计算机控制技术及系统课程思考题及习题

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。

《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。

定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统？5.过渡过程a)静态、动态？自动控制系统的平衡（静态）是暂时的、相对的和有条件的，不平衡（动态）才是普遍的、绝对的、无条件的。

计算机控制技术习题解答第一章什么是计算机控制系统计算机控制系统由哪几部分组成答：计算机控制系统就是利用计算机通常称为工业控制计算机,简称工业控制机来实现生产过程自动控制的系统;计算机控制系统的组成：计算机控制系统由计算机工业控制机和生产过程两大部分组成;、微型计算机控制系统的特点是什么微机控制系统与常规的自动控制系统相比,具有如下特点：a.控制规律灵活多样,改动方便b.控制精度高,抑制扰动能力强,能实现最优控制c.能够实现数据统计和工况显示,控制效率高d.控制与管理一体化,进一步提高自动化程度计算机控制系统结构有哪些分类指出这些分类的结构特点和主要应用场合;答：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;.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;.实时、在线方式和离线方式的含义是什么答：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;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相连,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;操作指导、DDC和SCC系统的工作原理如何它们之间有何区别和联系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;其原理框图如图所示;图操作指导控制系统原理框图2直接数字控制系统DDC系统：DDCDirect 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;其原理框图如图所示;图 DDC系统原理框图3计算机监督控制系统SCC系统：SCCSupervisory 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系统的原理框图如图所示;图 SCC系统原理框图SCC是操作指导控制系统和DDC系统的综合与发展;1.7计算机控制系统的发展趋势是什么计算机控制将在以下方面得到发展：1推广应用成熟的先进技术,普及应用可编程序控制器PLC,广泛使用智能调节器,采用新型的DCS和FCS；2大力研究和发展智能控制系统;当前最流行的控制系统有：分级递阶智能控制系统,模糊控制系统,专家控制系统,学习控制系统,神经控制系统;1．以工业PC 为基础的低成本工业控制自动化将成为主流2．PLC在向微型化、网络化发展3．面向测控管一体化设计的DCS系统4．控制系统正在向现场总线FCS方向发展5．计算机控制软件正向先进控制方向发展第二章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;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;简述两种硬件消抖电路的工作原理;采用积分电路的硬件消抖电路,首先利用积分电路将抖动的高频部分滤出,其次利用施密特触发器整形;采用RS触发器的硬件消抖电路,主要是利用RS触发器的保持功能实现消抖;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,如下图所示;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;光电耦合器电路图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;1I/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;4A/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;对理想多路开关的要求是什么理想的多路开关其开路电阻为无穷大,其接通时的导通电阻为零;此外,还希望切换速度快、噪音小、寿命长、工作可靠;采样保持器有什么作用 