微型计算机控制技术课后习题答案

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。

微型计算机控制技术课后答案1. 介绍本文档为微型计算机控制技术课后答案，主要涵盖了一系列与微型计算机控制技术相关的问题及其解答。

微型计算机控制技术是现代工业自动化中不可或缺的一项技术，它以微型计算机作为核心控制器，通过各种输入输出接口实现对工业设备和系统的控制和监控。

本文档将涉及的内容包括微型计算机的基本组成、微型计算机控制系统的工作原理、传感器和执行器等相关知识点。

2. 微型计算机的基本组成微型计算机是由中央处理器（CPU）、内存、输入输出接口以及存储器组成的。

其中，CPU负责执行指令的处理和计算，内存用于存储程序和数据，输入输出接口用于与外部设备进行数据交换，存储器用于存储程序和数据。

具体来说，微型计算机的基本组成如下：•中央处理器（CPU）：负责执行程序指令，包括运算、逻辑判断、控制等功能。

•内存：用于存储程序和数据，包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

•输入输出接口：用于与外部设备进行数据交换，包括通用输入输出接口和特殊输入输出接口。

•存储器：用于存储程序和数据，包括硬盘、固态硬盘和闪存。

3. 微型计算机控制系统的工作原理微型计算机控制系统的基本工作原理是通过读取输入信号并根据预设的程序进行处理，最后输出相应的控制信号。

具体来说，微型计算机控制系统的工作原理如下：1.读取输入信号：微型计算机通过输入接口读取外部传感器或其他设备的信号。

常见的输入信号包括温度、湿度、压力等物理量的信号。

2.处理信号：微型计算机根据预设的程序对输入信号进行处理，包括数据采集、数据处理、控制算法等。

3.输出控制信号：微型计算机通过输出接口将处理后的结果转换为控制信号，控制执行器执行相应的动作，例如驱动电机、开关阀门等。

4.监控反馈信号：微型计算机通过输入接口读取控制执行器的反馈信号，为控制系统提供实时的状态信息。

可以通过比较反馈信号与预设值来调整控制策略。

4. 传感器与执行器在微型计算机控制系统中，传感器和执行器是非常重要的组成部分。

习题一1，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:CPU，接口电路及外部设备组成。

CPU,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.接口电路，微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。

外部设备:这是实现微机和外界进行信息交换的设备2，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。

答：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。

2)应用软件:它是面向用户本身的程序，即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。

3，常用工业控制机有几种？它们各有什么用途？4，操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别和联系？答：(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。

(2)直接数字控制系统(DDC系统）:DDC（Direct 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。

（3)计算机监督控制系统(SCC系统）：SCC(Supervisory 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是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。

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。

书后习题参考答案第一章习题1答：微型计算机控制系统是利用计算机(通常采用工业控制计算机，简称工控机)来实现生产过程自动控制的系统，它由控制计算机本体(包括硬件、软件和网络结构)和被控对象两大部分组成。

微型计算机控制系统是实时系统，也是在线系统。

2答：计算机做控制器用。

控制系统中引进计算机，可以充分运用计算机强大的运算、逻辑判断和记忆等功能。

只要运用微处理器的各种指令，就能编出符合某种控制规律的程序。

微处理器执行该程序，就能实现对被控参数的控制。

输入信息来自于各种传感器，输出信息用于驱动执行机构。

3答：如果计算机能够在工艺要求的时间范围内及时对被控参数进行测量、计算和控制输出，则称为实时控制。

实时的概念不能脱离具体过程，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。

4答：微型计算机控制系统硬件一般包括：计算机主机、输入/输出(I/O)接口、I/O通道、传感器及变送器、执行机构、人机联系设备(如键盘和显示器)、网络通信接口和电源等。

它们通过微处理器的系统总线(地址总线、数据总线和控制总线)构成一个完整的系统。

计算机的输入/输出通道，又称过程通道。

为了实现计算机对生产过程的控制，必须在计算机和生产过程之间设置信息的传递和变换的连接通道，这就是过程输入/输出通道。

过程通道一般可分为：模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道、数字量输出通道5答：操作指导控制系统：优点是结构简单，控制灵活和安全。

