计算机控制作业及解答
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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:(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。
.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。
计算机控制试题及答案一、单项选择题(每题1分,共10分)1. 计算机控制系统中,以下哪个不是典型的控制策略?A. 比例控制B. 积分控制C. 微分控制D. 模糊控制答案:D2. 在计算机控制系统中,系统响应时间指的是:A. 系统从接收到控制命令到开始执行的时间B. 系统从接收到控制命令到完成执行的时间C. 系统从接收到控制命令到输出结果的时间D. 系统从接收到控制命令到输出稳定结果的时间答案:D3. 以下哪个不是计算机控制系统的优点?A. 精度高B. 响应快C. 易于维护D. 能耗高答案:D4. 在计算机控制系统中,闭环控制系统与开环控制系统的主要区别在于:A. 是否有反馈B. 是否有传感器C. 是否有执行器D. 是否有控制器答案:A5. 计算机控制系统的稳定性分析通常采用哪种方法?A. 频率响应法B. 时域分析法C. 状态空间法D. 所有上述方法答案:D6. 在计算机控制系统中,以下哪个参数不是系统性能指标?A. 稳态误差B. 响应时间C. 系统复杂度D. 带宽答案:C7. 以下哪个不是计算机控制系统的组成部分?A. 传感器B. 执行器C. 显示器D. 电源答案:D8. 计算机控制系统中,以下哪个不是典型的干扰?A. 电源波动B. 温度变化C. 机械振动D. 人为操作答案:D9. 在计算机控制系统中,以下哪个不是控制器的设计方法?A. PID控制B. 模糊控制C. 神经网络控制D. 机械控制答案:D10. 计算机控制系统的实时性要求是指:A. 系统响应时间必须小于一个固定的阈值B. 系统响应时间必须大于一个固定的阈值C. 系统响应时间必须等于一个固定的阈值D. 系统响应时间可以是任意值答案:A二、多项选择题(每题2分,共10分)1. 计算机控制系统的输入设备包括:A. 传感器B. 键盘C. 鼠标D. 扫描仪答案:A2. 计算机控制系统的输出设备包括:A. 显示器B. 打印机C. 执行器D. 扬声器答案:C3. 计算机控制系统的设计目标通常包括:A. 稳定性B. 快速性C. 准确性D. 经济性答案:A, B, C, D4. 计算机控制系统的干扰可能来自:A. 电源B. 环境C. 人为操作D. 系统内部答案:A, B, C, D5. 计算机控制系统的稳定性分析方法包括:A. 根轨迹法B. 奈奎斯特准则C. 李雅普诺夫方法D. 频域分析答案:A, B, C, D三、简答题(每题5分,共20分)1. 简述计算机控制系统的工作原理。
用部分作分部组成的?各制计算机控系统是由哪级硬件组成: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?1.2.)扩展性)实时性(4)适应性(2)可靠性(3(1)基于嵌入式系统的结构2)基于通用计算机的结构(结构:(11.3. 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? IO接口?何谓2.1.IO接口?在计算机控制系统中为什么要有和外围设备之间的时序配合和通信联络问题CPU1()解决主机和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题CPU2)解决(的负载能力和外围设备端口的选择问题CPU3()解决 2.2.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?)并行通信。
优点:传送速度快、信息率高。
缺点:传输线多,成本高1(.RS-485)串行通信。
全双工方式2 RS-422 ,RS-232。
半双工方式()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3 (步字符,不允许有间隙。
开始位,停止位,发送的字符间允许有间隙4)异步通信( 2.3.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?转换期间保持输入模拟信号不变)用采样保持电路使得在A/D(1转换器完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。
)孔径时间:AD(2的变化所引起的误差称为孔径误内,由于输入信号x(t) 孔径误差:在孔径时间ta/dδ。
差芯片为例:10的位ADC 以ta/d=10μs的转换精度为保证不低于0.1%转换精度如何计算?位的ADC的主要性能指标有哪些?10V8转换的方(6). A/D(5). (4). 误差和精度转换速率(3). (1). 接口特性(2). 量程分辨率法)(0.4%转换精度。
第一章计算机控制系统概述习题参考答案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。
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。
计算机控制系统作业答案作业一第一章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。
参考答案: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。