试说明保持电容的大小对数据采集系统的影响;采样保持器的作用：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;保持电容对数据采集系统采样保持的精度有很大影响;保持电容值小,则采样状态时充电时间常数小,即保持电容充电快,输出对输入信号的跟随特性好,但在保持状态时放电时间常数也小,即保持电容放电快,故保持性能差；反之,保持电容值大,保持性能好,但跟随特性差;在数据采样系统中,是不是所有的输入通道都需要加采样保持器为什么不是,对于输入信号变化很慢,如温度信号；或者A/D 转换时间较快,使得在A/D 转换期间输入信号变化很小,在允许的A/D 转换精度内,就不必再选用采样保持器;A/D 转换器的结束信号有什么作用根据该信号在I/O 控制中的连接方式,A/D 转换有几种控制方式它们在接口电路和程序设计上有什么特点A/D 转换器的结束信号的作用是用以判断本次AD 转换是否完成;常见的A/D 转换有以下几种控制方式,各自特点如下延时等待法:EOC 可不和I/O 口连接,程序设计时,延时大于ADC 转换时间后,取数据;保持等待法:EOC 与READY 相连,EOC 无效时,自动插入等待状态;直至EOC 有效时,取数据;查询法: EOC 可以和任意I/O 口连接,程序设计时,反复判断EOC 是否有效,直至EOC 有效时,取数据; 中断响应法: EOC 与外部中断相连,AD 转换结束后,发中断申请,在中断服务程序中取数据;假设被测温度变化范围为0o C ～1200o C,如果要求误差不超过,应选用分辨率为多少位的A/D 转换器 选择依据：124.0120012log ≈⎪⎭⎫ ⎝⎛+≥n 设计8路模拟量采集系统;请画出接口电路原理图,并编写相应的8路模拟量数据采集程序; 本例给出用8031、DAC0809设计的数据采集系统实例;把采样转换所得的数字量按序存于片内RAM 的30H~37H 单元中;采样完一遍后停止采集;其数据采集的初始化程序和中断服务程序如下：初始化程序：MOV R0,30H ；设立数据存储区指针MOV R2,08H ；设置8路采样计数值SETB IT0 ；设置外部中断0为边沿触发方式SETB EA ；CPU 开放中断SETB EX0 ；允许外部中断0中断MOV DPTR,FEF8H ；送入口地址并指向IN0LOOP ： MOVX DPTR,A ；启动A/D 转换,A 的值无意义HERE ： SJMP HERE ；等待中断中断服务程序：MOVX A,DPTR ；读取转换后的数字量MOV R0,A ；存入片内RAM 单元INC DPTR ；指向下一模拟通道INC R0 ；指向下一个数据存储单元DJNZ R2,INT0 ；8路未转换完,则继续CLR EA；已转换完,则关中断 CLR EX0 ；禁止外部中断0中断RETI ；中断返回INT0： MOVX DPTR,A ；再次启动A/D 转换RETI；中断返回 模拟量输出通道由哪几部分组成各部分的作用是什么模拟量输出通道一般由接口电路、D/A 转换器、功率放大和V/I 变换等信号调理电路组成;1D/A 转换器：模拟量输出通道的核心是数/模转换器Digital/Analog Converter,简称D/A 转换器或DAC;它是指将数字量转换成模拟量的元件或装置;2V/I 变换：一般情况下,D/A 转换电路的输出是电压信号;在计算机控制系统中,当计算机远离现场,为了便于信号的远距离传输,减少由于传输带来的干扰和衰减,需要采用电流方式输出模拟信号;许多标准化的工业仪表或执行机构,一般是采用0～10mA 或4～20mA 的电流信号驱动的;因此,需要将模拟电压信号通过电压/电流V/I 变换技术,转化为电流信号;采用74LS138、DAC0832运算放大器和CD4051等设计D/A 转换接口电路,设定DAC0832的端口地址为200H,CD4051的端口地址为201H;要求：1画出D/A 转换接口电路；2编写D/A 转换程序;解 1 D/A 转换接口电路；地址线A9 A8……A1 