第2章 习题参考答案
1.什么是接口、接口技术和过程通道？
答：
接口是计算机与外设交换信息的桥梁，包括输入接口和输出接口。
接口技术是研究计算机与外部设备之间如何减缓信息的技术。
过程通道是计算机与生产过程之间的信息传送和转换的连接通道。
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。
答：
数字量输入接口
设片选端口地址为port
MOV DX,port MOV DPTR,PORT
MOVX A,@DPTR
IN AL,DX
74LS244
1A1
1A2
1A3
1A4
1A5
1A6
1A7
1A8 1Y1
1Y2
1Y3
1Y4
1Y5
1Y6
1Y7
1Y8 D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
1 CS 2G PC总线
1G
*IOR(*RD)_
数字量输出接口
MOV AL,DATA MOV A,DATA
MOV DX，port MOV DPTR,PORT
OUT DX,AL MOVX @DPTR,A
3.用8位A/D转换器ADC0809与8051单片机实现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。 答：
RESET D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D8 Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
Q8 D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
1
1 CS
IOW 输出信号 PC总线
M
P0.2 P0.1 P0.0 RD*
WR*
第1章计 算 机 控 制 概 论
1.1典型的计算机控制系统
图1.1制冷过程计算机控制系统 计算机控制系统(第2版)
图1.21五机架冷连轧机控制系统
1.2五机架冷连轧机控制系统
1. 过程监控级
2. 操作监控级
3. 设备监控级
计算机控制系统(第2版)
图1.3带钢热连轧机集散型控制系统
图1.4加速器计算机控制系统的分布及其功能
图1.5加速器的计算机控制网络 计算机控制系统(第2版)
图1.6卫星计算机的过程接口原理图
1.2计算机控制系统的分类
1. 计算机控制系统按照功能的分类
图1.7计算机数据处理系统 计算机控制系统(第2版)
图1.8直接数字控制系统
图1.9监督控制系统 计算机控制系统(第2版)
图1.10分级控制系统
图1.11集散型控制系统
图1.12计算机控制网络
2. 计算机控制系统按照控制规律的分类
3. 计算机控制系统按照控制方式可分为开环控制和闭环控制 计算机控制系统(第2版)
1.3计算机控制系统的结构和组成
图1.13飞机单轴自动驾驶连续控制系统
图1.14飞机单轴自动驾驶计算机控制系统
图1.15飞机单轴自动驾驶不同采样周期的计算机控制系统
图1.16轧钢机计算机控制系统示意图
计算机控制系统(第2版)
图1.17轧钢机计算机厚度控制系统方框图
图1.18发电机计算机控制系统方框图
图1.19玻璃熔窑计算机温度控制系统
图1.20典型的连续控制系统的结构
图1.21输出反馈计算机控制系统
图1.22状态反馈计算机控制系统 计算机控制系统(第2版)
1.3.1控制对象
图1.23对象的控制通道和扰动通道
图1.24控制对象的输入与输出
1.3.2执行器
计算机控制系统(第2版)
图1.25调节阀的输入输出特性
1.3.3测量环节 计算机控制系统(第2版)
计算机控制系统(第2版)
1.3.4数字调节器及输入、输出通道
图1.26数字调节器的结构及信息的交换和传递
计算机控制系统试卷三答案
班级： 姓名： 学号： 成绩：
一、 简答题 （每小题4分，共40分）
1、 简述开关量光电耦合输入电路中，光电耦合器的作用。
答：开关量光电耦合输入电路，它们除了实现电气隔离之外，还具有电平转换功能。
2、 回答下述电路中克服共模干扰的工作原理。
答：平时，开关K1i(i=1,2,...,n)处于闭合状态，Ci的电压跟踪Vi的输入值，开关K2i(i=1,2,...,n)处于断开状态。需检测Vi时，则令K1i断开,K2i闭合，放大器K的输出经采样保持器送至A/D转换器化为数字量，然后开关再恢复平时的状态。在采样、转换过程中，放大器K不与任何模拟量信号输入共地，电容Ci的电压均为差模电压，这样就克服了共模电压的影响。
3、 什么是采样或采样过程？
答：采样或采样过程，就是抽取连续信号在离散时间瞬时值的序列过程，有时也称为离散化过程。
4、 线性离散系统的脉冲传递函数的定义是什么？
答：线性离散系统的脉冲传递函数定义为零初始条件下，系统或环节的输出采样函数z变换和输入采样函数z变换之比。
5、 何为积分饱和现象？
答：在标准PID位置算法中，控制系统在启动、停止或者大幅度提降给定值等情况下，系统输出会出现较大的偏差，这种较大偏差，不可能在短时间内消除，经过积分项累积后，可能会使控制量u(k)很大，甚至超过执行机构的极限umax。另外，当负误差的绝对值较大时，也
会出现u
6、 等效离散化设计方法存在哪些缺陷？
答：等效离散化设计方法存在以下缺陷：
(1) 必须以采样周期足够小为前提。在许多实际系统中难以满足这一要求。
(2) 没有反映采样点之间的性能。特别是当采样周期过大，除有可能造成控制系统不稳定外，还使系统长时间处于“开环”、失控状态。因此，系统的调节品质变坏。
(3) 等效离散化设计所构造的计算机控制系统，其性能指标只能接近于原连续系统(只有当采样周期T=0时，计算机控制系统才能完全等同于连续系统)，而不可能超过它。因此，这种方法也被称之为近似设计。
计算机控制系统试卷二答案
班级： 姓名： 学号： 成绩：
一、 简答题（每小题4分，共40分）
1. 连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？
答：与连续控制系统相比，计算机控制系统具有以下特点：
(1) 计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。
(2) 在计算机控制系统中，控制规律是由计算机通过程序实现的（数字控制器），修改一个控制规律，只需修改程序，因此具有很大的灵活性和适应性。
(3) 计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。
(4) 计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。
(5) 一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多个回路。
(6) 采用计算机控制，如分级计算机控制、集散控制系统、计算机网络等，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。
2. 简述计算机控制系统的一般控制过程。
答：(1) 数据采集及处理，即对被控对象的被控参数进行实时检测，并输给计算机进行处理。
(2) 实时控制，即按已设计的控制规律计算出控制量，实时向执行器发出控制信号。
3. 简述典型的计算机控制系统中所包含的信号形式。
答：(1) 连续信号
连续信号是在整个时间范围均有定义的信号，它的幅值可以是连续的,也可以是断续的。
(2) 模拟信号
模拟信号是在整个时间范围均有定义的信号，它的幅值在某一时间范围内是连续的。模拟信号是连续信号的一个子集，在大多数场合与很多文献中，将二者等同起来，均指模拟信号。
(3) 离散信号
离散信号是仅在各个离散时间瞬时上有定义的信号。
(4) 采样信号
采样信号是离散信号的子集，在时间上是离散的、而幅值上是连续的。在很多场合中，我们提及离散信号就是指采样信号。
(5) 数字信号
数字信号是幅值整量化的离散信号，它在时间上和幅值上均是离散的。
4. 线性定常离散系统的稳态误差是否只与系统本身的结构和参数有关？
