微机控制技术的发展概况及趋势
微机控制技术是以微型计算机作为机电一体化的控制器，结合微型计算机的工作原理和接口设计，相应的控制硬件和软件以及它们的配合，实现对控制对象的控制的一门技术。它的发展离不开自动控制理论和计算机技术的发展，随着科学技术的发展，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。
本文从计算机控制系统的发展历史，我国工业控制机及系统的发展应用，计算机控制系统的发展趋势，这几个方面来阐述微机控制技术的发展概况及相关趋势。
计算机控制系统在60年代引入控制领域当时计算机是控制调节器的设定点, 具体的控制则由电子调节器来执行, 这种系统称为计算机监控系统。在60 年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统,简称集中控制系统。这种控制系统即常说的直接数字控制(DDC)系统。计算机DDC 控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。这个控制系统由于只有一台计算机而且没有分层，所以非常有利于集中控制盒运算的集中处理，并且能得到很好的反映，并且，各个控制规律都可以直接实现。但是，如果生产过程复杂，则该系统的可靠性就很难保证了。系统的危险性过于集中, 一旦计算机发生故障, 整个系统就会停顿。[7]
70 年代随着电子技术的飞速发展,随着大规模集成电路的出现和发展, 集散控制系统（DCS）出现，之后在此基础上，随着生产发展的需要而产生了一种更新一代的控制系统，即分布式控制系统。典型的集散控制系统具有两层网络结构下层负责完成各种现场级的控制任务,上层负责完成各种管理、决策和协调任务。
90年代以来，随着各个学科的发展和交叉融合，随着现代大型工业生产自动化的不断兴起, 利用计算机网络作为控制工具的综合性控制系统，计算机集成系统（CIPS）应运而生。它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术，并且终将成为未来控制系统的发展趋势。
我国工业控制发展的道路是比较曲折的，20世纪80年代末到90年代初，我国市场上大都是首先引进了成套设备，在引进成套设备的同时相继引进了各种工控系统，来填充国内在这方面的不足，90年代后，在我国一批科学家的带领下，我国逐渐有了自己设计的控制系统和装置，建立自己的实验室，生产出属于自己版权的产品，然后在原有技术的基础上进行二次开发和应用，从1997年开始，大陆本土的IPC厂商开始进入该市场，IPC也随之发展成了中国第二代主流工控机技术。[1]
目前国内的工控机供应渠道主要来源于中国台湾及内地的厂商，国外的产品（例如RADISYS、ROCKWELL、INTEL等）经过几年的市场拼杀后，由于成本高、价格高、服务难，现已完全退出国内市场。目前，国内的IT业研发、加工技术力量不断提升；各类芯片和各类器件、生产设备在国际市场基本可平等选购；软件资源的可移植性可节省大量的人力、物力。在这些有利条件下，国内一些厂商抓住机会快速崛起，利用本土综合竞争优势逐步将国外品牌挤出国内工控市场。某些企业以每年超过100%的资产增长速度，鼎立于国内的工控市场，而且已成功打入国际工控市场。
随着技术的进步，计算机控制系统将会有以下几个发展趋势
（1）DCS和工业控制计算机技术正在相互渗透发展，并扩大各自的应用领域。原来一般流程工业的控制多选用集散型控制系统（DCS），离散型制造业的控制多采用可编程控制器（PLC）。随着DCS和PLC相互渗透发展继而扩大自己的应用领域，将出现DCS和PLC融合于一体的集成过程控制系统。[2]
（2）随着计算机技术和网络技术的迅猛发展, 各种层次的计算机网络在控制系统中的应用越来越广泛, 规模也越来越大, 从而使传统意义上的回路控制系统所具有的特点在系统网络化过程中发生了根本变化, 并最终逐步实现了控制系统的网络化。并且工业控制网络将向有
线和无线相结合的方向发展。计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术的结合，产生了基于无线技术的网络化智能传感器。这种基于无线技术的网络化智能传感器使得工业现场的数据能够通过无线链路直接在网络上传输、发布和共享。[3]
（3）在传统的集散和分布式计算机控制系统中, 根据完成的不同功能和实际的网络结构, 系统以网络为界限被分成了多个层次,各层网络之间通过计算机相连。这中复杂多层的结构会造成多种障碍，具有很多缺点。新一代计算机控制系统的结构发生了明显变化,逐步形成两层网络的系统结构。上层负责完成高层管理功能, 包括各种控制功能之间的协调、系统优化调度、信息综合管理和组织以及总体任务的规划等。底层负责完成所有具体的控制任务,如参数调节的回路控制、过程数据的采集和显示、现场控制的监视以及故障诊断和处理等等。[4]
（4）随着科学技术的发展，对工业过程不仅要求控制的精确性，更加注重控制的鲁棒性、实时性、容错性以及对控制参数的自适应和自学习能力。另外，被控工业过程日趋复杂，过程严重的非线性和不确定性，使许多系统无法用数学模型精确描述。这样建立在数学模型基础上的传统方法将面临空前的挑战，也给智能控制方法的发展创造了良好的机遇。传统的控制方法在很大的程度上依赖于过程的数学模型，但是，至今获取过程的精确数学模型仍然是一件十分困难的工作。没有精确的数学模型作前提，传统的控制系统的性能将大打折扣。而智能控制器的设计却不依赣过程的数学模型，因而对于复杂的工业过程往往可以取得很好的控铷效果。[5]
（5）工业控制软件己向组态化方向发展，工业控制软件主要包括人机界面软件、控制软件以及生产管理软件等。目前，我国已开发出一批具有自主知识产权的实时监控软件平台、先进控制软件、过程优化控制软件等成套应用软件。[6]
参考文献：
[1]肖承华.我国工业控制自动化技术的现状[M].湖南：冷水江，2013:12-24
[2]黄勤.微型计算机控制技术[M].北京:机械工业出版社,2009:12-14
[3]张艳兵.计算机控制技术[M].北京:国防工业出版社,2008:17-20.
