计算机控制系统第一章总结

第一章课后参考答案1-1简述计算机控制系统的控制过程。

计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下三个步骤：1)实时数据采集：对被控量进行采样测量，形成反馈信号；2)实时控制计算：根据反馈信号和给定信号，按一定的控制规律，计算出控制量；3）实时控制输出，向执行机构发出控制信号，实现控制作用。

1-2什么是实时性？有哪些因素影响系统的实时性？硬件：1）控制器计算速度2）传感器采集速度3）执行器反应时间4）A/D、D/A转换速度软件：1）操作系统调度2）中断响应处理方式（包括定时器）3）延时函数的设置实时性：即信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内即时完成的，超出这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。

1-3计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分作用是什么？计算机的硬件主要包括主机、输入输出通道和外部设备。

主机：主机是计算系统的核心，通过接口向系统的各个部分发出各种指令，对被控对象进行检测和控制。

输入输出通道：输入输出通道是计算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计算机可以接收的数字信号，过程输出通道把计算机输出的控制命令和数据，转化成可以对生产对象进行控制的的信号。

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。

外部设备：外部设备是实现计算机和外界进行信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备（操作台）、输入输出设备（磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等）和外存贮器，其中操作台应具备显示功能，即根据操作人员的要求，能立即显示所要求的内容，还应有按键或开关，完成系统的启、停等功；操作台还要保证操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能。

1-4计算机控制系统的软件由哪几部分组成？各部分作用是什么？计算机控制系统软件分为系统软件、应用软件及数据库。

系统软件是有计算机生产厂家提供的专门用来使用和管理计算机的程序。

对用户来说，系统软件只是用来开发应用软件的工具，不需要自己设计。

第一章计算机控制系统概述§1．1概述随着科学技术的进步，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。

近几年来，计算机技术、自动控制技术、检测与传感技术、CRT显示技术、通信与网络技术、微电子技术的高速发展，促进了计算机控制技术水平的提高。

本章主要介绍计算机控制系统及其组成、工业控制机的组成结构及特点、计算机控制系统的发展概况和趋势。

1．1．1计算机控制技术研究的内容及特点1、研究的内容：主要研究控制理论、计算机技术（软、硬件技术）、网络通信技术、测量技术、信号处理技术等在微机控制中的应用、以及微机的控制方法及其应用。

2、主要的特点：1）理论性强：应用各种控制理论、信号处理理论等2）综合性强：应用有控制理论、计算机硬件技术、编程技术、网络技术、测量技术、信号处理技术、电子技术等3）实践性强：所有设计、计算必须要反复进行实验；在实践中积累了大量的经验方法、经验数据等4）理论与实践相结合5）实用性强6）应用广泛等1．1．2计算机控制技术这门课所应用到的技术：计算机技术、自动控制技术、微电子技术、信息处理技术、检测与传感技术、通信与网络技术、CRT显示技术等等1．1．3计算机控制技术的现状与发展趋势计算机控制技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分1．1．4目前，计算机控制技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。

一、以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流二、PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展三、面向测控管一体化设计的DCS系统四、控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展六、数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展七、工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展八、工业控制软件正向先进控制方向发展► 1.2. 计算机控制系统的组成► 1.3 计算机控制系统分类► 1.4 计算机控制系统中的计算机► 1.5 微型计算机控制系统的发展趋势§1.2 计算机控制系统的组成★自动控制：在没有人直接参与的情况下，通过控制器使生产过程自动地按照预定的规律运行。

关于计算机控制技术的考试重点计算机控制技术考试重点第一章重点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：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。

(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“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“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？答：由四部分组成。

(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。

主机的主要功能是控制整个生产过程。

(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。

(3)外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备。

(4)检测与执行机构a.测量变送单元：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：其功能是根据微机输出的控制信号，改变输出的角位移或直线位移，并通过调节机构改变被调介质的流量或能量，使生产过程符合预定的要求。

