计算机控制系统的分类

计算机操作系统有哪几种分类计算机操作系统是指控制和管理计算机硬件和软件资源的一种软件系统。

根据功能和结构的不同，计算机操作系统可以分为几种分类。

本文将就计算机操作系统的分类进行讨论。

一、单用户操作系统单用户操作系统是指只能同时支持一个用户使用计算机系统的操作系统。

这种操作系统的代表是个人计算机操作系统，如Windows、Mac OS等。

单用户操作系统主要用于个人用户进行办公、娱乐等日常活动，提供了图形界面和用户友好的操作界面。

二、多用户操作系统多用户操作系统是指能够支持多个用户同时使用计算机系统的操作系统。

这种操作系统的代表是服务器操作系统，如Unix、Linux等。

多用户操作系统可以同时处理多个用户的请求，并保证多个用户之间的安全性和隔离性。

三、分时操作系统分时操作系统是指操作系统将计算机的时间分割成多个时间片段，轮流为多个用户提供服务。

分时操作系统可以使多个用户共享计算机系统的资源，实现多用户之间的公平共享和响应速度的提高。

四、实时操作系统实时操作系统是指能够对外界事件做出及时响应的操作系统。

实时操作系统主要用于对时间要求严格的应用，如工业控制、航空航天等。

根据实时性的不同，实时操作系统可以分为硬实时操作系统和软实时操作系统。

五、网络操作系统网络操作系统是指能够支持网络通信和分布式计算的操作系统。

这种操作系统的代表是分布式操作系统，如Amoeba、Plan 9等。

网络操作系统可以连接多个计算机节点，实现资源共享、通信和协同工作。

六、批处理操作系统批处理操作系统是指能够自动化执行一系列作业的操作系统。

这种操作系统的代表是大型机操作系统，如IBM的OS/360。

批处理操作系统可以自动按照事先设定的顺序执行用户提交的作业，提高计算机系统的利用率和效率。

七、分布式操作系统分布式操作系统是指将多个计算机节点组织起来，形成一个统一的操作系统，使其具有分布式计算和资源共享的能力。

这种操作系统的代表是Amoeba、Plan 9等。

计算机控制系统的组成计算机控制系统是指利用计算机进行控制的系统，它由计算机硬件、软件和控制对象三部分组成。

计算机控制系统具有高精度、高速度、高可靠性、自动化程度高等优点，已广泛应用于工业、农业、交通、医疗、航空、航天等领域。

一、计算机硬件计算机硬件是计算机控制系统的基础，包括中央处理器、存储器、输入输出设备、通信设备等。

中央处理器是计算机的核心部件，它负责执行指令、控制计算机的运行。

中央处理器的性能越高，计算机的处理速度越快，计算机控制系统的响应速度也越快。

存储器是计算机用来存储程序和数据的设备，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

随机存储器是一种易失性存储器，它的数据在断电后会丢失，只读存储器是一种非易失性存储器，它的数据在断电后不会丢失。

输入输出设备是计算机与外部世界交换数据的接口，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。

输入输出设备的性能越高，计算机与外部世界交换数据的速度越快，计算机控制系统的响应速度也越快。

通信设备是计算机用来进行数据通信的设备，包括调制解调器、网卡等。

通信设备的性能越高，计算机之间数据通信的速度越快，计算机控制系统的响应速度也越快。

二、计算机软件计算机软件是计算机控制系统的灵魂，它由系统软件和应用软件两部分组成。

系统软件是计算机控制系统的基本软件，包括操作系统、数据库管理系统、网络管理系统等。

操作系统是计算机控制系统的核心软件，它负责管理计算机的硬件资源和提供服务，使得应用软件能够运行。

数据库管理系统是用来管理和维护数据库的软件，它提供了数据的存储、查询、更新等功能。

网络管理系统是用来管理和维护计算机网络的软件，它提供了数据通信、数据共享等功能。

应用软件是计算机控制系统的具体应用软件，包括工业控制软件、医疗软件、交通管理软件等。

工业控制软件是用来控制工业生产过程的软件，它可以实现自动化生产、提高生产效率、降低生产成本。

医疗软件是用来管理医疗信息的软件，它可以实现医疗信息的共享、查询、更新等功能。

