下载文档原格式
第1章概述.................................................................................................................................... 1-2第2章计算机控制系统的理论基础.......................................................................................... 2-1第3章数字控制器的设计与实现.............................................................................................. 3-1第4章控制系统中的计算机及其接口技术.............................................................................. 4-1第5章计算机控制系统中的过程通道...................................................................................... 5-1第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术.................................................................................. 6-1第7章控制系统的组态软件....................................................................................................... 7-1第8章DCS集散控制系统.......................................................................................................... 8-1第9章计算机控制系统的解决方案.......................................................................................... 9-1第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用............................................................ 10-1第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用 ....................................................... 11-1第1章概述1.什么是自动控制、控制系统、自动化和控制论？[指导信息]:参见1.1自动控制的基本概念。
第一章1、计算机控制系统是由哪几部分组成的？画出方框图并说明各部分的作用。
答:计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成；框图P3。
1）工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、DCS操作员站等方面。
2）PIO设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道，在两者之间起到纽带和桥梁的作用。
3）生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。
2、计算机控制系统中的实时性、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？（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）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。
3.计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？（1）操作指导控制系统（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，不能控制对象。
（2）直接数字控制系统(DDC) （属于计算机闭环控制系统）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。
（4）集散控制系统优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
（5）现场总线控制系统优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。
（6）PLC+上位系统优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。
附加：计算机控制系统的发展趋势是什么？大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。
为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。
第一章1．微型计算机控制系统与连续控制系统的主要异同点是什么？答：将连续控制系统中的控制器用微型计算机来代替，就可以构成微型计算机系统。
控制系统中引入微型计算机后，控制规律便可由程序实现，微型计算机执行相应的程序，实现对被控参数的控制。
在连续控制系统中，系统的控制规律是由硬件电路实现的，改变控制规律就要改变硬件；而在微型计算机控制系统中，控制规律是通过程序实现，改变控制规律只需改变程序。
在微型计算机控制系统中，微型计算机的输入和输出都是数字信号，而变换发送单元送出的信号，以及大多数执行机构所能接收的信号，都是模拟信号。
因此，系统中需要有A/D转换器和D/ A转换器。
连续控制系统不断地测量，经过反馈及补偿后，对生产过程产生连续不断的控制。
微型计算机控制系统是采样控制系统。
微型计算机每隔一个采样周期T会对被控参数进行一次测量，根据一定控制规律算出控制量后，去控制生产过程。
在两次采样时刻之间，微型计算机对被控参数不进行测量，其输出控制量自然也保持不变。
当用一台微型计算机控制多个参数时，微型计算机按巡回测量控制方式工作。