缺点是要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。

直接数字控制系统：优点是实时性好、可靠性高和适应性强，可控制多个回路。

缺点是修改控制器参数不方便。

监督控制系统：优点是能自动改变模拟调节器或以直接数字控制方式工作的微型计算机中的给定值，从而使生产过程始终处于最优工况。

集散控制系统：优点是分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。

缺点是不同厂商的设备不能通用。

现场总线控制系统：具备集散控制系统的优点，因为采用标准总线设计，不同厂商设备通用性好，组网方便。

2.计算机控制系统由哪几部分组成，各有何作用//计算机控制系统由工业控制机和生产过程两个大部分组成。

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、电气开关装置。

3.计算机系统俺功能分类有哪几种//（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。

5什么是工业控制计算机，IPC工业控制机的特点有哪些//.简称工控机，是一种面向工业控制采用标准总线技术和开放式体系结构的计算机。

工业控制机的特点如下：a采用加固型工业标准机箱，以达到防震，防尘，防冲击，抗电磁屏蔽，并具有良好的通风散热性能b取代PC的打母板结构，整机采用总线式一体化主板易于更换c增加电源的功率裕量，加强电压浪涌抑制和抗干扰措施DI/O插卡采用工业级元件，开发设计适用于工业控制的系列板卡e具有多种通信网卡和通信软件支持，容易构成多机分布式控制系统f丰富的软件支持，包括实时多任务操作系统，数据库，工控组态软件等工业应用软件。

9.计算机控制技术的主要发展趋势有哪些//综合自动化，网络化，智能控制系统，虚拟化，绿色化。

二1.什么是接口，为什么要有I/O接口电路// 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。

IO接口是主机和外围设备之间交换信息的连接部件，是计算机控制系统各通道中多个设备协调一致工作的重要保证，是过程通道和人机联系系统设计的基础，他具有电平交换，数据转换，缓冲和状态信息提供等功能，所以IO接口是微机控制系统中通道建立的基础6. 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？答：为了提高模拟量输入信号的频率范围，以适应某些随时间变化较快的信号的要求，可以采用带有保持器电路的采样器。

第一章1.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分作用?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，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。

(3)外部设备：这是实现微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(磁盘)。

其中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；还应有按钮，完成系统的启、停等功能；操作台还要保证即使操作错误也不会造成恶劣后果，即应有保护功能.(4)检测与执行机构:a.测量变送单元：在微机控制系统中，为了收集和测量各种参数，采用了各种检测元件及变送器，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：要控制生产过程，必须有执行机构，它是微机控制系统中的重要部件，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。

2、微型计算机控制系统的软件有什么作用？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。

第二章 输入输出过程通道1.什么是过程通道？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。

2.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。

4.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，如图2.1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。

图2.1光电耦合器电路图5.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。

(1)I/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。

(4)A/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)。

习题一1,微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用就是什么？答:CPU,接口电路及外部设备组成。

CPU,这就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。

接口电路,微机与生产对象之间进行信息交换的桥梁与纽带。

外部设备:这就是实现微机与外界进行信息交换的设备2,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。

答:软件就是指能够完成各种功能的计算机程序的总与。

整个计算机系统的动作,都就是在软件的指挥下协调进行的,因此说软件就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1)系统软件:它就是由计算机设计者提供的专门用来使用与管理计算机的程序。

对用户来说,系统软件只就是作为开发应用软件的工具,就是不需要自己设计的。

2)应用软件:它就是面向用户本身的程序,即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。

3,常用工业控制机有几种？它们各有什么用途？4,操作指导、DDC与SCC系统工作原理如何？它们之间有何区别与联系？答:(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。

(2)直接数字控制系统(DDC系统):DDC(Direct Digital Control)系统就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系统就是闭环系统,就是微机在工业生产过程中最普遍的一种应用形式。

(3)计算机监督控制系统(SCC系统):SCC(Supervisory Computer Control)系统比DDC系统更接近生产变化的实际情况,因为在DDC系统中计算机只就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就是操作指导控制系统与DDC系统的综合与发展。

习题一1，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：CPU，接口电路及外部设备组成。

CPU，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。

接口电路，微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。

外部设备：这是实现微机和外界进行信息交换的设备2，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。

答：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。

2)应用软件:它是面向用户本身的程序，即指由用户根据要解决的实际问题而编写的各种程序。

3，常用工业控制机有几种它们各有什么用途4，操作指导、DDC和SCC系统工作原理如何它们之间有何区别和联系答：(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。

(2)直接数字控制系统(DDC系统)：DDC(Direct 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。

(3)计算机监督控制系统(SCC系统)：SCC(Supervisory 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是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展。