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。

第1章计算机基础知识1、信息是在自然界、人类社会和人类思维活动中普遍存在的一切物质和事物的属性。

信息技术是指人们获取、存储、传递、处理、开发和利用信息资源的相关技术。

2、数据，是指存储在某种媒体上可以加以鉴别的符号资料。

这里的符号包括文字、字母、数字、图形、音像、音频与视频等多媒体数据。

数据是信息的具体表现形式，是信息的载体，而信息是对数据进行加工得到的结果。

3、观念和价值是文化的核心部分，文化不是一个空洞的概念，它是经济基础、上层建筑和意识形态的复合体。

4、文化具有的基本属性：1、广泛性。

2、传递性。

3、教育性。

4、深刻性。

5、计算机文化：以计算机为核心，集网络文化、信息文化、多媒体文化于一体，并对社会生活和人类行为产生广泛、深远影响的新型文化。

6、计算机是一种具有计算、记忆和逻辑判断功能的机器设备。

它能接收数据，保存数据，按照预定的程序对数据进行处理，并提供和保存处理结果。

7、计算机的发展电子管计算机—晶体管计算机—集成电路计算机—超大规模集成电路计算机—新一代计算机。

8、计算机的特点：存储性、通用性、高速性、自动性和精确性。

9、计算机的分类：根据处理的对象划分模拟计算机、数字计算机和混合计算机根据用途划分专用计算机和通用计算机根据规模划分巨型机、大型机、中型机小型机、微型机和工作站（１）按处理对象划分：模拟计算机：专用于处理连续的电压、温度、速度等模拟数据的计算机。

数字计算机：用于处理数字数据的计算机。

混合计算机：模拟技术与数字计算灵活结合，输入和输出可以是数字数据或模拟数据。

（２）根据计算机的用途划分：通用计算机：适用于解决一般问题，其适应性强，应用面广。

专用计算机：用于解决某一特定方面的问题，应用于如自动化控制、工业仪表、军事等领域。

（３）根据计算机的规模划分：巨型机：用于承担重大的科学研究、国防尖端技术和课题及数据处理任务等。

如大范围天气预报、核能探索、研究洲际导弹和宇宙飞船等都离不开巨型机。

计算机控制系统(1) 计算机控制系统软件部分通常包括系统软件和应用软件两类。

系统软件为计算机提供最基本的操作和控制，如操作系统；应用软件则是针对特定的应用需求设计的，如控制程序或算法。

(2) 计算机控制系统总线通常可以分为数据总线、地址总线、控制总线，以及电源、地、时钟等。

数据总线负责传输数据，地址总线决定数据传输的目的地，控制总线控制数据传输的方式和时机。

(3) 接口电路最基本和必需的两种功能是信号匹配和数据缓冲。

信号匹配确保不同设备间的信号兼容，数据缓冲则是为了调和设备间的数据传输速率差异。

(4) LED显示亮度与电流有关。

通常情况下，流经LED的电流越大，其发光亮度也越高。

(5) 键盘主要有三种工作方式：中断方式、轮询方式和扫描方式。

中断方式在按键活动时产生中断信号；轮询方式通过不断查询键盘状态来检测按键活动；扫描方式则是通过逐行或逐列扫描来检测哪个键被按下。

(6) 除了比例系数、积分时间常数和微分时间常数外，采样时间也是数字控制系统要合理选择的一个重要参数。

采样时间的选择关系到系统的稳定性和响应速度。

(7) 电磁干扰通常包括辐射干扰、传导干扰和静电放电。

这些干扰可以通过空间传播或者电缆、电路等传导途径影响设备的正常运行。

(8) 辐射耦合是电磁骚扰通过其周围的媒介以电磁波的形式向外传播的一种方式。

(9) 瞬态干扰根据波形和产生的原因，分为冲击干扰、瞬变干扰和振荡干扰三类。

这些干扰通常由电源切换、雷电等原因引起。

(10)计算机控制系统中在线自诊断方法指的是系统在运行过程中自动检测和诊断故障，以确保系统的可靠性和稳定性。

这种方法通常包括故障检测、诊断和恢复等功能。

判断题(1)变压器隔离不适用于含有直流分量的信号传输。

√解析：变压器无法传输直流信号，因为它依赖于交流信号中电流的变化来产生磁通并感应出二次侧的电压。

直流分量没有这种变化，因此变压器不能用于含有直流分量的信号传输。

(2)算数平均值滤波中，随着N值的增大，平滑度将提高，灵敏度降低。

计算机控制系统的课程总结
经过一学期的学习，计算机控制系统这门课程为我们打开了计算机控
制和自动化领域的大门。

在课程中，我们学习了许多有关控制系统的基本
概念、控制方法及其应用，为今后的研究和应用提供了坚实的基础。

本课程主要分为三部分：控制系统基础、控制系统的设计及应用实例。

在控制系统基础部分，我们学习了控制系统的基本概念和分类、信号
传输与转换、闭环控制原理等。

其中，闭环控制原理是控制系统的核心，
在课程中我们深入探讨了闭环控制的基本原理、调节方法和稳态响应等内容，掌握了一些基本的数学方法和技巧。

在控制系统的设计部分，我们学习了控制系统的理论设计和仿真计算
方法，着重介绍了PID控制器的设计原理和方法，并通过仿真实验加深了
对控制系统的理论知识掌握。

随后，我们学习了逆向控制设计方法和先进
控制技术，如神经网络控制、多变量控制、自适应控制等，它们可以有效
地解决复杂系统的高频率振荡和不确定性等问题。

在应用实例部分，我们主要学习了机器人控制和自动化生产线的控制，例如，我们学习了视觉传感器、力传感器、红外传感器等用于机器人动态
定位和路径规划的传感器应用，以及自动化生产线上的数据采集、控制和
监控等。