[4]徐建军.计算机控制系统理论与应用[C].北京:机械工业出版社,2008:17-22.
[5]祁立勋.浅谈浅谈计算机控制技术原理及发展趋势[P].北京：信息出版社,2010:8-1
[6]周志峰.计算机控制技术[M]北京:清华大学出版,2014:11-14
[7] William B Gudykunst. computer technology theory[M]. Beverly Hills, CA: Sage Pub, 2001.
[8]L. E. Sarbaugh. Intercultural communication[M]. New Brunsw-ick, N.J.U.S.A: Transaction Books, 2013.
2014年上学期《计算机控制技术》复习大作业及参考答案========================================================== 一、选择题（共20题） 1.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（ A ）转换。 A．A/D转换器B．双向可控硅 C．D/A转换器D．光电隔离器 2.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（ D ）器件完成控制量的切换工作。 A．锁存器锁存B．多路开关 C．A/D转换器转换D．反多路开关 3.某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容CH应取值（ A ）。 A．比较小B．比较大C．取零值D．取负值 4. 在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（ B ）。 A．阳极B．阴极 C．阴极或阳极D．先送阴极再送阳极 5. 电机控制意味着对其转向和转速的控制，微型机控制系统的作法是通过（B ）实现的。 A．改变定子的通电方向和通电占空比 B．改变转子的通电方向和通电占空比 C．改变定子的通电电压幅值 D．改变转子的通电电压幅值 6.计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是（B） A．接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D．SCC计算机与控制无关 7. 键盘锁定技术可以通过（C）实现。 A．设置标志位 B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都行 D．定时读键值 8. RS-232-C串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C）。 A．0．3 伏以下B．0．7伏以上 C．-3伏以下D．+3伏以上 9. 在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（D）提高信/躁比。 A．只能通过模拟滤波电路 B.只能通过数字滤波程序 C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路 D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路 10．步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（B ）。 A．步进电机可以直接接受数字量 B．步进电机可以直接接受模拟量 C．步进电机可实现转角和直线定位 D．步进电机可实现顺时针、逆时针转动
一、单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在相应位置处。答案错选或未选者，该题不得分。每小题2分，共30分。） 1、以下几项不属于微机控制系统硬件的是（）。 A、计算机 B、过程输入通道及接口 C、过程输出通道及接口 D、程序设计系统 2、DCS是指（）。 A、集散型控制系统 B、直接数字控制系统 C、监督计算机控制系统 D、现场总线控制系统 3、以下几项不属于微机控制系统发展方向的是（）。 A、集成化 B、单一化 C、小型化 D、智能化 4、模拟信号到采样信号的转换过程称为（）。 A、采样过程 B、量化过程 C、滤波过程 D、隔离过程 5、电路接到采样信号后，输出电压V o达到指定跟踪误差范围内所需的时间称为（）。 A、孔径时间 B、保持时间 C、捕捉时间 D、采样时间 6、下列几项不属于ADC0809的主要性能的是（）。 A、工作频率为500HZ B、分辨率为12位二进制数 C、模拟输入电压范围是0V—5V D、允许输入8路模拟电压 7、下列8155的引脚中，（）为8155片内I/O和RAM选择线。 A、ALE B、RESET C、CE D、IO/M 8、（）是一种把电脉冲信号转换成相应的直线位移或角位移的执行元件。
A、伺服电机 B、固态继电器 C、步进电机 D、变频器 9、由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（）转换。 A、A/D转换器 B、双向可控硅 C、D/A转换器 D、光电隔离器 10、下列不属于人机接口设备的是（）。 A、光盘 B、键盘 C、LED显示器 D、打印机 11、下列不属于数字PID控制器参数整定任务所确定内容的是（）。 A、Kp B、Ti C、Td D、Tm 12、下列不属于抑制干扰的措施是（）。 A、接地 B、屏蔽 C、断电 D、隔离 13、下列不属于共模干扰的抑制方法的是（）。 A、变压器隔离 B、滤波 C、浮地屏蔽 D、光电隔离 14、在计算机控制系统中，为了避免控制动作过于频繁，消除由于频繁动作所引起的系统振荡和设备磨损，对于一些精度要求不太高的场合，可以采用（）。 A、带死区的PID控制 B、常规PID控制 C、积分分离的 PID控制 D、微分分离的PID控制 15、对于失控的CPU，最简单的处理方法是（）。 A、设置软件陷阱 B、掉电保护 C、睡眠 D、人工复位 二、填空题（每空1分，共30分。） 1、模拟量输入通道中常用的放大器有、和 三种放大器。 2、采样保持器有和两种工作模式。 3、根据不同的用途，交流伺服电机可以采用以下三种控制方法____________ 、____________ 和。 4、所谓PID控制是指____________ 、____________ 和 控制。