A0=10……00时端口地址0200H,选通DAC0832地址线A9 A8……A1 A0=10……01时端口地址0201H 选通CD40512 编写D/A 转换程序;DOUT PROC NEARMOV DX,200HMOV CX,8MOV AH,0MOV BX,OFFSET BUFNEXT: MOV AL,BXOUT DX,ALINC DXMOV AL,AHOUT DX,ALCALL DELAYINC AHDEC DXINC BXLOOP NEXTRETDOUT ENDP 第三章试求下列函数的z 变换125()e t f t t -=解 223(1)[](1)T z z Z t z +=-由位移定理2(t)1e akT f -=- 解：)(1()(1)()aT aT z e F z z z e ---=-- 3()sin f t t t ω=由Z 变换的性质 421()(2)F s s =+ 解：222()()TT zTe F z z e --=- 5()()K F s s s a =+ 解 将FS 展开成部份分式将上式进行z 反变换并整理即得 61()(2)s F s s s +=+ 解： 111()[]22F s s s =++ 将上式进行Z 反变换得;、试求下列函数的z 反变换 1(z)0.1z F z =- 解：查表可得 ()(0.1)kT f kT = k=0,1,2,…. 2(1e )()(1)(e )T T z F z z z ---=-- 答：()1kT f kT e-=- k=0,1,2, (32)(2)()(1)z z F z z +=- 解：将Fz/z 展开为下列部份分式之和留数法123,1r r ==于是 23()(1)1z z F z z z =+-- z 反变换即得：()31f kT k =+ k=0,1,2,…. 4223()21z z F z z z -+=-+ 解： 用长除法可得用部分分式法 56()(1)(5)z F z z z =++ 解：Z 反变换得：求下列函数的终值;1220.792()(1)(0.4160.208)z F z z z z =--+ 解 1110.792()lim(1z )()lim110.4160.208z z z f F z z -→→∞=-==-+ 22()(0.1)(0.8)z F z z z =-- 答： 11()lim(1z )()0z f F z -→∞=-=. 用z 变换法求解下列差分方程其中()u kT 为单位阶跃序列,系统输出的初始条件为(0)1() 2.4y y T ==，;解：对系统的差分方程进行Z 变换,于是有由上式,系统的Z 域表示式为将()[1()]1z U z Z k z ==- 以及初始条件代入并进行部份分式展开得 对他们取Z 反变换则可求得：系统的零输入响应系统的零状态响应故在输入信号作用下,系统的时间响应为：. 已知线性离散系统的方框图如图所示,试求系统的闭环脉冲传递函数解于是 12110100.950()10.9050.905z z z G G z z z z z -⎛⎫=-= ⎪---⎝⎭ 由12120.950()0.9500.905()0.9501()0.9500.95010.905KKG G z K z z KG G z z KK z -Φ===+-++- 已知离散控制系统的结构如图所示,当求当T = 1 s 时,能使系统稳定的K 值的范围; 答： 通过Z 变换得开环传递函数因为T=1所以 222[(1)(12)]()4(1)(2)K e z e e G z z z e ---++-+=--- 由上式可得系统的闭环传递函数为闭环方程为22222()4[(1)4(1)][(13)4]D Z z K e e z K e e ----=+--++-+ 由系统稳定的条件1z <求解得K 的取值范围为设有单位反馈误差采样系统,连续部份传递函数为输入()1()r t t =,采样周期 1 s T =,试求1输出z 变换()Y z ；2采样瞬时的输出响应*()y t ；3输出响应的终值()y ∞;解1依题意得2*()0.1597()0.4585(2)0.842(3) 1.235(4)y t t T t T t T t T δδδδ=-+-+-+-+3判断系统稳定性3n = 奇数D1=>0, D-1=<0列朱列表 0262.497649.64b b =<= 不稳定闭环系统不稳定,求终值无意义;。