2.从微型计算机参与控制的方式上，微型计算机控制系统可分为哪几类？各有什么特点？答:可分为数据采集系统（DAS）、直接数字控制系统（DDC）、监督算机控制系统（SCC）、分散型控制系统（DCS）。
数据采集系统（DAS）：数据采集系统中微型计算机通过模拟量、开关量输入通道进行数据采集，将采集到的数据进行分析处理，以实现生产过程中的集中监视及实现生产过程的操作指导。
该系统中的微型计算机不直接参与生产过程控制，不会对生产过程产生直接影响。
直接数字控制系统（DDC）：微型计算机通过模拟量输入通道、数字量输入通道进行数据采集，然后按照一定的控制规律进行实时决策，最后通过模拟量输出通道、数字量输出通道输出控制信号，实现对生产过程的直接控制。
由于该系统中夺得微型计算机直接参与生产过程的控制，故要求微型计算机系统实时性好、可靠性高和环境适应性好。
《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。
计算机控制技术课后习题答案第一章绪论习题 1：计算机控制系统的控制过程可概括为以下三个步骤：1. 及时数据收集：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. 及时决策：对收集到的被控量进行分析和处理，并按预定控制规律，决定将要采取的控制策略。
3. 及时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，达成控制任务。
答案：上述三个步骤分别对应计算机控制系统的三个基本环节：数据采集、数据处理和控制执行。
这些环节确保了控制系统能够实时响应并调整被控对象的运行状态。
习题 2：计算机控制系统是由哪几部分构成？画出方块图并说明各部分的作用。
答案：计算机控制系统主要由以下几部分构成：1. 工业控制机：包括CPU、内存、输入输出接口等，负责数据处理和控制指令的执行。
2. 测量变送装置：用于检测被控量的变化，并将模拟信号转换为数字信号。
3. 执行机构：根据控制指令执行相应的动作，如调节阀门、电机启动等。
4. 被控对象：需要被控制的物理过程或设备。
方块图：```被控对象|v测量变送装置 --> 工业控制机 --> 执行机构```各部分作用：- 测量变送装置：将物理量转换为电信号，便于工业控制机处理。
- 工业控制机：进行数据处理、控制策略制定和指令输出。
- 执行机构：根据指令执行动作，实现对被控对象的控制。
习题 3：计算机控制系统的实时、在线方式和离线方式的含义是什么？答案：1. 实时：指信号的输入、计算和输出都在一定时间范围内完成，即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理，并在一定时间内作出反应进行控制。
2. 在线方式：生产过程设备直接与计算机连接，生产过程直接受计算机控制。
3. 离线方式：生产过程设备不直接与计算机连接，通过中间记录介质进行联系和控制。
第二章微型计算机控制系统习题 1：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？答案：微型计算机控制系统的硬件主要由以下几部分组成：1. CPU：核心部件，负责数据处理和控制指令的执行。
第一章（绪论）作业1.1什么是计算机控制系统？工作原理是怎样的？答：（1）计算机控制系统就是利用计算机来实现生产过程控制的系统。
、（2）计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：a、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。
b、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。
c、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。
1.2它由哪几部分组成？答：计算机控制系统由工业控制机和生产过程两个大部分组成。
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、电气开关装置。
计算机控制系统的组成框图见书本第2页（图1.2）。
1.3 计算机控制系统的典型形式有哪些？各有什么优缺点？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 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。
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。
计算机控制技术及应用课后答案【篇一：计算机控制技术课后习题答案】统由哪些部分组成？并画出方框图。
解：若将自动控制系统中控制器的功能用计算机或数字控制装置来实现，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图1-1所示。
因此，简单说来，计算机控制系统就是由各种各样的计算机参与控制的一类系统。
在计算机控制系统中，控制规律是用软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制。
控制器与执行机构之间是da转换器，负责将数字信号转换成模拟信号；ad转换器则相反将传感器采集的模拟信号，转换成数字信号送给控制器。
2．计算机控制系统是怎样分类的？按功能和控制规律可分为几类？解：计算机控制系统与其所控制的对象、采取的控制方法密切相关。
因此，计算机控制系统的分类方法很多，可以按照系统的功能、控制规律或控制方式等进行分类。
按功能及结构分类：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统、工业以太网控制系统、综合自动化系统。
按照控制规律分类：程序和顺序控制、比例积分微分控制(简称pid控制)、最少拍控制、复杂规律的控制、智能控制。
3．计算机控制系统的主要特点有哪些？解：主要有以下特点：1．数字模拟混合的系统。
在连续控制系统中，各处的信号是连续模拟信号。
而在计算机控制系统中，除仍有连续模拟信号外，还有离散信号、数字信号等多种信号。
因此，计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。
2．灵活方便、适应性强。
一般的模拟控制系统中，控制规律是由硬件电路实现的，控制规律越复杂，所需要的模拟电路往往越多，如果要改变控制规律，一般就必须更改硬件电路。