《微机控制技术》课程设计报告 课题：最少拍控制算法研究专业班级：自动化1401 姓名： 学号： 指导老师：朱琳琳 2017年5月21日
目录 1. 实验目的 (3) 2. 控制任务及要求 (3) 3. 控制算法理论分析 (3) 4. 硬件设计 (5) 5. 软件设计 (5) 无纹波 (5) 有纹波 (7) 6. 结果分析 (9) 7. 课程设计体会 (10)
1.实验目的 本次课程设计的目的是让同学们掌握微型计算机控制系统设计的一般步骤，掌握系统总体控制方案的设计方法、控制算法的设计、硬件设计的方法。学习并熟悉最少拍控制器的设计和算法；研究最少拍控制系统输出采样点间纹波的形成；熟悉最少拍无纹波控制系统控制器的设计和实现方法。复习单片机及其他控制器在实际生活中的应用，进一步加深对专业知识的认识和理解，使自己的设计水平、对所学知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。 2.控制任务及要求 1.设计并实现具有一个积分环节的二阶系统的最少拍有纹波控制和无纹波控制。 对象特性G （s ）＝ 采用零阶保持器H 0（s ），采样周期T ＝,试设计单位阶跃，单位速度输入时的有限拍调节器。 2.用Protel 、Altium Designer 等软件绘制原理图。 3.分别编写有纹波控制的算法程序和无纹波控制的算法程序。 4.绘制最少拍有纹波、无纹波控制时系统输出响应曲线，并分析。 3.控制算法理论分析 在离散控制系统中，通常把一个采样周期称作一拍。最少拍系统，也称为最小调整时间系统或最快响应系统。它是指系统对应于典型的输入具有最快的响应速度，被控量能经过最少采样周期达到设定值，且稳态误差为定值。显然，这样对系统的闭环脉冲传递函数)(z φ提出了较为苛刻的要求，即其极点应位于Z 平面的坐标原点处。 1最少拍控制算法 计算机控制系统的方框图为： 图7-1 最少拍计算机控制原理方框图 根据上述方框图可知，有限拍系统的闭环脉冲传递函数为： ) ()(1)()()()()(z HG z D z HG z D z R z C z +==φ (1) )(1)()(11)()()(1z z HG z D z R z E z e φφ-=+== (2) 由(1) 、(2)解得：
一、单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号 写在相应位置处。答案错选或未选者，该题不得分。每小题2分，共30分。） 以下几项不属于微机控制系统硬件的是（ 计算机 B 、 过程输出通道及接口 D 、 DCS 是指（）。 集散型控制系统 监督计算机控制系统 1、 A 、 C 、 2 、 A 、 C 、 3、 A 、 C 、 4、 A 、 C B 、 D 过程输入通道及接口 程序设计系统 直接数字控制系统 现场总线控制系统 以下几项不属于微机控制系统发展方向的是（）。 集成化 B 、 小型化 D 、 模拟信号到采样信号的转换过程称为（ 采样过程 B 、 滤波过程 D 、 单一化 智能化 ）o 量化过程 隔离过程 电路接到采样信号后，输出电压Vo 达到指定跟踪误差范围）。 孔径时间 B 、保持时间 捕捉时间 D 、采样时间 下列几项不属于ADC0809 的主要性能的是（）。 工作频率为500HZ B 、分辨率为12位二进制数 模拟输入电压范围是0V —5V D 、允许输入8路模拟电压 下列8155的引脚中，（）为8155片 B 、RESET CE D 、IO/M （）是一种把电脉冲信号转换成相应的直线位移或角位移的执行元件。 第1页共6页 A 、伺服电机 B 、固态继电器 C 、步进电机 D 、变频器 9、 由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（ ） 转 换。 A 、A/D 转换器 B 、双向可控硅 C 、D/A 转换器 D 、光电隔离器 10、 下列不属于人机接口设备的是（）o A 、光盘 B 、键盘 C 、LE D 显示器 D 、打印机 11、 下列不属于数字PID 控制器参数整定任务所确定）。 A 、Kp B 、Ti
10电气（2）班姓名：陆继赟学号：01 计算机控制技术及应用 一、计算机控制技术应用和发展 在近10多年里，计算机技术得到了极大的发展和完善；无论是在系统硬件成本，还是在计算速度和存贮容量方面都取得了很大的进步。特别是面向用户的编程语言也大大简化了。同时，由于采用了更多的可靠元件、尖端的设计工艺，增加了容错技术、冗余诊断程序，系统的可靠性也得到较大的提高；传统的过程控制功能与诸如生产计划、调度、优化及操作控制等实时信息处理和决策应用的不断渗透、融合，使通过高级计算机控制实现各种过程高性能目标的手段变得越来越可靠和更为强劲有力；功能价格比也日趋合理。因而，使计算机控制在工业中的应用得到了迅猛的发展，而且正越来越广泛地应用于石油、化工、钢铁、造纸、电力等工业部门，并在提高设备处理能力和生产效率、产品质量；有效利用能源(水、人力、材料等资源)，满足环保、人身安全等严格要求及在日益激烈的国内外市场竞争中，发挥着举足轻重的作用。 二、（一）、计算机控制技术的概述 1、计算机控制的概念 （1）开环控制系统 若系统的输出量对系统的控制作用没有影响，则称该系统为开环控制系统。在开环 控制系统中，既不需要对系统的输出量进行测量，也不需要将它反馈到输入端与输入量 进行比较。 （2）闭环控制系统 凡是系统的输出信号对控制作用能有直接影响的系统都叫作闭环控制系统，即闭环 系统是一个反馈系统。闭环控制系统中系统的稳定性是一个重要问题。 2、计算机控制系统 采用计算机进行控制的系统称为计算机控制系统，也称它为数字控制系统。若不考
