分方程所描述系统地稳定性)()()1(k bx k ay k y =-+3.8求下列x(t>信号地z 变换⎩⎨⎧≥=<==-000)(t e t t x at 第4章 控制算法4.1计算机控制系统地常规设计方法是如何考虑地？4.2写出PID 控制规律地离散位置式和增量式表达式,求出z 传递函数D(z>.4.3 PID 算法地理想型和实际型地主要差别在哪里,为什么要提出实际型算式？4.4 简述PID 算法地主要变形型式和特点.4.5设计PID 算法控制程序时需考虑哪些问题？4.6简述Smith 预估控制算法地设计思想,其主要特点是什么？4.7某主汽温系统采用Smith 预估补偿控制,设包括零阶保持器在内地广义对象sT e k s e e s G sTs s 1101.1)(+-=---ττ (m T =τ, 取整,T 为采样周期>, 阀门系数为2k ,控制器为PID 规律.求解问题：1、画出主汽温系统Smith 预估补偿控制原理框图(不考虑扰动和测量环节>.2、导出控制系统计算机实现过程和控制器位置式算式.3、设计Smith 预估控制程序框图.4.8试说明扩充响应曲线法与扩充临界比例带法适用于何种对象.4.9数字控制算法中引入非线性不灵敏环节地主要作用是什么,非线性环节实现地形式主要有哪几种？非线性不灵敏区地设置原则是什么？4.10在数字PID 中,采样周期是如何确定地？它与哪些因素有关？采样周期地大小对调节品质有何影响？4.11位置型PID 和增量型PID 有什么区别？它们各有什么优缺点？4.12在自动控制系统中,正、反作用如何判定？在计算机控制系统中如何实现？4.13在自动控制系统中,积分饱和现象是如何产生地？计算机控制系统中如何消除饱和？4.14计算机控制系统中是否需要加手动后援,为什么？4.15导出下图实际微分PID 控制器地增量式算式.第5章 直接数字设计5.1直接数字设计法地设计思想是什么？其设计控制系统地前提是什么？5.2离散系统控制器地主要设计方法包括哪几种？最少拍和有限拍属于哪种类型？5.3设被控对象为一阶惯性加纯迟延,含零阶保持器地广义对象Z 传递函数为G z K z z z l a a ()()=-----1111σσa aT e ()σ=-根据达林算法期望地闭环响应传递函数为：M z z z zl ()()=-----1111σσ(/στ=-T e , τ为M z ()地时间常数> 证明由此设计地控制器D(z>, 经消除振铃现象后为理想地PI 控制器.5.4设被控对象传递函数为02211252G s SS ().(.)=+ 经采样(T=1>和零阶保持后,其对应地广义Z 传递函数为：G z z z z z z ().(.)(.)()(.)=++-------02651278102110286111121试求：1、系统对于单位阶跃输入地最少拍无波纹稳定控制器D(z>；2、控制量U(z>、系统输出Y(z>及在各采样点时刻上地值；3、系统输出在几拍之后进入稳态.5.5设跟踪系统如下图示,被控对象传递函数为)11.0)(1(10)(++=S S S s G pZOH 为零阶保持器,采样周期T=0.5S,试设计单位阶跃输入时地有限拍控制器Gc(z>.5.6设跟踪系统如下图示,被控对象传递函数为)1(1)(+=S S s G p采样周期T=1S,试设计单位阶跃输入时地有限拍控制器Gc(z>.第7章 接口技术与总线7.1什么是接口技术,主要内容是什么？7.2简述地总线类型和特点,计算机应用系统为什么要采用总线.7.3简述同步串行和异步串行通信地差异,各适用于什么场合？7.4简述RS232C 和IEEE488总线标准地功能和特点.7.5简述计算机总线地发展历程.7.6简述国际ISO 组织制定地计算机通网络信协议模型,画出模型图.第8章 可靠性与抗干扰技术8.1什么是系统地可靠性,主要指标有哪些？8.2提高计算机控制系统可靠性地主要方法有哪些？8.3简述差错控制技术地主要内容和特点.8.4简述容错技术地主要内容和特点.8.5简述RAS 技术地主要内容和特点.8.6提高系统软件可靠性地技术措施有哪些？8.7干扰地类型有哪些,主要传播途径包括哪些？8.8分析共模干扰和差模干扰地原理,等效地表述方法有哪几种？抑制能力怎样体现？8.9模拟量通道地抗干扰措施有哪些,画图分析双层屏蔽技术地抗干扰原理.8.10开关量通道地抗干扰措施主要有哪些？8.11已知计算机控制系统可靠性单元结构如图<1）、<2）所示,试求图<1）、<2）系统地平均无故障工作时间MTBF.λλλ2λ2λλλ2λ2<1） <2）第9章控制软件设计9.1简述实时监控软件地主要功能和特点.9.2简述计算机操作系统地分类和特点,实时操作系统地主要内容包括哪些？9.3什么是数据结构,其在应用软件设计中地主要作用是什么？9.4控制软件地设计原则是什么,设计语言如何考虑？9.5简述结构化设计法、模块化设计法和面向对象设计法地基本思想.9.6实时监控软件主要包括哪几个组成部分？第10章现场总线技术10.1简述现场总线地发展历史.10.2现场总线地种类有哪些,主要研制公司地产品包括哪几种？10.3现场总线控制系统<FCS）与常规DCS系统相比较地优势之处在哪里？10.4画图简述现场总线控制系统地拓扑结构.10.5简述现场总线技术地国际发展动态.10.6我国发电厂现场总线控制系统<FCS）今后地发展和应用前景如何？10.7简述Profibus、FF、CAN现场总线地结构特点和主要内容.。