1.2.计算机控制系统有哪几种典型的类型?各有什么特点。
参考答案: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?参考答案: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,对被控对象图1.3-2 典型的数字控制系统给进行调节和控制.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。
1.1.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。
1.2.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1.3.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?2.1.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2.2.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2.3.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0.1%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2.5一个8位A/D转换器,孔径时间为100。
计算机控制试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 计算机控制系统中,通常使用什么类型的控制算法?A. 线性控制算法B. 非线性控制算法C. 混合控制算法D. 以上都不是2. 以下哪个不是计算机控制系统的特点?A. 实时性B. 灵活性C. 稳定性D. 可扩展性3. 在计算机控制系统中,PID控制器的P代表什么?A. 比例B. 积分C. 微分D. 比例积分4. 计算机控制系统的硬件组成不包括以下哪一项?A. 传感器B. 执行器C. 显示器D. 电源5. 计算机控制系统中的闭环控制指的是什么?A. 控制器与被控对象之间的控制B. 控制器、被控对象与反馈环节之间的控制C. 只有控制器的控制D. 只有被控对象的控制6. 计算机控制系统的软件设计中,不包括以下哪一项?A. 系统初始化B. 控制算法实现C. 数据采集D. 硬件维护7. 以下哪个不是计算机控制系统的输入设备?A. 键盘B. 鼠标C. 传感器D. 扫描仪8. 在计算机控制系统中,DCS指的是什么?A. 分布式控制系统B. 数据采集系统C. 直接数字控制系统D. 动态控制系统9. 计算机控制系统的控制算法中,模糊控制算法属于什么类型的控制?A. 线性控制B. 非线性控制C. 混合控制D. 以上都不是10. 计算机控制系统中的前馈控制指的是什么?A. 基于过去控制行为的控制B. 基于当前控制行为的控制C. 基于未来控制行为的控制D. 基于反馈控制行为的控制二、填空题(每空1分,共10分)1. 计算机控制系统的核心是________。
2. 计算机控制系统的控制方式主要有开环控制和________。
3. 在计算机控制系统中,控制算法的实现通常需要________。
4. 计算机控制系统的硬件组成主要包括传感器、执行器、________等。
5. 计算机控制系统的软件设计通常包括系统初始化、控制算法实现、________等。
三、简答题(每题10分,共20分)1. 简述计算机控制系统的基本组成及其功能。
计算机控制习题及答案计算机控制习题及答案计算机控制是计算机科学中的一个重要领域,它涉及到计算机系统的硬件和软件之间的相互作用,以及人与计算机之间的交互。
对于学习计算机控制的学生来说,习题是非常重要的一部分,它可以帮助他们巩固所学的知识,提高解决问题的能力。
本文将介绍一些常见的计算机控制习题,并给出相应的答案。
1. 什么是计算机控制?计算机控制是指通过编程和软件设计,控制计算机系统的硬件和软件之间的相互作用。
它涉及到输入、处理和输出三个主要步骤,以及各种控制结构和算法的应用。
2. 什么是控制结构?控制结构是一种编程语言中用于控制程序执行流程的语句或指令。
常见的控制结构包括顺序结构、选择结构和循环结构。
顺序结构按照代码的顺序依次执行,选择结构根据条件判断选择不同的执行路径,循环结构根据条件重复执行一段代码。
3. 什么是条件语句?条件语句是一种选择结构,根据条件的真假来选择不同的执行路径。
在大多数编程语言中,条件语句通常使用if-else语句或switch语句来实现。
if-else语句根据条件的真假选择执行不同的代码块,switch语句根据条件的值选择执行不同的分支。
4. 什么是循环语句?循环语句是一种重复执行一段代码的结构。
在计算机控制中,循环语句通常使用for循环、while循环或do-while循环来实现。
for循环在执行前先判断条件,然后执行一段代码,再更新条件,直到条件不满足为止。
while循环和do-while 循环也是根据条件判断是否继续执行一段代码,但它们的判断条件在循环体内部。
5. 什么是函数?函数是一段封装了一系列操作的代码块,它可以接受参数并返回结果。
函数可以重复使用,提高代码的复用性和可维护性。
在计算机控制中,函数通常用于封装一些常用的操作,以便在程序中多次调用。
6. 什么是递归?递归是一种函数调用自身的技术。
在计算机控制中,递归通常用于解决可以分解为相同问题的子问题的问题。
递归函数必须有一个结束条件,否则会导致无限递归。