虑量化问题，计算机控制系统即为采样系统。进一步，若将连续的控制对象和保持器一 起离散化，那么采样控制系统即为离散控制系统。所以采样和离散系统理论是研究计算 机控制系统的理论基础。 3、计算机控制系统的控制过程 （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）实时控制决策：对采集到的被控量进行数据分析和处理，并按已定的控制规律决 定进一步的的控制过程。 （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。 4、计算机控制系统的特点 （1）结构上。计算机控制系统中除测量装置、执行机构等常用的模拟部件之外，其执 行控制功能的核心部件是数字计算机，所以计算机控制系统是模拟和数字部件的混合系统。 （2）计算机控制系统中除仍有连续模拟信号之外，还有离散模拟、离散数字等多种信号形式。 （3）由于计算机控制系统中除了包含连续信号外，还包含有数字信号，从而使计算机控制系统与连续控制系统在本质上有许多不同，需采用专门的理论来分析和设计。 （4）计算机控制系统中，修改一个控制规律，只需修改软件，便于实现复杂的控制规律和对控制方案进行在线修改，使系统具有很大灵活性和适应性。 （5）计算机控制系统中，由于计算机具有高速的运算能力，一个控制器（控制计算机）经常可以采用分时控制的方式而同时控制多个回路。 （6）采用计算机控制，如分级计算机控制、离散控制系统、微机网络等，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。 5、计算机控制系统的组成 计算机控制系统主要由硬件和软件两大部分组成，而一个完整的计算机系统应由下列几部分组成：被控对象、主机、外部设备、外围设备、自动化仪表和软件系统。 （1）硬件：a)由中央处理器，时钟电路，内存储器构成的计算机主机是组成计算机控制系统的核心部分。 b)通用外围设备按功能可分为输入设备、输出设备和外存储器三类。 c)过程Ｉ／Ｏ通道，又称过程通道。 d)通用接口电路，一般有并行接口、串行接口和管理接口（包括中断管理、 直接存取DMA管理、计数/定时等）。 e)传感器的主要功能是将被检测的非电学量参数转变成电学量。变送器的作 用是将传感器得到的电信号转变成适用于计算机借口使用的标准的电 信号（如０～１０ＭＡＤＣ）。 f)计算机控制系统一般要有一套专供运行操作人员使用的控制台称为运行 操作台，操作台一般包括各种控制开关、数字键、功能键、指示灯、声 信器、数字显示器或ＣＲＴ显示器等。 （2）软件：软件是指计算机控制系统中具有各种功能的计算机程序的总和，如完成操作、监控、管理、控制、计算和自诊断等功能的程序。整个系统在软件指挥下协 调工作。从功能区分，软件可分为系统软件和应用软件。 （二）集成系统控制 计算机技术的不断发展，使计算机系统的数据采集、处理、存贮、高速执行复杂计算任
微机控制技术的发展概况及趋势 微机控制技术是以微型计算机作为机电一体化的控制器，结合微型计算机的工作原理和接口设计，相应的控制硬件和软件以及它们的配合，实现对控制对象的控制的一门技术。它的发展离不开自动控制理论和计算机技术的发展，随着科学技术的发展，人们越来越多地用计算机来实现控制系统。 本文从计算机控制系统的发展历史，我国工业控制机及系统的发展应用，计算机控制系统的发展趋势，这几个方面来阐述微机控制技术的发展概况及相关趋势。 计算机控制系统在60年代引入控制领域当时计算机是控制调节器的设定点, 具体的控制则由电子调节器来执行, 这种系统称为计算机监控系统。在60 年代末期出现了用一台计算机直接控制一个机组或一个车间的控制系统,简称集中控制系统。这种控制系统即常说的直接数字控制(DDC)系统。计算机DDC 控制的基本思想是使用一台计算机代替若干个调节控制回路功能。这个控制系统由于只有一台计算机而且没有分层，所以非常有利于集中控制盒运算的集中处理，并且能得到很好的反映，并且，各个控制规律都可以直接实现。但是，如果生产过程复杂，则该系统的可靠性就很难保证了。系统的危险性过于集中, 一旦计算机发生故障, 整个系统就会停顿。[7] 70 年代随着电子技术的飞速发展,随着大规模集成电路的出现和发展, 集散控制系统（DCS）出现，之后在此基础上，随着生产发展的需要而产生了一种更新一代的控制系统，即分布式控制系统。典型的集散控制系统具有两层网络结构下层负责完成各种现场级的控制任务,上层负责完成各种管理、决策和协调任务。 90年代以来，随着各个学科的发展和交叉融合，随着现代大型工业生产自动化的不断兴起, 利用计算机网络作为控制工具的综合性控制系统，计算机集成系统（CIPS）应运而生。它紧密依赖于最新发展的计算机技术、网络通信技术和控制技术，并且终将成为未来控制系统的发展趋势。 我国工业控制发展的道路是比较曲折的，20世纪80年代末到90年代初，我国市场上大都是首先引进了成套设备，在引进成套设备的同时相继引进了各种工控系统，来填充国内在这方面的不足，90年代后，在我国一批科学家的带领下，我国逐渐有了自己设计的控制系统和装置，建立自己的实验室，生产出属于自己版权的产品，然后在原有技术的基础上进行二次开发和应用，从1997年开始，大陆本土的IPC厂商开始进入该市场，IPC也随之发展成了中国第二代主流工控机技术。[1] 目前国内的工控机供应渠道主要来源于中国台湾及内地的厂商，国外的产品（例如RADISYS、ROCKWELL、INTEL等）经过几年的市场拼杀后，由于成本高、价格高、服务难，现已完全退出国内市场。目前，国内的IT业研发、加工技术力量不断提升；各类芯片和各类器件、生产设备在国际市场基本可平等选购；软件资源的可移植性可节省大量的人力、物力。在这些有利条件下，国内一些厂商抓住机会快速崛起，利用本土综合竞争优势逐步将国外品牌挤出国内工控市场。某些企业以每年超过100%的资产增长速度，鼎立于国内的工控市场，而且