计算机控制技术思考题与习题《计算机控制技术及其应用》第1章概述思考题与习题指导信息第1章概述1.什么就是自动控制、控制系统、自动化和社会学？[指导信息]:参看1.1自动控制的基本概念。

自动控制(autocontrol)：不用人力来实现的控制，通常可用机械、电气等装置来实现。

通常相对手动控制而言。

控制系统(controlsystem)：通过掌控去同时实现特定功能目标的系统。

而系统(system)就是由相互联系、相互作用要素共同组成的具备一定结构和功能的有机整体。

控制系统通常存有一定的规模和复杂性，否则常称作掌控装置或掌控机构。

自动化(automation)：在无人工干预情况下，一个或多个控制系统或装置按规定要求和目标的实现过程。

自动化强调的是自动控制过程，其核心概念是信息。

社会学(cybernetics)：研究各类系统的调节和掌控规律的科学。

各类系统包含动物(及人类)和机器系统。

自从1948年诺伯特维纳刊登了知名的《社会学――关于在动物和机中掌控和通讯的科学》一书以来，社会学的思想和方法已经渗透到了几乎有的自然科学和社会科学领域。

社会学着重于研究过程中的数学关系。

2.控制的本质是什么？[指导信息]:参看1.1.2自动控制中的基本问题。

控制过程本质上是一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、信息加工、信息施效等。

控制系统中的目标信息、被控对象的初始信息、被控对象和环境的反馈信息、指令信息、执行信息等，通常由电子或机械的信号来表示。

3.自动控制中有哪些基本问题？[指导信息]:参看1.1.2自动控制中的基本问题。

自动控制中的基本问题包括：自动控制系统的结构、过程、目标和品质等。

结构包含共同组成及其关系两个部分；掌控过程主要为一系列的信息过程，例如信息以获取、信息传输、信息加工、信息施效等；目标规则彰显了系统的功能；掌控品质即为为掌控的质量，可以通过系统的性能指标去评价。

4.一个控制系统由哪些部分组成？试结合一个实例来说明。

第一章计算机控制系统概述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。

计算机控制技术课后习题答案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，1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。

《计算机控制技术》习题解答第一章1.1什么是计算机控制系统？计算机控制系统由哪几部分组成？答：计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机，简称工业控制机）来实现生产过程自动控制的系统。

计算机控制系统的组成：计算机控制系统由计算机（工业控制机）和生产过程两大部分组成。

1.2、微型计算机控制系统的特点是什么？微机控制系统与常规的自动控制系统相比，具有如下特点：a.控制规律灵活多样，改动方便b.控制精度高，抑制扰动能力强，能实现最优控制c.能够实现数据统计和工况显示，控制效率高d.控制与管理一体化，进一步提高自动化程度1.3 计算机控制系统结构有哪些分类？指出这些分类的结构特点和主要应用场合。

答：（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。

1.4.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。

1.5.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？答：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。

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相连，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。

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。

(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。

图1.1微机控制系统组成框图(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。

(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。

图微机控制系统组成框图(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)。

第1章(1)什么是计算机控制系统？它有哪几部分组成？答：将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D 转换器、D/A 转换器等器件，就构成了计算机控制系统。

计算机控制系统由计算机和生产过程两大部分组成。

(3)操作台一般包括那几个组成部分？答：操作台是一个实时的人机对话的联系纽带。

通过它人们可以向计算机输入程序，修改内存的数据，显示被测参数以及发出各种操作命令等。

它主要包括以下4个部分：作用开关、一组功能键、屏幕或显示器、一组数字键。

(4)工业控制机的特点有哪些？答：可靠性高和可维修性好、控制的实时性好、环境适应性强、输入和输出通道配套好、系统的扩充性好、控制软件包功能强、系统通信功能强(5)现场总线的控制系统与传统的分布式控制系统相比，具有哪些特点？答：具有实现全数字化、开放性、智能化、互操作性、风险分散性、适应性强等优点。

(6) 嵌入式控制系统具有哪些特点？答：①是将先进的计算机技术、半导体技术以及电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。

②通常是面向用户、面向产品、面向特定应用的。

③和具体应用有机地结合在一起，其升级换代也是和具体产品同步进行的。

④为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机中，而不是存贮于磁盘等载体中。

⑤嵌入式系统本身并不具备在其上进行进一步开发的能力。

在设计完成以后，用户如果需要修改其中的程序功能，也必须借助于一套开发工具和环境。

⑥要求嵌入式系统所支持的开发工具易学、易用、可靠、高效。

第2章(2)简述采样定理。

答：如果连续信号)(t x 具有有限频谱，其最高频率为max ω，则对)(t x 进行周期采样且采样角频率max 2ω≥ωs 时，连续信号)(t x 可以由采样信号)(*t x 惟一确定，亦即可以从)(*t x 不失真地恢复)(t x 。

