《计算机控制系统》作业参考答案

《计算机控制系统》作业参考答案作业一第一章1.1什么是计算机控制系统？画出典型计算机控制系统的方框图。

答：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制. 控制系统中的计算机是由硬件和软件两部分组成的.硬件部分: 计算机控制系统的硬件主要是由主机、外部设备、过程输入输出设备组成; 软件部分: 软件是各种程序的统称，通常分为系统软件和应用软件。

图1.3-2 典型的数字控制系统1.2.计算机控制系统有哪几种典型的类型？各有什么特点。

答：计算机控制系统系统一般可分为四种类型：①数据处理、操作指导控制系统；计算机对被控对象不起直接控制作用,计算机对传感器产生的参数巡回检测、处理、分析、记录和越限报警，由此可以预报控制对象的运行趋势。

②直接数字控制系统；一台计算机可以代替多台模拟调节器的功能，除了能实现PID调节规律外, 还能实现多回路串级控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解藕控制，以及自适应、自学习,最优控制等复杂的控制。

③监督计算机控制系统；它是由两级计算机控制系统：第一级DDC计算机, 完成直接数字控制功能；第二级SCC计算机根据生产过程提供的数据和数学模型进行必要的运算，给DDC计算机提供最佳给定值和最优控制量等。

④分布式计算机控制系统。

以微处理机为核心的基本控制单元，经高速数据通道与上一级监督计算机和CRT操作站相连。

1.3.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么？计算机控制系统有哪些优点？答：计算机控制系统与连续控制系统主要区别：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用计算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制。

与采用模拟调节器组成的控制系统相比较，计算机控制系统具有以下的优点：(1)控制规律灵活，可以在线修改。

(2)可以实现复杂的控制规律，提高系统的性能指标.(3)抗干扰能力强，稳定性好。

计算机控制系统课后答案1. 概述计算机控制系统是指利用计算机进行控制的系统，它采用计算机硬件和软件的协同作用，对被控对象进行监测、测量、判断以及控制操作的任务。

本文将回答计算机控制系统课后习题，以帮助读者加深对该课程的理解。

2. 习题答案2.1 什么是计算机控制系统？计算机控制系统是指利用计算机硬件和软件的协同作用，对被控对象进行监测、测量、判断以及控制操作的系统。

其核心是计算机的控制程序，通过对输入信号的处理和对输出信号的控制，实现对被控对象的精准控制。

2.2 计算机控制系统的组成计算机控制系统主要由以下几个组成部分构成：•输入设备：用于采集被控对象的状态信息，将其转化为数字信号输入到计算机中。

•输出设备：将计算机产生的控制信号转化为可被被控对象接受的信号。

•中央处理单元（CPU）：负责执行控制程序，对输入信号进行处理和判断，并产生相应的控制信号。

•存储器：用于存储控制程序和控制数据。

•总线：用于传输控制信号和数据，连接CPU、存储器和输入输出设备。

2.3 计算机控制系统的特点•精确性：计算机控制系统能够对被控对象进行精确的控制，实时调整控制参数，确保控制过程的稳定性和准确性。

•灵活性：通过编写不同的控制程序，可以实现对不同对象的控制，具有很高的灵活性。

•可靠性：计算机控制系统具有自主诊断和故障处理能力，当出现故障时，能够自动检测、定位和修复错误，提高了系统的可靠性。

•扩展性：计算机控制系统可以根据需要增加或替换硬件设备，增加系统的功能和性能。

•可维护性：计算机控制系统通常使用模块化设计，方便对系统进行维护和升级。

2.4 计算机控制系统的应用领域计算机控制系统广泛应用于工业自动化领域，例如：•工业生产线控制：计算机控制系统可以对生产线上的各个环节进行监控和控制，提高生产效率和产品质量。

•交通信号控制：计算机控制系统可以对交通信号灯进行精确控制，实现交通流量的调度和优化。

•智能家居系统：计算机控制系统可以对家庭设备进行智能控制，实现远程操控和自动化管理。

计算机控制系统课后答案1. 介绍本文是针对计算机控制系统课后作业的答案汇总。

在课程中涉及到的问题和概念将会一一解答和说明，帮助读者更好地理解和掌握计算机控制系统。

2. 问题解答2.1 列举计算机控制系统的应用领域。

计算机控制系统广泛应用于以下领域：- 工业自动化控制：用于控制工业生产线上的各种设备和工艺过程。

- 交通运输系统：包括地铁、公交、航空、航天等领域的运输工具的控制。

- 农业自动化：应用于农业机械和设备的控制，提高农业生产效率。

- 医疗设备控制：用于医疗设备的自动控制和监测。

- 建筑智能化：用于建筑内部的照明、供暖、空调等控制系统。

- 安防、监控系统：包括视频监控、入侵报警等各种安全系统的控制。

2.2 计算机控制系统的组成结构是什么？计算机控制系统的基本组成结构包括： - 传感器：用于将被控制对象的状态转换为电信号，并输入到控制系统中。

- 执行器：根据控制系统的指令，执行相应的动作，控制被控制对象。

- 控制器：对传感器采集到的数据进行处理和分析，并产生相应的控制指令。

- 通信网络：用于传输控制指令和传感器数据的通信网络。

- 计算机：负责控制器的运行和算法的执行，对控制系统进行监控和管理。

2.3 什么是开环控制系统和闭环控制系统？它们的区别是什么？开环控制系统是指控制器只根据预先设置的控制指令，对被控制对象进行控制，而不对被控制对象的输出进行测量和反馈。