山东科技大学2010-2011学年第二学期《计算机控制技术》考试试卷 一、简答题（每题4分，共40分） 1、简述计算机控制的典型形式有几种。 2、简述接口和过程通道的定义。 3、绘制计算机控制系统框图。 4、简要说明PID控制器的P、I、D作用。 5、简述数字滤波方法的种类。 6、简要回答DDC的含义。 7、简单说明模数转换和数模转换的物理意义。 8、简要说明采样定理的物理意义。 9、简要介绍采样保持器的作用，举一个例子。 10、采样周期的选定应注意什么问题？ 二、计算题（每题10分，共10分） 利用后向差分法和双线性变换法将下式进行离散化。并写出差分方程和绘制程序流程图。 三、计算题（每题20分，共20分） 将离散化，求取位置算法和增量算法表达式，并绘制实时性较高的程序编写流程图。 四、计算题（每题10分，共10分） 若加工第一象限OA，起点O（0，0），终点A（11,7）。要求： （1）按逐点比较法插补进行列表计算； （2）做出走步轨迹图，并标明进给方向和参数。 五、设计题 假设ADC0809的端口地址经编译器译码得到为FOH，画出8051与ADC0809的连接器，并写出从IN7路采集信号的程序。 六、计算题（每题10分，共10分） 已知模拟调节器的传递函数，采用数字PID算式实现，试分别写出相应的连续位置型PID和增量型PID算式及其各自的离散化方程。设采用周期T=0.2s。
详细答案 一、 1、计算机控制系统的典型形式: (1)操作指导控制系统。优点：结构简单，控制灵活和安全，缺点是由人工操作，速度受到限制，不能控 制多个对象。 （2）直接数字控制系统（DDC），实时性好，可靠性高和适应性强。 （3）监督控制系统（SSC），是生产过程始终处于最优工况。 （4）分型控制系统（DCS），分散控制，集中操作，分级管理。 （5）现场总线控制系统（FCS），降低成本，提高可靠性，可实现真正的开放式互连系统结构 2、接口定义：接口是连接通道与计算机的中间设备，经接口联系，通道便于接受微机的控制，使用它可 达到由微机从多个通道中选择特定通道的目的。 过程通道：过程通道是主机与工业生产过程之间信号的传递和转换的连接通道。 4、比例控制作用：对当前时刻的偏差信号e(t)进行放大或衰减，控制作用的强弱取决于比例 系数；特点：它能迅速反应误差，从而减小误差，加快响应速度。 缺点：不能消除静态误差，过大甚至造成系统不稳定。 积分控制作用：通过对误差累积的作用影响控制量，并通过系统的负反馈作用减小偏差； 特点：与e(t)存在全部时段有关，只要有足够的时间,积分控制将能够消除稳态误差。 缺点：不能及时地克服扰动的影响 微分控制作用：反应e(t) 变化的速度，在偏差刚刚出现时产生很大的控制作用，具有超前控制作用； 作用：有助于减小超调和调整时间，改善系统的动态品质; 缺点：不能消除系统的稳态误差。 5、数字滤波方法的种类： 1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法） 优点：能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰 缺点：无法抑制那种周期性的干扰平滑度差 2、中位值滤波法 优点：能有效克服因偶然因素引起的波动干扰；对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果缺点：对流量、速度等快速变化的参数不宜 3、算术平均滤波法 优点：适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波。这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动 缺点：对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用，比较浪费RAM 4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法） 优点：对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，适用于高频振荡的系统 缺点：灵敏度低，对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差，不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差，不适用于脉冲干扰比较严重的场合，比较浪费RAM 5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法） 优点：融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差缺点：测量速度较慢，和算术平均滤波法一样，比较浪费RAM 6、限幅平均滤波法 优点：融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差