(3)在数据采集系统中，是不是所有的输入通道都需要加采样保持器，为什么？答：不是。

计算机控制系统自测题目及答案第一章计算机控制系统概述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围完成的，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和计算机连接，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和计算机相连接，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。

计算机控制技术课后习题详解答案文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]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。

(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。

图微机控制系统组成框图(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。

计算机控制技术与系统思考题与习题本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March《计算机控制技术与系统》课程思考题与习题第一章绪论简述计算机控制技术发展史。

简述计算机控制系统的类型、结构和特点。

计算机控制与常规控制主要不同点在哪里典型计算机控制系统有哪几部分组成，画出方框图。

什么叫做动态系统对计算机控制系统的基本要求是什么简述调节系统与跟踪系统（随动系统）的特点。

典型计算机集成制造系统（CIMS）有哪四个功能系统和两个支持系统第二章过程通道采样定理对于采样周期的选取有什么意义写出采样过程的数学描述形式。

影响采样周期选择的因素主要有哪些多路采样装置的主要作用是什么，常用采样器包括哪些过程通道的采样周期T是否越小越好，为什么A转换的工作方式主要有哪几种，简述其原理。

2.7A/D转换的工作方式主要有哪几种，简述其原理。

简述模入通道结构与各组成部分功能。

简述过程通道的类型和基本功能。

简述开关量通道的基本构成形式和主要作用。

简述开关量通道的抗干扰措施有哪些。

模出通道的类型主要有哪几种，各有什么特点保持器在过程通道中的作用是什么，举例分析。

某热工过程有16点温度信号，变化范围: 150--850 C, 采用微机监测。

求解问题： 1、若经A/D 转换后的数字量每个脉冲对应的实际温度小于等于 C , 则A/D分辨率至少为多少才能保证该精度2、写出A/D 转换后的数字量与被测点实际温度间关系式。

3、该处理方式零点迁移量为多少第三章 理论基础求下图示离散系统脉冲传递函数G(z)已知采样系统如下图所示，求下图示离散系统脉冲传递函数G(z)和当闭环系统稳定时K 的取值范围。

分析下图所示采样系统，当采样周期T=1，开环增益K=5时的稳定性。

给定传递函数110+s K，试以10倍的转角频率为近似的截止频率m ω，求满足采样定理的采样频率s ω和采样周期T 。

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。

(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。

图1.1微机控制系统组成框图(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1. 什么是计算机控制系统? 它的工作原理是怎样的？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。

3. 计算机控制系统的典型型式有哪些?各有什么优缺点?4. 实时、在线方式和离线方式的含义是什么?5. 简述计算机控制系统的发展概况。

6. 讨论计算机控制系统的发展趋势。

第二章1. 什么是接口、接口技术和过程通道?2. 采用74LS244和74LS273与PC/ISA总线工业控制机接口，设计8路数字量(开关量)输入接口和8路数字量(开关量)输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。

3. 用8位A/D转换器ADC0809与PC/ISA总线工业控制机接口，实现8路模拟量采集。

请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。

4. 用12位A/D转换器AD574与PC/ISA总线工业控制机接口，实现模拟量采集。

请画出接口电路原理图，并设计出A/D转换程序。

5. 请分别画出一路有源I/V变换电路和一路无源I/V变换电路图，并分别说明各元器件的作用?6. 什么是采样过程、量化、孔径时间?7. 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?8. 一个8位A/D转换器，孔径时间为100μS，如果要求转换误差在A/D转换器的转换精度(0.4%)内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少?9. 试AD574、LF398、CD4051和PC/ISA总线工业控制机接口，设计出8路模拟量采集系统，请画出接口电路原理图，并编写相应的8路模拟量数据采集程序。

10. 采用DAC0832和PC/ISA总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A 转换程序。