因此，开环控制系统的控制效果受到外界扰动和被控制对象本身性能变化的影响。

闭环控制系统是指控制器在对被控制对象进行控制的同时，通过测量被控制对象的输出信号，并与设定值进行比较，产生反馈信号进行控制调节。

闭环控制系统能够根据被控制对象实际输出的变化来调整控制指令，使控制效果更加稳定和准确。

区别： - 开环控制系统没有反馈环路，只根据预先设置的控制指令对被控制对象进行控制；闭环控制系统设有反馈环路，通过测量被控制对象的输出进行调节。

吉林大学21秋《计算机控制系统》在线作业一答案参考1. 系统在三种不同输入的作用下，经过调整时间后，系统偏差就可消失。

( )A.正确B.错误参考答案：A2. 在固有频率一定前提下，随阻尼比增大，二阶系统的峰值时间增大。

( )A.正确B.错误参考答案：A3. 系统在三种不同输入的作用下，分别经过一拍、两拍、三拍得调整，系统偏差就可消失，过渡时间( )。

A.最长B.最短C.多个周期D.不确定参考答案：B4. 计算机控制系统是模拟信号和数字信号共同存在的混合系统。

( )A.正确B.错误参考答案：A5. 顶板规则冒落多发生在属于散体结构的坚硬岩体中。

( )此题为判断题(对，错)。

参考答案：×6. 软件是工业控制机的程序系统；其中面向控制系统本身的程序，并根据系统的具体要求，由用户自己设计的软件称作( )。

A、系统软件B、应用软件C、支持软件D、控制软件参考答案：B7. 低通滤波器能抑制电网侵入的外部低频干扰。

( )A.正确B.错误参考答案：B8. 在程序设计的过程中，程序设计人员选取一种适当地高级(或汇编)语言，书写程序的步骤叫做( )。

A、编译B、程序设计C、调试D、编码参考答案：D9. 在下列控制信号中，不是给程序存贮器扩展使用的是( )。

A./PSENB./EAC.ALED./WR参考答案：D10. 分布式系统的调度端一般为局域网系统。

( )T.对F.错参考答案：T11. 输入输出通道是计算机控制系统的核心。

( )A.正确B.错误参考答案：B12. 二阶系统的单位脉冲响应是一减幅正弦振荡函数，其稳态值为1。

( )A.正确B.错误参考答案：A13. 数控系统按控制方式来分类，可以分为( )，这三种控制方式都是运动的轨迹控制。

A.点位控制B.点面控制C.直线切削控制D.轮廓切削控制参考答案：ACD14. 线性连续控制系统采用拉普拉斯变换，离散控制系统采用Z变换。

( )A.正确B.错误参考答案：A15. 门控位GATA=0定时器的启动只由TR位的状态决定。

1-1 什么是计算机控制系统？画出一个实际计算机控制系统原理结构图，并说明一个计算机控制系统由哪些部分组成及各部分的作用。

利用计算机参与控制的系统称为计算机控制系统。

1-2 简述计算机控制系统的控制过程。

实时数据采样实时计算控制量实时控制实时管理1-3 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，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：生产过程和计算机系统直接连接，并接受计算机直接控制的方式称为在线或联机方式。

(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的方式叫做“脱机”方式或“离线”方式。

1-4 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？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。

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。

(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)。

(4)生产过程装置a.测量变送单元：为了测量各种参数而采用的相应检测元件及变送器。

b.执行机构：要控制生产过程，必须有执行机构。

1.5 计算机控制系统的软件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？就功能来分，软件可分为系统软件、应用软件及数据库。

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。

系统软件包括：a.操作系统：即为管理程序、磁盘操作系统程序、监控程序等；b.诊断系统：指的是调节程序及故障诊断程序；c.开发系统：包括各种程序设计语言、语言处理程序(编译程序)、服务程序(装配程序和编辑程序)、模拟主系统(系统模拟、仿真、移植软件)、数据管理系统等；d.信息处理：指文字翻译、企业管理等。

[东北大学]20秋学期《计算机控制系统》在线平时作业3
试卷总分:100 得分:100
一、单选题 (共 5 道试题,共 25 分)
1.二阶系统的阻尼比一定时，固有频率增大，峰值时间_____？
A.增大
B.减小
C.不变
D.不确定
[正确选择是]:B
2.当{图}取百分之2时，一阶系统的单位阶跃响应需要过渡过程时间等于_____。