第一章 第二章 三、练习题 28. 设12位D/A转换器DAC1210与8031接口电路连接，如图示： (1).说明电路控制原理 (2).设数据存放在DABUFF为首地址的连续两个存储单元，试编写一完成D/A转换的程序。 答：DAC1210是12位的D/A转换器，单片机的数据线接DAC1210的高八位DI4—DI11，数据线的P0.4到P0.7接DAC1210的数据线的低4位DI0---DI3.DAC1210连线接成双缓冲形式。 地址码写高8位数据时译码器Y2有效，则B1/B2=1,写高8位数据，地址是1400H 写低4位数据时译码器Y3有效，则B1/B2=0,写低4位数据，地址是1C00H 将12位数据同时送到12位DA转换电路，译码器Y4有效，地址是2400H 解答（2） MOV R0,#DABUFF ;DABUFF是内存的首地址 MOV A,@R0 ；首地址存放高8位数据 INC R0 MOV DPTR,#1400H MOVX @DPTR,A ；送高8位数据 MOV A,@R0 取低4位数据（高4位是有效数据，低4位为0） MOV DPTR,#1C00H； MOVX @DPTR,A 送低4位数据 MOV DPTR,#2400H MOVX @DPTR,A 打开第二级缓冲，将数据送到DA转换电路。
29.试用DAC0832芯片设计一个能够输出频率为50HZ的脉冲波电路及程序。 1.数据线:单片机（AT89C51)的P0.0-P0.7连接DAC0832的D0-D7 2.地址线:单片机的A8(P2.0) 接CS 片选信号,地址是0FEFFH. 3.控制线:单片机写信号接WR1. 单缓冲控制形式. 2：输出NN个方波的程序。 START: MOV DPTR,#0FEFFH MOV A,#0 MOV R2，#NN
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
一、填空：（每空１分，共３０分） １、计算机基本的五个组成部分是、、、和。 ２、工业控制计算机的各类有工业控制机、工业控制机和。 ３、计算机内，数的表示方法有数、数和数三种。 ４、单片机可以分为单片机和单片机两种机型。 ５、单片机在开发系统时，可以使用语言、语言和语言。 ６、ＭＣＳ－５１系列单片机中共有七种寻址方式，分别是寻址、寻址、寻址、寻址、寻址、寻址、寻址。 ７、在汇编语言中，分支语句是通过语句来实现的。 ８、循环语句是指按某种规律重复执行的程序语句。 ９、在执行完子程序，返回继续执行生程序前恢复其原有内容，这称为。 １０、一个完整的中断处理有中断、中断、中断和中断。 二、选择：（每题２分，共２０分） １、一个完整的计算机系统是由和软件两部分组成的。 Ａ主机Ｂ硬件Ｃ程序Ｄ外设 ２、计算机内部一律采用进制数存储数据。 Ａ十Ｂ八Ｃ二Ｄ十六 ３、伪指令是程序员发给汇编程序的指令，也称命令。 Ａ二进制Ｂ汇编Ｃ高级Ｄ人工命令 ４、顺序控制就是依次执行、无分支、无循环和调用。 Ａ从上到下Ｂ从下到上Ｃ从里到外Ｄ从外到里 ５、有条件跳转语句可以分为语句和多分支语句。 Ａ跳转语句Ｂ单分支语句Ｃ顺序语句Ｄ转移语句 ６、ＣＰＵ和外部通信有通信和串行通信。 Ａ并行Ｂ异步Ｃ同步Ｄ位传送 ７、总线按功能和规范分为总线、内总线和外总线。 Ａ数据Ｂ地址Ｃ片Ｄ控制 ８、地址总线的宽度为位。 Ａ８Ｂ４Ｃ３２Ｄ１６ ９、５１系列单片机内部４个双向的并行Ｉ/Ｏ端口，共根引脚。 Ａ３２Ｂ１６Ｃ８Ｄ６４ １０、两个字长的二进制位数是。 Ａ８Ｂ１６Ｃ３２Ｄ６４ 三、名词解释：（每题４分，共２０分） １、微处理器： ２、工业控制计算机（ＩＰＣ）：
1 《微机控制技术》复习题B 一、判断题 （ ）1、串行通信与串行D/A 转换是一回事，都是将并行数据串行输出。 （ ）2、一般来说，采用双端输入的差动运算放大器、或光耦器件有利于抑制共模干扰。 （ ）3、对于带纯滞后环节的控制系统，使用史密斯纯滞后补偿原理后，可以将纯滞后部分等效于反馈环之外，消除其纯滞后环节对系统稳定性的影响。 （ ）4、如果按大林提出的简单修正算法来消除振铃现象，则对系统的稳态输出无影 响，但对动态性能有影响。 （ ）5、模拟调节器相对于数字调节器更容易实现复杂控制规律。 （ ）6、逐次逼近式A/D 转换器与计数器式A/D 转换器相比，后者转换速度更快。 （ ）7、进入I/O 通道的干扰按其对电路的作用形式，通常可分为串模和共模干扰。 （ ）8、在选择PID 参数时，引出控制度的概念，当控制度等于“2”时，数字控制 器与模拟控制器的控制效果相当。 （ ）9、要使二阶系统输出获得理想动态品质，其闭环幅频满足的条件是()1,A ω=相 频满足的条件是()0o ωΦ=。 （ ）10、A/D 转换器的分辨率与转换精度是一回事，分辨率高，则转换精度也高。 （ ）11、对于斜坡输入信号设计的最小拍无差系统，对于其它输入信号仍然是最小拍无差的。 （ ）12、大林把控制量()u k 以二分之一的采样频率振荡的现象称为“振铃现象”。 （ ）13、最少拍有波纹系统的缺陷之一是输出在采样点上的值与输入不相等。 （ ）14、要实现最少拍无波纹控制，在被控对象()c G s 含有足够积分环节的前提下， ()z Φ还应包含()G z 的单位圆上和单位圆外的零点。 （ ）15、为了实现最少拍无差控制，)(Z e Φ的表达式中需含有()G Z 的全部极点。 二、填空题 1、常用的I/O 控制方式是 ， 、 。 2、微型计算机控制系统中解决中断优先级的办法是 ， ， 。 3、满足实时控制要求的使用条件是 。 4、最短响应时间是 。