而在计算机控制系统中，控制规律是由软件实现的，计算机执行预定的控制程序就能实现对被控参数的控制，需要改变控制规律时，一般不对硬件电路作改动，只要改变控制程序就可以了。
3．可实现复杂控制规律。
计算机具有丰富的指令系统和很强的逻辑判断功能，能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。
《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。
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。
《计算机控制技术》（机械工业出版社范立南、李雪飞）习题参考答案第1章1．填空题(1) 闭环控制系统，开环控制系统(2) 实时数据采集，实时决策控制，实时控制输出(3) 计算机，生产过程(4) 模拟量输入通道，数字量输入通道，模拟量输出通道，数字量输出通道(5) 系统软件，应用软件2．选择题(1) A (2) B (3) C (4) A (5) B3．简答题(1) 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，其基本框图如图所示。
计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机）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。
(2)操作指导控制系统：其优点是控制过程简单，且安全可靠。
适用于控制规律不是很清楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。
其缺点是它是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。
直接数字控制系统：设计灵活方便，经济可靠。
能有效地实现较复杂的控制，如串级控制、自适应控制等。
监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。
其中SCC+模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。
SCC+DDC的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活，但是其缺点是数学模型的建立比较困难。
集散控制系统：又称分布式控制系统，具有通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率等优点。
缺点是系统比较复杂。
计算机集成制造系统：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。
第1章概述 ............................................................... 1-2第2章计算机控制系统的理论基础 ........................................... 2-1第3章数字控制器的设计与实现 ............................................. 3-1第4章控制系统中的计算机及其接口技术 ..................................... 4-1第5章计算机控制系统中的过程通道 ......................................... 5-1第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术 ....................................... 6-1第7章控制系统的组态软件 ................................................. 7-1第8章 DCS集散控制系统.................................................... 8-1第9章计算机控制系统的解决方案 ........................................... 9-1第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用 ............................. 10-1第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用 ........................... 11-1第1章概述1.什么是自动控制、控制系统、自动化和控制论？[指导信息]:参见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(control system)：通过控制来实现特定功能目标的系统。
而系统(system)是由相互联系、相互作用要素组成的具有一定结构和功能的有机整体。
控制系统通常有一定的规模和复杂性，否则常称为控制装置或控制机构。
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。
控制论(cybernetics)：研究各类系统的调节和控制规律的科学。
各类系统包括动物(及人类)和机器系统。
自从1948 年诺伯特·维纳发表了著名的《控制论——关于在动物和机中控制和通讯的科学》一书以来，控制论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。
控制论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]:参见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]:参见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。
结构包括组成及其关系两个部分；控制过程主要为一系列的信息过程，如信息获取、信息传输、信息加工、信息施效等；目标规则体现了系统的功能；控制品质即为控制的质量，可通过系统的性能指标来评价。
4.一个控制系统由哪些部分组成？试结合一个实例来说明。
[指导信息]:参见1.1.2 自动控制中的基本问题。
一个控制系统可以由控制单元、执行单元、反馈单元、被控对象、目标规则组成，它们的相互关系参见图1 5所示。
控制系统结构框图5.控制系统的性能指标有哪些？试结合一个实例来说明。
[指导信息]:参见1.1.2 自动控制中的基本问题。
控制系统的性能指标有传统意义上的性能指标和广义的评价指标。