计算机控制系统试题及答案（内容部分，字数超过5000字）试题一：1. 什么是计算机控制系统？描述其基本原理和组成部分。

答案：计算机控制系统是一种通过计算机对工业或生产过程进行自动化控制的技术系统。

其基本原理是通过获取传感器的输入信号，经过计算机处理并产生相应的控制命令，再通过执行器输出控制信号来实现对系统的控制。

计算机控制系统主要由以下几个组成部分构成：- 传感器：用于将被控对象（如温度、压力等）转化为电信号，为计算机提供输入数据。

- 计算机：作为系统的核心，负责数据处理、控制策略计算等工作。

- 控制器：根据计算机处理后的控制信号，通过执行器发送控制信号给被控对象。

- 执行器：根据控制信号，对被控对象进行操作，实现控制目标。

- 通信网络：为各个组件之间提供数据传输的通道。

2. 请简要介绍常见的控制系统分类。

答案：常见的控制系统分类包括：- 开环控制系统：控制器的输出不受被控对象的反馈作用影响。

这种系统只能根据预先设定的控制策略进行控制，无法根据系统实际情况进行调整，容易受到外界干扰的影响。

- 闭环控制系统：控制器的输出受到被控对象的反馈作用影响。

通过对被控对象输出信号的反馈进行比较和调整，实现系统对目标状态的精确控制。

闭环控制系统具有较高的鲁棒性和适应性，但也容易引起稳定性问题。

- 自适应控制系统：根据被控对象的实时变化情况，自动调整控制器的控制策略和参数，以实现对系统的最优控制。

自适应控制系统能够适应不断变化的工作环境，提高控制质量和效率。

- 模糊控制系统：通过引入模糊逻辑，将系统输入和输出之间的关系表示为模糊规则，并通过推理和模糊推理机制得到控制器的输出，实现对复杂非线性系统的控制。

模糊控制系统具有较强的鲁棒性和适应性，能够处理一些难以建立精确数学模型的控制问题。

3. 请简述PID控制器的基本原理及其优缺点。

答案：PID控制器是一种常用且经典的控制器。

其基本原理是根据系统误差的大小及其变化率来产生控制信号。

计算机控制系统的典型形式名词解释控制系统是指通过传感器获取输入信号，经过处理和分析后，产生控制器的输出信号，实现对被控对象（如机械系统、电力系统、化工系统、交通系统等）的控制。

在这个过程中，计算机被广泛应用于控制系统中，实现对被控对象的精确、灵活、高效的控制操作。

计算机控制系统不仅被广泛应用于工业自动化领域，还涉及到交通、能源、环保、医疗等多个领域。

对于计算机控制系统，有许多典型形式，下面我们来逐一解释。

1. 开环控制系统开环控制系统也称为非反馈控制系统，是指控制器的输出信号不受被控对象的状态影响。

简单来说，开环控制系统仅根据输入信号的大小来决定控制器的输出，而不考虑输出对被控对象产生的影响。

这种系统通常用于对被控对象的要求不高、且对控制精度要求不严格的场景。

2. 闭环控制系统闭环控制系统是指控制器的输出信号受被控对象状态的影响，通过传感器实时监测被控对象的状态，并将反馈信号传递给控制器，从而调节控制器的输出。

闭环控制系统能够实现对被控对象的精确控制，具有良好的稳定性和鲁棒性，因此被广泛应用于工业自动化领域。

3. 自动控制系统自动控制系统是指在事先设计好的规律下，能够自动地使被控对象按照设计要求进行运行或操作的系统。

这种系统广泛应用于生产线、机器设备、飞机、火箭等领域，能够提高生产效率、降低成本、减少人力投入。

4. 手动控制系统手动控制系统是指通过人工操作的方式来控制被控对象的系统。

在这种系统中，人工操作起着至关重要的作用，通常用于对被控对象要求不高、且灵活性要求较高的场景。

5. 开关控制系统开关控制系统是指控制器的输出信号只有两种状态，即开和关。

这种系统简单、成本低廉，通常用于对被控对象要求不高、且控制方式简单的场景。

通过解释以上典型形式，我们可以更深入地理解计算机控制系统的多样性和灵活性。

在实际应用中，我们需要根据被控对象的要求和控制需求来选择适合的控制系统形式，以实现最佳的控制效果。

总结回顾：在工业自动化和生产控制领域，计算机控制系统是不可或缺的重要角色。

第一章1.1 计算机控制系统是怎么样分类的？按功能和控制规律可各分几类？答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。

