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计算机控制系统(期末复习资料)⏹ 第一章 绪论1、计算机控制系统的组成：由计算机（工业控制计算机）和工业对象（被控对象）组成。
2、计算机控制过程的3个步骤：实时数据采集；实时决策；实时控制。
3、过程输入输出通道：计算机和被控对象（或生产过程）之间设置的信息传递和转换的连接通道。
4、采样过程：在计算机控制系统中，信号是以脉冲序列或数字序列的方式传递的，把连续信号变成数字序列的过程；采样开关：实现采样的装置。
5、控制系统的稳态控制精度由A/D 、D/A 转换器的分辨率决定。
6、计算机控制系统是利用离散的信号进行控制运算。
7、香农采样定理：一个连续时间信号f(t)，设其频带宽度是有限的，其最高频率为ωmax(或fmax)，如果在等间隔点上对该信号f(t)进行连续采样，为了使采样后的离散信号f *(t)能包含原信号f(t)的全部信息量。
则采样角频率只有满足下面的关系：ωs ≥2ωmax8、采样保持器：将数字信号序列恢复成连续信号的装置。
9、零阶保持器所得到的信号是阶梯信号，它只能近似地恢复连续信号。
⏹ 第二章 Z 变换及Z 传递函数1、计算机控制系统属于闭环离散控制系统，它的输出量与输入量之间的关系可用差分方程来描述。
2、部分分式法3、常用信号的Z 变换单位脉冲信号： 单位阶跃信号： 单位速度信号： 指数信号：正弦信号： 4、常用Z 变换表5、连续系统是用微分方程描述的，离散系统是用差分方程描述的，差分方程是离散系统时域分析的基础，而计算机系统的本质是离散系统。
6、Z 传递函数：在零初始条件下离散系统的输出与输入序列的Z 变换之比。
)()(t t f δ=)(1)(t t f =tt f =)(at e t f -=)(t t f ωsin )(=7、Z 传递函数的物理可实现性：k 时刻的输出y(k)不依赖于k 时刻之后的输入，只取决于k 时刻及k 时刻之前的输入和k 时刻之前 的输出。
故G(z)是物理可实现的。
计算机控制技术课后习题答案第一章绪论1.计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：P2(1)实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入(2)实时决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按预定的控制规律，决定将要采取的控制策略。
(3)实时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2 .计算机控制系统是由哪几部分组成？画出方块图并说明各部分的作用。
P3答：（1）计算机控制系统是由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部组成。
（2）方块图如下图所示：图计算机控制系统的组成框图作用：①工业控制机软件由系统软件、支持软件和应用软件组成。
其中系统软件包括操作系统、引导程序、调度执行程序，它是支持软件及各种应用软件的最基础的运行平台；支持软件用于开发应用软件；应用软件是控制和管理程序；②过程输入输出设备是计算机与生产过程之间信息传递的纽带和桥梁。
③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。
3. 计算机控制系统的实时性、在线方式、与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？P2(1)实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。
(2)在计算机控制系统中要考虑实时性，因为根据工业生产过程出现的事件能够保持多长的时间；该事件要求计算机在多长的时间以内必须作出反应，否则，将对生产过程造成影响甚至造成损害。
4. 计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？P4~7（1）操作指导系统（OIS）优点：结构简单、控制灵活和安全。
缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制多个对象。
（2）直接数字控制系统(DDC)优点：实时性好、可靠性高和适应性强。
（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最有工况。
计算机控制系统习题集目录一各章习题 (1)二填空题练习 (6)三简答题练习 (8)四综合题练习 (11)一各章习题1.1 第1章绪论1. 计算机控制系统的硬件主要包括哪几个部分？2. 什么是过程控制通道，过程控制通道主要有哪几种？3. 根据计算机控制系统的发展历史和在实际应用中的状态，计算机控制系统可分为哪6类，各有何特点？4. 计算机控制系统从深度和广度两方面各有何发展趋势。
1.2 第2章计算机控制系统中的检测设备和执行机构1. 什么叫传感器及变送器？2. 简述压力检测的主要方法和分类。
3. 简述温度检测的主要方法和分类。
4. 简述热电偶测温的原理。
2. 物位仪表分为哪几类？6. 简述电容式差压变送器的工作原理。
7. 简述常用执行机构和执行器的工作原理。
8. 简述TT302温度变送器的结构和工作原理。
9. 简述交流、直流伺服电机的工作原理。
10.简述步进电机的工作原理。
1.3 第3章计算机总线技术1.什么叫总线？为什么要制定计算机总线标准？2.计算机总线可以分为哪些类型？3.评价总线的性能指标有哪些？4.STD总线有哪些特点？5.常用的PC总线有哪些？各有什么特点？6.简述PCI总线的性能特点。
