《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) B
3．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。
第二章 数字控制系统的组成
第一节 数字控制系统硬件及软件组成
一、 硬件部分
计算机控制系统的硬件包括主机、接口电路、过程输入/输出通道、外部设备、操作台
等。
1、主机
它是过程计算机控制系统的核心，由中央处理器（CPU）和内存储器组成。主机根据输
入通道送来的被控对象的状态参数，按照预先制定的控制算法编好的程序，自动进行信息处
理、分析、计算，并作出相应的控制决策，然后通过输出通道发出控制命令，使被控对象按
照预定的规律工作。
2、接口电路
它是主机与外部设备、输入/输出通道进行信息交换的桥梁。在过程计算机控制系统中，
主机接收数据或者向外发布命令和数据都是通过接口电路进行的，接口电路完成主机与其它
设备的协调工作，实现信息的传送。
3、过程输入/输出通道
过程输入输出（I/O）通道在微机和生产过程之间起着信号传递与变换的纽带作用，它
是主机和被控对象实现信息传送与交换的通道。
模拟量输入通道把反映生产过程或设备工况的模拟信号转换为数字信号送给微机；模
拟量输出通道则把微机输出的数字控制信号转换为模拟信号（电压或电流）作用于执行设备，
实现生产过程的自动控制。微机通过开关量（脉冲量、数字量）输入通道输入反映生产过程
或设备工况的开关信号（如继电器接点、行程开关、按纽等）或脉冲信号；通过开关量（数
字量）输出通道控制那些能接受开关（数字）信号的电器设备。
1）、模拟量输入（AI）通道：
生产过程中各种连续的物理量(如温度、流量、压力、液位、位移、速度、电流、电压
以及气体或液体的PH值、浓度、浊度等），只要由在线仪表将其转换为相应的标准模拟量电
信号，均可送入模拟量输入通道进行处理。
2）、模拟量输出（AO）通道：
模拟量输出通道一般是输出4～20mA（或1～5V）的连续的直流电流信号，用来控制各
种直行程或角行程电动执行机构的行程，或通过调速装置（如各种变频调速器）控制各种电
机的转速，亦可通过电-气转换器或电-液转换器来控制各种气动或液动执行机构，例如控制
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。
计算机控制重点
第一章 计算机控制系统概念
1.1计算机控制系统特征和组成
1. 计算机控制系统有哪些特征？
（1）结构特征（2）信号特征（3）控制方法特征（4）功能特征
2. 计算机控制系统由哪几部分组成？说明各部分的主要功能，并画出系统的硬件组成框图。
1．主机：主要进行数据采集、数据处理、逻辑判断、控制量计算、报警处理等，通过接口电路向系统发出各种控制命令，指挥全系统
2.I/O接口：I/O接口与I/O通道是主机与外部连接的桥梁
3.通用外部设备：用来显示、打印、存储和传送数据
4.检测元件与执行机构:传感器的功能是将被检测的非电学量参数转变为电学量；变送器的功能是将传感器得到的电信号转换成适合于计算机接口使用的电信号
5. 操作台：人-机对话的纽带
1.2 计算机控制系统的分类
1.计算机控制系统按功能分类有几种？
2.说明DDC与SCC的系统的工作原理、特点，他们之间有何区别和联系？并画出DDC、SCC的原理图。
直接数字控制（DDC）：
原理：计算机通过输入通道对一个或多个物理量进行巡回检测，并规定的控制规律进行运算，然后发出控制信号，通过输出通道直接控制调节阀等执行机构
特点：参加闭环控制过程，不仅能完全取代模拟调节器，实现多回路的PID调节，而且不需要改变硬件，只需通过改变程序就能实现多种较复杂的控制规律
监督计算机控制（SCC）：
原理：计算机根据工艺参数和过程参量检测值，按照所涉及的控制算法进行计算，计算出最佳设定值直接传给常规模拟调节器或者DDC计算机，最后由模拟调节器或DDC计算机控制生产过程 特点：不仅可进行复杂控制规律的控制，而且其工作可靠性较高，当SCC出现故障时，下级仍可继续执行控制任务
区别和联系：SCC系统有两种类型，一种SCC加上模拟控制器，另一种SCC加上DDC的控制系统