按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。

（2）直接数字控制（简记为DDC）。

（3）监督控制（简记为SCC）。

（4）分级控制。

（5）集散控制。

（6）计算机控制网络。

按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。

（2）比例积分微分控制（简称PID控制）。

（3）有限拍控制。

（4）复杂规律控制。

（5）智能控制。

1.2 计算机控制系统由哪些部分组成？并画出方框图。

答：计算机控制系统由控制对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。

方框图：P115 图1.21 输出反馈计算机控制系统1.9 简述采样定理及其含义。

答：采样定理：如果采样角频率ωω=2π/T大于2ωmax，即ωω≥2ωmax，则采样的离散信号ω∗(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)。

式中ωmax是连续信号y(t)的频谱特性中的最高角频率。

含义：要使采样信号ω∗(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)，必须正确选择采样角频率，使ωω≥2ωmax1.10 多路巡回检测时，采样时间τ，采样周期T和通道数N之间的关系。

答：采样时间是足够短的时间，y(kT)≈y(kT+?t),0<?t<ωω。

应满足 T≥Nωω。

1.12 设有模拟信号(0～5)V 和(2.5～5)V ，分别用8位、10位和12位A/D 转换器，试计算并列出各自的量化单位和量化误差。

答：量化单位q=ωωωω∗−ωωωω∗2ω−1≈ωωωω∗−ωωωω∗2ω,量化误差ε=q /2根据以上公式可求得(0~5)V ：(2.5~5)V ：1.14 试述数模转换器的作用？如何选择转换器的位数？答：数模转换器把数字量u(kT)转换成离散的模拟量ω∗(t)。

转换的精度取决模-数转换器的位数n ，当位数足够多时，转换可以达到足够高的精度。

第一章1.1 计算机控制系统是怎么样分类的？按功能和控制规律可各分几类？答：计算机控制系统可按功能分类，按控制规律分类和按控制方式分类。

按功能计算机控制系统的分类：（1）数据处理系统。

（2）直接数字控制（简记为DDC）。

（3）监督控制（简记为SCC）。

（4）分级控制。

（5）集散控制。

（6）计算机控制网络。

按照控制规律计算机控制系统的分类：（1）程序和顺序控制。

（2）比例积分微分控制（简称PID控制）。

（3）有限拍控制。

（4）复杂规律控制。

（5）智能控制。

1.2 计算机控制系统由哪些部分组成？并画出方框图。

答：计算机控制系统由控制对象、执行器、测量环节、数字调节器及输入输出通道等组成。

方框图：P115 图1.21 输出反馈计算机控制系统1.9 简述采样定理及其含义。

答：采样定理：如果采样角频率=2/T大于2，即≥2，则采样的离散信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)。

式中是连续信号y(t)的频谱特性中的最高角频率。

含义：要使采样信号(t)能够不失真地恢复原来的连续信号y(t)，必须正确选择采样角频率，使≥1.10 多路巡回检测时，采样时间，采样周期T和通道数N之间的关系。

答：采样时间是足够短的时间，y(kT)y(kT+),0<<。

应满足 T≥N。

1.12 设有模拟信号(0～5)V和(2.5～5)V，分别用8位、10位和12位A/D转换器，试计算并列出各自的量化单位和量化误差。

答：量化单位q=,量化误差量化误差(2.5)V量化误差1.14 试述数模转换器的作用？如何选择转换器的位数？答：数模转换器把数字量u(kT)转换成离散的模拟量(t)。

转换的精度取决模-数转换器的位数n，当位数足够多时，转换可以达到足够高的精度。

1.19 计算机控制系统有哪些主要的性能指标？如何衡量？答：计算机控制系统主要有动态指标，稳态指标和综合指标1.20 如何衡量系统的稳定性？答：用相角裕量和幅值裕量来衡量计算机控制系统的稳定程度。