7. 简述IEEE-488总线的工作过程。
8. 详述RS-232C 、RS-485和RS-422总线的特点和性能。
9. RS-232C 总线常用的有哪些信号？如何通过该接口实现远程数据传送？10. 什么是平衡方式和不平衡传输方式？试比较两种方式的性能。
11. USB 数据传输方式有哪几种？USB 协议中是如何区分高速设备和低速设备的？12. 简述USB 总线的枚举过程1.4 第4章 过程通道与人机接口1．什么是过程通道？过程通道由哪几部分组成？2．画出数字量输入输出通道的结构。
3．在数字量输入调理电路中，采用积分电容或RS 触发器是如何消除按键抖动的？4．数字量输出驱动电路有哪三种形式？各有什么特点？5．画出D/A 转换器原理框图，并说明D/A 转换的原理。
第一章：绪论1、计算机控制系统组成（作业）2、工作原理：（作业） （1）实时数据采集 （2）实时控制决策 （3）实时控制输出 （4）实时显示和数据保存 （5）联网通信（测控管一体化）失败：一、若控制时间间隔取的太长，则控制效果可能变差。
二、若控制时间间隔取的太短，计算机在这个采样时间间隔内不能完成前三项工作，也会引起控制质量下降。
3、 （1）在线方式：在SCC 中，生产过程与计算机连接，且受计算机控制的方式称为在线方式。
离线方式：生产过程不与计算机连接，即不受计算机控制，或称为脱机方式（2）实时的含义：是指被控量的检测，控制信号的计算，控制信号的输出都必须在一定的时间间隔内完成。
由计算机中断自动产生，或采用查询方式产生，或由用户自行设定 一个在线的系统不一定是一个实时系统，但是一个实时系统必定是在线系统。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字（开关）量输入输出通道。
4、按完成的功能和结构（6种典型形式：···，DDC 、SCC 、DCS 、FCS 、····） 按照控制规律分类（填空）（1）数字程序和顺序控制（2）PID 控制：调节器的输出是调节器输入的比例、积分和微分的函数 （3）最小拍控制：要求设计的系统在尽可能短的时间内完成调节过程 （4）复杂规律的控制 （5）智能控制计算机控制装置生产过程按照控制方式的不同，计算机控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。
5、常用的典型机型（1）单片微型计算机: 内含有微处理器的特殊超大规模集成电路，专用性强、内存容量小，本身不具备自开发功能（2）PLC：可靠性高、编程容易、功能完善、扩展灵活、安装调试简单方便（3）工业PC：小板结构模块化设计；标准化及兼容性；完善的I/O通道；环境适应能力强、可靠性高；软件丰富(组态软件）6、计算机控制系统的发展趋势一、单片机（微处理器）组成的控制系统日趋先进二、可编程逻辑控制器（PLC）得到广泛应用三、推广使用新型的集散控制系统（DCS）四、大力发展和采用现场控制总线技术五、大力研究和发展智能控制系统第二章：过程输入输出通道技术1、模拟量输入信道（A/D信道或AI信道）的任务是把被控对象的过程参数的模拟量信号转换成计算机可以接收的数字量信号.2、多路模拟信号集中采集式一、集中式数据采集系统的典型结构：(1)多路共享采集电路分时采集；(2)多路同步取样共享A/D分时采集(3)多通道同步采样A/D，分时传输数据；多信道独立取样A/D，有通道缓存二、分布式采集3、典型模拟调理电路的组成框图4、传感器的主要技术指标：（将被测量→转换后续电路可用电量）（填空） 1）测量范围：与被测量实际变化范围相一致。
第一章绪论1.计算机控制是关于计算机技术如何应用于工业生产过程自动化的一门综合性学问。
2.一个完整的计算机控制系统是由硬件和软件两大部分组成的。
(1)硬件组成计算机控制系统的硬件一般由主机、常规外部设备、过程输入/输出设备、操作台（操作员与系统之间进行人机对话的信息交换工具）、接口电路和通信设备等组成(2)软件组成软件通常分为系统软件和应用软件两大类。
由模拟信号到数字信号的转换以及由数字信号到模拟信号的转换，主要包含信号的采样、量化和保持几个过程。
3.计算机控制系统的分类(1)数据采集系统(DAS)数据采集系统是计算机应用于生产过程控制最早、也是最基本的一种类型，(2)操作指导控制系统(OGC)操指导控制系统是基于数据采集系统的一种开环系统，(3)直接数字控制系统(DDC)直接数字控制系统是用一台计算机不仅完成对多个被控参数的数据采集，而且能按一定的控制规律进行实时决策，并通过过程输出通道发出控制信号，实现对生产过程的闭环控制，(4)计算机监督控制(SCC)系统计算机监督控制系统是OGC系统与常规仪表控制系统或DDC系统综合而成的两级系统，(5)分散控制系统(DCS)以多台微型计算机为基础的分散控制系统。
DCS采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调的设计原则，自下而上可以分为若干级，如过程控制级、控制管理级、生产管理级和经营管理级等。
DCS 又称分布式或集散式控制系统。
4.控制计算机几种典型的常用机型。
1.可编程控制器(PLC)2.可编程调节器3.单片微型计算机4.总线式工控机5.集散控制系统(DCS)6.现场总线控制系统(FCS)5.计算机控制系统设计的原则(1)可靠性要高系统的可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。
在工业计算机控制系统中，可靠性指标一般用系统的平均无故障时间(Mean Time Between Failure，MTBF)来表示。
MTBF反映了系统可靠工作的能力。