一、]t b 填空题 1.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个组成部分。 2.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。 5.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。 6.信号接地方式应采用一点接地方式，而不采用多点接地方式。 7.按极点配置设计的控制器通常有两部分组成，一部分是状态观测器，另一部分是控制规律。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 9.线性表、数组、堆栈和队列的共同特点是要求连续的存储单元来顺序存放数据元素。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 二、名词解释 1.采样过程按一定的时间间隔T，把时间上连续和幅值上也连续的模拟信号，变成在时刻0、T、2T、…kT的一连串脉冲输出信号的过程 2.地线”是信号电流流回信号源的地阻抗路径 3.数字程序控制就是计算机根据输入的指令和数据，控制生产机械(如各种加工机床)按规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完成工作的自动控制 4.数据是描述客观事物的数、字符，以及所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的集合 5.积分饱和如果执行机构已到极限位置，仍然不能消除偏差时，由于积分作用，尽管计算PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作 三、选择题（合计15分，每题3分） 1.下列不属于数字控制方式的是（C ） A、点位控制 B、直线控制 C、网格控制 D、轮廓控制 2.8位的A/D转换器分辨率为（ C ） A、0.01587 B、0.007874 C、0.003922 D、0.0009775 3.专家控制系统大致可以分为（D ） ①专家自整定控制②专家自适应控制③专家监督控制④混合型专家控制⑤仿人智能控制 A、①②③⑤ B、②④⑤ C、②③④⑤ D、①③④⑤ 4.一个8位的A/D转换器(量化精度0.1%)，孔径时间3.18μm，如果要求转换误差在转换精度内，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为（B ） A、5Hz B、50Hz C、100Hz D、500Hz 5.某热处理炉温度变化范围为0~1350℃，经温度变送器变换为1~5V的电压送至ADC0809，ADC0809的输入范围为0~5V，当t=KT时，ADC0809的转换结果为6A，此时炉温为（C ） A、588.98℃ B、288.98℃ C、361.23℃ D、698.73℃ 四、简答题（合计20分，每题5分） 1.什么是干扰，干扰来源，抗干扰措施。 答：就是有用信号以外的噪声或造成计算机设备不能正常工作的破坏因素。外部干扰和内部干扰。硬件措施，软件措施，软硬结合的措施 2.逐点比较法插补原理。 答：所谓逐点比较法插补，就是刀具或绘图笔每走一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，看这
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
一、填空题 1.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个组成部分。 2.计算机控制系统中常用的控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调节器等。 3.在计算机控制系统中，被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。 4.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器。 5.模拟量输入通道的任务是把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机。 8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计方法。 10.计算机控制系统的输入变送器和输出执行机构的信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。 ------------------------------------------------------------------------------------- 1.计算机系统由和两大部分组成。计算机、生产过程 2.集散控制系统（DCS）的结构模式为：.操作站—控制站—现场仪表 3.变送器输出的信号为或的统一信号。0~10mA、4~20mA 10.采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1、实时的概念不能脱离具体的过程，一个在线的系统不一定是一个实时系统，但一个实时系统必定是在线系统。 2、典型的工业生产过程可分为：连续过程、离散过程、批量过程。 3、计算机控制系统的典型型式：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、综合自动化控制系统。 4、计算机控制系统的发展趋势：控制系统的网络化、智能化、扁平化、综合化。 5、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。 6、在计算机控制系统中，模拟量输入通道的任务是把系统中检测到的模拟信号，变成、二进制数字信号，经接口送往计算机。 