《计算机控制技术》复习思考题
第一章 自动控制系统基本概念
1. 自动控制系统的组成
一个简单的自动控制系统，均可概括成两大部分：一部分是自动化装置控制下的生产设备，称为被控对象；另一部分是为实现自动控制所必须的自动化仪表设备，简称为自动化装置，它包括测量变送器、调节器和执行器等。
简单的自动控制系统由被控对象、测量变送器、调节器及执行器四大部分组成。
2. 术语
a) 被控对象？调节器？执行器？测量变送器？
b) 被控变量，y？设定值，g？测量值，z？偏差，e？干扰，f？调节参数？
在被控对象中，需要控制一定数值的工艺参数叫做被控变量，用字母y表示。被控变量的测量值用字母：表示，按生产工艺的要求，被控变量希望保持的具体数值称为设定值，用字母譬表示。被控变量的测量值与设定值之间的差值叫做偏差，用字母e表示，e=g-z。在生产过程中，凡能影响被控变量偏离设定值的种种因素称为干扰，用字母，表示。用来克服干扰对被控变量的影响，实现控制作用的参数叫做调节参数。
c) 反馈？负反馈、正反馈？
把系统（或环节）的输出信号直接或经过一些环节重新返回到输入端的做法叫做反馈。如果反馈信号能够使原来的信号减弱，也就是反馈信号取负值，那么就叫做负反馈。
如果反馈信号取正值，反馈信号使原来的信号加强，那么就叫做正反馈。
自动控制系统绝对不能单独采用正反馈。
d) 闭环系统？
一个一个信号沿着箭头的方向传送，最后又回到原来的起点，形成一个闭合的回路，如此循环往复，直到被控对象的被控变量值达到或接近设定值为止，所以这种自动控制系统是闭环系统。
自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。
3. 自动控制系统方框图?
4. 自动控制系统的分类？
按照工艺过程需要控制的参数值即设定值是否变化和如何变化来分类，而将闭环自动控制系统分为定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统三大类。
按调节器具有的控制规律来分类，如位式、比例、比例积分、比例微分、比例积分微分等控制系统。
第二章 计算机控制系统的组成
第 1 页 共 15 页 第二章 计算机控制系统的组成
第一节 计算机控制系统组成概述
一、计算机控制系统的组成
图2－1(a) 计算机控制系统的组成框图 第二章 计算机控制系统的组成
第 2 页 共 15 页 如图2－1（a）所示，计算机控制系统主要由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，这些装置有各种类型的标准产品，在设计计算机控制系统时根据需要进行合理选型。
二、工业控制机
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。
1、工业控制机的硬件组成
图2－1（b） 工业控制机的硬件组成原理图
工业控制机的硬件包括主机板、内部总线和外部总线、人机接口、磁盘系统、通信接口、输入输出通道。
（1）主机板:CPU、RAM、ROM等。
作用：进行数值计算、逻辑判断、数据处理。
（2）内部总线和外部总线
内部总线：工业控制机内部各组成部分进行信息传送的公共通道，它是一组信号线的集合。常用内部总线有IBM PC、PCI总线和STD总线 。
外部总线：工业控制机与其它计算机和智能设备进行信息传递的公共通道。RS—232C、USB和IEEE—488通信总线。
（3）人—机接口:键盘、显示器、打印机。
（4）磁盘系统：软盘和硬盘。
（5）通信接口: 工业控制机和其它计算机或智能外设通信的接口。常用RS—第二章 计算机控制系统的组成
第 3 页 共 15 页 232C、USB和IEEE—488接口。
(6)系统支持功能
①监控定时器(看门狗-Watchdog) ②电源掉电检测
③保护重要数据的后备存贮器体 ④实时日历时钟
(7) 输入输出通道
工业控制机和生产过程之间设置的信号传递和变换的连接通道。它包括模拟量输入(AI)通道、模拟量输出(AO)通道、数字量(或开关量)输入(DI)通道、数字量(或开关量)输出(DO)通道。它的作用有两个：
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。