统意的性能指标有稳定性、快速性、准确性等。
广义的评价指标包括可靠性、操作性、互换性、效率以及性价比等。
（结合实例来说明略。
）6.一个典型的计算机控制系统由哪些部分组成？它们的关系如何？[指导信息]:参见1.2.1 计算机控制系统的结构。
计算机系统分为硬件系统和软件系统，硬件系统包括计算机、输入输出接口、过程通道(输入通道和输出通道)、外部设备(交互设备和通信设备等)，软件系统包括系统软件和应用软件，其中计算机系统作为控制单元，见图1 6所示。
设计人员管理人员操作人员其他系统典型计算机控制系统的结构框图7.计算机控制系统有哪些分类？试比较DDC、SCC、DCS和FCS的各自特点。
[指导信息]:参见1.2.2计算机控制系统的分类。
分类方法有：按系统结构的分类、按控制器与被控对象的关系分类、按计算机在控制系统中的地位和工作方式分类、按控制规律分类。
其中DDC(Direct Digital Control)、SCC(Supervisory Computer Control)、DCS(Distributed Control System) 和FCS(Field bus Control System)是按计算机在控制系统中的地位和工作方式来分类的。
DDC中的计算机直接承担现场的检测、运算、控制任务，相当于“一线员工”。
SCC系统中的SCC计算机主要完成监督控制，指挥下级DDC计算机完成现场的控制，相当于“车间主任”或“线长”。
DCS由多台分布在不同物理位置的计算机为基础，以“分散控制、集中操作、分级管理”为原则而构建的控制系统，DCS中的计算机充当各个部门的“管理人员”，如过程管理、生产管理、经营管理等职能。
FCS是建立在网络基础上的高级分布式控制系统。
在FCS中，控制器、智能传感器和执行器、交互设备、通信设备都含有计算机，并通过现场总线相连接。
这些计算机的功能不仅仅在于对一般信息处理，而是更强调计算机的信息交换功能。
8.试通过实例来说明不同控制规律的特征。
[指导信息]:参见1.2.2计算机控制系统的分类。
不同控制规律分类有恒值控制、随动控制、PID控制、顺序控制、程序控制、模糊控制、最优控制、自适应控制、自学习控制等。
恒值控制：控制目标是系统的输出根据输入的给定值保持不变，输入通常是在某一时间范围内恒定不变或变化不大的模拟量。
如恒温炉的温度控制，供水系统的水压控制，传动机构的速度控制。
随动控制：控制目标是要求系统的输出跟踪输入而变化，而输入的值通常是随机变化的模拟量，往往不能预测。
如自动导航系统、自动驾驶系统、阳光自动跟踪系统、雷达天线的控制等。
PID控制：根据给定值与输出值之间偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)进行的反馈控制，是工业上适用面较广、历史较长、目前仍得到广泛应用的控制规律。
许多连续变化的物理量如温度、流量、压力、水位、速度等的控制，都可采用PID控制。
许多恒值控制和某些随动控制也可采用PID规律来实现。
顺序控制：根据给定的动作序列、状态和时间要求而进行的控制。
如交通信号灯的控制、电梯升降的控制、自动包装机、自动流水线的控制。
程序控制（数值控制、数字控制）：指根据预先给定的运动轨迹来控制部件行动。
如线切割机的控制、电脑绣花机的控制。
模糊控制：基于模糊集合和模糊运算，采用语言规则表示法进行的控制。
在许多家用电器（电饭煲、洗衣机等）、工业过程控制等领域得到了越来越多的应用。
最优控制（最佳控制）：使系统的某些指标达到最优，而这些指标往往不能直接测量，如时间、能耗等。
自适应控制：在工作条件改变的情况下，仍能使控制系统对被控对象的控制处于最佳状态。
它需要随时检测系统的环境和工作状况，并可随时修正当前算法的一些参数，以适应环境和工作状况的改变。
自学习控制：能够根据运行结果积累经验，自行改变和完善控制的算法，使控制品质愈来愈好。
它有一个积累经验和主动学习的过程，可以适时地调整算法的结构和参数，以不断地提高自身算法质量。
9.计算机控制系统中获取信息、传输信息、加工信息、执行信息等过程分别与哪些技术有关？[指导信息]:参见1.2.3 计算机控制技术及其发展。
计算机控制系统中的获取信息、传递信息、加工信息、执行信息等过程都有相应的技术来实现，而这些过程中的信息大部分由电子信号来表示，信息处理的工具是电子计算机。
在这些过程用到的计算机控制技术包括控制用计算机技术、输入输出接口与过程通道技术、控制网络与数据通信技术、数字控制器设计与实现技术、控制系统的人机交互技术、控制系统的可靠性技术以及计算机控制系统的设计技术等。
10.学习计算机控制技术可遵循哪些原则？[指导信息]:参见1.3.2 学习方法。
学习计算机控制技术可遵循的原则有系统化、信息化、规范化、实用化。
系统化原则：要认识到控制系统是具有一定结构和功能的有机整体，可将其分解为相互联系、相互作用的各个子系统，它们的子功能可通过外特性来描述。
信息化原则：可从信息化的本质来看待一个控制过程。
计算机是一个强大的信息处理工具，一个合适的信息表达形式是信息得到有效处理的前提，控制规律的数据形式表达是信息加工的关键，而时间和空间是信息处理的两大限约要素，因此计算机的速度和存储空间是其重要的性能指标。
规范化原则：为提高系统的构建效率，降低维护费用，应从规范化的要求来分析和设计一个控制系统。
应了解和掌握控制系统从底层的标准元器件、信号类型、总线标准、通信协议到组态软件的编程语言、开放式的监控软件。
这些规范化技术通常有较长的生命周期，重点掌握这些技术也是提高学习效率的一个要素。
实用化原则：从实用化的角度来理解控制技术的应用水平。
在市场经济的环境下，生命力强的技术必然会有性能和价格上的优势，性价比高的产品必然会得到应用广泛，低碳环保的产品会受到更多用户的欢迎。
因此，我们要随时了解当前技术、产品性能和价格情况，在设计时尽可能选用性价比好的技术和产品，避免重复使用低级落后技术，减少低性能、高价格、高能耗、不可靠、难维护的劣质系统。
第2章 计算机控制系统的理论基础1. 简述输入输出描述方法和状态空间描述方法的各自特点。
[指导信息]: 参见2.1.1 控制系统的描述方法。
输入输出描述方法也称激励响应法，它是基于系统的输入与输出之间的因果关系来描述系统特性的，主要适用于描述单变量输入和单变量输出的系统。
输入输出描述方法中，系统的输出不仅与当前的输入有关，还与过去的输入和输出有关。
状态空间描述方法是基于系统状态转换为核心，不仅适用于描述单变量输入和单变量输出的系统，也能适用于多变量的场合。
系统的输出仅与当前的系统输入和状态变量有关。
2. 连续系统和离散系统分别使用哪些数学工具来表示？[指导信息]: 参见2.1.1 控制系统的描述方法。