7、计算机控制系统的CPU抗干扰措施常采用看门狗、电源监控（掉电检测及保护）、复位等方法。 9、香农采样定理：如果模拟信号（包括噪声干扰在内）频谱的最高频率为f max，只要按照采样频率f≥2f max进行采样，那么采样信号y* (t)就能唯一地复观y(t). 10、程序设计通常分为5个步骤，即问题定义、程序设计、编码、调试、改进和再设计。 二、名词解释 信号调理——为了将外部开关量信号输入到计算机、必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，这些功能称为信号调理。 有源I/V变换——主要是利用有源器件运算放大器、电阻来实现将变送器输出的标准电流信号变换成标电压信号。 积分分离——在PID控制中，为了提高控制性能，当偏差e(k)较大时，取消积分作用（采用PD 控制）；当偏差e(k)较小时才将积分作用投入（采用PID控制）。 模糊集合——在人类思维中，有许多模糊的概念，如大、小、冷、热等，都没有明确的内涵和外延的集合。 软件陷阱——就是一条引导指令，强行将捕获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。
《微机控制技术》复习题B 一、选择题 1. 防止抖动是能否正确读取键值的必要环节，实现方法是。 A．可以用硬件电路或软件程序实现B．只能用滤波电路或双稳态电路实现 C．只能用软件程序实现D．只能用延时程序实现 2. LCD显示的关键技术是解决驱动问题，正确的作法是。 A．采用固定的交流电压驱动 B．采用直流电压驱动 C．采用交变电压驱动 D．采用固定的交变电压驱动 3. 小功率直流电机控制控制系统中，正确的作法是 A．改变定子上的通电极性，以便改变电机的转向 B．改变转子上的通电极性，以便改变电机的转向 C．在定子上通以交流电，电机可周期性变换转向 D．在转子上通以交流电，电机可周期性变换转向 4. 在实际应用中，PID调节可根据实际情况调整结构，但不能。 A．采用增量型PID调节B．采用带死区的PID调节 C．采用PI调节D．采用I D调节5. 若用4位共阳极LED和74LS04构成光报警系统，使最高位发光其余位不发光的报警模型是。 A．1000B B．0001B C．1111B D．0000B 6. 关于ADC0809中EOC信号的描述，不正确的说法是。 A. EOC呈高电平，说明转换已经结束 B. EOC呈高电平，可以向CPU申请中断 C. EOC呈高电平，表明数据输出锁存器已被选通 D. EOC呈低电平，处于转换过程中 7. 采样/保持器的逻辑端接+5V，输入端从2.3V变至2.6V,输出端为。 A．从2.3V变至2.6V B．从2.3V变至2.45V并维持不变 C．维持在2.3V D．快速升至2.6V并维持不变 8. 计算机监督系统（SCC）中，SCC计算机的作用是 A．接收测量值和管理命令并提供给DDC计算机 B．按照一定的数学模型计算给定植并提供给DDC计算机 C．当DDC计算机出现故障时，SCC计算机也无法工作 D．SCC计算机与控制无关 9. 键盘锁定技术可以通过实现。 A．设置标志位B．控制键值锁存器的选通信号 C．A和B都 D．定时读键值 10．引起调节的根本原因是偏差，所以在下列说法中,不正确的是。 A．偏差的正、负决定调节作用的方向 B．偏差的大、小决定调节作用的强、弱 C．偏差为零，调节作用为零 D．偏差太大，调节失效 二、填空题 1．DDC系统的最大优点是______________________________。 2．采样/保持器有两种工作方式。在采样方式中，采样-保持器的输出__________________ 。在保持状态时，采样-保持器的输出_________________________。 3．在PID控制系统中， I的作用主要是_____________，它一般不单独使用的原因是 ______________。
第一章概述 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。 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。
重庆航天职业技术学院 温度采集报警报告 报告题目：数字温度计 系部：电子工程系专业：计算机控制技术 姓名： 学号： 指导老师：汤平
温度采集报警任务书 题目：数字温度计 任务与要求： 1、查阅数字温度计设计相关资料，熟悉数字温度计设计的原 理，查阅A/D转换及传感器相关知识，画出数字温度计原理图，并编写相应 的源程序。 2、使用8052单片机作为处理器，设计数字温度计设计，设定温 度最高值和最低值。数码管进行循环显示，显示实际温度值。 3、实现单路的电压采集和显示，显示3位温度值，最后1位显示“C” 4、并用喇叭报警。 发挥部分：将仿真电路图和程序修改为中断方式实现温度采集和显示。
前言 温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生活中的更加广泛的应用，利用新型数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发，本文设计了一种基于80C52的温度检测及报警系统。该系统可以方便的实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。该系统设计和布线简单，结构紧凑，抗干扰能力强，在大型仓库、工厂、智能化建筑等领域的温度检测中有广泛的应用前景。
目录 1、原理 (1) 2、元器件介绍 (2) 3、元器件清单 (7) 4、参考电路图 (8) 5 电路图详解 (10) 6、元器件的排版与焊接 (11) 7、参考程序编写与导入 (12) 8、成品的调试 (15) 9、总结 (16) 10、参考文献 (17)