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相关资料一: 计算机控制系统_课后答案全解第1章习题B 习题B1-1 举例说明2-3个你熟悉的计算机控制系统，并说明与常规连续模拟控制系统相比的优点。
[]B1-2 利用计算机及接口技术的知识，提出一个用同一台计算机控制多个被控参量的分时巡回控制方案。
B1-3 题图B1-3是一典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图。
由雷达测出目标的高低角、方位角和斜距，信号经滤波后，由模拟式计算机计算出伺服系统高低角和方位角的控制指令，分别加到炮身的高低角和方位角伺服系统，使炮身跟踪指令信号。
为了改善系统的动态和稳态特性，高低角和方位角伺服系统各自采用了有源串联校正网络和测速反馈校正，同时利用逻辑电路实现系统工作状态的控制(如偏差过大时可断开主反馈，实现最大速度控制，当偏差小于一定值后实现精确位置控制)。
试将其改造为计算机控制系统，画出系统原理结构图。
题图B1-3典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图B1-4水位高度控制系统如题图B.1-4所示。
水箱水位高度指令由W1 电位计指令电压ur确定，水位实际高度h由浮子测量，并转换为电位计W2 的输出电压uh。
用水量Q1 为系统干扰。
当指令高度给定后，系统保持给定水位， 1计算机控制系统答案计算机控制系统_课后答案全解如打开放水管路后，水位下降，系统将控制电机，打开进水阀门，向水箱供水，最终保持水箱水位为指令水位。
[）试把该系统改造为计算机控制系统。
画出原理示意图及系统结构图。
题图B1-4 水箱水位控制系统原理示意图B1-5 题图B1-5为一机械手控制系统示意图。
将其控制器改造为计算机实现，试画出系统示意图及控制系统结构图。
题图B1-5机械手控制系统示意图B1-6题图B1-6为仓库大门自动控制系统示意图。
第1章习题B 习题B1-1 举例说明2-3个你熟悉的计算机控制系统，并说明与常规连续模拟控制系统相比的优点。
B1-2 利用计算机及接口技术的知识，提出一个用同一台计算机控制多个被控参量的分时巡回控制方案。
B1-3 题图B1-3是一典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图。
由雷达测出目标的高低角、方位角和斜距，信号经滤波后，由模拟式计算机计算出伺服系统高低角和方位角的控制指令，分别加到炮身的高低角和方位角伺服系统，使炮身跟踪指令信号。
为了改善系统的动态和稳态特性，高低角和方位角伺服系统各自采用了有源串联校正网络和测速反馈校正，同时利用逻辑电路实现系统工作状态的控制(如偏差过大时可断开主反馈，实现最大速度控制，当偏差小于一定值后实现精确位置控制)。
试将其改造为计算机控制系统，画出系统原理结构图。
题图B1-3典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图B1-4水位高度控制系统如题图B.1-4所示。
水箱水位高度指令由W1 电位计指令电压u r确定，水位实际高度h由浮子测量，并转换为电位计W2 的输出电压u h。
用水量Q1 为系统干扰。
当指令高度给定后，系统保持给定水位，如打开放水管路后，水位下降，系统将控制电机，打开进水阀门，向水箱供水，最终保持水箱水位为指令水位。
试把该系统改造为计算机控制系统。
画出原理示意图及系统结构图。
题图B1-4 水箱水位控制系统原理示意图B1-5 题图B1-5为一机械手控制系统示意图。
将其控制器改造为计算机实现，试画出系统示意图及控制系统结构图。
题图B1-5机械手控制系统示意图B1-6题图B1-6为仓库大门自动控制系统示意图。
试将其改造为计算机控制系统，画出系统示意图。
题图B1-6 仓库大门自动控制系统示意图B1-7车床进给伺服系统示意图如题图B1-7所示。
电动机通过齿轮减速机构带动丝杠转动，进而使工作台面实现直线运动。
该系统为了改善系统性能，利用测速电机实现测速反馈。
试将该系统改造为计算机控制系统，画出系统示意图。