11. 采用DAC1210和PC/ISA总线工业控制机接口，请画出接口电路原理图，并编写D/A 转换程序。

12. 请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推导出输出电压与输入数字量之间的关系式。

计算机控制技术习题及答案
《计算机控制技术习题及答案》
计算机控制技术是现代工业生产中不可或缺的重要技术之一，它通过计算机系统对生产过程进行监控和控制，提高了生产效率和质量。

为了帮助学习者更好地掌握计算机控制技术的知识，以下是一些习题及答案，供大家参考和学习。

1. 什么是PLC？它的作用是什么？
答：PLC即可编程逻辑控制器，它是一种专门用于工业控制的计算机。

它的作用是接收输入信号，进行逻辑运算，然后输出控制信号，实现对生产过程的自动控制。

2. 请简要说明PID控制器的工作原理。

答：PID控制器是一种常用的控制器，它通过比较实际值和设定值的差异，计算出控制量的误差，并根据比例、积分和微分三个参数来调节控制量，使实际值逐渐接近设定值。

3. 什么是HMI？它在工业控制中起到什么作用？
答：HMI即人机界面，它是工业控制系统中的一个重要组成部分，用于实现人机交互。

通过HMI，操作人员可以直观地监控生产过程，进行参数设置和控制操作。

4. 请简要说明工业以太网的特点及其在工业控制中的应用。

答：工业以太网是一种专门用于工业控制领域的通信网络，具有高可靠性、高带宽和实时性强的特点。

它在工业控制中广泛应用于设备之间的数据通信和远程监控。

以上是一些关于计算机控制技术的习题及答案，希望能够帮助大家更好地理解
和掌握这一重要技术。

在学习过程中，还可以通过实际操作和练习来加深对知识的理解，提高自己的技能水平。

计算机控制技术的应用范围非常广泛，掌握好这门技术对于提升自身竞争力和就业前景都具有重要意义。

实验一采样与保持实验[实验1.2] 采样/保持器实验对采样实验，按下表记录下各种频率的采样周期下的输出波形。

思考题1.采样周期T应该如何取对信号恢复有利？（提示：当中涉及到A/D转换时间和计算机对信息处理所用的时间）2.系统无零阶保持器时，系统的输出波形会出现什么情况？为什么？实验二数字PID控制实验[实验2.1]标准PID控制算法记录Kp、Ti、Td、M P、ts、参数，在表2-1中填入给定的各参数与测试结果。

[实验2.2]积分分离PID控制算法记录Kp、Ti、Td、M P、ts、Eo参数，在表2-2中填入给定的各参数与测试结果。

[实验2.3]非线性PID控制算法记录Kp、Ti、Td、M P、ts、Po参数，在表2-3中填入给定的各参数与测试结果。

表2-3[实验2.4]积分分离—砰砰复式PID控制算法记录Kp、Ti、Td、M P、ts、Po、Eo参数，在表2-3中填入给定的各参数与测试结果。

实验报告要求1.填写并完成表2-1至2-4各项。

2.绘制表中对应参数的波形图。

思考题1、积分分离值的大小对系统性能有何影响？2、P．I．D各个参数对系统性能的影响是什么？3、Po和Eo的大小，对系统控制性能的影响是什么？4、采样周期过大和过小的影响是什么？实验三直流电机闭环调速实验实验原理图3.1 直流电机闭环调速系统原理框图直流电机闭环调速系统原理框图见图3-1。

当给定直流电机转速U(R)接入后（即在速度示波器的界面上设置‘目标值’），与当前转速值U（t）（光电测速机构的脉冲数）相比较，其差值e（t）在计算机中进行PID计算，解算成P（t），经数/模转换器（B2）驱动直流电机，改变电机转速，达到直流电机闭环调速控制。

1．基础知识自动控制有两种最基本的形式：开环控制和闭环控制。

开环控制系统的精度取决于元器件的精度和特性调整的精度。

当内外干扰影响不大，并且控制精度要求不高时，可采用开环控制方式。

前面我们所进行的实验，就是一些开环控制的简单实例。