A.T
B.2T
C.3T
D.4T
[正确选择是]:D
3.下列哪个不属于计算机控制系统的过程输入通道。

A.温度
B.压力
C.流量
D..继电器
[正确选择是]:D
4.低通滤波器可以让高于_____Hz虑掉。

A.50
B.60
C.70
D.80
[正确选择是]:A
5.计算机控制系统中通过_____将模拟信号转化数字信号。

A.控制器
B.A/D转换器
C.D/ A转换器
D.保持器
[正确选择是]:B
二、判断题 (共 15 道试题,共 75 分)
6.低通滤波器可让80Hz的工频信号无衰减地通过。

（）
[正确选择是]:错误
7.计算机控制系统是在连续控制系统基础上发展起来的。

（）
[正确选择是]:正确。

计算机控制系统第1次作业一、单项选择题(只有一个选项正确，共17道小题)1.D/A变换器将数字编码信号转换为相应的时间连续模拟信号，通常要完成2种变换：答案：（B ）(A) 采样保持、编码(B) 解码、保持(C) 编码、保持(D) 采样保持、解码2. 通常将时间断续幅值连续的信号称为：答案：（D ）(A) 连续信号(B) 模拟信号(C) 数字信号(D) 采样信号3.答案：（A ）(A)(B)(C)(D)4. 如果连续信号中所含频率分量的最高频率为，那么就完全可以用周期为T的均匀采样值来描述，T满足：答案：（C ）(A)(B)(C)(D)5.答案：（B ）(A)(B)(C)(D)6.答案：（A ）(A)(B)(C)(D)7. 采样周期T是影响稳定性的重要参数，一般来说，T减小，稳定性____。

答案：（B ）(A) 增大(B) 减小(C) 不变(D) 不确定8. 对于单位负反馈闭环连续系统，其相应的采用零阶保持器的离散系统的稳态误差与采样周期T的关系为____。

答案：（ D ）(A) 稳态误差随着T增大而增大(B) 稳态误差随着T增大而减小(C) 稳态误差与T不确定(D) 稳态误差与T无关9. 在离散系统中，已知脉冲传递函数的极点，若脉冲响应则脉冲响应为答案：（C ）(A) 正负交替收敛脉冲序列(B) 单调发散脉冲序列(C) 正负交替发散脉冲序列(D) 单调衰减脉冲序列10. 下面关于一阶向后差分的离散化方法，说法错误的为答案：（D ）(A)(B)(C)(D)11.答案：（C ）(A)(B)(C)(D)12. 下面关于数字PID调节器说法错误的是答案：（B ）(A) 增大比例系数可以加快系统的响应速度及减少稳态误差，但过大的比例系数可能加大系统超调；(B) 积分环节可以消除或减少控制系统的稳态误差，增加积分时间常数，有利于增加系统的稳定性，减少超调量，加快系统静态误差的消除；(C) 增加微分时间常数将有助于加速系统的动态响应，使系统超调量减少；(D) 微分作用有可能放大系统的噪声，减低系统的抗干扰能力；13.答案：（A ）(A) F(B) F，G(C) F，G，C(D) F，C14.答案：（D ）(A) S(B) S，Q(C) Q，R(D) Q15.对于计算机连续域-离散化设计方法，控制器等效传递函数中的是指（）环节。

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。

一问答题 (共6题，总分值60)1.根据采样过程的特点，可以将采样分为哪几种类型？（10 分）答案：答：根据采样过程的特点，可以将采样分为以下几种类型。

(1) 周期采样(2) 同步采样(3) 非同步采样(4) 多速采样(5) 随机采样2.简述线性定常离散系统的能控性定义。

（10 分）无答案3. 简述积分调节的作用（10 分）答案：答：为了消除在比例调节中的残余静差，可在比例调节的基础上加入积分调节。

积分调节具有累积成分，只要偏差e不为零，它将通过累积作用影响控制量u，从而减小偏差，直到偏差为零。

积分时间常数T I大，则积分作用弱，反之强。

增大T I将减慢消除静差的过程，但可减小超调，提高稳定性。

引入积分调节的代价是降低系统的快速性。

4. 简述现场总线控制系统的基本组成。

（10 分）现场总线控制系统由控制系统、测量系统、管理系统、通信网络等部分组成。

5. 等效离散化设计方法存在哪些缺陷？（10 分）答案：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。

(2) 没有反映采样点之间的性能。

(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，因此，这种方法也被称为近似设计。

6. 列举三种以上电源抗扰措施。

（10 分）安装电源低通滤波器 ,2 采取变压器屏蔽和分路供电措施 3 使用压敏电阻和均衡器4直流侧去耦措施二计算题 (共2题，总分值40)1.写出从坐标原点出发的任意象限直线的逐点比较法插补的程序框图。

（20 分）2. 已知某连续控制器的传递函数为试用双线性变换法求出相应的数字控制器的脉冲传递函数D(z)，其中T=1s 。

（20 分） 解：令1111212112111z z z s T z T z z -------===+++ 112221n n 22222121n n n n n n n 21(21)()()()2(44)(28)44z s z z z U z D z E z s s z z ωωωξωωωξωωωξ-------=+++===++-++-+++ 控制器的差分形式为222n n n n 222n n n n n n 2844()(1)(2)(()2(1)(2))444444u k u k u k e k e k e k ωωωξωωωξωωξωωξ--++-+-=+-+-++++++。