同时，还介绍了控制系统在其他领域如冶金、电力、化工、交通
因素等的应用，使我们了解到计算机控制系统在现代工业中的广泛应用。

总的来说，本课程在学科涵盖面、理论深度和实践应用都较为全面，
这门课程为我们打开了计算机控制和自动化领域的大门，让我们更深入地
了解控制系统的基本理论和实际应用，并为今后更深入地研究及应用打下
了坚实的基础。

第一章绪论1.计算机控制是关于计算机技术如何应用于工业生产过程自动化的一门综合性学问。

2.一个完整的计算机控制系统是由硬件和软件两大部分组成的。

(1)硬件组成计算机控制系统的硬件一般由主机、常规外部设备、过程输入/输出设备、操作台（操作员与系统之间进行人机对话的信息交换工具）、接口电路和通信设备等组成(2)软件组成软件通常分为系统软件和应用软件两大类。

由模拟信号到数字信号的转换以及由数字信号到模拟信号的转换，主要包含信号的采样、量化和保持几个过程。

3.计算机控制系统的分类(1)数据采集系统(DAS)数据采集系统是计算机应用于生产过程控制最早、也是最基本的一种类型，(2)操作指导控制系统(OGC)操指导控制系统是基于数据采集系统的一种开环系统，(3)直接数字控制系统(DDC)直接数字控制系统是用一台计算机不仅完成对多个被控参数的数据采集，而且能按一定的控制规律进行实时决策，并通过过程输出通道发出控制信号，实现对生产过程的闭环控制，(4)计算机监督控制(SCC)系统计算机监督控制系统是OGC系统与常规仪表控制系统或DDC系统综合而成的两级系统，(5)分散控制系统(DCS)以多台微型计算机为基础的分散控制系统。

DCS采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，自下而上可以分为若干级，如过程控制级、控制管理级、生产管理级和经营管理级等。

DCS 又称分布式或集散式控制系统。

4.控制计算机几种典型的常用机型。

1.可编程控制器(PLC)2.可编程调节器3.单片微型计算机4.总线式工控机5.集散控制系统(DCS)6.现场总线控制系统(FCS)5.计算机控制系统设计的原则(1)可靠性要高系统的可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。

在工业计算机控制系统中，可靠性指标一般用系统的平均无故障时间(Mean Time Between Failure，MTBF)来表示。

MTBF反映了系统可靠工作的能力。

计算机控制系统总结计算机控制系统是一种以计算机为核心的自动化系统，它通过采集、处理和控制相关的信息和信号，以实现对不同系统的自动化控制和管理。

计算机控制系统在现代工业生产和日常生活中起着至关重要的作用。

本文将对计算机控制系统进行总结，并介绍它的应用和发展。

首先，计算机控制系统的核心是计算机。

计算机是一台能够进行数据处理、运算和控制的电子设备。

在计算机控制系统中，计算机通过采集传感器获取的各种信号，并进行数据处理和计算，然后通过执行器实现对被控对象的控制。

计算机控制系统通常分为硬件和软件两个部分，硬件包括计算机主机、输入设备、输出设备、传感器和执行器等，而软件则包括控制算法、数据处理程序和人机交互界面等。

其次，计算机控制系统的应用涉及到多个领域。

在工业生产中，计算机控制系统被广泛应用于自动化生产线、机械设备、机器人等，能够提高生产效率和质量，降低成本和风险。

在交通运输领域，计算机控制系统可以实现对交通信号、电梯和航空器等的智能化控制，提高交通安全和效率。

在家庭生活中，计算机控制系统可以实现智能家居的自动化管理，如智能灯光、温控系统和安防系统等。

此外，计算机控制系统的发展也日益迅猛。

随着计算机技术、通信技术和传感器技术的不断进步，计算机控制系统的功能不断增强。

现代计算机控制系统具有更高的计算能力、更强大的感知和响应能力，能够处理更多的数据和更复杂的控制任务。

同时，计算机控制系统也面临着一些挑战，如对实时性、安全性和稳定性的要求不断提高，对控制算法和硬件设备的优化需求增加等。

总之，计算机控制系统在现代社会中起着至关重要的作用。

它通过计算机技术和自动化技术的结合，实现对不同系统的自动化控制和管理，使得生产和生活更加便捷、高效和安全。

随着技术的发展和创新，计算机控制系统将继续向更广泛的领域渗透，为人们带来更多的便利和创造更大的价值。